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管道外防腐聚苯胺涂层的防腐性能研究 中石化管道储运(分)公司 日照输油处 赵 磊 主要内容 1.前言 2.涂层的基本性能要求 4.聚苯胺/环氧-酚醛树脂涂层制备 5.聚苯胺/环氧-酚醛树脂防腐性能的研究 6.聚苯胺/环氧-酚醛树脂自愈合机理的研究 7.结论 3.研究背景 1.前言 在各个行业和领域,由于金属的腐蚀造成的经济损失以及人员伤亡不计其数,能有效的解决这个问题的方法有很多,其中很重要的一个方法就是将有机涂层涂覆在金属表面从而解决金属的防腐问题。有机涂层具有防腐性能优异、制备简单、物美价廉等优点。影响有机涂层的防腐效果的因素有很多,其中主要的有: (1)涂料中基体的耐蚀作用。 (2)涂料中颜填料的防蚀作用。 (3)涂层由于涂覆质量的问题而造成的缺陷。 (4)涂层本身所具有的缺陷。 2.涂层的基本性能要求 (1)良好的电绝缘性,防腐蚀层相对两面之间一定面积的电阻不应小于10000Ω·㎡,耐击穿电压强度不得低于电火花检测仪检测的电压标准; (2)防腐层应具有一定的耐阴极剥离强度的能力; (3)有一定的抗冲击强度,较好的抗弯曲性和耐磨性,针入度应确保涂层可抵抗较集中的负荷,与管道有良好的粘接性; (4)良好的稳定性,耐大气老化性能和化学稳定性好,耐水性好,吸水率低,有足够的耐热性,确保其在使用温度下不变形、不流淌、不加快老化速度,耐低温性能好; (5)防腐层破损后易于修补; (6)抗微生物性能好。 3.研究背景 国内的长输原油管道在输送高粘原油时,需要加热输送,这就要求管道的外防腐涂层具有较好的耐高温性能。管道敷设、管道抢维修时,现场施工环境往往比较恶劣,伴随着泥沙、石块等比较尖锐的物体,以及施工作业者的技术熟练程度不同,使涂层的涂覆性能产生差异。 另外,管道回填时,回填土中往往不可避免地掺杂有碎石粒等杂物,这些因素都可能会使涂层破损,划伤。这就要求涂层本身具有很好的自愈合能力,能够在破损后进行自我修复从而使管道在划伤后仍然具有很好的防腐性能。 有研究表明本征态聚苯胺和掺杂态聚苯胺均具有非常优异的耐蚀性能与自愈合能力,由于聚苯胺所具有的这种特性,聚苯胺涂层得到了快速的发展。 解决在涂料施工过程中涂层所产生的划伤等问题 聚苯胺防腐涂料具有独特抗划伤和抗点蚀性能 聚苯胺防腐机理 提高防腐性能 研究内容 涂层制备 防腐性能 自愈合机理 4.聚苯胺/环氧-酚醛树脂涂层制备 4.1主要原料及设备 聚苯胺,环氧树脂(E51、F51),偏苯三甲酸酐固化剂(TMA),稀释剂CD-170; Garmy电化学工作站,行星式齿轮球磨机QM-ISP4-CL,电热鼓风干燥箱 DGG-923AD型,抽滤机。 4.2聚苯胺/环氧-酚醛树脂复合涂层的制备 采用行星球磨机将固化剂TMA与稀释剂球磨混合,备用。将环氧树脂按E51和F51按一定的比例加热机械搅拌2h,把其混合物与H2MoO4/PANI混合均匀,与固化剂按10:3的比例研磨均匀,得到环氧-酚醛树脂涂料,采用宽度为2.5cm毛刷将制备好的环氧-酚醛树脂涂料均匀涂膜在制备好的铁片表面,厚度均为150μm,室温放置一定时间,按预设的固化工艺置于烘箱中固化。固化工艺为 80℃/4h+150℃/1h+180℃/4h,制备聚苯胺的质量分数分别为0%、5%、10%、15%的涂层。 课题选择及内容 涂层制备 防腐性能 自愈合机理 5.聚苯胺/环氧-酚醛树脂涂层的防腐性能研究 5.1聚苯胺/环氧-酚醛树脂涂层的电化学测试条件 采用Gamry Reference600型电化学工作站对PANI进行电化学阻抗谱测试,测试频率为100kHz~0.01Hz,幅值为20mV。测试系统为三电极系统,参比电极采用饱和甘汞电极,工作电极为样品,辅助电极为碳棒。电解液为5wt%NaCl溶液,在90°C下测试。 基体E51:F51=6:4 H2MoO4-PANI 固化剂:TMA 试验条件: 90℃ 5%NaCl溶液 不同酸掺杂聚苯胺的开路电位 H2MoO4 H2MoO4掺杂的PANI涂层的开路电位均比纯环氧的高,且呈现波动性变化 5.2聚苯胺/环氧-酚醛树脂涂层防腐性能的开路电位测试 5.3聚苯胺涂层EIS测试 a 不同含量H2MoO4掺杂聚苯胺涂层随时间变化的Bode图 d c b 15%H2MoO4-PANI涂层涂层效果最好 课题选择及内容 施工性能 防腐性能 自愈合机理 15%H2MoO4防腐效果最好 由于15% H2MoO4-PANI涂层具有优异的防腐性能,利用电化学方法对有缺陷涂层在60℃、5%NaCl溶液中的腐蚀变化规律进行研究,探究聚苯胺的自愈合能力,
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