泥煤在防腐涂料中的应用研究

学涂

沈　浩　陈铁身　　于庆同　       泥煤的综合利用是一个尚未完全解决的课题。探讨泥煤在防腐涂料中的应用,初步实验表明:泥煤经过加工处理后,加入到专门配制的醇酸树脂中,使树脂的防水和防腐性能均有明显提高,通过对不同含量的泥煤和树脂组成的涂料进行测定表明,30%的泥煤含量具有较好的防腐效果。 1　试验部分 1.1　原材料 1.1.1　泥煤       对徐州大孤由煤矿的泥煤经过分布采样,取得有较普遍性的泥煤,以相同含量混合,经过80目筛子(ＥｎｄｃｃｏｔｔｓＬｔｄ)筛取小于38μｍ的细微灰粉作为原材料。在加入树脂中之前,将此原材料在480℃高温下烘10ｈ,然后放入干燥器中自然冷却备用。 1.1.2　树脂及助剂       采用英国Ｃｒｏｄａ树脂公司的一种长链醇酸树脂,商品名为帕拉斯多(Ｐｌａｓｔｏｋｙｄ750ｗ/65);助剂加入量视涂料性能增减(德国汉高公司提供)。 1.2涂料配方涂料配方见表1所示。 2　实验方法和结果 2.1　吸水试验      将按不同含量泥煤和树脂混合搅拌均匀后,按相同厚度200μｍ涂于蒸发皿底部(底部面积为58 02ｃｍ2)。待涂料干燥后,将此涂料试样连同蒸发皿一起浸入蒸馏水中,定期测定其吸水量。实验过程中水温恒定在20℃,经70天测定的结果如表2所示。       测试结果表明,树脂中加入不同含量的泥煤粉末后,其吸水量均有不同程度下降,当泥煤含量为30%时吸水量最低。说明该配比的涂料具有较好的防水性能。 2.2　紫外光照射及环境加速模拟试验       对泥煤加树脂组成的不同配比的涂料,进行紫外光照射及环境加速模拟试验是十分必要的。因为任何涂料都要经受各种不同气候条件的破坏。       试验是在ＱＵＶ加速气象模拟仪上进行的(Ｑ-Ｐａｎｅｌ公司制造)。试样在该模拟仪中经受水汽、紫外光照,干燥和加温各步骤的周期性循环破坏作用。试样面积为50ｃｍ2,镀层厚度为100μｍ。实验中水汽系由仪器自动控制使样品处于100%相对湿度中1ｈ,然后经紫外光照射2ｈ,再在40℃下干燥4ｈ,每10ｈ为一个周期,试验中除被观察时暂停对试样的破坏作用外,其余时间均系连续进行。实验结果如表3所示。       结果表明,经第一周期破坏后,纯树脂试样及50%泥煤试样出现细小裂缝;经第二周期破坏后,纯树脂试样及50%泥煤试样出现较大裂缝,因此停止对它们的试验;经第三周期破坏试验后,20%和40%泥煤含量的涂料均出现较大裂缝,而30%泥煤含量的涂料发现细小裂缝。 2.3　加速腐蚀试验       将泥煤按不同的量加入树脂中,组成不同成分的涂料,镀于面积为4 08ｃｍ2,厚度为2ｍｍ的铁片上,使镀层厚度保持200μｍ,待涂料干燥后,将此电极浸于3%浓度的ＮａＣｌ溶液中,用石磨作对电极,外加6Ｖ加速腐蚀电位,定时测量两电极之间的电流。实验结果如表4所示。       试验结果表明:经20ｈ、6Ｖ加速电位腐蚀破坏后,除30%泥煤含量涂层外,其余涂层电流均大于10ｍＡ。 3　结果与讨论       固态泥煤粉末加入液态树脂中,其作用和一般油漆工业中的填充剂是相似的,比重比树脂大,因此加入到树脂中后,使涂料的密度加大,表面的机械强度增加,从而使水向涂层纵深方向渗透的途径变长,渗透的速度渐慢。            (1)这从吸水试验中可以明显看出,其原因是泥煤本身并不吸水,当水要扩散进入纵深方向时,遇到泥煤必须改变扩散和渗透的方向。因此实验中发现加入不同含量泥煤后,树脂的吸水量均有不同程度的下降。但是当泥煤在涂料中的含量大于40%后,其涂料的吸水量相应比20%～30%泥煤含量要高。这主要由于泥煤含量大于40%后,泥煤在树脂中的分布难以十分均匀,部分泥煤表面不能被足够量的树脂完全包裹就和其他泥煤颗粒交接在一起形成较大的泥煤团粒。这些团粒的外团是被树脂包裹的,而由中出现许多空隙,水在这些空隙中是极容易扩散和渗透的.       (2)同样,在紫外环境加速模拟试验中,其实验结果和吸水试验情况十分相似。紫外光对树脂是有破坏作用的,但对泥煤没有明显影响。当树脂中含有一定量的泥煤后,在相同的紫外光作用下,部分紫外光中的能量被泥煤吸收或散射,从而对树脂起到一定的保护作用。但是当泥煤含量大于40%后,镀层中的大颗粒泥煤团粒其内部是较疏松状的结构,在经受100%湿度,紫外光照和40℃干燥的周期作用下就较快地出现裂缝了。       (3)在电化学腐蚀试验中,用6Ｖ直流电位作为加速离子穿透层地动力,这样可以缩短试验时间。从实验结果发现30%泥煤涂层有较好的防腐性能。这和上述两项试验的结果是相吻合的。当泥煤含量为20%时,由于泥煤含量不足,因此虽然比100%树脂涂层的电流要低,但是效果不如30%泥煤含量的涂层;而当泥煤含量为40%～50%时,由于泥煤粉末在涂层中容易出现大的团粒结构,这些团粒中含有不少空隙,使涂层本身的粘结力下降,离子在空隙中容易穿透,从而使涂层的防腐效果下降。 4　结语       总之,泥煤加入树脂中后,使树脂的性能可以获得一定的改进,当泥煤以30%含量加入到树脂中后,使涂层的致密度达到较理想的配比结果,水的渗透速率被降低,因此涂料的防水和防腐性能有较明显提高。       由于泥煤是一种量大而易得的低价格材料,它在水泥生产中的应用研究已有一定成果,因此用它作为一种新型填充剂或代替目前工业中广泛使用的其它填充剂,有着极大的应用价值和经济价值。