钢制管道纳米环氧涂料内防腐性能研究

作     者：赵正卫 

作者单位：东北石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：毕凤琴

授予年度：2011年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：纳米TiO2 纳米环氧涂料 偶联剂 耐磨性 耐蚀性 

摘      要：环氧树脂是油田管道内部防腐最常用的涂料,环氧树脂具有良好的力学性能、高度的粘合力、收缩率小、稳定性好、优异的电绝缘性能等特点。然而,由于固化后的环氧树脂交联密度高,内应力大,因而存在质脆,耐疲劳性、耐热性和抗冲击韧度差等缺点,使其应用受到一定的限制。 本文尝试在传统涂料中加入改性后的纳米TiO,通过对比试验选用KH550偶联剂将纳米TiO进行改性,通过加入偶联剂改变纳米TiO亲水疏油的特性;分析KH550偶联剂添加量、浓度、改性时间、温度以及PH值对亲油化度的影响,最终通过均匀试验法来确定偶联剂的最佳工艺为:PH为8,每克纳米TiO粒子使用0.3ml左右的KH550偶联剂,改性剂浓度控制为0.05mol/L左右,改性时间控制在90min左右,温度控制在50℃左右。 通过沉降试验法确定当纳米TiO的质量分数为2%时,可获得最佳的分散效果。在机械搅拌加超声波震荡的条件下,加入质量分数为2%的改性纳米TiO,振荡搅拌1h。 对所制得的纳米环氧涂料根据国家标准进行性能检测,通过与未加入纳米TiO的普通涂料对比发现:纳米环氧涂料的储存性能、耐磨性、粘度、细度等性能指标都有很大程度的提高和改善。使用SEM扫描电镜对涂层微观形貌进行观察,并进行能谱分析,发现所加入的纳米TiO可以填充环氧树脂分子间的缝隙和空穴,涂层呈交联网状结构,分子间结合更加紧密。 通过盐雾箱法、电化学阻抗谱法来对比普通涂层与纳米环氧涂层的耐蚀性,从试验可以看出:盐雾箱法中普通涂层的增重量明显比纳米环氧涂层的增重量大,这是由于加入的纳米颗粒填补了环氧树脂分子间的缝隙,使得环氧树脂分子间的结合更加紧密,有效的阻止了水和离子的渗透,使得电化学腐蚀不容易发生,从而有效提高了涂层的耐蚀性;电化学阻抗谱法中纳米环氧涂层的电极表面极化电阻Rp增大,界面电容C减小,这是由于纳米TiO与环氧涂层之间存在较强界面相互作用,改善了涂层的体积填充密度和致密度,减弱了因涂层微观缺陷而导致的腐蚀,因此涂层的阻抗变大,耐蚀性提高。