引言：對危害環氧粉末涂料陰極剝離個人行為的要素進行了剖析,從提升涂層抗偏堿物質腐蝕能力與對板材粘合力下手，研發出具備較高交聯密度與適當柔韌度的環氧樹脂膠與環氧固化劑并進行了靜電粉末秘方實驗，實驗結果顯示研發的靜電粉末可達到較高溫度標準下長期陰極剝離規定。

▼

前 言

為了確保直埋金屬管道在惡劣環境下的長期性靠譜運作，常選用陰極維護的方法，即便管路逐漸浸蝕時也先腐蝕外掛軟件的放棄金屬材料陽極氧化而使管路免遭浸蝕。

因而,有機化學涂層與陰極保障措施緊密結合是至今埋地管道重防腐所采取的具體方式。

但采用陰極保障措施給有機涂料性能帶來了新的規定，由于在熱電浸蝕自然環境下，假如涂層的抗陰極剝離能力低,將發生涂層溶解裂開,喪失防腐蝕功效。

陰極維護標準下的電化學反應速度與采用的溫度自然環境有較大關聯,溫度越高,腐蝕深度越來越快,一方面埋地管道所采用的自然環境溫度相距非常大,當在高溫天氣地區,沙漠地帶,地面溫度自身就很高。

另一方面,要了解其抗陰極剝離能力的持續性也需要在較高溫度標準下開展加快調查。

參考于海外運作工作經驗,為了確保陰極維護的穩定性,原油天燃氣管道技術部從今年起即將實行新的涂層抗陰極剝離檢驗標準,將原來規范1.5 V維護工作電壓下,室內溫度28 d或65 ℃48 h改動為1.5 V維護工作電壓下60 ℃30 d。

其標準要求大大提高,原來靜電粉末不管是單面或是三層靜電粉末遠遠地不可以達到要求,這給重防腐靜電粉末及原料生產廠家提出了前所未有的難點。

要提升涂層抗陰極剝離能力務必先掌握涂層產生陰極剝離的緣故,進而找到其影響因素有針對性地加以改進。

所說涂層的陰極剝離,就是指在使用環境中,當水、氧、正離子等滲透到涂層后,在陰極維護標準下的有機化學涂層慢慢缺失其天然屏障維護功效造成出泡并裂開的狀況。

陰極剝離產生的因素現階段并未徹底清晰,一般認為涂層陰極剝離的產生與陰極反映導致的部分堿自然環境相關,但也有另一種很有可能,即涂層增加前已存在于鋼基表層的氧化膜(薄厚為好多個納米技術)及該膜與有機化學涂層頁面在陰極電極化標準下產生變化而造成剝離。

李勁等較為了一種恒溫干固的環氧樹脂涂層、一種環氧樹脂型與一種酚醛樹脂改性材料環氧樹脂型融熔融合型粉末狀涂層的耐NaCl、NaOH及在3%NaCl水水溶液物質中的陰極剝離個人行為后覺得,由陰極反映發生的堿性環境導致高聚物溶解是造成涂層陰極剝離的主要因素。

涂層的性能對陰極裂開的速率擁有關鍵危害,提升涂層的抗偏堿物質的能力可明顯提高涂層的抗陰極剝離性能。此外涂層與基材金屬的粘合情況對陰極剝離速率也是有一定的危害,優良的粘合性能在一定程度上也能夠提升涂層的抗陰極剝離性能。

