抗雷击复合涂料、其喷涂方法以及抗雷击铝蒙皮与流程

1.本发明涉及油气储运中储罐的安全防护与vocs减排技术领域，特别涉及一种抗雷击复合涂层、其喷涂方法以及抗雷击铝蒙皮。


背景技术：

2.外浮顶罐的浮盘暴露在自然环境中，长期受到外界环境影响，暴雨暴雪常导致卡盘、沉盘事故。外浮顶浮盘一、二次密封之间油气浓度超标，雷击密封圈起火事故时有发生。太阳直射浮盘和外浮顶罐内壁，储罐vocs排放量较大。在外浮顶罐上加装铝网壳可以很好地解决以上问题。例如，实用新型专利cn202627192u公开了一种空间三角形网格全铝网壳，铝蒙皮为三角形，三条折边分别嵌入杆件的凹槽内，铝蒙皮为铝板。实用新型专利cn208307544u公开了一种用于化工储罐的铝合金球面网壳，蒙皮为三角形，三条边分别嵌入杆件上部凹槽内。
3.然而，目前已有的铝网壳技术都是依据api650焊接石油储罐标准的规定，铝网壳的铝蒙皮采用1.2mm厚的铝板，其本身不具备抗直击雷能力，因此铝网壳存在雷击失效风险。单纯的1.2mm厚铝板难以满足设备抗雷击标准要求，若为达到抗直击雷的目的，改用加厚的铝板(如7mm)制作铝蒙皮，铝网壳的整体重量将会大大增加，一方面成本不断加大，失去经济性；另一方面上方的铝网壳重量加大，对罐壁及罐基础承载能力考验极大，容易产生安全隐患。在一些国外施工案例中，为了增强抗直击雷能力，在铝网壳顶部增设接闪网，造成铝网壳成本急剧攀升，限制了市场应用。
4.专利cn 101984009a发明名称为一种抗雷击导电涂料及其制备方法的专利，将银粉、醋酸丁酸纤维素酯、分散剂、有机硅树脂、邻苯二甲酸二丁酯及消泡剂混合，再用醋酸丁酯将其稀释后充分研磨、使填料分散均匀即得到抗雷击导电涂料。但是该方法中仅利用了金属银粉的导电性能，且金属银价格昂贵，不适用于大面积的涂料使用。
5.专利cn 105820716b公开了一种功能纳米涂料。该涂料包括：金属氧化物、镀银铜片和聚合物基体。其主要成分为50～75份低温固化树脂、1～10份金属氧化物、5～15份镀银铜片、30～50份溶剂、0.1～20份分散剂、0.5～3份消泡剂；低温固化树脂是环氧树脂、醇酸树脂、带羟基的丙烯酸树脂和聚氨酯树脂的复合；金属氧化物是氧化锌、氧化铝、氧化钴、氧化锑的复合；分散剂为有机膨润土分散剂、气相二氧化硅或高分子羧酸。该涂料保留了高分子涂料良好的附着力、耐冲击性和稳定性基础上，具备金属氧化物的大电流耐受能力和镀银铜片的优异导热导电能力。但该专利中仍采用了镀银酮片，没有规避银的使用。
6.以上涂层均未考虑雷击处背面温升问题。在石油储罐抗雷击的过程中，雷击处背面温升，能否控制在油气自燃点以下，对于雷击防护也至关重要。因为即使未被击穿，如果背面温度超过油气自燃点，也会存在引爆油气风险。因此，如何在抗雷击的同时避免雷击处温升过高，也是目前亟待解决的一个问题。


技术实现要素：

7.本发明提供一种抗雷击复合涂料、其喷涂方法以及抗雷击铝蒙皮。其目的之一在于提高铝蒙皮的抗雷击性能。本发明另一目的在于降低铝网壳雷击处背面的温升，防止易燃易爆物质储罐遭雷击后的爆炸风险。本发明再一目的在于有效控制抗雷击铝网壳的整体重量，并且进一步降低抗雷击铝网壳的制造成本。
8.本发明第一方面在于提供一种抗雷击复合涂料，该涂料包括a组分及b组分，其中a组分中含有端羟基聚醚以及异氰酸酯树脂，b组分中含有端氨基树脂以及端氨基扩链剂。
9.a组分与b组分分别存储，喷涂过程中混合。a组分与b组分的重量份比例为1：1～1：1.2。以a组分重量为基准，a组分中端羟基聚醚的重量含量为20％～35％，优选为26％～30％；异氰酸酯树脂的重量含量为15％～30％，优选为22％～26％。以b组分重量为基准，b组分中端氨基树脂的重量含量为45％～60％，优选为50％～54％；端氨基扩链剂的重量含量为20％～30％，优选为22％～26％。
10.另外，a组分中，以a组分重量为基准，按重量百分比计，还包括：
