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漆雾凝聚剂配方分析
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漆雾凝聚剂,又称造渣剂、除漆剂,是对喷漆室内被循环水收集到的过喷油漆进行处理,生成没有黏性的能固液分离的漆渣的药剂。随着现代涂装技术的发展,涂装过程中的过喷油漆因具有黏性,会黏附在水泵、管道,出现堵塞喷嘴等问题,影响设备的正常运行。加入漆雾絮凝剂能快速消除水体中油漆的黏性,并将漆雾凝集成多孔浮渣漂浮于水面,易清除打捞,防止喷漆漆雾处理系统中油漆对各种设备及管道的黏附及堵塞,并使喷漆室保持清洁,从而保护了工作环境及操作人员的健康。 1.背景 1.1油漆的基本组成及作用 涂料就是通称的油漆，是含有颜料或不含颜料的以树脂和油制成的化工产品。 基本成分 典型代表物 主要作用 成膜物质又称基料 天然树脂、各种合成树脂 使涂料牢固附着于被涂物表面形成连续涂膜，是构成涂料的基础，决定着涂膜的基本特征 分散介质 如酯、酮、烃、水 使成膜物质分散而形成粘稠液体，本身不能成 膜，助于改善涂料施工和涂膜的某些性能 颜、填料 钛白、铬黄、滑石粉、碳酸钙 着色和改善涂膜性能，增强涂膜的保护、装饰 和防锈作用，亦可以降低涂料成本 助剂 催干剂、流平剂、分散剂、防结皮剂、固化剂 本身不能单独成膜，但在涂料制造、贮存及施 工过程中，显示了重要作用，并能赋予涂膜某 些特殊功能 1.2涂料成膜方式可以分为非转化型和转化型 1.2.1非转化型成膜 非转化型成膜，就是在常温下靠溶剂挥发干燥成膜，其特点是成膜过程中聚合物不发生化学反应，溶剂挥发后残留涂料组分形成涂膜。这类涂料的树脂分子量很高，靠溶剂挥发便能形成干硬涂膜，表干极快，故多采取自然干燥方法，干燥速度取决于溶剂的挥发速度。聚合物在成膜后，还可以被适当的有机溶剂溶解，因为它是线型聚合物。属于这种成膜方式的有硝化纤维素漆、过氯乙烯树脂漆、热塑性丙烯酸漆、乳胶漆等。 1.2.2转化型成膜 转化型成膜，就是靠油漆中树脂发生化学反应，交联成膜。属于此类成膜方式的涂料树脂分子量较低，它们通过缩合、加聚或氧化聚合交联成网状大分子，形成固态涂膜，转化型成膜具体可分成以下三类。 1）气干型：利用涂料中成膜树脂与空气中的氧气和水蒸气反应固化成膜。 2）固化剂固化型：此类涂料多为双组分涂料，两个组分之间有很高的化学活性，因此在常温下能固化成膜，并且混合以后只有4－8h的使用期。组分之间的混合比对涂膜性能和干燥影响很大。如环氧、聚氨酯和不饱和聚酯等都属于这种成膜方式。 3）烘烤固化型：这类涂料树脂中的各基团在常温下的化学反应性很弱，但加热到较高温度时，基团之间将快速地发生化学反应使涂膜交联固化。主要品种有氨基烘漆、丙烯酸烘漆、聚酯漆、热固性聚氨酯、环氧烘漆和有机硅涂料等。 2.漆雾凝聚剂的组成与分类 为了减少漆渣在设备上的粘附，方便打捞漆渣，提高漆雾捕获效率，常在循环水中加入并维持少量化学物质（漆雾凝聚剂又称除漆剂、造渣剂、涂料絮凝剂），这些物质与被水捕捉的油漆粒子接触通过化学反应破坏油漆粒子的功能基团，使之脱稳、消粘，并聚集为具有一定粒度的絮凝体（称为漆渣），与水分离。 2.1根据漆雾凝聚剂性能分类 根据漆雾凝聚剂性能可以将其分为强碱分散型、凝聚吸附型、水性漆雾凝聚型。 2.1.1强碱分散型 2.2.1.1组成 强碱分散型漆雾凝聚剂由氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、碳酸钠等组成，或者可以适当加入废油。 2.1.1.2作用机理 使漆雾皂化，皂化反应能有效地破坏漆雾结构，消除其粘性，生成一种不溶于水的碱皂物质，分散在水中。 2.1.1.3性能 抗粘性高，分散性好，对设备防蚀效果好，如果和废油配用，其效果更佳，而且成本低。但由于是强碱性溶液，易使漆雾的某些成分溶解于水中，使水变混浊，降低净化效率；另外漆渣下沉易变硬。 2.1.2凝聚吸附型 2.1.2.1组成 凝聚吸附型的漆雾凝聚剂，包含有无机碱、两性金属盐、高分子絮凝剂等。如氢氧化钠、硅酸钠、聚合氯化铝、硫酸铝、氯化锌、聚丙烯酰胺、聚酰胺等。 2.1.2.2作用机理 反应分二步进行，首先由碱和两性金属盐经水合作用而生成金属氢氧化物的絮凝物，在中和漆雾外层电荷的同时使漆雾凝聚，凝聚粒子之间又通过相互碰撞而粘结成絮块，再由高分子絮凝剂吸附架桥起交联作用，结合成更大的絮凝物。 