在实际工业生产中，常遇到需要持续不断地消除静电的情况，比如：煤矿瓦斯排气管道、通风口、抽水管道，煤气贮柜、煤气管道、油汽贮罐内壁、外壁防腐等。这些设备的防腐涂层需要有良好的导电性能，保证静电及时消除，将爆炸可能降到最低限度。为此需要涂层既要能防腐，又要能导电。在环境介质易燃易爆时，涂层具有优异的导电性是非常必要的，能快速消除静电火花、导除雷电、屏蔽高能射线（电焊电弧、高频粒子流）等，确保财产及人员安全。该涂层必须通过煤碳部安标办的检测，通过专家论证。目前已经被广泛应用于煤矿管道及支护设备防腐方面。

 

        引言：煤矿管道及支护设备长期处于潮湿、盐、碱等恶劣工况下，加上瓦斯环境，要求即要能防腐保护管道不受腐蚀，又要能导除静电，防腐止静电在管道涂层表面积聚。一旦遇明火或高温，又能阻止燃烧进行，达到抗静电、抗燃烧、能防腐的目的。早期的矿井管道多采用塑料PE管道或布风筒，一旦发生火灾，就会熔断，失去通风和抽瓦斯功能，给抢救和人员生命带来不便甚至灾难。近年来煤炭部要求全部起用厚壁钢管作为主通风管道（强度高，耐烧蚀、不会折弯变形）。而钢管自身的防腐就提至首要考虑因素。为此，开发出即能导电、又能阻燃、兼顾防腐的涂料，能更好的服务于这一应用领域。节能、环保、环境友好型熔结环氧粉末涂料（FBE）体系，能很好地满足这一要求，且成本低，施工方便，材料来源广泛。我们的涂料就是基于这样的背景研发出来的。
 

 

 

    外貌：超细粉末状，黑色为主；存贮稳定；自体也具有导电特征，静电喷涂或用其他涂覆方法施工于管道内、外壁，然后加热熔融，维持温度180度10-15分钟，形成连续耐致密的涂膜，覆盖于管材表面，将管材包覆起来，隔绝了金属与外界介质的直接接触。

 

    参数：

 

    粒径：30—45um

 

    密度：1.4-1.5g/cm3

 

    固化条件：1800C*15min

 

    研究方案：

 

    首先，要满足防腐性能要求，能通过CJ/T-120—2008标准检测；

 

    其次，要能导电，表面电阻≦106欧姆；

 

    第二，要阻燃。要能通过煤炭部标准MT-181、MT-113检测。新的统一标准正在制定中。

 

    为达到以上目标，我们首先确定采用熔结环氧树脂体系；其次是导电材料选用掺杂导电材料，价格适宜，导电性能优异，与环氧体系混熔性良好，所得涂层致密；

    第三，从树脂体系到阻燃添加剂，都选用了特殊功能的防火阻燃材料，达到国内先进水平。

 

    我们将碳纳米导电纤维首次运用于矿井导电粉末涂料体系；同时将溴化双酚A环氧树脂引入阻燃粉末涂料体系，发明了“双抗”防腐矿井管道专用粉末涂料，与以前该类管道用液体油漆相比，导电值显著提高，阻燃性能明显增强，涂层致密度高、硬度及耐磨性能提升到新的水平，涂层综合性能达到同类涂层先进水平。再将有机磷系、成碳剂、发泡剂、氢氧化镁铝等复合阻燃剂运用到此涂料体系中，起到的很好的阻燃效果。

 

    2、关于解决重防腐问题的研究方向

 

    目前钢质管道重防腐的主流是采用熔结环氧为主体成膜树脂，以体型酚羟基固化剂配以一定量的线性酚羟基固化剂，以咪唑催化体系。环氧体系本身具有极好的防腐性能，柔韧性及附着力极佳，涂层致密不渗漏。优异的耐酸碱盐及化学品腐蚀性能，抗氯化物渗透性良好。是矿井管道解决防腐问题的优选，但考虑到阻燃性，我们选择了改性阻燃功能的环氧树脂作为主成膜物质，使涂层各方性能兼顾。
 

 

    关于防腐方面的相关知识，以前的文章表述太多，这时就不多赘述。

 

    3、关于解决导电问题的研究方向

 

    让涂层导电的方式常用的主要有两种办法，一种是掺杂导电，另一种是本征导电。掺杂导电涂料主体成膜物质本身无导电性，它以绝缘聚合物为主要成膜物质，在其中掺入导电材料而形成的涂料。它的导电性靠掺入的导电微粒来实现的，导电微粒提供自由电子载流子，掺入的导电材料这里主要是采用导电乙炔或导电石墨，将这些物质掺合到聚合物中，可使聚合物变为半导体。随着导电材料加入量的增加，导电性越好，电阻率越低，该方法是目前最常用的实际应用方法，成本低廉，材料易取得，掺杂后导电性能持久稳定，导电值易调节。随着导电填料粒子浓度的增加，粉末涂料的表面电阻率逐渐减小，当导电填料浓度达到某一临界值时，粉末涂料的表面电阻率急剧减小，出现由绝缘性到导电性的性质突变。该临界值称为渗滤阈值。影响渗滤阈值的因素较多，包括导电填料的种类、结构及形态、粉末涂料基体与导电填料的相互作用、加工条件等。下图是两种导电材料结构式：
 

 

    本征导电因其材料不易取得，价格昂贵，难以在普通工业中得到广泛应用，这里就不做详细讨论。这里采用导电聚苯胺掺杂，主要是利用其优异的自修复功能，一旦涂层在施工中有细微的破损，聚苯胺的特殊功能便发挥出来，可能快速自动修复漏点的防腐导电功能。

 

    4、关于解决阻燃问题的研究方向

 

    阻燃必须针对燃烧三要素：（可燃物质、助燃氧气、维持燃烧的温度），切断其中任何一个环节，都能达到阻燃之目的。对于粉末涂料的配方设计而言，可以从三个方面同时着手。

 

    （1）减弱放热、加速散热、冷却降温、减少热解和可燃气体产生、抑制气相燃烧。

 

    （2）释放不可燃气体，如N2、CO2、H2O；促进炭化，稀释并隔离氧气、减弱传热和传质。

 

    （3）捕捉自由基，终止连锁氧化、解聚反应。用烧蚀熔融壳体覆盖可燃物质，阻断燃烧进行。

 

    多聚磷酸铵是发泡剂，也是阻燃剂和催化剂；季戊四醇是成碳剂；三聚氰铵是发泡剂也属阻燃剂。硅氧烷类偶联剂主要作用是增加各种物料的分散性、润湿性，提高涂层的耐火时间，起阻燃作用。准球型硅微粉和云母粉本来就是耐温材料的首选，能降低成本并且增加固体含量。颜料最好选择耐温颜料，如：锰黑、铁黑，铁红、铁黄、铬黄、铬绿、铬红、钴蓝、铁蓝、石墨等。其他助剂品种也很多，比如：微胶囊红磷、氢氧化铝、氢氧化镁、锑或溴的有机化合物、硼酸锌、偏硼酸钡等都是上好的阻燃剂。涂层经高温灼烧后膨胀成疏松多孔结构，隔绝热源。

 

    在实际生产中，我们采用将钛白粉、硅微粉、硫酸钡、复合阻燃剂等固含的成分，先用偶联剂润湿进行皮膜处理，然后熟化一段时间，再与树脂等其他成分混炼制粉。所得粉末涂料表面流平较好，导电性能优异，光泽理想，与基材附着力优异，是理想的防腐导电阻燃材料。

 

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