11.氟和/或硅树脂20％～24％；闭孔微珠10％～14％；碳纳米导电鳞片4％～8％；助剂6％～10％。
12.所述助剂优选为稀释剂、流平剂、色浆等。
13.b组分，以b组分重量为基准，按重量百分比计，还包括：
14.碳纳米导电鳞片4％～8％；助剂16％～20％。
15.所述助剂优选为流平剂、分散剂、增稠剂、防沉剂等。
16.所述闭孔微珠的直径为7～115微米。所述闭孔微珠优选为闭孔陶瓷粉、闭孔珍珠岩、闭孔玻璃微球。
17.所述氟和/或硅树脂优选为氟树脂、有机硅树脂或氟硅改性树脂。最优选为氟硅改性树脂。所述端羟基聚醚优选为巴斯夫lf901。所述异氰酸酯树脂为亨斯曼5005、日本mr200、万华pm200、拜耳44v20、巴斯夫m20s。所述端氨基树脂为美国氰特氨基树脂cymel325、朗玛化工lm582a。
18.所述端氨基扩链剂为巴斯夫扩链剂adr4368c、巴斯夫氨基扩链剂ard4370、德国赢创扩链剂a95、美国仲氨扩链剂g18。
19.所述b组分还包括颜料，所述颜料优选为铝粉颜料。其加入量以b组分重量计为4％～8％。
20.本发明另一方面提供一种抗雷击复合涂层的喷涂方法，包括如下步骤：
21.(1)a组分和b组分分别加入喷涂机的a桶和b桶；
22.(2)a组分和b组分在喷涂机的喷嘴处混合后喷涂。
23.步骤(2)中所述喷涂条件为：温度70℃～80℃；压力1500psi～3000psi。单次喷涂厚度为600～800μm，单次喷涂宽度小于1200mm，优选为500～1000mm。
24.重复喷涂步骤(2)至抗雷击复合涂层的平均厚度为1.0～3.0mm。两次喷涂步骤之间间隔50～70s。
25.当所述喷涂方法用于喷涂铝板时，所述喷涂步骤之前优选还包括：
26.对铝板进行打磨处理；
27.以及采用酒精对铝板进行表面溶解以擦去残留的铝屑。
28.本发明再一方面，提供一种抗雷击铝蒙皮，包括：
29.铝板，其厚度为1～2mm；以及一种如前所述的涂层或者如前述方法喷涂的涂层，涂层位于所述铝板之上。
30.进一步，所述的抗雷击铝蒙皮还包括：
31.中间转化膜，其设置在所述铝板与所述抗雷击复合涂层之间。所述中间转化膜优选为三价铬转化膜或无铬化学转化膜如na3alf6。中间转化膜的厚度为20μm～60μm。
32.本发明涂料中由a组分与b组分生成一种类似弹性体的物质，能够通过自身局部形变来吸收冲击能；另一方面通过在材料中添加了一定含量的氟硅树脂和闭孔微珠，来控制背面温升。
33.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
34.1.本发明中a组分与b组分协同作用有可效提高铝板的抗雷击性能，并且降低铝板雷击后的温升。本发明a组分与b组分分别存放，可有效防止a组分与b组分之间相互反应而影响涂层的性能。
35.2.本发明的复合涂层和铝蒙皮能够抗击雷电冲击和雷电烧蚀，并且能够阻隔高温，作为防护材料的安全性能大幅提高。
36.3.本发明的复合涂层用于铝蒙皮，具有抗雷击性能，无需加厚铝板，有效控制了铝蒙皮的重量，进而保证了铝蒙皮制成的铝网壳的整体重量。
37.4.本发明的具有抗雷击复合涂层的铝蒙皮，自身具有抗雷击性能，无需在铝网壳上方增设接闪网，生产成本较低。
38.5.本发明的复合涂层的喷涂施工方便，操作简单。
39.6.中间转化膜能够提高铝板与复合涂层的粘附力，并且能够保护铝板，阻隔腐蚀介质向铝板处扩散。
40.7.复合涂层的b组分中添加颜料，能够增大遮盖率，阻碍紫外线穿透性，有效降低罐内温度，有利于vocs减排。
附图说明
41.图1为本发明实施例1中涂料喷涂后的抗雷击铝蒙皮结构示意图；
42.其中，1为铝板，2为中间转化膜，3为涂层。
43.图2为本发明实施例1中涂料喷涂后的抗雷击铝蒙皮雷击测试后击穿情况示意图。
44.上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
