导电防腐蚀涂料性能及其影响因素

张 蕾,沙响玲,张 念,田 野,王龙伟,杨 燕,吕宝鹏

(西安科技大学 地质与环境学院，西安 710054)

导电防腐蚀涂料性能及其影响因素

张 蕾,沙响玲,张 念,田 野,王龙伟,杨 燕,吕宝鹏

(西安科技大学 地质与环境学院，西安 710054)

以湿式电除尘极板为载体，导电防腐蚀涂料为试验原料，探寻湿式电除尘在运行过程中出现的极板腐蚀问题以及针对湿式电除尘器导电防腐蚀涂料的性能，研究涂料在不同厚度、不同涂刷次数、不同烘干时间下对涂膜硬度、附着力、电阻率等特性的影响；以及涂膜的耐酸、耐碱、耐盐和耐水性。通过理论分析及试验研究，确定涂料的防腐蚀性能参数和最佳涂抹方式。结果表明，除尘极板导电防腐蚀涂料最佳涂抹方式为涂膜的厚度不低于0.14 mm，最佳涂刷次数为3次，涂膜烘干温度为60 ℃，烘干时间为12 h。

电除尘；导电防腐蚀涂料；理化性能；漆膜厚度；涂刷工艺

目前火力发电依旧占据重要的位置，可是烟尘问题不容小觑，所以关于热电厂的除尘是备受关注的。常用的普通电除尘，一般可将烟尘的排放质量浓度控制在150 mg/nm3以内，但却难以达到GB 13223-2003排放标准所规定的50 mg/nm3，因此燃煤电厂逐渐采用性能更先进的、除尘效率更高的超低温电除尘、大型布袋除尘器和湿式电除尘。随着酸雨问题的突出，烟气脱硫设备开始大规模建设投入运行，烟气脱硝设施将得到很好的普及推广[1]。由于烟气中含有SO2、SO3、HCl、NOx、HF等酸性腐蚀性气体，同时存在H2O、O2等腐蚀介质成分，烟气温度约为120～180 ℃，燃煤锅炉的产生烟气为干态时，大多不会对设备造成腐蚀，但烟气净化过程中烟气温度会发生变换，温度降低，净化设备表面会出现结露，形成稀硫酸、盐酸、氢氟酸等腐蚀性液滴或液膜，由此引发腐蚀[2-4]。因此针对温度降低的除尘和脱硫脱硝的烟气净化设备中，腐蚀防护问题刻不容缓，急需解决的方案。

燃煤热电厂在电除尘工作一段时间后，极板的腐蚀严重改变了极板的放电特性，导致除尘效率大幅度下降，混合层粗糙的表面同样使得清灰变得愈加困难，极板的腐蚀也降低了极板的使用寿命。防腐蚀导电涂料的涂敷能够大大减少上述状况的发生[5]。导电防腐蚀涂料不同于一般的涂料，在选用树脂方面必须满足烟气净化设备的要求。填料应具有导电成分，防腐蚀的同时不能忽视涂料的导电性能。涂料要求有良好的导电性和防腐蚀性，且有助于除污，才能适应烟气净化设备复杂的环境并增加除尘的效果，最大程度地延长极板的使用期限[6-7]。本工作对湿式电除尘极板的导电防腐涂料进行深入研究。包括导电涂料的性能测试；涂层的表面特征研究；防腐蚀涂层的防腐蚀特性研究；极板涂装前后对其导电性能的影响研究。通过理论分析与试验研究，得到防腐蚀涂料的防腐蚀性能参数和最佳涂抹方式，以期提高湿式除尘器的除尘效率，延长极板的使用寿命。

1　试验

1.1原料

试验所用的材料和原料是规格为60 mm×60 mm和规格150 mm×60 mm钢板；A，B组分涂料YD耐热导电漆。

1.2药品和仪器

药品：氢氧化钠(96%、粒)：天津市河东区红岩试剂厂；氯化钠(99.5%)：天津市天力化学试剂有限公司；盐酸(36%～38%)；切片石蜡：上海华灵康复机械厂。

用电子天平(AR223CN)测极板质量，奥豪斯仪器上海有限公司; 电热鼓风干燥箱(101-3AB)进行涂料干燥，天津泰斯特仪器有限公司; 绝缘电阻表(ZC42A-3型)测比电阻，上海第六电表厂有限公司；便携式铅笔划痕实验仪(QHQ-A)测涂料硬度，上海瑞进仪器仪表商城；附着力测试仪(QHF-HD600)测涂料附着力，上海瑞进仪器仪表商城；电阻率测试仪(BD600)测电阻率，西安宏鹄检测仪器有限公司。