依據已經有參考文獻給予的理論依據,為了更好地對危害靜電粉末陰極剝離個人行為以及影響因素作進一步討論。

大家對靜電粉末中危害涂層性能的主要材料要素特別是環氧樹脂與環氧固化劑的構成與抗陰極剝離能力的相互關系開展較為。

根據不斷篩選較為研發了二種具備優良抗持續高溫長期陰極剝離的環氧樹脂膠與環氧固化劑,依其為原材料開展靜電粉末制取與噴漆實驗取得了良好實際效果。

1 實驗一部分

1.1 實驗原材料

環氧樹脂膠：

E-12-CF(水清洗法生產制造酚醛樹脂改性環氧樹脂,環氧樹脂值0.11～1.13,軟化點85～88 ℃)；

JECP-01A JENP-02A(酚醛樹脂環氧樹脂膠,環氧樹脂值0.11～0.13,軟化點85～95 ℃) ；

E-10R、GR-10E(柔韌度環氧樹脂膠環氧樹脂值0.08～0.12,軟化點82～87 ℃)；

之上環氧樹脂膠均為常熟市佳發有機化學公司產品。

903(二步驟生產制造,環氧樹脂值0.11～0.14,軟化點90～96 ℃),廣州市宏昌電子材料有限公司。

環氧固化劑：

JECP-01B (甲基劑量200～210,軟化點82～86 ℃)；

JECP-05B (甲基劑量200～210,軟化點90～100 ℃)。

填充料：

紅柱石型聚乙烯蠟902,美國杜邦公司；

硫酸鋇,離子交換法生產制造,400～600目；

石英粉400～1 000目,安徽省滁州市萬橋絹云母粉廠；

防沉劑801,常熟市佳發化學公司；

安息香,黃山市盛龍化工企業。

1.2 試驗條件與方式

1.2.1 靜電粉末制取

將環氧樹脂膠、環氧固化劑、顏填料以及他改性劑在高速攪拌機充足混和勻稱隨后在單螺桿擠出機開展擠壓,擠塑機1區溫度100 ℃,2區溫度90 ℃,轉速比900 r/min。擠壓后的塊狀物在磨粉設備中開展研磨成粉,隨后開展篩選要求粒度分布。

1.2.2 靜電粉末噴涂與干固(涂層制取)

按測試標準規定將待檢驗樣版開展拋丸除銹解決,加熱200～230 ℃,用靜電粉末噴涂將待檢驗靜電粉末噴涂于樣版至要求薄厚,在220～230 ℃干固3 min,開展水冷散熱后待檢驗。

1.2.3 建筑涂料與涂層性能檢驗

選用法國的賽特拉姆DSC熱分析儀測量靜電粉末的反應放熱特點,并且用動力學求算不一樣溫度的固化時間。

按SY/T0315-2005表2規定檢驗膠溶時長、相對密度、粒度分析、帶磁物成分等指標值。按S Y/T0315-2005表3要求方式檢驗粘合力、-30 ℃、3°彎折,(60±2)℃、1.5 V耐陰極剝離。

