浅色耐油导静电防腐涂料制备及性能研究

姜方群

（杭州油漆有限公司，浙江杭州310011）

浅色耐油导静电防腐涂料制备及性能研究

姜方群

（杭州油漆有限公司，浙江杭州310011）

采用金属包覆云母导电填料、有机防静电剂与环氧树脂、聚氨酯体系复合制备了导电防腐涂料，讨论了树脂对防腐性能的影响及导电填料添加量与导静电的关系。

环氧树脂；聚氨酯；导静电；防腐涂料

导静电防腐涂料既能传导电流排除积累的静电荷，又能起到防止环境和介质对设备的腐蚀，在石油化工行业的运输、贮存石油制品的设备及电子、计算机行业的防静电地坪等方面获得广泛应用。

GB 6950—2001《石油罐导静电涂料技术指标》标准，提出了在石油贮罐内壁应使用防静电防腐涂料，确定石油储罐导静电涂料的表面电阻率为105＜ρs＜109Ω，同时在防腐蚀方面提出了更高的要求。通常导静电涂料采用添加石墨粉和金属粉末作为导电填充介质，但在使用过程中也存在许多问题：以金属填料为主的抗静电涂料导电性好，但在防腐方面效果并不十分理想，且价格昂贵；以碳黑、石墨为导电介质的导静电涂料，具有较好的防腐性能，但对油品理化指标（如胶质、酸度、颜色、储存安定性等）造成一定影响，而且其电阻率亦不够稳定，不易早期发现隐患等等，故不宜采用碳黑、石墨做导静电填料［1］。本文主要研究以金属包覆导电云母填料为主导电介质，高分子环氧和聚氨酯为成膜树脂制备浅色导静电防腐涂料。

1 实验部分

1.1 原料及仪器

实验用原料及规格见表1所示。

表1 实验用主要原材料及产地

原料名称产地正丁醇工业级无水乙醇工业级MIBK工业级改性胺上海君江化工导电填料上海君江化工JS180抗静电剂杭州市化工研究院

仪器：ACL MODEL 385型表面电阻测定仪，美国ACL公司

1.2 导电涂料的配方

以环氧树脂为成膜物质，加入颜料、导电填料、流变剂、助剂等按一定配比制成浅色抗静电涂料。其中列举灰色导静电环氧聚氨酯面漆主剂配方，详见表2。

表2 灰色导静电环氧聚氨酯面漆配方

1.3 涂料的制备工艺

工艺流程图：

主剂的制备：按配方比例将609－40环氧树脂液加入配料罐，然后依次加入颜料、助剂等搅匀，经砂磨机研磨到规定细度，再加导电填料并使其分散均匀，即制得主剂。

固化剂的制备：采用公司自行研制的PU40固化剂。首先将合成脂肪酸、苯酐、苯甲酸和多元醇通过加热酯化反应合成脂肪酸改性聚酯多元醇；然后将此脂肪酸改性聚酯多元醇、TDI加热聚合反应，再加入适量改性剂降低游离TDI，最后加入一定的助剂搅匀，即制得此固化剂。

1.4 试样的制备

将面积150 mm×150 mm×1 mm冷轧钢板喷砂处理至Sa 2.5级，喷涂样板一道涂膜，自然干燥后喷涂第二道涂膜，使干膜总厚度达到150 μm，在恒温、恒湿条件下（23℃±2℃；50%±5%）至涂膜完全固化为止后，样板待用。

1.5 电阻率测定

测试前用无水酒精清洗试样，将ACL MODEL 385型表面电阻测定仪放在需测试样的表面，按下红色按钮并保持稳定，直到指示灯不再改变，根据指示灯的位置读取数据［1］。

2 结果与讨论

2.1 成膜树脂对性能影响分析

成膜树脂的性质对涂膜的防腐性能、机械性能及施工性能起着关键作用。导静电防腐涂料主要用于油罐的内壁和地坪的防腐，因此必须要有优异的耐酸碱性能和耐溶剂性，同时也要有良好的施工性能，能在常温固化干燥。在常用的树脂中，环氧/聚酰胺和环氧/聚氨酯体系的防腐性能最为优异［2］。

2.1.1 主剂树脂的选择

在本项目中选用中高分子量609－40（E－12）环氧树脂，它有较高的羟基含量，与聚氨酯反应后有足够的交联度，从而能保证漆膜有优异的耐溶剂性、耐酸碱性和较好的机械性能，特别是耐热水性，用其它树脂体系的很难达到要求。见表3。

