導(dǎo)電涂料于20世紀(jì)70年代問世以來，至今已有30多年的歷史，已被廣泛應(yīng)用于電力電網(wǎng)、電力地面設(shè)施及大型油罐、油氣管道等領(lǐng)域[1]。當(dāng)前，隨著我國(guó)石油化工工業(yè)的迅速發(fā)展，石油及石化產(chǎn)品使用儲(chǔ)罐、油氣管道日益增多，隨之而來的是如何安全、長(zhǎng)期地使用等諸多問題。針對(duì)上述問題，需解決以下三大難題：抗靜電問題、防腐問題、耐候性和使用持久性問題[2]。防止儲(chǔ)油罐金屬材料腐蝕，經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的方法就是涂料保護(hù)。近年來，氟碳樹脂涂料以其優(yōu)異的耐候、耐腐蝕、耐熱性、耐化學(xué)品性、斥水、斥油性，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)[3]。在儲(chǔ)油罐等石化領(lǐng)域，鋼結(jié)構(gòu)的抗腐蝕、抗靜電等問題通過新型的氟碳導(dǎo)電涂料進(jìn)行解決。導(dǎo)電炭黑作為最常用的抗靜電介質(zhì)以其價(jià)格便宜、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用。但是，導(dǎo)電炭黑的添加量直接影響著涂層的導(dǎo)電能力、抗腐蝕能力，從而直接影響了氟碳導(dǎo)電涂層的使用壽命[4]。因此研究導(dǎo)電炭黑對(duì)導(dǎo)電防腐涂料的抗腐蝕影響，在要求較高的電力、石化等工業(yè)領(lǐng)域顯得尤為重要。

    1試驗(yàn)部分

    1.1主要原料與儀器

    原料：氟碳樹脂(GK型樹脂)，日本大金；HDI固化劑(N3390)，Bayer；導(dǎo)電炭黑(KetjenblackEC300J)，阿克蘇諾貝爾，其性能指標(biāo)見表1。以上均為工業(yè)品。

    表1導(dǎo)電炭黑KetjenblackEC300J特性指標(biāo)

表1導(dǎo)電炭黑KetjenblackEC300J特性指標(biāo)

    儀器：QXP型刮板細(xì)度儀，天津永利達(dá)材料；QJL型漆膜沖擊器，天津市精科材料；QFD型附著力測(cè)試儀，天津市材料試驗(yàn)機(jī)廠；鹽霧試驗(yàn)箱，SHEEN公司；MODEL800靜電測(cè)試儀，美國(guó)ACL公司；馬口鐵。

    1.2配方篩選與優(yōu)化

    為了研究導(dǎo)電炭黑對(duì)氟碳導(dǎo)電涂料抗腐蝕性能的影響，首先必須考慮氟碳涂層的抗靜電效果。本文的配方設(shè)計(jì)首先滿足氟碳涂層表面電阻在104～107Ω·cm的抗靜電范圍之內(nèi)，且耐酸、耐堿。然后經(jīng)過選擇、工藝試驗(yàn)，來確定導(dǎo)電炭黑的添加量對(duì)涂膜表面電阻和抗腐蝕的影響，從而確定導(dǎo)電炭黑在氟碳涂料里最合理的添加量。表2是添加不同量導(dǎo)電炭黑的試驗(yàn)結(jié)果，圖1為耐鹽霧測(cè)試結(jié)果。

    表2導(dǎo)電炭黑添加量對(duì)涂膜表面電阻和抗腐蝕的影響

表2導(dǎo)電炭黑添加量對(duì)涂膜表面電阻和抗腐蝕的影響

圖1導(dǎo)電炭黑添加量對(duì)涂膜耐鹽霧的影響

    圖1導(dǎo)電炭黑添加量對(duì)涂膜耐鹽霧的影響

    通過優(yōu)化試驗(yàn)總結(jié)出涂料中導(dǎo)電炭黑的添加量對(duì)涂膜表面電阻和抗腐蝕的不同影響，對(duì)配方進(jìn)行調(diào)整，得出最佳配方見表3，涂層性能檢測(cè)結(jié)果見表4。

表3氟碳導(dǎo)電防腐蝕涂料的配方

表3氟碳導(dǎo)電防腐蝕涂料的配方

    表4氟碳導(dǎo)電防腐蝕涂料涂層性能

表4氟碳導(dǎo)電防腐蝕涂料涂層性能

    2耐腐性能討論

    從表2和圖1看出，不同導(dǎo)電炭黑的添加量對(duì)氟碳涂膜的耐腐蝕性有著不同的影響，在涂膜表面有效抗靜電即表面電阻控制在104～107Ω·cm的范圍內(nèi)，隨著導(dǎo)電炭黑添加量的增多，氟碳涂膜的抗腐蝕能力在明顯降低。添加量越多，綜合耐腐蝕能力越差。其主要原因有兩個(gè)：

    (1)碳系的導(dǎo)電填料其標(biāo)準(zhǔn)電極電位比鐵的標(biāo)準(zhǔn)電極電位較正，因此所制得的防靜電涂層對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)壁是腐蝕電池的陰極，使罐壁鋼板成為陽極，當(dāng)水分等腐蝕介質(zhì)存在時(shí)，便發(fā)生如下的電化學(xué)腐蝕：

    陽極(鋼板)反應(yīng)：Fe→Fe2++2e

    陰極(涂層)反應(yīng)：2H2O+2e→H2↑+2OH-

    在溶液中的綜合反應(yīng)：Fe2++2OH-→Fe(OH)2

    2Fe(OH)2+H2O+1/2O2→Fe2O3·XH2O

    從被腐蝕的涂層外觀(圖2)來分析，就可看到涂層(陰極)下產(chǎn)生的氣體(由上述反應(yīng)可以得知是氫氣)，將涂層鼓起一個(gè)個(gè)小氣泡，挑破氣泡，下面見到鐵銹(Fe2O3·XH2O)，看到鋼板腐蝕形成許多小麻點(diǎn)。

    (2)導(dǎo)電炭黑的添加影響了涂層的致密性。導(dǎo)電炭黑作為無機(jī)粉體填料添加到涂料里，在與氟碳樹脂結(jié)合成涂膜的時(shí)候，由于受到導(dǎo)電炭黑表面形狀、粒徑、涂料體系中表面潤(rùn)濕劑和溶劑的影響，在樹脂和無機(jī)導(dǎo)電炭黑之間會(huì)形成結(jié)合的缺陷，從而影響整個(gè)涂膜的致密性。并且導(dǎo)電炭黑添加越多，這種樹脂與導(dǎo)電炭黑間的缺陷越嚴(yán)重，從而影響了涂層阻抗水分和氧氣滲透的能力。由測(cè)試可知導(dǎo)電炭黑的最佳添加量為2.1%～2.4%。

圖2涂膜腐蝕照片

    圖2涂膜腐蝕照

    3結(jié)語

    在以導(dǎo)電炭黑為介質(zhì)的氟碳涂料配方設(shè)計(jì)中，導(dǎo)電炭黑添加量的控制對(duì)涂層耐腐蝕性和使用壽命有著很重要的影響。通過對(duì)導(dǎo)電炭黑不同添加量試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，得到了導(dǎo)電炭黑在氟碳涂料里的最佳添加量為2.1%～2.4%。并且完全通過了耐酸、耐堿和耐鹽霧性能的測(cè)試要求。