乙烯酯涂料的反應熱分析及其性能研究

盛慶南 謝 靜 邸泰深 趙金慶 何永敬 劉 然 孟繁妍 朱鳳艷

（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術有限公司，北京 100071；3.中國石油天然氣管道科學研究院有限公司，河北 廊坊 065000）

0 引言

目前，石油、天然氣、電力和其它加工行業高溫和腐蝕性環境面臨著重大挑戰。在儲罐、煙囪、管道、和煙氣脫硫裝置，重防腐性能對于減少腐蝕和生產正常運行時間最大化至關重要[1,2]。需要高性能耐熱耐酸涂料來保護潮濕和干燥環境下煙氣脫硫裝置、管道系統和煙囪的內表面免受腐蝕性貨物的侵蝕。因此，有必要開發一種高性能防腐涂料，專門解決高溫化學加工設備和儲罐管道內表面上耐熱耐酸防腐的需求，以延長工業設備使用壽命，減少能源損耗，施工時VOC排放低，從而確保其符合嚴格的環保法規[3,4]。本文對不飽和乙烯基樹脂、引發劑和催干促進劑的最佳使用量進行分析研究，通過差式掃描量熱儀（DSC）對不同用量的引發劑和催干劑進行反應熱分析，最終確定其適用量。

1 實驗部分

1.1 基礎配方

制備乙烯酯涂料的基礎配方如表1所示。

表1 乙烯酯涂料基礎配方

1.2 測試方法

1.2.1 干燥時間測試

該測試執行標準GB/T 1728-1979《漆膜、膩子膜干燥時間測定法》[5]。表干時間測試采用指觸法，實干時間測試采用刀片法。

1.2.2 反應熱測試

DSC204差式掃描量熱儀：德國耐馳儀器制造有限公司。

將試樣混勻，取10mg±1mg的試樣，放入預先稱好的試樣皿中，蓋上蓋子密封試樣并稱量，試樣的質量精確至0.1mg。將試樣和參照物放入差式掃描量熱儀的以干燥惰性氣體保護的測量池中。以20℃/min的速率對試樣加熱，從25℃±5℃加熱到250℃±5℃。確定反應的放熱量ΔH，單位為焦耳每克（J/g）。

1.3 EC-12含量確定試驗

鈷干劑是催干活性最強的氧化型催干劑，異辛酸鈷能夠促進異丙苯基過氧化物產生自由基，引發樹脂中雙鍵和苯乙烯聚合，因而它使涂膜表面干燥加速[6]。異辛酸鈷粘度小，固含量高，質量穩定，因此現在大都選用異辛酸鈷作催干劑[7]。本實驗選用12%的鈷干劑EC-12。

涂料配方中加不同份數的異辛酸鈷EC-12鈷干劑（0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5），測試其干燥時間，測試結果如表2所示。圖1為加入不同份數EC-12鈷干劑涂料的干燥時間變化曲線。

圖1 加入不同份數EC-12鈷干劑涂料的干燥時間變化曲線

從圖1中得出，沒有添加鈷干劑的涂料表干時間為16h，實干時間＞24h，涂層長時間不固化。隨著異辛酸鈷用量增加，引發聚合速率加快，促使反應進一步加快。添加0.2份鈷干劑時，涂料表干時間迅速降為30min。由于雙鍵數量有限，隨著鈷干劑的增加，表干時間基本穩定，實干時間為19.5h（＜24h），促進劑用量太多，也會與初級自由基反應，使之變為離子，消耗自由基，從而抑制反應進行[8]。

表2 加入不同份數EC-12鈷干劑涂料的干燥時間

1.4 乙烯基樹脂與異丙苯基過氧化物比例確定試驗

添加0.2份異辛酸鈷，100份乙烯基樹脂與不同份數的異丙苯基過氧化物反應熱特性分析，如圖2所示。

圖2 100份乙烯基樹脂與不同份數的異丙苯基過氧化物反應熱分析

通過圖2分析，隨著異丙苯基過氧化物用量增加，放熱量逐漸提高。在添加1.5份異丙苯基過氧化物時，乙烯基固化的放熱量最大。隨著異丙苯基過氧化物用量增加，放熱量卻逐漸降低。乙烯基樹脂中雙鍵數量有限，異丙苯基過氧化物單位時間分解產生的自由基過多，乙烯酯固化后分子質量變小，導致放熱量降低[7]。

1.5 性能測試

將A、B組分按94.8 : 1的比例混合，按標準制備樣板后測試性能，涂層厚度500±50μm，檢測方法及測試結果如表3所示。圖3為耐60℃、20%硫酸溶液浸泡30d后拉拔法附著力測試圖。

圖3 耐60℃、20%硫酸溶液浸泡30d后拉拔法附著力測試

2 結果與討論

（1）沒有添加鈷干劑的涂料表干時間為16h，實干時間＞24h，涂層長時間不固化。隨著異辛酸鈷用量增加，促使反應進一步加快。添加0.2份鈷干劑時，涂料表干時間迅速降為30min。隨著鈷干劑的增加，表干時間基本穩定，實干時間為19.5h（＜24h），異辛酸鈷用量太多，也會與初級自由基反應，使之變為離子，消耗自由基，從而抑制反應進行。因此100份乙烯基樹脂，添加0.2份的EC-12異辛酸鈷為最佳比例；

（2）異丙苯基過氧化物用量增加，導致乙烯基樹脂固化過程的放熱量不斷增大。在添加1.5份異丙苯基過氧化物時，放熱量最大。隨著異丙苯基過氧化物用量增加，放熱量卻逐漸降低。因此100份乙烯基樹脂，添加1.5份的異丙苯基過氧化物為最佳 比例；

表3 檢測方法及測試結果

（3）在確定最佳異辛酸鈷和異丙苯基過氧化物用量后，用該涂料制備涂層，進行性能測試。涂料不揮發份含量高達96%，附著力高，耐高溫化學性能佳，在60℃、20%H2SO4溶液中浸泡30d后，涂層無異常，附著力仍能達到7.46MPa。酸循環，熱循環后涂層無異常。