1.1 改性環(huán)氧重防腐粉末涂料參考主體配方

參考配方見表1。

表1  參考配方

1.2 重防腐粉末涂料的制備及檢驗方法

按配方稱量原材料，混合均勻，用雙螺桿擠出機(jī)擠出壓片破碎后再經(jīng)高速粉碎機(jī)粉碎，過180目標(biāo)準(zhǔn)篩，采用靜電噴涂的方法將粉末涂料噴涂于100mm×100mm×3mm經(jīng)噴砂處理的鋼板上，固化條件為160℃/3min，然后根據(jù)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY T0315-2013鋼質(zhì)管道熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行各項性能測試。

2.1 不同當(dāng)量的雙酚A環(huán)氧樹脂對涂層性能的影響

試驗對比了不同環(huán)氧當(dāng)量的雙酚A型環(huán)氧樹脂，結(jié)果如表2所示。

表2 不同環(huán)氧當(dāng)量的雙酚A型環(huán)氧樹脂關(guān)鍵性能對比

表2中1#~6#對比實驗結(jié)果顯示，環(huán)氧當(dāng)量在600~1200范圍內(nèi)，當(dāng)選用的環(huán)氧樹脂其環(huán)氧當(dāng)量＜860g/eq時，所制備的涂層彎曲性能測試時涂層發(fā)生開裂現(xiàn)象，這表明其涂層的韌性較差。環(huán)氧當(dāng)量在一定程度的范圍內(nèi)，隨著環(huán)氧當(dāng)量的增加，環(huán)氧樹脂主鏈結(jié)構(gòu)當(dāng)中柔性鏈增長，環(huán)氧的反應(yīng)活性下降，交聯(lián)固化后的涂層的韌性增強(qiáng)。

但當(dāng)環(huán)氧當(dāng)量達(dá)到一定程度時，隨著環(huán)氧結(jié)構(gòu)鏈上剛性的苯環(huán)增加，固化后的涂層其剛性增強(qiáng)從而導(dǎo)致韌性減弱，同時由于環(huán)氧反應(yīng)活性的下降，導(dǎo)致固化后的環(huán)氧涂層粘結(jié)強(qiáng)度也產(chǎn)生一定程度的下降。綜合涂層的粘結(jié)強(qiáng)度、陰極剝離和沖擊性能等關(guān)鍵性能指標(biāo)，4#實驗選用的環(huán)氧當(dāng)量在860~950g/eq的雙酚A型環(huán)氧樹脂比較適合用于重防腐粉末涂料。

2.2 不同環(huán)氧樹脂復(fù)配對涂層性能的影響

線型酚醛改性環(huán)氧樹脂由于其苯環(huán)含量高、碳鏈短，且每個高分子鏈上具有至少3個環(huán)氧基，所以其固化速度快、涂層交聯(lián)密度大。本研究選用環(huán)氧當(dāng)量為750~860g/eq的線型酚醛改性環(huán)氧樹脂與雙酚A型環(huán)氧樹脂復(fù)配，研究其對涂層性能的影響。表3是線型酚醛改性環(huán)氧樹脂（EPN）與雙酚A型環(huán)氧樹脂（BPA）不同組合情況下的對涂層性能的影響。

表3  EPN與BPA（E-12）環(huán)氧樹脂組合對涂層性能的影響

從表3可以看出，EPN型樹脂與BPA型樹脂搭配時，EPN型樹脂/BPA型樹脂的配比從（80/20）~（20/80）變化時，隨著EPN的占比增高，涂層的粘結(jié)強(qiáng)度增強(qiáng)，陰極剝離性能提高，但其彎曲性能和沖擊強(qiáng)度下降。這是因為EPN型樹脂的環(huán)氧官能度較BPA型環(huán)氧樹脂要高，交聯(lián)固化反應(yīng)速度較快，表現(xiàn)為固化后的涂層較脆、粘結(jié)強(qiáng)度較強(qiáng)，同時因為涂膜的表面致密度高，其陰極剝離性能較好，但不足之處在于交聯(lián)密度過高容易導(dǎo)致涂膜脆化，表現(xiàn)為涂膜的柔韌性和抗沖擊性能下降。從表3可以看出，當(dāng)EPN型樹脂/BPA型樹脂的配比為40/60和30/70時，得到的涂層綜合性能最佳。

2.3 固化體系優(yōu)化

表4 幾個固化體系在一定固化條件下是否固化的對比

表4的試驗結(jié)果表明，5種固化體系中雙氰胺、葵二酸二酰肼和改性雙氰胺固化劑均不能在160℃/3min條件下實現(xiàn)完全固化。只有酚類固化劑的涂層在160℃/3min實現(xiàn)完全固化。酚類固化劑A體系反應(yīng)速度過快，涂層流平效果較差，橘皮重。因此選擇酚類固化劑B作為本研究最終的固化劑。

對2#試驗配方所制備的粉體和涂層進(jìn)行DSC分析測試，其結(jié)果可以佐證表4中的2#試驗固化體系在160℃/3min實現(xiàn)了完全固化。

2.4 不同填料對涂層性能影響

本研究分別考察了云母粉、硅微粉、沉淀硫酸鋇填料對涂層性能的影響，結(jié)果如表5所示。

表5 填料種類對涂層性能的影響

試驗結(jié)果表明，相同條件下，填料成分選用云母粉的涂層電氣強(qiáng)度最優(yōu)，填料選用沉淀硫酸鋇的涂層孔隙率和吸水率最低，致密度最優(yōu)，選用硅微粉填料的涂層硬度增加，導(dǎo)致彎曲測試不合格。填料成分為中硫酸鋇與云母粉按1:1復(fù)配的涂層綜合性能最佳。

結(jié) 語

通過對重防腐粉末涂料用環(huán)氧樹脂、固化體系、填料和助劑等進(jìn)行系統(tǒng)研究，對比了環(huán)氧樹脂、固化劑、填料及助劑的類型與用量、粉末涂料生產(chǎn)工藝對重防腐粉末涂料性能的影響，選用線形酚醛改性環(huán)氧樹脂和雙酚A型環(huán)氧樹脂組合體系以80/20~20/80（質(zhì)量比）組合，并采用酚類固化劑B作為固化劑，通過進(jìn)一步優(yōu)化配方，最終得到了在160℃下3min實現(xiàn)固化的改性環(huán)氧重防腐粉末涂料。

參考文獻(xiàn)(略)

作者 | 陳文干，梁泳田，吳宗栓，等

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來源：《涂層與防護(hù)》雜志