乙烯酯涂料的反应热分析及其性能研究

盛庆南 谢 静 邸泰深 赵金庆 何永敬 刘 然 孟繁妍 朱凤艳

（1.廊坊碧海舟涂料有限公司，河北 廊坊 065001；2.北京碧海云智新材料技术有限公司，北京 100071；3.中国石油天然气管道科学研究院有限公司，河北 廊坊 065000）

0 引言

目前，石油、天然气、电力和其它加工行业高温和腐蚀性环境面临着重大挑战。在储罐、烟囱、管道、和烟气脱硫装置，重防腐性能对于减少腐蚀和生产正常运行时间最大化至关重要[1,2]。需要高性能耐热耐酸涂料来保护潮湿和干燥环境下烟气脱硫装置、管道系统和烟囱的内表面免受腐蚀性货物的侵蚀。因此，有必要开发一种高性能防腐涂料，专门解决高温化学加工设备和储罐管道内表面上耐热耐酸防腐的需求，以延长工业设备使用寿命，减少能源损耗，施工时VOC排放低，从而确保其符合严格的环保法规[3,4]。本文对不饱和乙烯基树脂、引发剂和催干促进剂的最佳使用量进行分析研究，通过差式扫描量热仪（DSC）对不同用量的引发剂和催干剂进行反应热分析，最终确定其适用量。

1 实验部分

1.1 基础配方

制备乙烯酯涂料的基础配方如表1所示。

表1 乙烯酯涂料基础配方

1.2 测试方法

1.2.1 干燥时间测试

该测试执行标准GB/T 1728-1979《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》[5]。表干时间测试采用指触法，实干时间测试采用刀片法。

1.2.2 反应热测试

DSC204差式扫描量热仪：德国耐驰仪器制造有限公司。

将试样混匀，取10mg±1mg的试样，放入预先称好的试样皿中，盖上盖子密封试样并称量，试样的质量精确至0.1mg。将试样和参照物放入差式扫描量热仪的以干燥惰性气体保护的测量池中。以20℃/min的速率对试样加热，从25℃±5℃加热到250℃±5℃。确定反应的放热量ΔH，单位为焦耳每克（J/g）。

1.3 EC-12含量确定试验

钴干剂是催干活性最强的氧化型催干剂，异辛酸钴能够促进异丙苯基过氧化物产生自由基，引发树脂中双键和苯乙烯聚合，因而它使涂膜表面干燥加速[6]。异辛酸钴粘度小，固含量高，质量稳定，因此现在大都选用异辛酸钴作催干剂[7]。本实验选用12%的钴干剂EC-12。

涂料配方中加不同份数的异辛酸钴EC-12钴干剂（0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5），测试其干燥时间，测试结果如表2所示。图1为加入不同份数EC-12钴干剂涂料的干燥时间变化曲线。

图1 加入不同份数EC-12钴干剂涂料的干燥时间变化曲线

从图1中得出，没有添加钴干剂的涂料表干时间为16h，实干时间＞24h，涂层长时间不固化。随着异辛酸钴用量增加，引发聚合速率加快，促使反应进一步加快。添加0.2份钴干剂时，涂料表干时间迅速降为30min。由于双键数量有限，随着钴干剂的增加，表干时间基本稳定，实干时间为19.5h（＜24h），促进剂用量太多，也会与初级自由基反应，使之变为离子，消耗自由基，从而抑制反应进行[8]。

表2 加入不同份数EC-12钴干剂涂料的干燥时间

1.4 乙烯基树脂与异丙苯基过氧化物比例确定试验

添加0.2份异辛酸钴，100份乙烯基树脂与不同份数的异丙苯基过氧化物反应热特性分析，如图2所示。

图2 100份乙烯基树脂与不同份数的异丙苯基过氧化物反应热分析

通过图2分析，随着异丙苯基过氧化物用量增加，放热量逐渐提高。在添加1.5份异丙苯基过氧化物时，乙烯基固化的放热量最大。随着异丙苯基过氧化物用量增加，放热量却逐渐降低。乙烯基树脂中双键数量有限，异丙苯基过氧化物单位时间分解产生的自由基过多，乙烯酯固化后分子质量变小，导致放热量降低[7]。

1.5 性能测试

将A、B组分按94.8 : 1的比例混合，按标准制备样板后测试性能，涂层厚度500±50μm，检测方法及测试结果如表3所示。图3为耐60℃、20%硫酸溶液浸泡30d后拉拔法附着力测试图。

图3 耐60℃、20%硫酸溶液浸泡30d后拉拔法附着力测试

2 结果与讨论

（1）没有添加钴干剂的涂料表干时间为16h，实干时间＞24h，涂层长时间不固化。随着异辛酸钴用量增加，促使反应进一步加快。添加0.2份钴干剂时，涂料表干时间迅速降为30min。随着钴干剂的增加，表干时间基本稳定，实干时间为19.5h（＜24h），异辛酸钴用量太多，也会与初级自由基反应，使之变为离子，消耗自由基，从而抑制反应进行。因此100份乙烯基树脂，添加0.2份的EC-12异辛酸钴为最佳比例；

（2）异丙苯基过氧化物用量增加，导致乙烯基树脂固化过程的放热量不断增大。在添加1.5份异丙苯基过氧化物时，放热量最大。随着异丙苯基过氧化物用量增加，放热量却逐渐降低。因此100份乙烯基树脂，添加1.5份的异丙苯基过氧化物为最佳 比例；

表3 检测方法及测试结果

（3）在确定最佳异辛酸钴和异丙苯基过氧化物用量后，用该涂料制备涂层，进行性能测试。涂料不挥发份含量高达96%，附着力高，耐高温化学性能佳，在60℃、20%H2SO4溶液中浸泡30d后，涂层无异常，附着力仍能达到7.46MPa。酸循环，热循环后涂层无异常。