粉末涂料涂装资料-重防腐粉末涂料制造与涂装技术

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重防腐粉末涂料制造与涂装技术（常州讲座）吴希革大庆庆鲁化工技术研究所大庆开发区庆鲁精细化工有限公司2007年01月18日于大庆 前言长期以来,防腐涂料作为简单和有效的防腐手段，广泛用于国民经济各领域.但是,随着现代工业的发展,一批新兴工业领域的出现和许多现代工程的兴建,对防腐涂料承受环境的能力和使用寿命提出了更高的要求.常用的防腐涂料已不能满足这些需要,大约在60～70年代,人们提出了“重防腐涂料(Heavy-dutyCoating)”的概念.重防腐涂料的概念是在生产实践中形成的，一般都把在苛刻的使用条件下，在一定年限内能有效防腐的涂料视为重防腐涂料，所谓苛刻的使用条件，可简单概括为以下几方面：⑴强腐蚀介质，如强酸、强碱，各种盐溶液或溶剂等；⑵各种高强度机械应力的腐蚀环境；⑶多种腐蚀因素交互作用的环境；如腐蚀介质与应力作用同时存在的环境；腐蚀介质与固体粒子的摩擦共存的环境；或渗透性腐蚀气体与气蚀，磨损等多种因素共存的环境。实际上这类腐蚀环境是最常见的，因为各种工业生产中所使用的设备和储运设施往往处于综合性的腐蚀作用中，也是防腐蚀工作中最富挑战性的课题；为了向这些苛刻的使用条件应战，重防腐涂料必须具备独到的性能。首先它必须在重腐蚀环境下紧贴被保护的基材，不发生脱落、起皮、开裂等现象，才能起到保护作用；其次它应能抵御各种强腐蚀介质的透过以保护基材，同时涂层的厚度应适应不同要求；第三，涂层应能承受多种机械应力的作用，具有较长的使用寿命；最后，为了满足使用要求，涂层还应具有更多功能如减阻、节能等……。重防腐粉末涂料及其涂装技术，作为一种新型材料，新的工艺，新的技术在国内开发应用推广已有十多年了，十多年来在广大科技人员、专家、领导和各个行业的努力下，重防腐粉末涂料做为粉末涂料的重要组成部分，越来受到防腐界的重视和熟知，一经出现就倍受青睐，享有“4E涂料”的美誉，是最具发展前途的粉末涂料品种之一，其应用领域不断扩展，由最初作为管道防腐材料发展到建筑钢筋、钢结构管件等，西气东输管道工程；杭州湾跨海大桥钢管桩防腐及其建筑钢筋，涂层防腐就是其中例证，随着新型材料不断出新及其涂装技术的不断发展，其应用前景必将更加广阔。重点介绍重防腐粉末、原材料、生产设备及工艺、涂装技术、应用例证、检测标准及试验方法。旨在对涉足行业的科技人员、领导、操作人员及广大应用行业的有关人员具有指导和启迪作用。第一章概述第一节重防腐粉末涂料与涂装技术发展史腐蚀与防护问题多年来一直困扰着人们，特制是随着我国经济建设的发展，基础建设不断增长对防腐提出了更多，更严格的要求，防腐界地不断探索新的材料，新的涂层来满足更高的要求重防腐环氧粉末涂料，又称熔结环氧粉末，国外简称FBE，最早开发于50年代，20世纪60年代实现了工业化生产。60年代初,为保护本公司天然气和原油输送管道免予腐蚀,壳牌(Shell)公司开发了第一种热固性粉末涂料—环氧粉末涂料，并于1964年研究成功熔融挤出法连续生产粉末涂料的完整工艺。几乎与此同时（1962年），法国萨迈斯（Sames）公司首先推出了粉末静电喷涂设备，实现了将粉末涂料直接涂于不预先加热的金属工件上，这就首先在欧洲奠定了热固性粉末涂料的生产和应用的基础。其后几经改进，到1966年逐步达到了工业化，作为一项新兴的工业发展起来，涂料工业技术和它本身的技术二者结合起来，成为一种独特的，高效能的涂装技术。70年代连续两次石油危机的出现使世界涂料的发展方向发生了根本的变化，提出了“4E”原则：经济、高效、生态、能源，就是说涂料工业的发展规划都要从这四项原则来考虑，以确保人类生存的环境安全和物质资源的长期使用。于是大力提倡发展所谓省资源、省能源、无公害和无污染的涂料。从这个角度来衡量粉末涂料，人们对它给予了较高的评价，致使世界各工业化国家的粉末涂料迅速发展。80年代以后由于工业的迅速发展，产生的废气、废水、废渣等对环境造成了严重污染，引起人们的关注。特别是工业发达的国家，将环境保护问题提到了重要的议事日程。欧美国家对发挥性有机化合物（VOC）的限制法规不断发布，例如美国的干净空气法令（CleanAirAct）、德国的干净空气规定（ATLuftRequlation）、英国的环境保护法令（EnvironmentalProtection Act）等。同时，各国对AOC的控制标准也日益严格。特别在1992年，联合国环境和发展大会召开以后，环境保护成为世界性的重要问题。这些都积极地推动了以无溶剂、无公害等特点发展起来的粉末涂料技术的迅猛发展。自1865年美国在宾夕法尼亚州建设了第一条9公里长的输油管道以来，国外油气管道的建设已有100多年的历史，管道运输是水、石油、气体等流体介质量有效的传输方法，但是腐蚀问题一直困绕着管道行业，防止管道腐蚀问题是一个世界性的难题并且危害极大，因管道腐蚀中国每年经济损失高达数百亿元人民币。