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創作者

文/秦瑞1，肖蕊麗2

1．蘭州理工大學技術性工程學校;2．甘肅省環通工程項目檢測有限公司

引言：粉末狀涂料應用前景寬闊，為提升其重耐腐蝕性能，研發了一種達到重耐腐蝕維護需要的迅速干固環氧粉末涂料，探討了原料環氧樹脂的挑選、固化劑型號規格及使用量對涂層性能的危害;確定了顏填料、防沉劑和干固硫化促進劑等改性劑的采用目標，得到了該涂料的甄選秘方，并對甄選秘方涂料的性能進行了檢測。數據顯示:涂料低碳環保零污染，鍍層具備優異的抗化學藥品性、耐水洗、出色的結構力學性能及較好的粘合力，施工技術簡易，不用面漆可一次板繪，迅速干固有益于流水線生產，具有比較廣泛的應用前景。

關鍵字：環氧粉末涂料;重耐腐蝕;成份甄選;性能點評

Preparationof a Kind of Heavy Anticorrosive Epoxy Powder Coating

QIN Ｒui1，XIAO Ｒui -li2

( 1． College of Technology and Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China; 2． Gansu Huantong Engineering Testing Co．，Ltd．，Lanzhou 730050，China)

Abstract:A kind of epoxy powder coating for heavyanti-corrosion protection was developed． The influence of the base resins and the type and amountof curing agents on the perfor ** nce of the coating was discussed． The dosage of pigments，fillers，leveling agents，curing accelerators and other additives were determined． Finally，the perfor ** nce test results of the coating were given． Ｒesults showed that the coating wasgreen，environment-friendly and pollution-free，and had the excellent chemical resistance，solvent resistance，excellent physical and mechanical properties，good adhesion and other properties of the coating． The construction process was ** ，and the primer was not required to be coated at the sametime，as well as the rapid curing was beneficialto assembly line operation．Therefore，the prepared coating had a widerapplication of anti -corrosion field．

Key words:epoxy powder coating; heavy corrosion protection; component optimization; perfor ** nce evaluation

0 序言

環氧粉末耐腐蝕涂料最開始源于國外20世際60時代，在輸運水、化工廠及油氣管道層面得到運用。在我國近十幾年才開發設計和運用這項技術性，伴隨著原油、天燃氣和化工廠等行業的不斷進步，對管路耐腐蝕的需求越來越高，一些傳統化的溶液型、高揮發物有機物(VOC)成分的耐腐蝕涂料不再滿足目前的耐腐蝕規定，特別是重腐蝕性自然環境下安全級別較高的直埋原油天燃氣管道。

重耐腐蝕涂料常見的環氧樹脂是環氧樹脂、聚氨酯材料和氯磺化類環氧樹脂等[1]。重耐腐蝕涂料發展趨勢的關鍵是高性能的樹脂材料，為做到嚴苛自然環境下高效的原則，對關鍵涂膜化學物質樹脂材料的要求是:具備較好的附著性和不錯的物理力學性能如低收攏力、高韌性、不錯延展性、耐磨性能、耐熱性等;對各種物質(化工氣體、酸、堿、鹽和別的有機溶劑)有良好的耐腐蝕性，能合理地 ** 各種各樣物質對鍍層的滲入;能在各種各樣情況下開展便捷的工程施工并做到對涂層厚度和鍍層構造的設計要求。

環氧樹脂具備優異的附著性和低縮水率、優良的耐腐蝕性和抗透水性等性能，可被較多固化劑干固，具備較好的涂膜性能，逐漸成為了現階段運用總數較多、范疇較廣的重耐腐蝕涂料涂膜化學物質。而環氧粉末涂料是一種貼近100%固態成分的“翠綠色涂料”，沒有有機溶劑，達到現階段環保綠色的規定。粉末狀涂料因其安全高效、綠色環保等特性在重耐腐蝕行業得到了迅速應用推廣。

