环氧陶瓷涂料在潜水电泵内壁的应用

环氧陶瓷涂料在潜水电泵内壁的应用

摘要：针对潜水电泵内腔壁结构的复杂性和工作环境的恶劣性，研制出H0608双组份环氧陶瓷涂料，并成    功地探索出一套在常温下浸涂的工艺方法，攻克了环氧陶瓷涂料适用于潜水电泵内涂衬的技术难题。

关键词：  环氧陶瓷涂料、气泡、针孔、潜水电泵、浸涂

1．前言

   由于防腐涂料具有性能优异、制造方便、价格低廉等一些其它材料无法比拟的优点，因此在选择防腐措施时成为优先考虑的对象。

   环氧树脂涂料有优良的附着力；它的耐化学药品性和耐油也很好，特别是耐碱性非常好，对水、中等酸、碱和其他溶剂有良好的耐蚀性和抗渗透性;拥有较多的固化剂使其在各种施工条件下均具有良好的成膜性能；能同各种树脂、填料和助剂良好地混溶，配制成一系列常用的防腐涂料，易于高固体化和无溶剂型等无公害重防腐涂料，这一切都奠定了其在防腐涂料中的主导地位。

   环氧陶瓷涂料是由环氧树脂、石英砂、流平剂、防沉剂、增韧剂组成，经化学固化形成涂层。因其组成中石英砂体积含量高达20%以上，涂层坚硬、致密、抗冲击、耐磨，适用于钢制管道、铸铁管道的内涂层和外涂层。

   2005年，应某电泵厂出口美国潜水电泵内防腐涂衬的技术要求，根据该公司生产的潜水电泵内部结构的复杂性和工作环境的恶劣性，采用环氧树脂为主要成膜物质，选取了数种国内外典型固化剂，进行了系统的应用测试，研究了不同类型固化剂对环氧树脂类涂料性能的影响，制定了环氧陶瓷涂料适用的固化剂方案，并成功地探索出一套在常温下浸涂的工艺方法，开发的H0608双组份环氧陶瓷涂料，攻克了环氧陶瓷涂料在潜水电泵内涂衬的技术难题。三年来，为该企业的潜水电泵承接国外订单提供了可靠的技术支持和质量保证。

2．试验

2.1涂层的性能与工艺要求

   鉴于潜水电泵内腔壁结构较复杂和处在地下深井作业的苛刻环境中，H0608双组份环氧陶瓷涂料必须适用于长时问经受强酸、强碱、强氧化剂的腐蚀，透湿性低，耐盐雾性好；且在施工时只能采用浸涂的方法灌入泵内腔体，完全靠涂料自身的流平成膜，一次成膜厚度为50～60um，决定了涂料必须是适中的粘度和相对较高的固体份。

2.2主要原料

   环氧树脂、溶剂、分散剂、消泡剂、陶瓷石英粉、钛白粉、偶联剂、防浮色助剂、流变助剂、流平剂；固化剂。

2.2.1环氧树脂与固化剂的选择

   环氧树脂型涂料的性能，主要取决于环氧树脂的类型和固化剂的种类，经过对国内外拥有的环氧树脂E44、E51、E20、E12、E03、E06、酚醛环氧树脂和固化剂乙二胺、二乙烯三胺、低分子聚酰胺、T31、NX-2015、NX-2016、MD-2544、MD-2015C等的反复试验，从耐酸性、耐碱性和耐强氧化剂的试验结果看，使用同样的固化剂，用中、高分子量双酚A型环氧树脂做的涂料不如用环氧值高环氧树脂做的涂料好，再加入适当的改性材料，与低透水性树脂和陶瓷石英材料，才可以得到耐酸、耐碱和耐强氧化剂、防水性好、耐盐雾性好的H0608双组份环氧陶瓷涂料。

2.2.2流变助剂与偶联剂的选择

   由于在一定的温度下，只有合适的涂料粘度才能保证一次的成膜厚度，先后试验了RHTE、R2790、气相二氧化硅、110#、40#效果如下表：

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┃流变助剂  ┃    RHTE          ┃  R2790   ┃    白碳黑        ┃    110#            ┃    40#           ┃

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┃用量／%   ┃    0.72          ┃    0.72  ┃    0.72          ┃    0.72            ┃    0.85          ┃

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┃结果      ┃粘度低，有气泡。  ┃粘度大。  ┃粘度大，有针孔。  ┃粘度低，厚度提高。  ┃粘度低，厚度薄。  ┃

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   选择R2790和110#混合使用，可达到理想的效果。

   由于潜水电泵壳体为铸造件，内腔壁表面较粗糙，为提高涂料的遮盖力、着色力和附着力，还要加入一定量的偶联剂，如ZW-2、KH-560等。

2.2.3  气泡与针孔的处理

   选用苯偶姻作消泡剂，由于其分子结构中具有两个苯环和一个羟基，所以是一个多极性基团的消泡剂，能够降低体系的表面张力，有利于漆膜表面光滑平整，对光泽也有一定程度的提高。消泡剂2080、2722、2022等与苯偶姻配合使用可以起到更好的协同效应。

