彎管無溶劑環(huán)氧防腐蝕涂料的研究和制備

1、彎管無溶劑環(huán)氧防腐蝕涂料的研究和制備摘要在采用環(huán)氧粉末涂料對高強度大口徑厚壁管的彎管進行外防腐時，因彎管存在蓄熱大、冷卻困難等問題，涂層常出現(xiàn)固化不均、性能不穩(wěn)定等現(xiàn)象，因此開發(fā)一種具有環(huán)氧粉末涂料性能的液態(tài)無溶劑環(huán)氧涂料非常迫切。文章通過對環(huán)氧樹脂體系、顏填料體系等的研究確定了涂料的最佳配方。該涂料一次成膜厚度在5001000m，施工工藝簡單，涂層具有良好的耐酸堿鹽、耐陰極剝離、耐熱及抗彎曲性等。     關鍵詞：管道彎管；外防腐；無溶劑環(huán)氧涂料；厚涂；防腐性能     中圖分類號：TE988文獻標識碼：B文章編

2、號：10012206（2010）06005103     0引言     目前，我國油氣管道彎管外防腐主要以熔接環(huán)氧粉末涂料為主，環(huán)氧粉末涂料的涂敷有單涂層和雙涂層兩種，當要求涂層厚度大于300m時，主要采用雙層熔接環(huán)氧粉末涂層，液體涂料的應用主要以聚氨酯涂層為主。隨著近年高強度大口徑厚壁管的普遍應用，環(huán)氧粉末涂料在進行彎管涂敷時，存在因鋼管預熱不均、鋼管蓄熱大、冷卻困難等而導致的涂層固化不均、性能不穩(wěn)定等問題。因此開發(fā)一種具有環(huán)氧粉末涂料性能的彎管液態(tài)無溶劑環(huán)氧防腐蝕涂料非常迫切。   

3、60; 1彎管無溶劑環(huán)氧防腐蝕涂料的研制     環(huán)氧樹脂常溫下有固態(tài)和液態(tài)兩種，固態(tài)環(huán)氧樹脂使用時需加溶劑進行溶解，不適合用作無溶劑涂料；液態(tài)環(huán)氧樹脂分子量越小黏度越低，但涂層脆性越大，物理機械性能下降。為此我們通過試驗選擇了合適的環(huán)氧樹脂作成膜物，并對固化劑進行改性研究，使共聚反應后的涂層接枝上滿足性能需要的官能團。     1.1涂料成膜物的試驗研究     由于要求該無溶劑環(huán)氧涂層具有熔接環(huán)氧粉末涂層的性能，且一次成膜厚度為5001000m，因此涂料成膜物的

4、選用非常關鍵。     在達到漆膜性能要求的前提下，盡可能地降低涂料的黏度，滿足生產(chǎn)和施工要求是必須考慮的。     本試驗選用850S雙酚A樹脂、830S雙酚F樹脂進行試驗研究。不同含量的雙酚F環(huán)氧樹脂對雙酚A環(huán)氧樹脂的稀釋作用如表1所示。    從上述試驗可以看出，雙酚F型環(huán)氧樹脂對雙酚A型環(huán)氧樹脂的稀釋作用相當明顯，用量30%（質(zhì)量分數(shù)）時，混合樹脂的黏度就降到了雙酚A環(huán)氧樹脂的1/2，且沒有活性稀釋劑的降低固化物耐熱性和力學性能的弊端，因此選擇以液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂為

5、主與雙酚F型環(huán)氧樹脂復配作為涂料的成膜物。     不同配比的樹脂體系中加入等量的顏填料（鈦白粉碳化硅硫酸鋇云母粉=1132），而后把它研磨成基料，以脂肪胺作固化劑得到的涂層性能如表2所示。 從上述試驗結(jié)果可以看出，雙酚F樹脂加量在18%25%之間時涂層性能較好，添加量在28%時體系的黏度已經(jīng)降低一倍，為了確保涂料的生產(chǎn)施工性能，確定雙酚F樹脂的添加量為20%30%。 由100份樹脂體系分別添加不同比例的顏填料（鈦白粉碳化硅硫酸鋇云母粉=1132）組成的基料與脂肪胺固化劑混合后得到的涂層性能見表3。    

6、0;從試驗結(jié)果可以看出，涂層的陰極剝離、耐磨性、耐熱性隨著顏基比的提高先提高而后降低，涂層的彎曲性、附著力逐漸降低，顏基比在10085100100之間時，涂層的綜合性能可以滿足要求。     1.2涂料固化劑對涂層性能的影響     環(huán)氧樹脂固化劑種類繁多，按化學組成和結(jié)構(gòu)的不同，常用的固化劑可分為胺類固化劑、酸酐類固化劑、合成樹脂類固化劑、聚硫橡膠類固化劑。不同類固化劑與環(huán)氧樹脂反應后形成的高分子化合物的理化性能差別非常大，因此選用合適的固化劑對涂料的性能起著至關重要的作用。在所確定的環(huán)氧樹脂體系中加入一定比例的

7、石英粉硫酸鋇滑石粉鈦白粉云母粉，研磨后按照理論用量分別加入脂肪族胺、芳香族胺、酚醛胺、脂環(huán)胺固化劑，由此配制的涂料的涂層性能見表4。     由表4可以看出，脂肪族胺由于具有較長的直鏈結(jié)構(gòu)，因此涂層的力學性能較好；酚醛胺的羥基和氨基同時與環(huán)氧樹脂反應形成了致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此涂層的耐熱性能較好；改性脂肪胺與環(huán)氧樹脂的反應速度較快。     考慮到對該無溶劑環(huán)氧涂料的性能要求，我們選用了可在常溫下反應、低黏度、快速固化的改性脂肪胺作為固化劑。     1.3涂料顏填料的試驗 &

8、#160;   涂料顏填料不僅可以提高涂膜的附著力、增加涂膜的致密性、增強涂膜的強度、調(diào)整涂料的流動性、改善涂料與涂膜的物理化學性能，還可以防止紫外線對涂膜的穿透從而增強涂膜的耐候性，因此顏填料的選擇以及各種顏填料之間的匹配是涂料配方設計中的重要內(nèi)容。顏填料主要有片狀和粒狀兩種。不同形狀的顏填料對腐蝕介質(zhì)的屏蔽作用如圖1所示。     由所選用的環(huán)氧樹脂和固化劑與不同種類的顏填料混合配制的涂料性能見表5。     從表5中的試驗結(jié)果可以看出，采用鈦白粉、滑石粉、石英粉、硫酸鋇、云母粉等

9、顏填料可提高無溶劑涂料所需的耐溫、耐磨、附著力、耐陰極剝離、抗彎曲等性能。石英粉和碳化硅用量超過20%時涂層的耐溫性和耐酸性較差，云母粉、鈦白粉、硫酸鋇、滑石粉用量在15%20%之間時，涂層的耐酸、耐堿性較好。2涂料配方確定     在上述試驗研究的基礎上，我們配制了一系列涂料，將加入不同比例鈦白粉滑石粉石英粉云母粉硫酸鋇碳化硅等的環(huán)氧樹脂研磨后形成的涂料A組分示于表6中。     不同A組分與固化劑混合后形成的涂層性能如表7所示。     從上述試驗可以看出，Y-1、Y-2配方的涂料性能較好。據(jù)此確定彎管無溶劑環(huán)氧防腐蝕涂料最終配方如表8所示。