弯管无溶剂环氧防腐蚀涂料的研究和制备

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1、弯管无溶剂环氧防腐蚀涂料的研究和制备摘要在采用环氧粉末涂料对高强度大口径厚壁管的弯管进行外防腐时，因弯管存在蓄热大、冷却困难等问题，涂层常出现固化不均、性能不稳定等现象，因此开发一种具有环氧粉末涂料性能的液态无溶剂环氧涂料非常迫切。文章通过对环氧树脂体系、颜填料体系等的研究确定了涂料的最佳配方。该涂料一次成膜厚度在500～1000μm，施工工艺简单，涂层具有良好的耐酸碱盐、耐阴极剥离、耐热及抗弯曲性等。    关键词：管道弯管；外防腐；无溶剂环氧涂料；厚涂；防腐性能    中图分类号：TE988文献标识码：B文章编号：1001－2206（2010）06－0051－03    0引言    目前

2、，我国油气管道弯管外防腐主要以熔接环氧粉末涂料为主，环氧粉末涂料的涂敷有单涂层和双涂层两种，当要求涂层厚度大于300μm时，主要采用双层熔接环氧粉末涂层，液体涂料的应用主要以聚氨酯涂层为主。随着近年高强度大口径厚壁管的普遍应用，环氧粉末涂料在进行弯管涂敷时，存在因钢管预热不均、钢管蓄热大、冷却困难等而导致的涂层固化不均、性能不稳定等问题。因此开发一种具有环氧粉末涂料性能的弯管液态无溶剂环氧防腐蚀涂料非常迫切。    1弯管无溶剂环氧防腐蚀涂料的研制    环氧树脂常温下有固态和液态两种，固态环氧树脂使用时需加溶剂进行溶解，不适合用作无溶剂涂料；液态环氧树脂分子量越小黏度越低，但涂层脆性越大，物

3、理机械性能下降。为此我们通过试验选择了合适的环氧树脂作成膜物，并对固化剂进行改性研究，使共聚反应后的涂层接枝上满足性能需要的官能团。    1.1涂料成膜物的试验研究    由于要求该无溶剂环氧涂层具有熔接环氧粉末涂层的性能，且一次成膜厚度为500~1000μm，因此涂料成膜物的选用非常关键。    在达到漆膜性能要求的前提下，尽可能地降低涂料的黏度，满足生产和施工要求是必须考虑的。    本试验选用850S双酚A树脂、830S双酚F树脂进行试验研究。不同含量的双酚F环氧树脂对双酚A环氧树脂的稀释作用如表1所示。    从上述试验可以看出，双酚F型环氧树脂对双酚A型环氧树脂的稀释作用相当明显，

4、用量30%（质量分数）时，混合树脂的黏度就降到了双酚A环氧树脂的1/2，且没有活性稀释剂的降低固化物耐热性和力学性能的弊端，因此选择以液态双酚A型环氧树脂为主与双酚F型环氧树脂复配作为涂料的成膜物。    不同配比的树脂体系中加入等量的颜填料（钛白粉∶碳化硅∶硫酸钡∶云母粉=1∶1∶3∶2），而后把它研磨成基料，以脂肪胺作固化剂得到的涂层性能如表2所示。从上述试验结果可以看出，双酚F树脂加量在18%~25%之间时涂层性能较好，添加量在28%时体系的黏度已经降低一倍，为了确保涂料的生产施工性能，确定双酚F树脂的添加量为20%~30%。 由100份树脂体系分别添加不同比例的颜填料（钛白粉∶碳化硅∶

5、硫酸钡∶云母粉=1∶1∶3∶2）组成的基料与脂肪胺固化剂混合后得到的涂层性能见表3。    从试验结果可以看出，涂层的阴极剥离、耐磨性、耐热性随着颜基比的提高先提高而后降低，涂层的弯曲性、附着力逐渐降低，颜基比在100∶85~100∶100之间时，涂层的综合性能可以满足要求。    1.2涂料固化剂对涂层性能的影响    环氧树脂固化剂种类繁多，按化学组成和结构的不同，常用的固化剂可分为胺类固化剂、酸酐类固化剂、合成树脂类固化剂、聚硫橡胶类固化剂。不同类固化剂与环氧树脂反应后形成的高分子化合物的理化性能差别非常大，因此选用合适的固化剂对涂料的性能起着至关重要的作用。在所确定的环氧树脂体系中加入

6、一定比例的石英粉—硫酸钡—滑石粉—钛白粉—云母粉，研磨后按照理论用量分别加入脂肪族胺、芳香族胺、酚醛胺、脂环胺固化剂，由此配制的涂料的涂层性能见表4。    由表4可以看出，脂肪族胺由于具有较长的直链结构，因此涂层的力学性能较好；酚醛胺的羟基和氨基同时与环氧树脂反应形成了致密的网状结构，因此涂层的耐热性能较好；改性脂肪胺与环氧树脂的反应速度较快。    考虑到对该无溶剂环氧涂料的性能要求，我们选用了可在常温下反应、低黏度、快速固化的改性脂肪胺作为固化剂。    1.3涂料颜填料的试验    涂料颜填料不仅可以提高涂膜的附着力、增加涂膜的致密性、增强涂膜的强度、调整涂料的流动性、改善涂料与涂膜的

7、物理化学性能，还可以防止紫外线对涂膜的穿透从而增强涂膜的耐候性，因此颜填料的选择以及各种颜填料之间的匹配是涂料配方设计中的重要内容。颜填料主要有片状和粒状两种。不同形状的颜填料对腐蚀介质的屏蔽作用如图1所示。    由所选用的环氧树脂和固化剂与不同种类的颜填料混合配制的涂料性能见表5。    从表5中的试验结果可以看出，采用钛白粉、滑石粉、石英粉、硫酸钡、云母粉等颜填料可提高无溶剂涂料所需的耐温、