具体实施方式
45.下面通过实施例进一步描述本发明的技术特点，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
46.除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
47.实施例1
48.按重量份计，取端羟基聚醚巴斯夫lf901，28份；异氰酸酯树脂亨斯曼5005，23份；氟硅改性树脂23份；直径为80微米闭孔陶瓷粉13份；碳纳米导电鳞片7份，以及活性稀释剂rd-601、德国byk-344流平剂以及巴斯夫黄色色浆合计6份，混合得a1组分。按重量份计，取端氨基树脂53份；巴斯夫扩链剂adr4368c，25份；碳纳米导电鳞片6份；德国byk-344流平剂、德国henkel公司texaphor分散剂、法国synthro-thix 905s增稠剂及德国byk-420防沉剂16份，混合得b1组分。
49.实施例2
50.按重量份计，取端羟基聚醚巴斯夫lf901，26份；异氰酸酯树脂日本mr200，25份；有机硅树脂22份；直径为50微米闭孔珍珠岩10份；碳纳米导电鳞片7份，以及活性稀释剂rd-601、德国byk-344流平剂以及巴斯夫黄色色浆合计10份，混合得a2组分。按重量份计，取端氨基树脂50份；巴斯夫氨基扩链剂ard4370，25份；碳纳米导电鳞片6份；德国byk-344流平剂、德国henkel公司texaphor分散剂、法国synthro-thix 905s增稠剂及德国byk-420防沉剂19份，混合得b2组分。
51.实施例3
52.按重量份计，取端羟基聚醚巴斯夫lf901，30份；异氰酸酯树脂拜耳44v20，23份；氟树脂20份；直径为10微米闭孔玻璃微球10份；碳纳米导电鳞片7份以及活性稀释剂rd-601、德国byk-344流平剂以及巴斯夫黄色色浆合计10份，混合得a3组分。按重量份计，取端氨基树脂50份；美国仲氨扩链剂g18，22份；碳纳米导电鳞片5份；德国byk-344流平剂、德国henkel公司texaphor分散剂、法国synthro-thix 905s增稠剂及德国byk-420防沉剂合计16份，铝粉颜料7份，混合得b3组分。
53.对比例1
54.按重量份计，取端羟基聚醚巴斯夫lf901，28份；异氰酸酯树脂亨斯曼5005，23份；氟硅改性树脂23份；直径为80微米闭孔陶瓷粉13份；碳纳米导电鳞片7份以及活性稀释剂rd-601、德国byk-344流平剂以及巴斯夫黄色色浆合计6份，混合得a1组分。按重量份计，取端氨基树脂53份；巴斯夫扩链剂adr4368c，25份；碳纳米导电鳞片6份；德国byk-344流平剂、德国henkel公司texaphor分散剂、法国synthro-thix 905s增稠剂及德国byk-420防沉剂16份，混合得b1组分。a1及b1组分同实施例1，区别在于将a1及b1混合得涂料c1。a1及b1混合后直接固化为c1，因此，c1无法继续进行后续的喷涂试验。
55.对比例2
56.按重量份计，取端羟基聚醚巴斯夫lf901，28份；有机硅树脂，23份；氟硅改性树脂23份；直径为80微米闭孔陶瓷粉13份；碳纳米导电鳞片7份，以及活性稀释剂rd-601、德国byk-344流平剂以及巴斯夫黄色色浆合计6份，混合得a1组分。按重量份计，取端氨基树脂53份；巴斯夫扩链剂adr4368c，25份；碳纳米导电鳞片6份；德国byk-344流平剂、德国henkel公司texaphor分散剂、法国synthro-thix 905s增稠剂及德国byk-420防沉剂16份，混合得b1组分。本对比例同实施例1，区别在于其中a组分中异氰酸酯树脂亨斯曼5005替换为有机硅树脂。
57.对比例3
58.按重量份计，取端羟基聚醚巴斯夫lf901，28份；异氰酸酯树脂亨斯曼5005，23份；