2 結論與探討

在陰極維護檢測試驗標準下,浸蝕物質做到金屬表層可從二種方式完成：一是以軸向根據自由擴散立即通過有機化學涂層；

二是根據陰極剝離實驗時所打孔處涂層與金屬的連接面從法向向內部結構腐蝕使剝離總面積擴張。

腐蝕深度既在于涂層的耐腐蝕能力,也在于水溶液的導電率,在陰極剝離實驗的NaCl稀溶液具備很高的導電率,假如浸蝕物質做到金屬表層,則電化學反應能夠迅速的效率開展。

根據上述陰極剝離原理,要提升涂層抗陰極剝離能力,一方面要提升涂層抗物質滲入能力,使浸蝕物質不容易越過涂層抵達金屬表層。

另一方面則需提升涂層對金屬表層在濕態標準下的粘合力,一方面可利用提升涂層高聚物交聯密度或加上對浸蝕物質有好的阻礙功效的填充料與改性劑進行加強。

后面一種可利用挑選具備一定的提高、耐溫性、一定正負極官能團的高聚物來提高涂層與合金基材的附著性,根據表層處理提升涂層與金屬的結合性來完成。

因而,抗陰極剝離能力的提升需從有機化學涂層的分子式、合適的顏填料秘方組成這三方面開展,其涂層的破乳化學物質具備更重要功效,大家在實驗分析中進行了關鍵調查。

2.1 環氧樹脂膠的危害

對于 ** E防腐層構造,粉末狀層噴漆薄厚在150 μm上下,挑選JECP-01B做為環氧固化劑,顏填料以及他改性劑不會改變,基本上秘方見表1。

更改不同種類環氧樹脂膠制取靜電粉末,測量涂層粘合力、抗冷拔與陰極剝離狀況,見表2。

由表2結論比照,1～6秘方粘合力、冷拔、基本48 h陰極剝離均已通過,但長周期時間調查不一樣秘方抗陰極剝離能力差別比較大,按抗陰極剝離能力多少順序排列為3>5>2>6>1=4。

從環氧樹脂結構剖析,1、4、6基本上為雙聚合度環氧樹脂膠,秘方1由于水清洗法加工工藝生產制造的環氧樹脂膠,一部分環氧樹脂端基很有可能在數次長期持續高溫水清洗過程中產生開環增益水解反應,產生α二醇油,不可以參加化學交聯反映,使涂層交聯密度減少。

選用一部分酚醛樹脂改性材料,脲醛樹脂自身干固后交聯度較高,但殘留的酚羥基主要表現出一定酸堿性,在陰極反映發生的堿性環境標準下其抗偏堿比不上環氧樹脂膠,秘方6選用的二步驟環氧樹脂膠。

α二醇油成分低于一步水清洗法環氧樹脂膠,端基反映率高過秘方1,主要表現出極強的防銹功效,但因為雙酚環氧樹脂膠僅有兩邊基參加化學交聯反映,交聯密度不夠高,不可以抵御長期性陰極剝離。

秘方2選用的是二步驟的酚醛樹脂改性環氧樹脂,因為α二醇油成分偏少,因而與秘方6一樣具備好的端基反映率,分子式中的酚醛樹脂成份使之比秘方6具備更高一些交聯密度,因而主要表現出比秘方6更強的抗陰極剝離能力。

對比一樣基本上為二官能的柔韌度環氧樹脂膠秘方4、5,秘方5主要表現出比除秘方4外的抗陰極剝離能力,緣故可歸結為秘方4、5的柔韌度環氧樹脂結構使干固與散熱全過程很有可能發生的熱應力小,涂層對金屬的結合性更強；

但秘方4環氧樹脂環氧值較低,干固物交聯密度低,因而抗陰極剝離實際效果比不上秘方5。秘方3使用的是一種酚醛樹脂環氧樹脂膠,除開偏少α二醇油的端基缺點外,與二官能環氧樹脂膠不一樣,它的分子式中還帶有多基團環氧基,干固物交聯密度更高一些。

除此之外與脲醛樹脂的酚羥基不一樣,端環氧基在陰極剝離的堿性環境中表現出更優良的抗陰極剝離能力。

2.2 環氧固化劑危害

現階段世界各國重防腐靜電粉末所采取的環氧固化劑基本都是酚類與環氧樹脂膠加持物質,所不同的是加持酚類與加持環氧樹脂及改性劑挑選有一定的區別。

該類環氧固化劑的特性與環氧樹脂膠具備類似構造,軟化點貼近,相溶性好,干固速度更快,適合于靜電粉末熱融結迅速噴漆工藝。

相對性規定較高溫度下長時間的抗陰極剝離規定,一般只有兩個端基反映官能團的這類環氧固化劑也無法符合要求。

依據抗持續高溫陰極剝離規定,在環氧固化劑分子式中引進了一部分多官能官能團,使凝固物交聯密度提升,為了更好地清除因交聯密度太高產生干固全過程熱應力提升,適度引進了一部分憎水長脂肪鏈構造確保了粘合力。

