應(yīng)用于非能動(dòng)先進(jìn)壓水堆核電站的高性能無(wú)機(jī)富鋅涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于非能動(dòng)先進(jìn)壓水堆核電站的高性能無(wú)機(jī) 富鋅涂料及其制備方法，該涂料不僅滿足核級(jí)實(shí)驗(yàn)要求，涂覆后還具備厚膜不開(kāi)裂的特性。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前大力發(fā)展核電技術(shù)的基礎(chǔ)便是更加安全化，對(duì)于核電廠而言，當(dāng)反應(yīng)堆出現(xiàn) 嚴(yán)重的事故之后最重要的就是將反應(yīng)堆維持在安全的停堆狀態(tài)，將它產(chǎn)生的預(yù)熱有效進(jìn)行 導(dǎo)出，并限制放射性向環(huán)境的釋放，這就是著名的核安全三原則。第三代核電站采用了非能 動(dòng)安全系統(tǒng)，用于事故后將反應(yīng)堆產(chǎn)生的預(yù)熱有效導(dǎo)出。運(yùn)用了更加安全先進(jìn)的技術(shù)無(wú)疑 也對(duì)第三代核電站配套涂料提出了更加苛刻的要求。
[0003] 與前幾代涂層體系的最大不同在于第三代核電站配套涂層大量運(yùn)用了無(wú)機(jī)富鋅 涂料，主要是由于無(wú)機(jī)富鋅涂料以鋅粉作為主要填料，導(dǎo)熱導(dǎo)電性能優(yōu)異，更具有常規(guī)有機(jī) 涂層無(wú)法比擬的防腐性能。但是也正是無(wú)機(jī)涂料存在著厚涂性差，厚膜開(kāi)裂，施工性差等特 點(diǎn)在應(yīng)用中難以解決。無(wú)機(jī)富鋅應(yīng)滿足SSPC-Paint20中I-C型1級(jí)的要求（干膜鋅含量 多85% )，除此之外，對(duì)于無(wú)機(jī)富鋅涂料而言要有更嚴(yán)格的核級(jí)實(shí)驗(yàn)的要求，包括用耐輻照 實(shí)驗(yàn)后的樣本做模擬DBA (Design Basis Accident)實(shí)驗(yàn)達(dá)到性能要求，去污性能，防火性 能等等。無(wú)機(jī)富鋅涂層主要用于第三代核電站安全殼容器內(nèi)外表面、安全殼內(nèi)金屬表面、安 全殼外輻照區(qū)金屬表面、非輻照控制區(qū)室內(nèi)金屬表面、非輻照控制區(qū)室外金屬表面，且最低 干膜厚度為80 μ m。
[0004] ZL 201310573167. 2公開(kāi)了一種用于非能動(dòng)核電站的無(wú)機(jī)富鋅涂料，該涂料由A、 B、C三種組分構(gòu)成，制備涂料時(shí)需按三種組分分開(kāi)配料，操作繁瑣。此外，雖然該專利文獻(xiàn) 公開(kāi)的涂料在一定程度上滿足了核級(jí)實(shí)驗(yàn)要求，但是文獻(xiàn)中并沒(méi)有提及如何解決其作為核 電站涂料使用條件下的厚膜開(kāi)裂問(wèn)題。再者，該專利文獻(xiàn)中的涂料耐輻照性能比較有限，僅 僅滿足ASTM D4082的最低標(biāo)準(zhǔn)，不夠安全可靠，文獻(xiàn)中也沒(méi)有提供進(jìn)一步對(duì)這一性能改進(jìn) 的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于非能動(dòng)先進(jìn)壓水堆核 電站的高性能無(wú)機(jī)富鋅涂料，該涂料不僅滿足核級(jí)涂料的性能指標(biāo)，還具有優(yōu)異的抗開(kāi)裂 性。