國家環保部公布的《“十三五”揮發性有機物污染防治工作方案》中規定七大重點行業全部企業均應執行VOC環境整治，給粉末狀涂料帶來了新的機會。粉末狀涂料運用方位為海運集裝箱、船只、鐵路線、電力能源、石油化工、發電量等行業，重耐腐蝕涂料在這種項目中運用量已超出300萬噸級，發展前途更為豐厚。在船只、公路橋梁、鋼結構等一些重耐腐蝕涂料主要用途，溶液型涂料仍是流行，水溶性涂料無法徹底取代溶液型涂料，粉末狀涂料有希望在翠綠色噴涂發展趨勢下占據較大的市場占有率。但粉末狀涂料現階段仍存在一些問題:生產過程中的煙塵和噪聲污染;粉末狀涂料的持續高溫干固標準使之在環保節能上處于劣勢;在非金屬材料的墻面或者材料上運用偏少;超大型金屬產品(如鋼架結構、海運集裝箱等)或樣子極其繁雜的金屬產品難以達到粉末涂裝;粉末狀涂料領域大量的應用鉛氧化鐵黃等重金屬超標色漿，對身體很有可能造成傷害或潛在危險。

本工作中研發了環氧粉末類迅速干固重耐腐蝕涂料，能用以較極端浸蝕環境條件下的重腐蝕防護，并對其物理化學性能進行了表現。

1 實驗

1.1 涂料制取生產流程

重耐腐蝕環氧粉末涂料的生產制造方式與傳統式液態涂料的制取完全不同，務必應用專業設備。圖1為粉末狀涂料生產流程。

環氧粉末耐腐蝕涂料的制取實際生產流程包含預混和環節、熔化擠壓環節、破碎環節及篩粉環節。制取過程中，先精確稱重秘方中的環氧樹脂、固化劑、顏填料和改性劑等成份，充足混和勻稱。經預混和的原材料，通過加加料器傳至熔化擠壓混料機，使各成份在一定環境溫度標準下熔化混煉膠并勻稱分散化。擠塑機擠壓后制冷壓片糖果粉碎，分級篩分，做成商品。

制取該涂料的具體技術難點:一是挑選合適的環氧樹脂、顏填料及固化劑等，達到所制取涂料給予較好的耐腐蝕性能;二是該涂料規定厚鍍層一次噴漆成形，為避免出現流掛的現象，規定涂料具備較低的熔化流通性，促使防沉劑等各種各樣改性劑的搭配應用非常重要。環氧粉末涂料關鍵由原料環氧樹脂、固化劑、顏填料及助劑構成，依據所制作的涂料鍍層的性能，甄選了原料環氧樹脂種類、固化劑種類和使用量，及其顏填料和改性劑的類型及使用量，并對最佳鍍層進行了性能表現。

1.2 涂料性能檢驗

(1)外型估測環氧粉末涂料，觀查涂料的顏色是不是勻稱、是不是結團等。

(2)膠化時長、固化時間、超低溫破壞性(－30℃)、抗變形性、耐磨性能、粘合力、耐溶劑腐蝕參考SY/T0315－2013測量。

(3)固態分成分(100℃)%參考GB/T6554測量。

(4)表面電阻率參考GB/T1410測量。

(5)柔韌度參考GB/T1731－1993測量。

(6)耐鹽霧性能參考GB/T1771－1991測量。

2 結論與探討

2.1 涂料秘方甄選

2.1.1 原料環氧樹脂的挑選

環氧樹脂包含雙酚A型和脂環族等種類。雙酚A型環氧樹脂具備高正負極的環氧基和甲基，一旦添加固化劑化學交聯，產生不溶、不熔的三維網狀，產生的涂層具備交聯度高、強度高、耐磨性能好、耐腐蝕效果非常的好等特性。因而在涂料配方設計中，較多采用雙酚A型環氧樹脂為首要涂膜化學物質[2]，其結構見圖2。鑒于分子結構中帶有平穩的苯環和醛基，分子式較密切，因而耐溶劑物質性不錯，基本上能長期性達到大多數浸蝕自然環境的必須。此外環氧樹脂涂料的抗腐蝕性能可以通過各種各樣干固化學交聯方法實現改善。

表1是粉末狀涂料用不一樣型號規格雙酚A型環氧樹脂的技術性測試指標。表2是不一樣型號規格環氧樹脂做成粉末狀涂料鍍層的耐腐蝕性能檢驗狀況。依據表1中軟化點、環氧樹脂值的范疇等，最后明確環氧樹脂3為原料環氧樹脂，其外型顯著比一般環氧樹脂好(無色透明)。表2現實:環氧樹脂3做成的粉末狀涂料鍍層的耐腐蝕耐溶劑性能最佳。因該涂料為板繪型，規定一次噴漆干固成形，以至于對漆膜的厚膜防出現流掛的現象性提出要求，這就規定涂料具備較低的熔化流通性。環氧樹脂3具備較高的軟化點和較窄的分子量分布，分子式比較整齊，這就促使該樹酯在持續高溫干固時具備較低的熔化流通性，不容易造成出現流掛的現象狀況，垂立表面比較整齊。故選擇環氧樹脂3做為原料環氧樹脂。