在工业发达国家，每年因管道腐蚀造成的经济损失约占国民总产值的3%左右。因此如何提高防腐技术，减少因腐蚀造成的经济损失是防腐界的一个长久课题。40多年来经过不断的发展完善，这项技术已经走向成熟。迄今为止，已有10万公里以上的管道使用了熔结环氧粉末，铺设于世界各地———从陆地到海洋，从平原到山地，河流、湖泊，从西伯利亚草原到非洲沙漠，从美洲大陆到中东海湾，都有熔结环氧粉末的应用实例。中国熔结环氧粉末技术起步较晚，粉末涂料在管道中的应用，最初是将普通环氧粉末涂料用于自来水管和一般的工程用管道中。进入90年代，90年代才开始引进和消化国外先进的环氧粉末及工艺设备等技术。输油、输气管线防腐应用领域的开拓提出了热固性重防腐环氧粉末涂料（又称熔结环氧粉末涂料）的需求，经过多年努力，90年代中期国内推出了重防腐系列环氧粉末涂料，并在国家许多重点工程上得到应用，取得了明显的经济效益和社会效益。据测算，在建的西气东熟管线干线，需粉末涂料约1.1万吨，加上支线用粉末涂料，估计总需求量约为1.5万吨。在“西气东输”工程中，现已供应“西气东输”7个防腐作业线近1200t粉末涂料。此外，我国已批准铺设由西伯利亚至大庆再直通大连的输油管线，国家预计若干年内还将开发哈萨克斯坦至我国新疆以及国内其他几条输油气干线，粉末涂料的用量至少在5万吨以上。在国家许多重点工程上得到应用，取得了明显的经济效益和社会效益，并在国家许多重点工程上得到应用，取得了明显的经济效益和社会效益，特别是在“西气东输”工程，“杭州湾跨海大桥”用在海底钢管桩防腐工程中“甬沪宁”、“陕-京二线”、等工程中的应用使国内重防腐粉末涂料有了长足的发展。管道的使用寿命在很大程度上取决于钢管的防腐方法，采用良好的涂敷材料和涂敷方法可以使管道使用寿命达到几十年或更长。五十年代以前，防腐涂层采用的材料主要是煤焦油瓷漆等材料使管道得到较好的保护，但这些材料也存在很多缺点，应用范围受到一定的限制，直到五十年代末，重防腐熔结粉末涂料的推出才使管道防护技术产生了一个飞跃，表1是美国一家油气运输公司根据几十年的经验对几种防腐材料的评价和对比，由此可以看出熔结粉末涂料无论从技术角度还是经济角度都是其它材料不可比拟的。表1各种防腐涂层材料的技术、经济对比表涂层类型优点缺点适用范围包覆层厚度使用寿命石油沥青1材料易得2技术成熟，设备简单1易受微生物腐蚀2易溶于烃类溶剂3机械性能差，低温脆化，高温软化沥青资源易得地区6-8mm沥青+玻璃布15-20年环氧煤焦油瓷漆1机械强度高2耐腐蚀能力较好3施工安全1固化时间长2环境污染重地下及海底管线4-6mm一布三漆20-25年塑料胶粘带1耐低温性好2机械强度好3绝缘电阻高1能耗高2材料费用高3耐高温性差地势宽阔土质干燥地区1.3-1.8mm30-40年熔结环氧粉末涂层1耐腐蚀性能好2机械性能好3抗阴极剥离强1表面处理严格2耐候性差3吸水率偏高埋地管道海底管道0.3-0.5mm40-50年 热塑性线型聚乙烯粉末涂层1耐腐蚀性能好2耐候性好3抗机械破坏能力强1施工设备要求严格2附着力比环氧粉末差露天管道异形管道弯头等1-3mm40-50年第二节重防腐粉末涂料分类、生产与涂装2．1重防腐熔结环氧粉末涂料的分类（1）按用途可分为管道内喷涂用粉、管道外喷涂用粉（单、双层重防腐粉末涂料、耐候重防腐粉末涂料）、石油井管用粉，以及三层结构防腐用粉单层重防腐粉末涂料，钢筋重防腐粉末涂料，功能性重防腐粉末涂料；（2）按固化条件可分为：快速固化、普通固化两种类型，快速固化粉末一般在230。C，0.5~2min内固化，用于管道外喷涂或三层防腐结构，由于固化时间短，生产效率高，适合流水线作业。普通固化粉末固化条件一般在230。C，3min以上，由于固化时间长，涂层流平好，适用于管道内喷涂。2．2粉末涂料的生产设备粉末涂料的生产主要采用熔融挤出混合工艺，此工艺包括6道操作工序：预混合→熔融挤出混合→冷却→粗粉碎→细粉碎→分级过筛。其中熔融挤出混合和细粉碎是关键步骤。熔融挤出混合使用阻尼式单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，它们伴随着粉末涂料的发展不断改进，朝着高效、高能和自洁型发展。目前，瑞士Buss公司的PCS—100型阻尼式单螺杆挤出机的生产能力达1200㎏/h，PLK—800型挤出机的生产能力达800㎏/h；英国MP/125PC型双螺杆挤出机的生产能力高达4000㎏/h；德国ESK型双螺杆挤出机的生产能力达800㎏/h。它们都具有极好的自洁能力，易于清洗。细粉碎设备多数采用空气分级磨，即ACM粉碎机，其在应用中也不断得以改进，转子速度不断提高，目前可达140m/s，机后采用双旋风分离器，以确保获得符合薄层涂装的较小粒度和较窄粒度分布的粉末涂料。