全  站关键词

        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(Ｅｎｄｃｃｏｔｔｓ Ｌｔｄ)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。

                 表1　涂料配方



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58.02平方厘米)。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。



注:表中吸水量(ｇ)读数均系3个样品的平均值

         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。




注:△　在显微下观察发现细小裂缝(裂缝小于0 1ｍｍ);×　较大裂缝; 　未发现明显裂缝;—　停止试验。

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。

表4　不同泥煤含量涂层的加速腐蚀测试



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[1-4],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。

2.3　性能指标

         将生产的聚苯乙烯聚氨酯防腐涂料与聚氨酯固化剂Ｌ-50配制成漆,其性能测试结果见表1。
3　结果与讨论

3.1　废聚苯乙烯接枝技术

         高聚物对于反应条件是很敏感的,特别是对线性聚合物在一定的作用下能够形成不同键长的大分子游离基,其中一部分可立即重合成原来的分子或者变成稳定的较短链的小分子。废聚苯乙烯在加热和引发剂的作用下生成自由基可与顺丁烯二酸酐发生共聚接枝反应,同时废聚苯乙烯分子中的不饱和键在引发剂(ＢＰＯ)作用下可与顺丁烯二酸酐、脱水蓖麻油发生聚合反应,使废聚苯乙烯分子得到改性,增加其反应性基团,可进一步酯化合成涂料的羟基组分。

3.2　顺丁烯二酸酐对产品性能的影响

        实验发现,顺丁烯二酸酐和脱水蓖麻油的用量对基料和涂料的影响非常明显,尤其是顺丁烯二酸酐的用量对其影响尤为突出。若顺丁烯二酸酐用量过少,则将有大量聚苯乙烯分子未被共聚接枝,只是机械的同基料混在一起等同于冷拼,也就不可能达到共聚接枝的效果;如顺丁烯二酸酐用量过多,则过量的顺丁烯二酸酐在酯化过程中将与体系中的双键发生加成反应,生成官能度大于2的反应型分子,将导致基料粘度急剧增稠乃至胶化。通过大量实验得出,将顺丁烯二酸酐的用量最好为废聚苯乙烯量的1 3%～1 5%为宜。

3.3　羟基组分生产中多元醇的选择

        为了研究多元醇对羟基组分的影响,选用了季戊四醇、三羟甲基丙烷和甘油进行了大量比较,其制成的涂料硬度变化规律是:季戊四醇>三羟甲基丙烷>甘油。考虑到三者的价格与季戊四醇的纯度往往不令人满意和容易导致生产中粘度增长过快以致胶凝,以及聚苯乙烯质硬、性脆等情况,选用甘油作为多元醇不仅可以弥补和改善上述缺点,而且货源稳定,价格低廉。

4　结语

         通过对涂料的研究,利用接枝技术解决了回收和利用废聚苯乙烯的课题,使其变废为宝,生产出具有优异耐酸、碱等性能的防腐涂料,其涂料的制备工艺简单、投资少、成本低、生产周期短,具有一定的社会经济效益。它可广泛应用于石油化工、纺织印染、制药、电镀等行业的工程防腐,具有一定的推广和实用价值。