2.1.2 固化劑的挑選

環氧粉末涂料的應用性能不但在于它在物質中的有機化學可靠性及其粘合力，還在于其干固所獲取的網狀結構化學交聯構造。僅有得到高密度的化學交聯構造，才可以合理避免涂料在外界物質中增溶及滲入。因此，采用合適的固化劑對操縱涂層品質具備重要意義。

環氧粉末涂料常見固化劑種類許多[3-4]，如丙烯胺、酸酐類、咪唑類、咪唑啉、環咪、酚羥基環氧樹脂、脲醛樹脂、聚氨酯樹脂和丙烯酸乳液等。在其中，酚羥基環氧樹脂是環氧粉末涂料常見關鍵固化劑，關鍵應用于重耐腐蝕和絕緣行業。這類固化劑是低相對分子質量的環氧樹脂與雙酚A在堿催化劑下，通過加成反應獲得的酚羥端基的物質，無小分子水造成。該固化劑無毒性，生產制造和應用健康安全;干固后涂料膠化時間較短，固化時間快，所生成的涂層強度高、韌性好、耐磨損、耐彎折、耐冷熱沖擊性能好、粘合力好。應用該類固化劑具備基本環氧樹脂用雙氰胺類固化劑所無法比較的優異性能。其結構中富含很多甲基官能團，促使總體涂層在凝固后具備良好的附著性;促使最終產生的涂層具備極為優良的耐腐蝕性能。

表3是所采用重耐腐蝕環氧粉末涂料專用型固化劑性能指標。表4是不一樣型號規格酚羥基環氧樹脂固化劑與環氧樹脂(原料環氧樹脂挑選表1中環氧樹脂3)做成環氧粉末的鍍層性能指標值。通過實驗論述，最終選擇固化劑2配搭環氧樹脂做為鍍層的關鍵涂膜化學物質。表5是采用不一樣固化劑使用量對涂料性能的危害(原料環氧樹脂挑選表1中環氧樹脂3)。

從表5可以看出:不一樣的固化劑使用量對鍍層性能危害比較大。固化劑使用量偏少，樹脂固化不完全(乃至不干固)，鍍層交聯密度較低[4]，會直接影響鍍層的外形和結構力學性能，使鍍層抗壓強度減少;固化劑使用量太多，環氧樹脂與固化劑反映加快，化學交聯水平太大導致鍍層發脆，危害沖擊性性能和抗腐蝕性能。僅有選用合理的百分比才可以獲得性能出色的白。由表5可以看出，當固化劑和環氧樹脂的質量比為1∶5時，鍍層的各類性能最佳，性能最好。

2.1.3 顏填料及改性劑的挑選

(1)顏色的挑選 由于粉末狀涂料加溫干固涂膜的獨特性，僅有一部分色漿適用粉末狀涂料。挑選出鈦白、碳黑、酞菁綠、紅丹、氧化鐵黃等做為重耐腐蝕環氧粉末涂料用色漿。在其中，鈦白油漆附著力好，且價位適度;碳黑、酞菁綠具備非常好的耐熱性能[5]，200℃干固時，不容易發生失光、掉色;紅丹則具備油漆附著力強、色牢度高的特性。與此同時還可加上一部分防銹顏料，如鋅氧化鐵黃、三聚磷酸鋁等也可以具有不錯的耐腐蝕實際效果。

(2)填料的挑選 填料的作用是提升聚氨酯涂料的強度、剛度、耐刮傷性、耐沖擊等物理學性能，與此同時能夠改善粉末狀涂料的松弛性和提升涂膜的熱膨脹系數等性能。填料量過高，鍍層發脆，抗沖擊性能不太好;填料量過低，又會影響到涂層的剛度、耐刮傷性等物理力學性能[6]。通過數次試驗，最終選定了性價比高較高的沉淀硫酸鋇、硅微粉等做為重耐腐蝕環氧粉末涂料的填料成分。表6是不一樣填料使用量對鍍層物理性的危害。