作用机理如图1.1所示： 图1.1凝聚吸附型漆雾絮凝剂作用机理 2.1.3水性漆雾凝聚型 2.1.3.1组成 水性漆雾凝聚型的漆雾凝聚剂包含有：三聚氰胺树脂胶体、阳离子高分子絮凝剂、无机碱及盐类、消泡剂等。 2.1.3.2作用机理 水性漆雾凝聚型的漆雾凝聚剂的作用机理：主要是中和漆雾胶体电荷，破坏胶体的稳定性，经高分子聚合物絮凝。 2.1.3.3性能 水性漆雾凝聚型的漆雾凝聚剂的性能特点是：抗粘性高，泡沫多，易分散，有沉降性，其性能与水性涂料的特性有关。生适量泡沫，帮助絮凝物上浮。 这三种类型的漆雾凝聚剂的性能不一样，但其作用机理都是先通过有效的物理化学反应破坏漆雾结构，消除其黏性，形成疏松的漆渣分散在水中，然后通过无机、有机絮凝剂在中和外层电荷的同时，使漆渣凝聚，凝聚粒子之间又通过相互碰撞而粘结成絮块上浮或下沉便于打捞收集。因为上浮型漆渣便于收集打捞，现在喷涂车间使用的凝聚剂大部分为上浮型。 2.2按漆雾凝聚剂的组成分类 漆雾凝聚剂一般是双组分或三组分的，其中A组分为脱黏剂；B组分为絮凝剂；C组分为PH调整剂，在各组分中一般会含有（或根据使用现场的实际情况单独添加）消泡剂（不含聚硅氧烷类）、杀菌剂、金属缓蚀剂等助剂。 2.2.1脱粘剂： A组分为脱黏剂，其成分为高分子表面活性剂，当过喷的漆雾随喷漆室的空调风落到循环水中时，由于表面活性剂的润湿、渗透、分散作用将漆雾粒子迅速分散成小颗粒。油基团包裹漆雾颗粒，亲水基团伸向水中并破坏涂料的功能基团，显著地降低了界面自由能，改变了粒子的表面性质，因而防止了粒子的聚集，消除其黏性。 2.2.2絮凝剂 B组分为高分子絮凝剂。凝聚作用主要通过以下两方面进行：由于氢键、静电、范德华力的作用对胶粒有较强的吸附结合力；因为高聚合度的线形高分子在溶液中保持适当的伸展形状，从而发挥吸附架桥作用，把许多细小颗粒吸附后缠结在一起。絮凝剂的主要成分为聚丙烯酰胺，相对分子质量一般为：1.0~1.5*106。 有机絮凝剂的还有DMC-AM共聚物、聚二甲基二烯丙基氯化铵、DMDAAC-AM共聚物、双氰 胺--甲醛类阳离子絮凝剂、化学改性天然高分子絮凝剂等； 无机絮凝剂有硫酸铝、三氯化铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等 2.2.3PH调整剂 一般用氢氧化钠作为PH调整剂，聚丙烯酰胺在氢氧化钠的作用下，可起水解反应，水解时形成聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠的共聚物，形成阳离子型高分子絮凝剂，含极性基团的涂料颗粒亦为极性分子，因此相互具有吸附作用。部分水解后的聚丙烯酰胺，产生部分的带电部位，这些带电部位所带的电荷为同性，因同性电荷相斥，使高分子主链由原来的卷曲状分子链伸展开来，延伸为最大长度，增加吸附面积，提高了架桥能力，所以部分水解的絮凝剂效果要优于非离子型絮凝剂效果。 为了增强造渣效果还需要补充分散剂、消泡剂、防腐蚀剂等。 2.3常见的原料与作用 2.3.1粘土 粘土属于吸附包裹漆雾，防止漆雾相互附着，将漆雾转换成不粘附的松软泥浆。可以用于漆雾凝聚的粘土类有膨润土、硅藻土、蒙脱土、白土等； 2.3.2废油 漆雾凝聚剂中的废油，可覆盖在设备金属表面上形成油膜，防止漆雾粘附在设备及管路上。 2.3.3防霉剂 防霉剂主要用于防止溶液在长期运行中长霉，腐败发臭。 3.漆雾凝聚剂的举例分析： 3.1聚丙烯酰胺的配制 配制质量比为0.1%的PAM(聚丙烯酰胺)，并按PAM：NaOH=1:0.2（质量比）碱化。碱性水解可使聚丙烯酰胺卷曲的高分子链(如图1.2)充分伸展开成支链结构(如图1.3)。高分子絮凝剂的结构对絮凝效果的影响很大，线性结构的有机高分子絮凝剂絮凝效果要好于环状和支链结构的絮凝剂。 图1.2卷曲的PAM分子链段 图1.3伸展的PAM分子链段 3.2三聚氰胺甲醛树脂的配制 三聚氰胺甲醛树脂是三聚氰胺在盐酸的水溶液中与甲醛进行羟甲基化反应制得的，产品具有低黏度和高交联活性，其甲氧基基团能和分子结构中含有羟基、羧基、氨基等的高分子发生交联反应，因而广泛地用作漆雾絮凝剂、纸张湿强剂、涂料的固化剂和木材加工中的胶黏剂等。三聚氰胺甲醛树脂漆雾絮凝剂最佳的反应条件：n(三聚氰胺)：n(甲醛)：n(盐酸)=1：2：1，反应温度为60℃，反应时间为3h。 |
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