   避免混入低沸点溶剂，是解决出现针孔最有效的方法。

2.2.4工艺

   涂料的制备：环氧树脂溶于多成分混合配制的溶剂中，加入颜、填料经搅拌均匀，研磨细度≤50 um，再加入流变助剂、流平剂剪切混合制得B组份；固化剂为A组份。A: B=l: 3.5（质量比）混合即制得环氧陶瓷涂料。

2.2.5试样制备

   试板；lOOmm×100 mm×0.2 mm马口铁皮，lOOmm×100 mm×0.3 mm带钢，50mm×100 mm×0.5 mm碳钢板。

   试板的前处理：将马口铁皮板和带钢板用360#砂纸沿纵向打磨除锈，去掉表面氧化层；碳钢板经喷砂处理，每个试板上端需打孔便于掉挂，后用溶剂洗净、擦干备用。

   样板的制备：把制得试板沿垂直方向浸于制备好环氧陶瓷涂料中，2～3秒钟后取出分别悬挂在室内，待漆膜完全交联固化后，放入试验介质中。

   试验介质：（一）为20%硫酸、（二）为20%氢氧化钠、（三）为25%双氧水，试验周期为30天。

3．工艺要求及注意事项

3.1前处理

3 .1.1被浸涂件要进行除锈、除油处理，（最好用喷砂处理）。

3.1.2把内壁和外壁的砂粒及灰尘用强风吹干净。

3.2．浸涂工艺

3.2.1该涂料为溶剂型双组份涂料，A为固化剂，B为树脂，配比为A：B=1：3.5（重量比）。

3.2.2  配料前分别要把A、B两个包装桶里的涂料搅拌（或摇动）均匀，再按以下要求配制。

3.2.3根据一次要浸涂潜水泵的任务量选合适的容器取A、B两种组分，按配比混合搅拌均匀，用配套的X0101-6环氧涂料稀释剂调制涂料粘度为30s左右。

3.2.4依次用容器把涂料倒入潜水泵的腔体内浸涂，流出的涂料可接收后再次使用。

3.3注意事项

3.3.1  5分钟后观察涂层厚度、气泡、流平等情况。

3.3.2在常温(25℃)下，3～4小时可以表干，实干需要48小时，完全胶联固化则需一周，一般5天后即可进行加工装配。

3.3.3若要求涂层厚度较大，可采用两次浸涂，一来可以达到规定厚度，二来可以避免针孔。

3.3.4在阴凉处保存，保存期12个月，12个月后若无不可搅拌的硬块，仍可使用。

3.3.5停工后，要用稀释剂对所用容器、工具进行清洗。

4．结果与讨论

4.1.涂膜耐化学性、物理性能

涂膜耐化学性试验结果见表（一）：

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┃    项目      ┃    介质      ┃    温度  ┃    周期  ┃    结果    ┃

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┃    耐酸性    ┃  20%硫酸     ┃    25℃  ┃    30天  ┃    无变化  ┃

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┃    耐碱性    ┃  20%氢氧化钠 ┃    60℃  ┃    30天  ┃    无变化  ┃

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┃    耐氧化剂  ┃  25%双氧水   ┃    25℃  ┃    30天  ┃    无变化  ┃

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涂膜物理性能测试见表（二）：

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┃    检测项目              ┃    检测结果      ┃    检测依据  ┃

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┃颜色外观                  ┃浅灰色，平整光滑  ┃              ┃

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┃光泽／%                   ┃30                ┃              ┃

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┃固含量（质量份数）／%     ┃≥80              ┃    GB/T1725  ┃

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┃粘度（涂一4杯）／s        ┃ 25～35           ┃    GB/T1723  ┃

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┃干燥时间  ┃表干／(T／℃) ┃3～4h/25℃        ┃    GB/T1728  ┃

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┃          ┃实干／(T／℃) ┃45—48 h/25℃     ┃              ┃

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┃附着力／级                ┃1                 ┃    GB/T1720  ┃

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┃柔韧性/mm                 ┃ 1                ┃    GB/T1731  ┃

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┃抗冲击强度Kg．cm          ┃ 50               ┃    GB/T1732  ┃

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┃硬度                      ┃0.68              ┃    GB/T1730  ┃

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4.2所优选的树脂、固化剂和各种助剂配制成的涂料，其涂层具有优异的耐化学性能和物理性能，耐蚀、耐磨。

4.3施工工艺性好，适于不同零部件的内外耐磨防腐涂附。

4.4该涂料已产业化并成功应用在出口产品的防腐涂层上，各项技术性能指标均达到外商的要求。

参考文献

   1李国莱等重防腐涂料化学工业出版社1999年1-3页v

   2涂料工艺编委会涂料工艺  （上册）化学工业出版社643-648页