從表6看得出，Ⅳ號秘方最好，挑選一定的沉淀硫酸鋇、硅微粉及氣相二氧化硅占比可讓涂層具備良好的綜合性性能。

(3)改性劑的挑選 因粉末狀涂料情況的獨特性，如規定環氧樹脂和固化劑是非常容易破碎和分散化的固態粉末狀或塊狀物;粉末狀涂料的凝固反映環境溫度較高，大部分種類都是在180℃上下，因此粉末狀涂料組成成分受到耐高溫等某些限制，一般在溶劑型和水性涂料中常用的助劑，不能用在粉末涂料中，能用于粉末涂料中的品種就比較少。助劑包括流平劑、固化促進劑、光亮劑、脫氣劑、防結塊劑、消光劑等。其中，流平劑和固化促進劑最為重要。

流平劑[6]可有效提高涂膜的光澤和平整性，在沒有添加流平劑的粉末涂料中，涂層存在嚴重的“麻坑”和內部孔隙等現象以及光澤度差等特點。固化促進劑能有效降低樹脂與固化劑發生交聯反應的活化能，提高涂層固化的反應速度，大大提高了生產效率。試驗證明，不添加固化促進劑，樹脂和固化劑固化反應交聯不完全，制備的涂膜脆性很高，附著力很差。

該環氧粉末涂料要求厚涂層一次噴涂成型，為防止流掛，要求涂料具有較低的熔融流動性，容易導致涂層的表面不平整。粉末涂料的流平性受流平助劑、成膜樹脂的結構和固化機理等制約。選用了合適的樹脂及固化劑，具有較高的軟化點和較窄的分子量分布，分子結構較為規整。最終使環氧樹脂與固化劑在高溫固化時具有較低的熔融流動性，不易產生流掛現象，且板面較為平整。通過改變助劑的使用量，可降低涂料水平流動性，能夠起到防流掛的作用。表7是不同固化促進劑用量對固化時間的影響[7]。表8是相關助劑種類、用量及用途。因該環氧粉末涂料較多用在酸堿鹽重腐蝕環境下防腐蝕，故在顏填料及助劑的選擇方面應首先考慮其化學穩定性，良好的耐酸、耐堿、耐溫顏填料及助劑是首選。

2.2 重防腐蝕環氧粉末涂料基礎配方及涂層性能

通過涂料組成材料的選擇、優化和關鍵性能指標評價，最后得到重防腐蝕環氧粉末的基礎配方見表9，所得涂層性能見表10。由表10可以看出:該涂料具有較好的綜合性能及良好的抗化學磨蝕性，可為環氧粉末涂料的研究提供參考。

3?結論

研制了一種用于酸堿鹽重腐蝕環境下防腐蝕保護要求的環氧粉末涂料，該涂料綠色環保無污染，通過樹脂和固化劑的共聚交聯反應，選擇合適的顏填料及助劑等，增加了體系的交聯密度，提高了涂膜耐介質滲透能力，耐堿性等性能提高。且施工工藝簡單，不需要底漆可一次厚涂，快速固化有利于流水線作業，易于檢測與修補，涂層質量易于控制，具有較廣的應用領域。

［參考文獻］

［1］南仁植．粉末涂料與涂裝技術［M］．北京:化學工業出版社，2000:56－75．

［2］張劍飛，李博文，陳玉濱．新型管道重防腐環氧粉末涂料的研制與應用［J］．現代涂料與涂裝，2013，16(2):22－24．

［3］韓俊華，呂建，徐曉偉，等．不同固化體系對環氧粉末涂料性能的影響［J］．熱固性樹脂，2011，26(1):44－48．

［4］賴廣森．管道防腐用環氧粉末涂料及其新進展［J］．涂料工業，1999(4):27－30．

［5］王玲瓏，肖紅軍．無機顏料對聚酯/環氧粉末涂層理化性能的影響研究［J］．中國涂料，2011，26(4):41－45．

［6］南仁植，金順玉，薛偉，等．顏填料對聚酯環氧粉末涂料的影響［J］．涂料工業，2003，33(10):28－31．

［7］高新田，潘锎，金順玉．促進劑對聚酯環氧粉末涂料性能的影響［J］．現代涂料與涂裝，2010，13(2):10－13．

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? ? 封面圖：Pexels 上的?Moham ** d Danish?拍攝的圖片

??? 圖片授權：Pexels的CCO協議

? ? 音樂：Cello Blue-David Darling

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