1.3试验方法

本次试验从涂料的涂刷工艺出发，在涂料的成分上不做改动。研究烘干时间、涂膜厚度和涂刷次数对涂料性能的影响，考察不同工艺条件下涂膜的物理特性,包括附着力、硬度、电阻率;涂膜的化学特性包括涂膜的耐碱、耐盐和耐水特性，按《GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》进行测试。综合检测和分析防腐蚀涂料的性能。

2　结果与讨论

2.1烘干时间对涂膜理化性能的影响

涂料的搅拌时间为2 min，涂刷厚度为0.06 mm，涂刷一次，保持基本配方不变，选择不同的烘干时间，烘干温度为60 ℃。环境温度分别选择20 ℃和60 ℃，考察干燥时间对涂膜理化性能的影响。

(1) 干燥时间对涂膜耐化学品性能的影响

试验结果见表1和表2。

表1　20 ℃下涂膜干燥时间对涂膜耐化学品 性能的影响Tab. 1　Effect of drying time on chemical resistance properties of the coating

表2　60 ℃下涂膜干燥时间对涂膜耐化学品 性能的影响Tab. 2　Effect of coating drying time on chemical resistance properties of the coating (60 ℃)

由表1和表2可见，不同干燥时间的涂膜的耐化学性能存在差异，涂层的耐化学品性能随着干燥时间的延长而增长，12 h达到峰值，14 h时耐腐蚀性又开始降低。原因在于涂膜在得到充分干燥后，涂层表面树脂变得紧致，渗透的路径和通道变得稀少，耐腐蚀性显著提高。可是当干燥时间长达14 h后，表层会因为干燥时间过长，表层开裂，内部遭到破坏，渗透的路径和通道变多，变得易腐蚀。

(2) 干燥时间对涂膜物理性能的影响

由表3可见,反应12 h所得涂膜的电阻率较低，形成这种趋势的原因是该反应属于逐步聚合，开始聚合过程中，有一个合适的氧化还原电位能形成高导电聚合物，随着反应的进行，氧化还原电位增大，高导电聚合物有一部分发生降解，并且大分子链的取向程度发生变化，反应时间过度延长，聚合物中有一部分发生过度氧化，定向性差，从而使电导率降低[8]。结果表明涂膜的最佳烘干时间为12 h。

表3　涂膜干燥时间对涂膜物理性质的影响(20 ℃)Tab. 3　Effect of coating drying time on coating properties (20 ℃)

2.2涂膜厚度对涂膜理化性能的影响

涂料的搅拌时间2 min，烘干时间选取12 h，烘干温度为60 ℃。保持基本配方不变，选择不同的涂膜厚度，考察涂刷厚度对涂膜理化性能的影响。

(1) 涂膜厚度对涂膜耐化学品性能的影响

20 ℃,60 ℃下涂膜厚度对涂膜耐化学性能的影响分别见表4和表5。

表4　20 ℃下涂膜厚度对涂膜耐化学品性能的影响Tab. 4　Effect of coating thickness on chemical resistance (20 ℃)

表5　60 ℃下涂膜厚度对涂膜耐化学品性能的影响Tab. 5　Effect of coating thickness on chemical resistance (60 ℃)

由表4和表5可见，不同厚度的涂膜的耐化学品性能存在差异，这是由于涂膜厚度较低时，能阻隔腐蚀因子的物质较少，路径较短，因此腐蚀因子比较容易透过涂层进入基体；而涂膜过厚，由于表里干燥速度不一以及内应力的影响，涂膜的硬度变差。表面效果较差甚至开裂，性能也不好。随着涂膜厚度的增加，涂料用量随之增加，应从性能和价格两方面综合考虑，针对应用领域的实际腐蚀情况选定涂层的厚度，在能满足防腐蚀性能要求的前提下，漆膜厚度越低越好[9]。

(2) 涂膜厚度对涂膜物理性能的影响

随着涂膜厚度的增加，涂膜的电阻率也呈现增长的趋势，见表6，但都在极板对于电阻率规定的范围之内。综合结果表明涂膜的厚度应该不低于0.14 mm。

表6　涂膜厚度对涂膜物理性能的影响(20 ℃)Tab. 6　Influence of thickness on coating properties (20 ℃)

2.3涂刷次数对涂膜理化性能的影响

涂料的搅拌时间2 min，烘干时间选取12 h，烘干温度为60 ℃。保持基本配方不变，选取不同的涂刷次数，每次涂刷均是在前一层涂膜表干的基础上进行涂刷，考察涂刷次数对涂膜理化性能的影响。