[0006] 本發(fā)明提供的一種應(yīng)用于非能動(dòng)先進(jìn)壓水堆核電站的高性能無(wú)機(jī)富鋅涂料，由A 組分和B組分構(gòu)成，A組分與B組分的質(zhì)量比為3~6 :1 ;其中
[0007] A組分包括如下重量百分含量的物質(zhì)：球狀鋅粉30.0-60.0 %，片狀鋅粉 30. 0-60. 0 %，增塑填料 4. 0-8. 0 %，膠質(zhì)碳酸鈣 2. 0-6. 0 % ;
[0008] B組分包括如下重量百分含量的物質(zhì)：聚硅酸乙酯30. 0-40.0 %，無(wú)水乙醇 4. 0-8. O %，水3. 0-4. O %，2mol/L的鹽酸0. 2-0. 4 %，聚乙烯醇縮丁醛1-2 %，醇醚類溶劑 32-42. 6 %，其他溶劑0-23. 3 %，硼酸三甲酯2-4 %，防流掛劑0. 5-3 %。
[0009] 本發(fā)明中所稱其他溶劑指的是除了醇醚類溶劑之外的溶劑，包括但不限于醇類溶 劑，如甲醇、乙醇，正丙醇，異丙醇，正戊醇，苯甲醇，丁醇、雙丙酮醇等；酮類溶劑，如丙酮、甲 乙酮、環(huán)已酮等；酯類溶劑，如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等。其他溶劑主要起到溶解和 稀釋的作用，本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力根據(jù)實(shí)際需要在0-23. 3%的重量含量范圍內(nèi)進(jìn)行選 擇。
[0010] 優(yōu)選地，所述球狀鋅粉及片狀鋅粉分別為江蘇科成有色金屬新材料有限公司生產(chǎn) 的600目球狀鋅粉及400目片狀鋅粉。
[0011] 優(yōu)選地，所述增塑填料為硅烷偶聯(lián)劑表面處理的針狀硅灰石粉。
[0012] 優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑表面處理的針狀硅灰石粉為江西科源粉體有限公司生產(chǎn) 的硅烷偶聯(lián)劑表面處理的針狀硅灰石粉。
[0013] 優(yōu)選地，所述聚乙烯醇縮丁醛為中高分子量的聚乙烯醇縮丁醛。
[0014] 更優(yōu)選地，所述中高分子量的聚乙烯醇縮丁醛為臺(tái)灣長(zhǎng)春集團(tuán)的B05SY、B06SY和 B08SY中的一種或幾種的混合物。
[0015] 優(yōu)選地，所述的聚硅酸乙酯為SiO2質(zhì)量含量為40~42%的正硅酸乙酯。
[0016] 優(yōu)選地，所述防流掛劑為德國(guó)BYK公司的BYK-420。
[0017] 上述的應(yīng)用于非能動(dòng)先進(jìn)壓水堆核電站的高性能無(wú)機(jī)富鋅涂料的制備方法，包括 如下步驟：
[0018] (I)A組分的制備：按比例將球狀鋅粉、片狀鋅粉、增塑填料、膠質(zhì)碳酸鈣放入攪拌 釜中，充分混合均勻后包裝；
[0019] (2)B組分的制備：將聚乙烯醇縮丁醛緩慢加入醇類或者醇醚類溶劑中，進(jìn)行攪拌 至完全溶解，制成質(zhì)量濃度為15%的聚乙烯醇縮丁醛溶液待用；
[0020] 按比例將聚硅酸乙酯、無(wú)水乙醇加入容器中，再向容器中緩慢滴加水和鹽酸，滴加 完成后繼續(xù)攪拌10分鐘，然后在50°C的恒溫下保持2h，待降溫后加入預(yù)先制備的質(zhì)量濃度 為15%的聚乙烯醇縮丁醛溶液、剩余的醇類或醇醚類溶劑、其他溶劑、硼酸三甲酯、防流掛 劑進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行包裝；