1995年10月，美国Ferro公司开发出全新的粉末涂料制造方法，称之为VAMP技术，利用二氧化碳在高压下变成液态作为一种加工流体，起超临界流体作用，借助其有效地搅拌，将配方中的各个组分分散成均一的混合物，进而这种均一的混合物经极细的喷嘴排出使产品转化为粉末。2．3涂装技术的发展粉末涂料涂装工艺和技术的发展是与粉末涂料的生产制造同步发展、相互促进的。粉末涂料涂装工艺最初采用流化床浸涂法，20世纪60年代，伴随熔融挤出法连续生产粉末涂料完整工艺的问世，粉末静电喷涂设备也由法国萨迈斯（Sames）公司研制成功。静电粉末涂装技术也由此诞生，不断发展成为目前粉末涂装的主要工艺技术。粉末静电喷涂工艺的设备有：静电粉末喷枪、喷粉室，供粉装置和粉末回收装置。起初静电粉末喷枪采用高压电晕放电带电喷枪，80年代中期开发了摩擦带电喷枪。目前静电粉末涂装仍以前者为主，近年来摩擦带电喷枪涂装也已得到了较快地发展，在带电效果和上粉率上有了较大的提高，相应的喷嘴结构不断的得以改进，匹配的商业化粉末涂料品种也在不断地增多。喷粉系统各环节在应用中不断改进，目前喷粉室已可自动快速清扫，方便换色。供粉装置精度也不断在提高，粉末回收方面不断向高效率，小型化发展。整个系统微机控制做到了全自动化，可对不同形状的被涂物自动记忆，根据被涂物的形状自动控制料量，这为粉末涂料应用领域的不断拓展奠定了基础，提供了保证。近期，粉末涂料的金属板预涂（PCM）得到了重视，在家用电器用金属板的预涂方面得到很好的利用。第三节重防腐粉末涂料的特点和发展趋向粉末涂料自开发以来已有半个多世纪，自从20世纪70年代石油冲击以来，涂料界已将粉末涂料、水性涂料和高固体分涂料列为省资源、节能、无公害涂料的三大支柱，获得较快的发展，然而粉末涂料的发展速度远不如水性涂料和高固体分涂料快，探其究竟，还需从其主要优缺点及存在问题加以考虑。3．1重防腐熔结环氧粉末涂料的优良特性⑴有机溶剂挥发物（VOC）等于零，既节省能源，又无环境污染，相对而言，无三废问题，无危害，无危险。⑵涂装效率高，其成膜物质100%，没有闪蒸（节约时间和空间），不会过喷涂（喷逸粉末可回收循环使用），应用时涂料损失小，因而总的涂料利用率高，通常达90%以上。 ⑶涂膜厚度容易控制，一次涂装可以厚涂达50～1000μm，因此可以简化生产工序，施工效率高，节省能耗和劳力。⑷边角涂覆性良好，不会出现流挂等弊病。⑸生产和操作比较安全，无臭，无毒，不含重金属，对人体无生理上的影响。不过非常细微的粉末颗粒粉尘极可能引起爆炸（氧气含量，火源），必须注意粉末爆炸的极限浓度。⑹涂层具有良好的抗化学品性、抗溶剂性，能够抵御传输介质中的H2S、CO2、O2、酸、碱、盐、有机物等物质的化学腐蚀，并能长期接触含盐地下水、海水，以及土壤中微生物产生的各种有机酸等腐蚀物质；（7）涂层坚韧耐磨，抗冲击性及抗弯曲性优良，与钢管之间有极佳的附着力，能有效地防止施工中的机械损坏及使用过程中的植物根系和土壤环境应力的损坏；(8)涂层具有良好的绝缘电阻，能在阴极保护作用下抵抗化学腐蚀，达到长期保护的目的；(9)涂层具有很高的玻璃化温度，所以使用温度范围宽，能在-30~100。C之间保持优异的使用性能；(10)熔结环氧粉末涂料施工方便、无需底漆、固化迅速，可实现高效率的流水线作业，而且管道检测和修补简便，涂层质量容易控制。3．2粉末涂料的缺点⑴制造粉末设备要求较高，故投资较大。⑵换色也比较麻烦，费用高。⑶粉末涂装需独特的喷涂设备、喷涂系统，故施工应用的设备投资比较大。⑷涂膜固化温度高，不如高固体分涂料和辐射固化涂料节能。3．3重防腐粉末涂料的发展趋向复合化重防腐粉末涂料，功能性重防腐粉末涂料。例如：中俄管道的俄罗斯段提出标准+80～-70℃；28d阴极剥离小于6mm;通过3度弯曲。第二章重防腐粉末涂料的组成第一节重防腐粉末涂料用树脂重防腐粉末涂料,一般是由专用树脂、专用固化剂、颜填料和助剂等组成。树脂中有热固性树脂主要是：普通双酚A型环氧树脂、.双酚F环氧树脂、线型酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、.氢化双酚A环氧树脂、有机硅环氧树脂、有机钛环氧树脂、双酚S环氧树脂。部分热塑性树脂在重防腐粉末涂料中的应用既可看作树脂又可看作助剂。在粉末涂料配制时，按需要选择其中的一种或几种。粉末涂料中的颜填料，基本上和普通装饰粉末涂料、溶剂型涂料、水性涂料中的相同，但对耐热性要求高些。在粉末涂料配方中，各种成分所占百分比见表2-1。表2-1粉末涂料配方中各种成分的用量范围组成用量（份）组成用量（份）树脂100填料0～50固化剂18～30助剂0.1～5颜料0．1～20专用树脂是重防腐粉末涂料的主要成膜物质，是决定涂料性质和涂膜性能的最主要成分。树脂选择的好坏，决定重防腐粉末涂料产品质量。1.1环氧树脂(EpoxyResin)一、环氧树脂作为粉末涂料用的平均聚合度宜控制在4～9之间，随着环氧树脂分子量分布的不同，树脂的性能与应用情况也有所改变。 