(1) 涂刷次数对涂膜耐化学品性能的影响

常温(20 ℃)下涂刷次数对涂膜耐化学性能的影响见表7,60 ℃工况下涂刷次数对涂膜耐化学性能的影响见表8。

表7　涂膜次数对涂膜耐化学品性能的影响(20 ℃)Tab. 7　Effects of coating times on chemical resistance properties of the coating (20 ℃)

表8　涂刷次数对涂膜耐化学品性能的影响(60 ℃)Tab. 8　Effects of coating times on chemical resistance properties of the coating (60 ℃)

表7和表8可见，当涂刷次数为3次时，涂膜的耐酸、耐碱和耐盐性均高于其他涂刷次数。涂1次时，耐酸性和耐盐性最低。

(2) 涂刷次数对涂膜物理性能的影响

由表9可见,增加涂刷次数到4次，涂膜的物理性能不理想，耐化学性能均出现不同程度的下降。这是因为当涂刷次数为1次时，颜填料和导电成分在涂膜表面的堆积密度小，基料和颜填料不能很好地均匀分散，防腐蚀效果较差，增加涂刷次数为3次时，颜填料和导电成分在涂膜表面的堆积密度增大，涂层变得致密，基料和颜填料能很好地分散均匀，故试片涂膜的物理和耐化学性能良好。继续增加涂刷次数，颜填料和基料就比较少而且太分散，造成下一次的涂刷不能很好衔接，故物理和耐化学性能均不理想[10]。随涂刷次数的增加，涂膜的电阻率也在逐渐的增加，但都处于极板对于涂膜电阻率的要求范围之内。综合结果表明涂刷的次数为3次时，涂膜的性能优越。

表9　涂刷次数对涂膜物理性能的影响(20 ℃)Tab. 9　Effect of coating time on the physical properties of the coating (20 ℃)

3　结论

(1) 不同的干燥时间，不同的涂膜厚度和不同的涂刷次数情况下涂膜的耐化学品性能和物理性能存在差异。

(2) 涂层的耐化学品性能随着干燥时间呈现出先增后减的趋势，12 h达到峰值，涂膜的电阻率也随着干燥时间呈现出先增后减的趋势，12 h达到峰值，最优干燥时间为12 h；涂层的耐化学品性能随着涂层的厚度呈现先增后减的趋势，当厚度为0.14 mm时达到峰值，涂膜的电阻率随涂膜的厚度增加而增加，最优的涂膜厚度为0.14 mm；涂膜的耐化学品性能随着涂膜的涂刷次数的增加呈现出先增后减的趋势，涂刷的次数为3次时达到峰值，涂膜的电阻率随着涂膜的涂刷次数的增加而增加，最佳涂刷次数为3次。

(3) 试验确定除尘极板导电防腐蚀涂料最佳涂抹方式为涂膜的厚度不低于0.14 mm，最佳涂刷次数为3次，涂膜烘干温度为60 ℃，烘干时间为12 h。

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[2]曾庭华. 湿法脱硫系统对锅炉尾部烟道和烟囱影响的研究[J]. 电力建设，2002，23(4)：19-22.

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Properties and Effect Factors of Conductive Anticorrosive Coating

ZHANG Lei, SHA Xiang-ling, ZHANG Nian, TIAN Ye, WANG Long-wei, YANG Yan, LÜ Bao-peng

(College of Geology and Environment, Xi′an University of Science & Technology, Xi′an 710054, China)

With wet electric dust plate as the carrier, conductive coatings as experimental materials, the corrosion of wet electric dust plate during its operation and the performance of conductive anticorrosive coatings of wet electric dust collector were investigated. The effect of coating thickness, brushing time and drying time on the hardness, adhesion, and specific resistance of coatings was studied. Properties of coatings, including the coating resistance to acid, alkali, salt and water were also studied. Anticorrosive coating corrosion performance parameters and the best way to smear were obtained through a series of tests. The results show that the most optimal parameters were the coating thickness of no less than 0.14 mm, paint times of 3, coating drying temperature of 60℃, and drying hour of 12.

electrostatic precipitator; conductive anticorrosion coating; physical and chemical property; film thickness; coating process

10.11973/fsyfh-201510016

2014-12-10

国家资源部煤炭勘查与综合利用重点实验室开放课题(KF205-1); 陕西省教育厅科学研究计划(自然科学专项)项目(2013JK0869)； 陕西省科技统筹创新工程计划项目(2012KTZB03-01-02)

张 蕾(1981-),副教授,博士,从事煤炭加工利用与环境保护技术工作,18502993567,leizh1981@sohu.com

TG174.4; TQ630.4

A

1005-748X(2015)10-0978-04