實驗選擇了在環氧樹脂膠較為實驗中抗陰極剝離不錯的環氧樹脂2、3、5、6開展環氧固化劑挑選較為,顏填料同前,結論見表3。

環氧固化劑J E C P-05B與J E C P-01B對比,分子式中提升了多官能構造,促使一樣環氧樹脂對比干固物交聯密度提升,與柔韌度環氧樹脂膠G R-10E與二步驟環氧樹脂膠903項相互配合,抗陰極剝離功效有明顯增加；

而對酚醛樹脂環氧樹脂膠J E N P-02A、酚醛樹脂改性環氧樹脂JECP-01A因為環氧樹脂自身聚合度較高,交聯密度太高干固物延性提升,很有可能危害到涂層粘合力,因而抗陰極剝離實際效果不如聚合度相對性較低的環氧固化劑JECP-01B。

2.3 填充料危害

添加填充料的功效除控制成本外,更重要的是減少凝固全過程的容積收攏,降低熱應力,提升表面硬度。

填充料的挑選除開規定有機化學可塑性不與物質反映外還規定與環氧樹脂與硬化劑充足融合、侵潤性好、對浸蝕物質有良好的阻礙功效,以挑選經外表活性解決的活力填充料如經氯硅烷偶聯反應化解決的活力石英粉、經鈦酸酯偶聯反應解決的硫酸鋇為好。

適度加上一部分塊狀石英粉可提升涂層對浸蝕物質的阻擋功效。不一樣填充料組成對涂層性能危害如表4。

2.4 別的危害

除涂膜化學物質與填充料外,防沉劑種類與使用量、除氣劑的劑量及其環氧樹脂、環氧固化劑、顏填料中揮發性有機物均要嚴控,最好挑選對環氧樹脂與環氧固化劑相溶性不錯并能合理轉移到干固物外表的防沉劑。

因為防沉劑與板材結合性差,假如防沉劑留存于涂層與金屬材料頁面必然危害粘合力,以操縱少填加好。

噴漆與干固全過程揮發性有機物的發生是危害涂層致密性的重要因素,除氣劑安息香自身具備揮發物,添加過多很有可能危害涂層致密性。環氧樹脂與硬化劑及顏填料中的揮發性有機物一樣有有危害功效,應盡可能減少。

2.5 靜電粉末的熱特點

選用以上抗陰極剝離效果最好的秘方制取成靜電粉末,測量膠溶標準為200 ℃、13 s,干固反應放熱的DSC曲線圖見圖1、圖2。

選用示差掃描儀量熱儀(DSC)檢驗該型涂料的勻速提溫干固的DSC曲線圖如下圖1,該靜電粉末的化學平衡常數焓為-56.1 J/g。

對圖1的凝固曲線圖開展積分兌換,按F R E E M A N-C A R R O L L方式開展等溫過程仿真模擬,測量反應級數、反應速率常數與反應速率,并從而測算在同一反映溫度下反應轉換率與時間關系；

獲得如下圖2的涂料的等溫過程干固曲線圖,由圖2獲得該靜電粉末在220 ℃下固化時間為58 s；

但充分考慮DSC檢測結果與實際應用的誤差,將涂料在220 ℃下的固化時間設置為1.5～2 min,合乎基本 ** E重防腐構造的噴涂施工條件規定。

3 結 論

(1)靜電粉末涂層對陰極剝離物質的抵抗能力及其涂層對金屬材料基材的附著性是危害靜電粉末涂層抗陰極剝離能力的主要因素,提升涂層交聯密度,提升涂層耐酸性、耐溫性,提升表層處理,提升涂層與板材的粘接力賽,清除干固與散熱全過程熱應力是提升靜電粉末涂層抗持續高溫長期陰極剝離能力的有效措施。

(2)實驗科學研究得到以J E N P-02A環氧樹脂膠、J E C P-01B環氧固化劑及其G R-10E環氧樹脂膠J E C P-05B環氧固化劑為首要涂膜化學物質的靜電粉末,能夠達到直埋鋼質管路抗60 ℃、30 d陰極剝離新標準的規定。

由來：常熟市佳發有機化學責任有限公司