表3 各种环氧树脂固化剂体系的耐热水性能

E－20/聚氨酯体系在防腐涂料中应用较为常见［3］，但实验中经常由于耐热水的指标达不到要求，出现起泡现象。分析原因可能是E－20树脂的羟基含量低，交联密度小，而造成耐水强度不够稳定。

2.1.2 固化剂的选择

在防腐涂料中，环氧树脂的固化一般选择胺类固化剂，但在工程施工中常常由于配比的稳定性较差，在冬季低温固化时间较长，在夏季高温季节施工时间很短，由于施工难度较大，常常引起质量问题。在本项目中选用聚氨酯预聚物作固化剂，它能与高分子量环氧树脂的羟基交联反应，可在低温固化，施工配比容易控制，漆膜具有优异的耐水性、耐溶剂性、耐化学品性和柔韧性［4］。

2.2 导电填料和抗静电剂对涂层导电性能的影响

2.2.1 导电填料

在导静电涂料中添加的导电填料性能决定了涂料导静电性能的稳定性。常用的导电填料有三类：金属填料、碳系填料和包覆型复合材料。包覆型复合材料是近几年来出现的新材料，其中导电云母粉是以湿法白云母为基质，采用纳米技术，通过表面处理、半导体掺杂处理，使其基质表面形成导电性氧化层，从而制得一类新型电子导电功能性半导体颜（填）料。导电云母粉呈鳞片状，其外观一般呈灰白色或浅灰色粉末，具有色浅、化学稳定性高、耐腐蚀、导电性好、价格低等特点，与其它颜料配合使用可制成各种浅色、彩色、近白色的永久性导电、防静电涂料。

按照表2配方将导电云母粉和超细滑石粉按不同的比例添加，测出导电云母粉添加量与表面电阻的关系，见表4。

表4 导电云母粉添加量与表面电阻的关系

从表4可知，就导电粉的添加量而言，涂料的导电性随其添加量的增加一同提高，当达到某个量时（称临界添加量或临界浓度），导电性能最佳，其后导电性能趋于平稳变化或下降。在本涂料中，导电云母添加量控制在20～25%，电阻率较稳定，防腐性能及综合性能优异。

2.2.2 有机抗静电剂

有机抗静电剂为长链的季铵盐，添加到涂料中能在涂层表面形成一层含水的导电层，从而消除了静电。在环氧涂料中，应选择胺值较小的抗静电剂，否则它会影响涂料的贮存稳定性，在本项目中选择了高效JS180抗静电剂，添加量为涂料固含量的0.5%左右，添加后涂膜导电性能稳定提高，同时也不影响涂料的耐化学性能。

在本项目中采用导电云母粉和抗静电剂复合，达到了较好的防静电性能，同时涂料的施工性能也大大地提升，不会由于涂膜的厚薄不匀而产生导电性能的失效，因而达到技术指标要求。

2.3 施工对导静电性的影响

导静电防腐涂料的施工对导电性能有一定的影响，特别是配料时应搅拌均匀，防止因导电介质的分布不匀造成的导电不稳，同时一次涂装的厚度不能太厚，一般控制在100 μm以下，否则会引起由于导电云母在表面分布少，导电性能下降。抗静电涂料只有充分固化交联后才能体现出良好的物理力学性能和稳定的抗静电性能，通常情况下，常温固化6天后，涂层的体积电阻趋于稳定状态。此时，漆膜强度达到最大值，可做各种性能检测试验。

2.4 复合型抗静电涂料的综合性能

在上述各种条件研究的基础上，确定了涂料的最佳配方，经测试其综合性能见表5。

表5 导电涂料的综合性能

4 结语

采用导电云母填料、有机防静电剂与环氧树脂、聚氨酯体系制备的导静电防腐涂料，具有导电性能稳定，表面电阻小于107Ω，达到了GB 6950-2001《石油罐导静电涂料技术指标》的要求。在配方设计中，成膜树脂采用较高分子量的609环氧树脂与聚氨酯固化剂配合，使漆膜具有优异的耐水性、耐溶剂性、耐化学品性和柔韧性。

［1］宋广成.《石油罐导静电涂料技术指标》国标应用导则［J］.中国涂料，2004，（1）：44－46.

［2］谭竹洲.涂料工艺：第三版［M］.北京：化学工业出版社, 1997:660-662.

［3］张学卿.聚氨酯油罐导电涂料［J］.现代涂料与涂装；2007，（9）:36－39.

［4］刘国杰.涂料应用科学与工艺学［M］.北京：中国轻工业出版社，1999:308－309.

10.3969/j.issn.1007-2217.2012.03.008

2012－06-11