[0021] (3)按A組分和B組分的質(zhì)量比為3~6 :1的比例進(jìn)行配漆，然后攪拌攪勾，即得 應(yīng)用于非能動(dòng)先進(jìn)壓水堆核電站的高性能無(wú)機(jī)富鋅涂料。
[0022] 本發(fā)明提供的應(yīng)用于非能動(dòng)先進(jìn)壓水堆核電站的高性能無(wú)機(jī)富鋅涂料，采用A組 分和B組分雙組分進(jìn)行配漆，其中對(duì)于粉料的組分（即A組分），核電站對(duì)于無(wú)機(jī)富鋅涂 料干膜的含鋅量要求多85%，大量的鋅粉存在是導(dǎo)致該類涂料開(kāi)裂的原因之一，本發(fā)明的 A組分中采用球狀鋅粉和片狀鋅粉在特定的配比下混拼，這樣鋅粉既起到了犧牲陽(yáng)極的作 用，而且片狀的結(jié)構(gòu)有利于抗開(kāi)裂性。增塑填料選用硅烷偶聯(lián)劑表面處理的針狀硅灰石粉， 針狀的結(jié)構(gòu)可以對(duì)涂料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，硅烷偶聯(lián)劑處理可以有效地促進(jìn)無(wú)機(jī)富鋅涂膜的干燥。 膠質(zhì)碳酸鈣主要是為了與其他組分相互協(xié)同，增加體系粘度，提高流掛性能。
[0023] B組分中，基體成膜物選用SiO2含量為40~42%的正硅酸乙酯，選擇低水解度的 聚硅酸乙酯溶液可以提高產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用期限。酸催化的聚硅酸乙酯 水解液反應(yīng)更可控，形成的涂料不容易開(kāi)裂。聚乙烯醇縮丁醛選用中、高分子量產(chǎn)品，可以 與其他組分相互協(xié)調(diào)地提高產(chǎn)品涂膜韌性，防止開(kāi)裂。硼酸三甲酯本身并不催化反應(yīng)，其在 溶液中是穩(wěn)定的，形成涂膜后隨著硼酸三甲酯水解成硼酸和甲醇，甲醇即易揮發(fā)，這樣促進(jìn) 了硼酸三甲酯水解產(chǎn)物硼酸的生成，有效的使涂膜快速干燥。防流掛劑選擇了觸變型的流 變助劑，因?yàn)殇\粉比重大厚涂立面成膜容易流掛，觸變性流變助劑在不影響噴涂粘度的影 響下提高了產(chǎn)品的流掛，產(chǎn)品為德國(guó)畢克化學(xué)（BYK)的BYK-420。
[0024] 本發(fā)明提供的應(yīng)用于非能動(dòng)先進(jìn)壓水堆核電站的高性能無(wú)機(jī)富鋅涂料，具有如下 有益效果：
[0025] (1)涂膜具有較快的干燥速率，在（20°C，RH50%條件下）干燥48小時(shí)耐甲乙酮擦 拭可以達(dá)到0級(jí)（參考標(biāo)準(zhǔn)ASTM D4752-10)。
[0026] (2)在滿足核電站用涂料性能要求的條件下，本涂料克服了常規(guī)無(wú)機(jī)富鋅厚涂易 開(kāi)裂的特點(diǎn)，用肉眼進(jìn)行觀察可以做到150 ym的厚度不產(chǎn)生開(kāi)裂和裂紋，這樣可以完全適 應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中邊角部位或者疊槍部位噴涂膜厚過(guò)厚而產(chǎn)生的開(kāi)裂現(xiàn)象。
[0027] (3)采用A組分和B組分雙組分進(jìn)行配漆，涂覆施工方便快捷。
[0028] (4)不含有砷、氰、采、硒等成分，鉛含量不超過(guò)IOOppm,六價(jià)絡(luò)尚子和鈷、錦含量 均不超過(guò)lOppm，安全環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】