环氧树脂的特性是由其分子结构所决定的。分子中的环氧基和羟基具有高度极性，使树脂相邻界面产生电磁力，特别是与金属表面上的游离基起反应形成化学键，使树脂的附着力特佳，分子结构中醚键提供了优良的抗化学性能及防腐性，其弯曲性也很好。丙烷基和苯核赋予环氧树脂以耐热性和机械刚性。其中环氧基和羟基具有的反应性，与特定化合物反应可交联成网状结构，具备了高聚物的特有功能，由于环氧树脂的耐紫外线性不理想，因而限制了它的户外使用性。理论上环氧树脂中的环氧基含量与分子量成反比，即树脂分子量增加，环氧基含量下降，软化点相应高些，固化产物具有较好的弯曲和抗冲击性，粉末涂料的贮存稳定性也比较好。反之树脂中的环氧基含量增加，软化点就相应偏低，但它的活性和极性反而较好，交联密度增加，固化产物附着力、粘结性和润湿性都优良。环氧树脂的质量指标对环氧树脂粉末涂料的优劣至关重要，下面叙述几项主要指标的作用：（一）关于环氧值一般认为环氧值较高的环氧树脂固化后交联密度增大，其涂膜物理性能和抗化学性能都较好，因此用于生产粉末涂料的E-12树脂环氧值以控制在0.113～0.125当量为佳。（二）关于含氯量树脂中的含氯量包括有机氯和无机氯两种。有机氯含量小，树脂在固化反应中越趋于稳定。无机氯含量低，则表明工艺中水洗的较充分。制备环氧粉末涂料时，这两项指标越小越好。反之将影响涂膜的机械性能和外观质量。因为有机氯含量太高，就有部分环氧树脂端基上没有环氧基，将会影响固化的交联密度和速度。实验证明：当用咪唑类和双氰胺类作为环氧树脂的固化剂时，其有机氯含量不应超过0.005eq/100g树脂；而用葵肼作固化剂时可控制在0.01eq/100g树脂以内，无机氯含量也不能高，否则会影响粉末的电性能和涂膜防腐性能。实验证明环氧树脂中的无机氯含量不应大于0.001eq/100g树脂。（三）关于挥发份所谓挥发份，是树脂中的水份及其它的挥发物的总称。挥发份的大小表示树脂在水洗阶段其水份及挥发物去除的程度。粉末涂料在成膜时挥发份应尽量的低，否则就会在涂膜表面出现诸如针孔、缩孔、或失光等弊病。所以在选用粉末涂料专用树脂时挥发份应控制在≤0.2%，甚至更小些。（四）关于软化点软化点是表示固态环氧树脂分子量大小和缩聚程度的指标，分子量小，软化点低（如<60℃）制成的粉末虽然表面流动性好，但涂膜机械强度差。粉末贮存易结块。反之分子量大、软化点高（>98℃)粉末流动性较差.因此用于粉末涂料的环氧树脂软化点以控制在93～95℃为宜,它可取得较好的流动性、破碎性和分散性。（五）关于分子量分布环氧树脂的分子量分布范围控制得越窄越好，一般分布在2，000～4，000左右。这样易于控制胶化时间和固化速度，又有较为统一的熔点以获得平整、光滑的涂膜。（六）关于色泽配制粉末涂料的树脂，一般认为以色浅、透明、具晶莹光泽的玻璃状物为佳。这表明生产树脂时选用上好的原料、树脂洁净程度也高。用这样的树脂生产浅色或白色粉末涂料时颜色纯正。因此，树脂的色泽号宜控制在≤1。1．2、线型酚醛环氧树脂以线型酚醛树脂（Novolacepoxyresin）为主链，每个高分子链中有三个以上的环氧基的树脂。如美国DOW的D.E.R672U、瑞士Ciba-Geigy公司的CTABAradur7255，大庆庆鲁公司的Amanda1168等。Amanda1168树脂是一种线型的酚醛改性环氧树脂，分子结构中不仅含有较多的苯环和羟基而且有较长的柔性链，是专为重防腐粉末涂料，重防腐液体涂料而设计，其性能相当于同类进口树脂。Amanda1168与相应固化剂有极好的相熔性，反应活性高，有很强的粘附力，可快速固化，交联密度高，抗介质渗透能力强，涂膜具有卓越的刚性和耐湿热性，耐化学品性，耐溶剂性，耐阴极剥离性，流平性及柔韧性，抗冲击性等机械性能。主要技术指标：1、外观：淡黄色颗粒2、软化点：100-120℃3、环氧值：0.10～0.13eq/100g4、有机氯：≤0.001eq/100g 5、无机氯：≤0.001eq/100g6、挥发分：≤0.5%7、推荐用量：占粉末总重量8-20%1．3、邻甲酚醛环氧树脂（epoxycresonovolacresins）邻甲酚醛环氧树脂（ECN）化学名称为线型邻甲酚醛多缩水甘油醚，是以邻甲酚与甲醛缩合得到邻甲酚醛树脂，再与环氧氯殊途同归烷在氢氧化钠存在下反应，经多步骤处理后制得，相当的国外牌号有CibaECN、ESCN-195、YDCN-70等。结构式为：1．4、氢化双酚A环氧树脂（大庆庆鲁公司的Amanda1168H）等。1．5、665有机硅环氧树脂（organosiliconeepoxyresin665）1．6、670有机钛环氧树脂（organotitaniumepoxyresin670）1．7、双酚F环氧树脂(bisphenolFepoxyresins)1．8、双酚S环氧树脂（bisphenolSepoxyresin）1．9聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene）第二节重防腐粉末涂料用固化剂近年来,随着国家经济建设的飞速发展，对石油天然气埋地管道重防腐粉末环氧树脂与助剂的需求量越来越大，质量要求也越来越高。这方面的要求主要体现在要求粉末环氧要有良好的施工工艺性（高温速固化）、耐磨、耐腐蚀、耐冷热冲击并具有长期稳定性。显然，国内长期沿用的环氧双氰胺体系粉末不管是工艺性还是可靠性都难以满足这一要求。然尔，通常在防腐环氧粉末涂料中所采用的固化剂—酚醛树脂，其反应活性较差，涂膜脆性大，在重要防腐蚀领域其耐腐蚀性难以满足要求。为了提高环氧粉末涂料的耐腐蚀性、耐冲击性与韧性，采用一种新型的酚类固化剂，使环氧粉末涂料的防腐性与物理机械性能有很大提高，适合于重防腐蚀领域应用。针对这一研究项目，国外学者在这方面做了大量的研究工作，并且有些已应用于生产，如美国DOW的D.E.RDH84、瑞士Ciba-Geigy公司的CTABAradur3082，壳牌公司的Epicure202均是酚类固化剂。大庆庆鲁公司研制出一种适合防腐环氧粉末涂料用的专用固化剂，并规模化生产。以提高国产防腐环氧粉末涂料的性能。型号：Amanda969A、Amanda969B、Amanda969C、Amanda989A、Amanda989B、Amanda999A、Amanda969B。Amanda969固化剂是羟基封端类酚醛固化剂，通过增韧性扩链，生成柔性链与刚性链并存的改性酚醛树脂，能与普通双酚A型或酚醛改性环氧树脂配合使用，生成高性能的重防腐粉末涂料，与环氧树脂具有相似的结构，固而具有更好的混熔性。因为固化过程是一个加成反应，所以成膜期间没有挥发性物质逸出。特别适合做重防腐粉末涂料，经检测其性能优于同类进口固化剂。Amanda989、Amanda999基于Amanda969新开发的产品，Amanda989具有卓越的柔韧性，适用作钢筋粉末涂料；Amanda999具有极高的交联密度，耐湿热性优异、耐高温阴极剥离适宜内、外防腐粉末涂料。Amanda969与普通双酚A型或酚醛改性环氧树脂有极好混熔性，反应活性极高，可快速固化，涂膜具有卓越的耐化学品性，耐溶剂性，耐阴极剥离性，流平性及附着力，柔韧性，抗冲击性等机械性能。主要典型数据： 注意事项：1、环氧树脂与固化剂的比例要随环氧树脂环氧值的变化而调整，或按下述公式进行理论计算。环氧值/0.6～0.8×羟基值=固化剂重量/环氧重量2、生产前要反复小试才能上线生产。第三节重防腐粉末涂料用颜料和填料凡是能以微细粉末状态分散于介质中，对物体形成遮盖、着色或填充作用的物质，都可称为颜料。前者为着色颜料，后者为体质颜料，或称填料。重防腐粉末涂料用颜料和填料1．颜料的热稳定性粉末涂料在涂装施工中，因涂层需加热固化成膜，因此在选择颜料时应考虑其耐热的稳定性。耐热性指颜料在加工温度和额定时间内颜色或性能变化的能力，另外温度，时间和反应性介质的综合作用，常使颜料的色泽发生显著变化，因此颜料适应上述各种条件的程度，称为热稳定性。有机颜料的耐热性一般较差。与此相反，无机颜料的耐热性非常好。多数有机颜料不能经受高温加工，适于高温着色的几乎全是无机颜料。在约300℃温度下，保持稳定的有机颜料中，有钛青绿、钛青蓝等，所以限制了粉末粉料着色的选择。重防腐粉末涂料可选择颜料如下：常选用的颜料有：氧化铁红（IronOxide）；淡铬黄；棕铬黄；碳黑(CarbonBlack)；金红石型（钛白）二氧化钛(Titaniumdioxide)；酞菁蓝、酞菁绿2．体质颜料体质颜料（BodyPigment）也称填充剂、填料等。这种颜料的着色力和遮盖力较小，是白色和无色的超细粉粒。它与着色颜料一起分散在粉末涂产中，用以提高粉末的机械强度和其它保护性能。体质颜料应具备下列条件：（1）不溶于水和有机溶剂，有很好的分散性，无色或白色，不含各种杂质的超细粉粒；（2）耐酸、耐碱、耐候性好；（3）成本低，但不降低涂膜各项性能。常用的体质颜料及其性能如下：一、沉淀硫酸钡(BaSO4)，密度：4.35，pH值：6.5～8.5，折光系数：1.67，吸油量：14%～16%。耐酸、耐碱、白度高、粉粒细软，易分散不透明，本身无毒。二、轻质碳酸钙：CaCO3密度：2.71，pH值：7.6～9.8，吸油量：40%～60%，折光系数：1.48。耐碱，遇酸分解，一般不溶于水，白度高，粉粒细软，有一定的消光作用。三、白碳黑：SiO2·xH2O反应式：密度：2.0～2.6，pH值：3.5～6（气相）或6～8（沉淀），折光系数：1.46。耐光、耐高温，不耐纯碱和氢氟酸，可做消光剂用。四、高岭土（Al2O3·4SiO2·2H2O）密度：2.58～2.6，吸油量：30～50%，折光系数：1.56。耐酸、耐碱、能增强涂膜硬度。五、石英粉：SiO2密度：2.5～2.65，pH值：6.5～7.5，吸油量：25%，折光系数：1.55。