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抗硫腐蚀有机涂料的制备与性能研究

周丽娜  
【摘要】:硫腐蚀主要包括硫化氢腐蚀、硫离子腐蚀以及元素硫腐蚀等,已对石油天然气生产中金属管材与设备产生不良影响,其中含硫水环境中硫离子的存在会对管线钢造成较严重腐蚀。因此制备抗硫腐蚀有机涂料,研究其在含硫水环境下对X70管线钢的腐蚀防护作用,提供一种防腐保护措施,具有重要的实际意义。 采用正交法合成了酚醛环氧树脂,并结合红外光谱以及热重分析法对其进行了表征。结果表明:随酚醛树脂酚羟基与环氧氯丙烷摩尔质量比的增加,产物环氧值增大;随氢氧化钠用量和反应时间的增加,产物环氧值呈现先增大后减小的趋势:随反应温度的升高,产物环氧值逐渐减小;合成酚醛环氧树脂的较优条件为酚羟基与环氧氯丙烷摩尔质量比为1:5.5、氢氧化钠用量为25%、反应温度为65℃、反应时间为4.5h,在该条件下合成产物的环氧值为0.4421、热分解温度为138℃;反应产物分别在3319.37cm-1和914.29cm-1处出现酚羟基、环氧基特征吸收峰。 通过单因素实验确定了填料、助剂以及固化剂的较佳用量,并借助附着力测试仪、摆式硬度仪、抗冲击测试仪、漆膜圆盘磨耗仪测试了涂层试样的主要性能,最后得出:当用量分别为酚醛环氧树脂35%wt、滑石粉5%wt、钛白粉1.5%wt、锌粉4.5%wt、磷酸锌4.5%wt、炭黑1.5%wt、硫酸钡12%wt、聚酰胺35%wt、硅烷偶联剂1%wt时,所获涂层的附着力为一级、硬度为0.986、抗冲击性能为45cm,磨损量为0.006g;涂层浸泡于10%wtHCl.10%wtNaOH、10%wtNaCl溶液中30d,表面无起泡、脱落等现象。 结合中性盐雾试验、电化学工作站、X射线衍射等分析测试手段,研究了涂层的耐蚀性并探讨了其防腐蚀机理。结果表明:涂层耐中性盐雾腐蚀时间大于168h;常压40℃下,随硫离子含量的增加涂层阻抗值先减小后增大;随浸泡温度的升高,涂层阻抗总体呈现下降趋势,但是经80℃下浸泡3d的涂层试样阻抗仍远远大于空白试样;常压40℃下,随浸泡时间的延长涂层阻抗值先减小后增大;120℃、4MPa下浸泡72h涂层试样表面出现针孔;涂层的涂覆使得试样出现了明显的Ecorr正向移动(Ecorr(空白)=-0.8073V,Ecorr(涂层)=-0.3004V)和icorr大幅度减小(icorr(空白)=3.523×10-SA/cm2,icorr(涂层)=2.502×10-9A/cm2)现象;涂层对X70钢的防腐蚀机理为屏蔽作用和阴极保护。


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