氟硅改性树脂23份；直径为80微米闭孔陶瓷粉13份；碳纳米导电鳞片7份，以及活性稀释剂rd-601、德国byk-344流平剂以及巴斯夫黄色色浆合计6份，混合得a1组分。按重量份计，取环氧树脂53份；巴斯夫扩链剂adr4368c，25份；碳纳米导电鳞片6份；德国byk-344流平剂、德国henkel公司texaphor分散剂、法国synthro-thix 905s增稠剂及德国byk-420防沉剂16份，混合得b1组分。本对比例同实施例1，区别在于其中b组分中端氨基树脂替换为环氧树脂。
59.实施例4-6
60.这里，分别取实施例1-3中的涂料，采用下述方法喷涂于铝蒙皮的外层，得到相应的抗雷击铝蒙皮p1、p2及p3。
61.喷涂过程如下：
62.首先，取1.2mm厚的铝板，对铝板进行打磨处理并采用酒精对铝板进行表面溶解以擦去残留的铝屑。在铝板上镀30μm厚的三价铬转化膜作为中间层。之后，分别取a组分和b组分分别加入喷涂机的a桶和b桶。开启喷涂机，a桶和b桶的组分以表中所示重量比泵入，在喷涂机的喷嘴处混合。混合后直接进行喷涂，单次喷涂厚度为700μm，单次喷涂宽度小于800mm。重复喷涂至抗雷击复合涂层的平均厚度为2.0mm。两次喷涂步骤之间间隔60s。具体喷涂条件见表1。
63.对比例4-6
64.这里，分别取对比例1-3中的涂料，采用下述方法喷涂于铝蒙皮的外层，得到相应的抗雷击铝蒙皮。
65.由于对比例1中的c1已经固化，无法继续进行后续的喷涂试验。则仅取对比例2-3中的涂料，采用下述方法喷涂于铝蒙皮的外层，得到相应的抗雷击铝蒙皮p5及p6。
66.喷涂过程如下：
67.首先，取1.2mm厚的铝板，对铝板进行打磨处理并采用酒精对铝板进行表面溶解以擦去残留的铝屑。在铝板上镀30μm厚的三价铬转化膜作为中间层。之后，分别取a组分和b组分分别加入喷涂机的a桶和b桶。开启喷涂机，a桶和b桶的组分以表中所示重量比泵入，在喷涂机的喷嘴处混合。混合后直接进行喷涂，单次喷涂厚度为700μm，单次喷涂宽度小于800mm。重复喷涂至抗雷击复合涂层的平均厚度为2.0mm。两次喷涂步骤之间间隔60s。具体喷涂条件见表1。
68.表1铝蒙皮喷涂条件
69.[0070][0071]
由于对比例中的c1已经固化，无法进行喷涂试验，这里对比例4(d4)的喷涂试验无法进行。
[0072]
实施例7
[0073]
本实施例中，给出了实施例4中带涂层的抗雷击铝蒙皮p1的结构示意图。如图1所示，其中附图标记1为铝板，2为中间转化膜，3为涂层。铝板1的厚度为1.2mm。中间转化膜2为三价铬转化膜，这里三价铬转化膜的厚度为30μm。涂层3为采用实施例1中组分a1及组分b1喷涂后的抗雷击复合涂层，厚度为2.0mm。
[0074]
实施例8
[0075]
本实施例中，将实施例4-6中所得到的抗雷击铝蒙皮p1-p3及对比例5及对比例6中所得到的抗雷击铝蒙皮p5及p6进行抗雷击测试。抗雷击测试条件如下：
[0076]
温度：15℃，相对湿度40％；试验电极：钨80合金(w80/cu20)、直径8mm的椭圆电极，电极曲率半径3mm；试验电极距离试验铝板4mm。采用的铝板四端接地，保证雷电流均匀分布。采取了固定电弧接闪点的方法以保证试验成功，即在电流放电电极及铝板之间用0.2mm铜丝进行电气连接。施加电流：a波 c波(150ka 200c)。
[0077]
同时测量雷击后抗雷击铝蒙皮背面温度。雷击铝板侧(正常安装铝网壳时铝板朝向大气侧)，雷击后的样品情况，正面为铝，黄色为抗雷击涂层(参见图2)，测试结果见表2。
[0078]
表2抗雷击铝蒙皮测试结果
[0079][0080][0081]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及
各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。