耐酸、耐碱、耐磨。六、硅灰石（硅酸钙）（CaSiO2·SiO·xH2O）主要成份：CaSiO3密度：2.10，折光系数：1.59，莫氏硬度：5，吸温和吸油量低，电性能好，无毒。第四节重防腐粉末涂料用助剂助剂包括流平剂、边角覆盖力改性剂、花纹助剂、抗划伤剂、增硬剂、促进剂、紫外光吸收剂、防针孔剂和粉末松散剂等 1、粉末涂料用消泡剂苯偶姻又称二苯乙醇酮（俗名安息香），系白色或浅黄色无气味的晶体熔点137℃，沸点344℃，微溶于水和乙醚，溶于热丙酮和热乙醇。是粉末涂料中有效的消泡剂，2、增韧剂(toughner)是指能增加胶黏剂膜层柔韧性的物质。聚乙烯醉缩丁醛是由聚乙烯醇和丁醛在水中经盐酸催化缩合而成，是热塑性高分子化合物，简称PVB3、流平剂：PV88、503、3#等。4、促进剂：武汉制药的医用级2-甲基咪唑等。5、抗划伤剂、增硬剂：主要是微晶蜡类，GR-1、W-1等。6、粉末松散剂：气相法白碳黑,Amanda100,氧化铝C等。第三章重防腐粉末涂料的品种按用途可分为管道内喷涂用粉、管道外喷涂用粉（单、双层重防腐粉末涂料、耐候重防腐粉末涂料）、石油井管用粉，以及三层结构防腐用粉单层重防腐粉末涂料，钢筋重防腐粉末涂料，功能性重防腐粉末涂料；Amanda系列重防腐粉末涂料按其主要用途分为以下五种类型，见表1。表1产品名称分类（按用途）AmandaFBEN型重防腐粉末涂料（内防腐专用）1、主要用于各种管道的内壁防腐及各种管件的防腐AmandaFBE型系列重防腐粉末涂料2、长输管道外壁、各种容器、管件的防腐；按固化时间又分为快型、慢型、标准型。Amanda三PE型重防腐粉末涂料（三层PE防腐用）3、长距离成品油管道、天然气管道的涂敷；市政煤气、天然气管道线的外壁涂敷。AmandaFBE568型双环氧粉末涂料（外涂层）4、适用于各种长输管道的外防腐与AmandaFBEN568型配套使用，用作外涂层。AmandaFBE566型钢筋重防腐耐划粉末涂料5、适用于海港、大桥、工业厂房等建筑钢筋和百楞板的防腐。1粉末性能要求见表2表2项目技术指标AmandaFBENAmandaFBEAmanda三PEAmandaFBE568AmandaFBE566密度g/cm31.3—1.5因颜色不同而略有差异1.3—1.5因颜色不同而略有差异1.3—1.5因颜色不同而略有差异1.4—1.6因颜色不同而略有差异1.1—1.5因颜色不同而略有差异不挥发物含量≥99.4%≥99.4%≥99.4%≥99.4%≥99.4%粒平均粒度μm度及粒度分分布布50—10050—10040—6040—6050—100>150μm的不大于3.0%；>250μm的不大于0.2%可按用户要求调整>150μm的不大于3.0%；>250μm的不大于0.2%可按用户要求调整>150μm的不大于3.0%；>250μm的不大于0.2%可按用户要求调整>150μm的不大于4.0%；>250μm的不大于0.2%可按用户要求调整>150μm的不大于3.0%；>250μm的不大于0.2%可按用户要求调整磁性物质含量<0.002%<0.002%————<0.002%<0.002%胶化时间(秒)≦180(180℃)；≦120(200℃)；≦60(230℃)≦90(180℃)；≦30(230℃)；固化（min）≦5(180℃)；≦1.5(230℃)200℃；≥12秒；固化（min）；≦3(200℃)230℃；≥12秒；固化（min）；≦3(230℃)200℃；6—16秒固化（min）；≦1(230℃)覆盖率m2/Kg/mm0.6—0.80.6—0.80.6—0.80.6—0.80.6—0.8 注1：空白项为该产品根据用途对此项指标不作要求，以下表3、表4、表5与此相同。2涂层性能要求2.1物理性能物理性能见表3。表3项目技术指标AmandaFBENAmandaFBEAmanda三PEAmandaFBE568AmandaFBE566外观平整光滑、允许有轻度桔皮平整光华、允许有轻度桔皮————平整光华、允许有轻度桔皮钢筋表面螺纹涂层度较为均匀光泽按用户要求—————————————————厚度μm350±50350±50≥80暜通≥620加强≥800180～300抗冲击≥11J（常温）1.5J无针孔（-30±3℃）————暜通10J无针孔；加强15J无针孔9N·m;24±2℃无破碎、裂缝或粘结损失抗弯曲(40)弯曲涂层无裂纹（常温）3º弯曲无裂纹（-30±3℃）————暜通2º、加强1.5º弯曲(0℃或-30±3℃）无裂纹钢筋直径4～6倍的弯曲：180º弯曲无针孔、裂缝（15s内）附着力（撬剥法）1～3级（撬剥法）1～3级（撬剥法）≤2级(24h或48h)1～2级-------阴极剥离mm(65℃,48h)≤8(24h或48h)≤8(28d)≤10(65℃,48h)≤8(24h或48h)≤6(28