一、引言
隨著我國(guó)石油工業(yè)的迅速發(fā)展,不論在油田、煉廠(chǎng)、長(zhǎng)距離輸油管道、各類(lèi)油庫(kù)都必須大量建設(shè)儲(chǔ)油罐和地上、地下管道,而且,油罐的容量和長(zhǎng)輸管道的口徑均有向大型化發(fā)展的趨勢(shì)。為了節(jié)約鋼材,玻璃鋼(雙壁)儲(chǔ)油罐將是今后存儲(chǔ)石油的首選產(chǎn)品,其耐腐蝕性好,使用年限長(zhǎng)。因其具有雙層罐壁,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油罐的滲漏,及時(shí)做出處理,減少石油泄漏對(duì)環(huán)境的污染。
但是,作為非金屬罐,玻璃鋼為絕緣材質(zhì),導(dǎo)靜電工藝就成了儲(chǔ)罐制作中至關(guān)重要的一步。GB/T 50156-2012《加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》中明確規(guī)定:與罐內(nèi)油品直接接觸的玻璃纖維增強(qiáng)塑料等非金屬層,應(yīng)滿(mǎn)足消除油品靜電荷的要求。
本文以對(duì)笨樹(shù)脂為基體,分別添加不同比例的石墨、碳黑、云母三種不同的導(dǎo)靜電材質(zhì),借助旋轉(zhuǎn)
粘度計(jì),計(jì)算出每組混合樹(shù)脂的粘度值,選擇出*佳的儲(chǔ)罐內(nèi)襯層樹(shù)脂/導(dǎo)靜電材質(zhì)配比工藝。
二、實(shí)驗(yàn)原料及試樣制備
1.主要原料及設(shè)備
1.1 主要原料
1.1.1康特牌導(dǎo)電云母:耐酸、堿及有機(jī)溶劑,800℃以下穩(wěn)定、阻燃,平均粒徑為25μm,密度ρ≤3.6g/cm3,顏色為淺灰色,粉體電阻率小于50Ω.cm;
1.1.2碳黑:顏色為黑色,平均粒徑25μm,表面積65m2/g,吸附值1.47cm3/g;
1.1.3石墨:耐酸、耐堿、耐光、耐有機(jī)溶劑,顏色為灰黑色,片狀,并具有金屬光澤,耐熱性大于450℃,平均粒徑為1μm(小于1μm的粒子占70%以上),密度ρ=2.2g/cm3;
1.1.4改性對(duì)笨聚酯樹(shù)脂:預(yù)促進(jìn)、觸變性改性對(duì)笨樹(shù)脂,高分子量、高交聯(lián)密度對(duì)笨聚合物,熱變形溫度高達(dá)127℃,不含酯化催化劑,具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和抗起泡性,耐酸、鹽溶液和極性溶劑性能好,通過(guò)UL1316認(rèn)證。
1.2主要設(shè)備
1.2.1旋轉(zhuǎn)粘度計(jì);
1.2.2小型球磨機(jī);
1.2.3電子天平、分析天平;
1.2.4量杯、攪拌棒、稱(chēng)量紙等
2.試樣制備
2.1 實(shí)驗(yàn)配方確認(rèn)
每個(gè)試樣對(duì)笨樹(shù)脂的質(zhì)量均為100g,通過(guò)對(duì)比石墨、碳黑、云母三種材質(zhì)的技術(shù)特性,分別選擇不同含量的石墨,云母,碳黑,以及純樹(shù)脂,對(duì)同種材質(zhì)不同比例以及同種比例不同材質(zhì)的混合樹(shù)脂粘度值進(jìn)行比較分析。
2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
2.2.1準(zhǔn)確稱(chēng)量對(duì)笨樹(shù)脂及導(dǎo)靜電材質(zhì)的質(zhì)量;
2.2.2測(cè)量純樹(shù)脂的粘度值,用于后續(xù)比較;
2.2.3將導(dǎo)靜電材質(zhì)分別倒入各自的樹(shù)脂中,放到球磨機(jī)中充分?jǐn)嚢杈鶆颍?nbsp;
2.2.4利用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)試每個(gè)試樣的粘度值;
2.2.5計(jì)算出平均粘度值。
三、結(jié)果與討論
借助旋轉(zhuǎn)粘度計(jì),測(cè)出純樹(shù)脂的粘度值為297mpa.s,之后按照實(shí)驗(yàn)步驟,依次測(cè)出不同材質(zhì)不同比例條件下混合樹(shù)脂的對(duì)應(yīng)粘度值,相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1-3和圖1。
由表1和圖1可以看出,添加石墨的對(duì)苯樹(shù)脂,其粘度值明顯提高。從圖1可以看出,粘度值的增長(zhǎng)趨勢(shì)大致分為三個(gè)階段:在石墨含量為10%時(shí),粘度達(dá)到439mpa.s,滿(mǎn)足手糊樹(shù)脂的粘度要求(425mpa.s-500mpa.s);當(dāng)石墨用量大于10%但小于25%時(shí),粘度值的增長(zhǎng)趨勢(shì)變大,表現(xiàn)為圖1中的曲線(xiàn)斜率變大。隨著增長(zhǎng)趨勢(shì)增大,混合樹(shù)脂粘度值明顯增大,當(dāng)石墨含量為25%時(shí),粘度值已達(dá)到1000mpa.s,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于手糊樹(shù)脂的粘度要求;當(dāng)石墨含量超過(guò)25%時(shí),混合樹(shù)脂粘度值的增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯變大,粘度值也迅速增長(zhǎng)。
隨著石墨含量的增加,石墨粉在絕緣樹(shù)脂中彼此接觸或靠近的機(jī)會(huì)變大,有利于在涂層中形成電子通道,利于靜電的傳導(dǎo),但同時(shí),也使得樹(shù)脂的粘度值增大,給儲(chǔ)罐的制作工藝帶來(lái)很大的麻煩。從表1和圖1可以看出,當(dāng)石墨含量為8%~11%時(shí),粘度值均滿(mǎn)足手糊樹(shù)脂制作要求。
由表2和圖1以看出,添加碳黑對(duì)于樹(shù)脂粘度值影響較大。當(dāng)碳黑含量達(dá)到3%時(shí),混合樹(shù)脂粘度值已超過(guò)600mpa.s,但由于碳黑量較小,碳黑粉在樹(shù)脂中彼此并未充分接觸或靠近,這會(huì)影響樹(shù)脂的導(dǎo)靜電能力。
由表3和圖1以看出,云母添加量對(duì)于樹(shù)脂粘度值影響偏小,當(dāng)云母含量達(dá)到25%時(shí),樹(shù)脂粘度值為596mpa.s。
從圖1出,碳黑對(duì)于樹(shù)脂粘度值影響程度*大,石墨其次,云母*小??紤]到儲(chǔ)罐內(nèi)襯導(dǎo)靜電性能,同時(shí)便于手糊樹(shù)脂的操作和節(jié)約原材料,擬在內(nèi)襯樹(shù)脂中使用石墨作為導(dǎo)靜電材質(zhì),添加量為10%左右。