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碳钢热水箱内壁防腐耐热的选材
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聚偏二氟乙烯涂料对碳钢热水箱内壁的防护
&　　摘要:聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂具有良好的物理与化学性能,经过合适的改性后形成的涂料具有硬度高、耐侯性好、耐温变以及加工性能好等优点,可以在150℃以下长期使用,适合对碳钢热水箱内壁的腐蚀防护。
　　关键词:聚偏二氟乙烯;热水箱;腐蚀防护
　　中图分类号:TG174.46文献标识码:A文章编号:09)10-0756-02
　　1?聚偏二氟乙烯(PVDF)
　　PVDF是含氟树脂中综合性能较好的一种通用树脂,被誉为含氟树脂中的“贵金属”。PVDF具耐热、耐腐蚀、耐候、抗氧化等特性,具有优异的物理化学性能,广泛应用于工业的防腐蚀工程中,特别是在一些腐蚀条件苛刻的场合,使用PVDF获得了良好的效果[1,2]。从物理性质来看,PVDF是线状结晶性聚合物,结晶度60%~80%,分子中含氟量59%,可在-50~150℃范围内使用,在80℃时的吸水性仅为0.03%,对氯气的透过率也是氟树脂中最小的[3]。
　　PVDF的熔点为170℃,分解温度是379℃,两者之间相差200℃左右,因而加工温度范围很宽,热稳定性好,适于热塑性材料的多种加工[4]。PVDF有粉末和悬浮液两种形式,在工业中可用作管道、管件、阀门、泵、塔器、反应器和各种容器等的衬里,也可以作为阀门、泵、仪表的防腐蚀隔膜,还在用以储槽、塔器、管道、等产品的涂装。另外,PVDF粉末涂料主要用于化工装置及设备等的涂装,特别是需要严格防腐蚀场合的涂装,性能显著。
　　2?碳钢热水箱的涂装选材
　　碳钢热水箱常用碳钢板模压焊接制成,碳钢在高温热轧等工序中会形成鳞片状氧化皮,该氧化皮的膨胀系数比钢材小,同时水箱需长期接触温变的热水环境,易受到水中溶解氧、氯分子等腐蚀环境介质的腐蚀而使钢板生锈、减薄,产生孔洞以及裂纹,局部穿孔漏水、最终导致水箱报废。经过长期的实践表明应用防腐蚀涂层是一种比较经济和效果显著的解决方法。
　　目前应用在碳钢热水箱的防腐蚀涂料有环氧树脂、聚乙烯、氟塑料等,这几种材料各有特色,都能在一定程度上完成对碳钢热水箱的保护,但从涂料的成本、经济性能以及在长期使用中的性能等方面都还有待进一步改进。
　　PVDF虽然有良好的耐久性与耐化学性能,但同时还有难溶于溶剂、加工过程中难熔解、颜填料难以分散等缺点,另外与碳钢之间结合力较弱。因此在作为碳钢热水箱涂料的应用中,需要对PVDF进行改性。经过大量的试验研究后发现丙烯酸树脂可以用来改善PVDF的使用性能与加工工艺,其中甲基丙烯酸甲酯与PVDF按照合适的比例混合后,两者能发生交联反应,构成具有空间网状涂层结构,能够起到良好的优势互补作用[3]。
　　3PVDF涂料的制备及性能
　　本工作选用聚偏二氟乙烯(PVDF)与甲基丙烯酸甲酯配制出适合碳钢热水箱工况的涂料,并通过试验研究,改进涂料配方及工艺,使其涂层具有优异的耐水、耐热、耐温变等性能。
　　3.1　涂料制备
　　本次实验采用聚偏二氟乙烯(PVDF)粉末涂料,丙烯酸树脂采用热塑性甲基丙烯酸甲酯,溶剂采用丙酮,潜溶剂采用邻苯二甲酸甲酯。主要材料规格如下:聚偏二氟乙烯(PVDF),FR921;钛白粉,金红石级;甲基丙烯酸甲酯,化学纯;碳酸钙,化学纯;邻苯二甲酸甲酯,化学纯;丙酮,化学纯;助剂,德谦试剂。
　　在烧杯内加入甲基丙烯酸甲酯与邻苯二甲酸甲酯组成的混合溶剂,将称量好的PVDF加入其中,然后加入丙酮,充分搅拌30
min,待PVDF完全溶解后加入助剂,然后将钛白粉加入溶液中,搅拌20min。搅匀后,用金属筛网过滤后即得涂料溶液。
　　3.2施工工艺
　　试片采用45#钢板,尺寸为120mm?0mm?mm。将试片去油、去锈,也可进行喷砂或喷丸及磷化处理。将处理好的试片放入中烘干备用。根据涂料配方配制PVDF涂料,静置一段时间。取出烘干的试片,涂覆上配制好的PVDF涂料,涂覆方式可以用刷涂或喷涂。将制好的试片放入烘箱中烘干,烘干后取出再行喷涂,反复多次至所需要的厚度。一般喷2~3遍即可满足要求[5]。把涂覆好的试片放入高温烧结炉,逐步升温至210~230℃,烧结5~10min取出,冷却方式可以是自然冷却也可以是冷水淬火。制备好的试片放入恒温箱中待测。
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