d)≤8168h；24±2℃量测00、900、1800、2700涂层剥离半径≤4电气强度MV/m≥30≥30————≥30≥30体积电阻率Ω•m≥1.0×1013≥1.0×1013—————≥1.0×1013≥1.0×1013耐磨性(1㎏,1000转)≤20mg(落砂法)≥3L/um————————(1㎏,1000转)≤100mg盐雾试验1000小时涂层无变化————————————5%Nacl蒸馏水溶液盐雾中800±20h；35±2℃≤3mm断面孔隙率————1～4级————1～4级1～4级粘结面孔隙率————1～4级————1～4级1～4级抗划伤划伤深度um————————————暜通（30Kg）≤350、加强（50Kg）≤500无漏点————注a：抗弯曲性随涂层厚度的增加而降低。 2.2耐化学性能耐化学性能见表4表4项目技术指标AmandaFBENAmandaFBEAmanda三PEAmandaFBE568AmandaFBE56610%H2OS4浸泡常温90天无变化90天无变化————90天无变化蒸馏水≥45d；24±2℃≤2级10%HCL浸泡常温90天无变化90天无变化————90天无变化3MCacl2水溶液≥45d；24±2℃≤2级3.5%NaCL浸泡常温90天无变化————————————3MNaOH水溶液≥45d；24±2℃≤2级10%NaOH浸泡常温90天无变化90天无变化————90天无变化Ca(OH)2饱和液≥45d；24±2℃≤2级10%NaCL浸泡90天无变化————90天无变化45d；24±2℃通过涂层渗透的氯离子的累浓度＜1×10-4M2.3耐溶剂性耐溶剂性见表5。表5项目技术指标AmandaFBENAmandaFBEAmanda三PEAmandaFBE568AmandaFBE566油田污水浸泡80℃、90天无变化————————————————污水浸泡————常温90天无变化————常温90天无变化常温90天无变化原油浸泡80℃、90天无变化80℃90天无变化80℃90天无变化80℃90天无变化80℃90天无变化汽油浸泡常温90天无变化常温90天无变化————常温90天无变化常温90天无变化柴油浸泡常温90天无变化常温90天无变化————常温90天无变化常温90天无变化煤油浸泡常温90天无变化常温90天无变化————常温90天无变化常温90天无变化试验方法1密度的测定按GB/T4472—1984规定的方法进行。2不挥发物含量的测定 按GB/T6554—1986规定的方法进行。3粒度的测定按GB/T6554—1986规定的方法进行。4磁性物质含量的测定按JB/T6570—1993规定的方法进行。5胶化时间的测定按GB6554—1986规定的方法进行。6覆盖率的测定按GB6554—1986规定的方法进行。7抗冲击性能的测定AmandaFBEN型按SY/T0442—97附录C规定的方法进行、AmandaFBE型SY/T0315—97附录F规定的方法进行、AmandaFBE568型按Q/CNPC38---2002附录E规定的方法进行、AmandaFBE566型按JG3042-97附录C规定的方法进行。8抗弯曲性能的测定AmandaFBEN型按SY/T0442—97附录A规定的方法进行、AmandaFBE型SY/T0315—97附录G规定的方法进行、AmandaFBE568型按Q/CNPC38---2002附录D规定的方法进行、AmandaFBE566型按JG3042-97附录C规定的方法进行。9附着力的测定AmandaFBEN型按SY/T0442—97附录B规定的方法进行、AmandaFBE型SY/T0315—97附录H规定的方法进行、Amanda三PE型按SY/T0413—2002附录A规定的方法进行、AmandaFBE568型按SY/T0315—97附录H规定的方法进行。10耐阴极剥离性能的测定AmandaFBEN型按SY/T4013—95规定的方法进行、AmandaFBE型SY/T0315—97附录C规定的方法进行、Amanda三PE型按SY/T0413—2002附录B规定的方法进行、AmandaFBE568型按SY/T0315—97附录C规定的方法进行、AmandaFBE566型按JG3042-97附录C规定的方法进行。11电气强度的测定按GB/T1408—1989规定的方法进行。12体积电阻率的测定按GB/T1410—1989规定的方法进行。13耐磨性的测定AmandaFBEN型按GB/T1768—1979规定的方法进行、AmandaFBE型SY/T0315—97附录J规定的方法进行、AmandaFBE566型按JG3042-97附录C规定的方法进行。14耐盐雾性的测定AmandaFBEN型按GB/T1771—1991规定的方法进行、AmandaFBE566型按JG3042-97附录C规定的方法进行。15断面孔隙率的测定按SY/T0315—1997附录E规定的方法进行。16粘结面孔隙率的测定按SY/T0315—1997附录E规定的方法进行。17抗划伤性的测定按Q/CNPC38---2002附录F规定的方法进行。18耐化学试剂性能的测定AmandaFBEN型按GB/T1763—1979规定的方法进行、AmandaFBE型按SY/T0315—97附录D规定的方法进行、AmandaFBE568型按SY/T0315—97附录D规定的方法进行、AmandaFBE566型按JG3042-97附录C规定的方法进行。19耐溶剂性的测定 按GB/T1733—1993规定的方法进行。20外观、光泽的测定按SY/T0315—1997及SY/T0442—1997的规定进行目测。第四章重防腐粉末涂料的制造及配方设计重防腐粉末涂料的制造方法：原材料的预混合、熔融混合、冷却和粉碎、分级过筛、成品包装。制造方法基本与装饰粉末涂料相同，注意三点：（1）熔融挤出温度；（2）变频粉碎；（3）80-120目分级过筛。单层、三层PE熔结环氧粉末涂料组成：单层、三层PE熔结环氧粉末涂料一般是由合成树脂、固化剂（热固性粉末涂料中）、颜料、填料和助剂等几种原料组成。因此选择好这些原料是很重要的，这是因为每一种原料选择得是否适当。单层、三层PE熔结环氧粉末涂料配方名称规格产地单层三层PE双酚A型环氧树脂CYD-0140.10-0.12eq/100g巴陵石油化工公司6085线型三环氧合成树脂Amanda11680.117-0.125mol/100g大庆庆鲁公司4015专用固化剂Amanda969羟基值0.38-0.60mol/100g大庆庆鲁公司2220金红石型钛白粉Z215辛集652-甲基咪唑医用武汉0．850．65填料4045颜料适量适量GLP-503流平剂奉化43．5安息香奉化0．40．4第五章重防腐熔结环氧粉末涂料应用及施工熔结环氧粉末涂料的涂敷方法主要有：静电喷涂法、热喷涂法、抽吸法、流化床法等，其中管道内涂敷一般采用静电喷涂法，异型件一般采用流化床法或静电喷涂法。这几种喷涂方法都有一个共同特点，即喷涂之前需要将工件预热至某一温度，使得粉末一接触即熔化，其余热应该能使涂层流动，并在规定时间内固化，最后用水冷却终止固化过程。5．1单层重防腐环氧粉末涂料结构及工艺1、涂敷方法：高压静电喷涂摩擦静电喷涂流化床涂敷静电流化床涂敷2、涂膜厚度：普通级300-400um，加强级500-700um3、表面处理：A高温速烧，除去表面的油、锈和其它疏松积淀物、水分等。B喷砂或喷丸处理至Sa2.5级，锚纹深度40-100um。C清理管壁表面，除尘至近白级。4、工件预热，一般控制在220-240℃范围内，不得超过260℃（防止氧化）。5、将AmandaFBE粉末涂料喷涂于工件表面至要求厚度。6、按固化要求进行固化。固化条件：230℃固化时间：快型、30秒；慢型、60秒；标准型、120秒。7、涂层冷却。8、工件降温至90℃以下时进行表面检验。 单层重防腐环氧粉末涂料结构图单层重防腐环氧粉末涂料工艺图5.2三层防腐结构及工艺（1）三层防腐结构组成包括：熔结环氧粉末底层、聚合物胶粘剂中间层和聚乙烯面层（如图所示）其中环氧粉末底层的作用是形成连续的涂膜，与钢管表面粘结、固化而提供良好的附着力，并具有很好的耐化学品性和抗阴极剥离能力；聚合物胶粘剂的作用是在环氧粉末涂料胶化之前与之融合，并与外面的聚乙烯层粘结，使三层成为一个整体，最外层一般选用中高密度聚乙烯（国外有的使用聚丙烯），这样三层防腐结构综合了环氧粉末的附着性、防腐性与聚乙烯层的耐候性、抗机械损伤性、弥补了各自的缺点，从而大大提高了涂层的使用寿命。它是目前我国大型管道工程上首选的涂层。PE三层结构防腐层从1995年在库鄯线、陕京线应用以来，用户反映是国内所用过的最好的覆盖层。西气东输工程经专家论证后采用PE三层结构，PE三层结构防腐层造价相对较高。（2）施工工艺1）前处理与熔结环氧单涂层相同；2）用静电喷涂法将熔结环氧粉末均匀涂敷在钢管表面，厚度60~150μm；3）在其胶化过程中将胶粘剂涂于粉末层表面；4）将挤出的粘流态聚乙烯带侧向缠绕于胶粘剂之上，并辊压使之与胶层牢固结合，从而使三层成为一个整体（如图所示）；4）工件预热，一般控制在180-220℃范围内；5）将热熔胶在近似熔点温度时缠绕施工于环氧粉末涂层之上，最小厚度200um；6）将聚乙烯表层在其熔点温度（约240℃）时挤出、缠绕施工于中间胶层之上，并用压辊将三层压实，防止造成层间气泡；7）涂层冷却。 结束语西气东输管道工程、杭州湾跨海大桥工程采用重防腐环氧粉末涂料事实证明对钢管的防护是正确、科学的。对管道腐蚀与防护对策都凝结了生产厂家，研究部门、设计部门、监理部门的集体的结晶，我们有理由相信通过合理选择，正确使用、严格把关、合理施工会有一个满意的答卷，重防腐粉末涂料也将会越来越受到人们的重视，其市场应用前景将会愈来愈广阔。