用于埋地管道的熔结环氧粉末涂料

第 2 3卷第 9期 2 0 0 2年 9月 腐蚀与防护 C ORROS I ON & PR0TECT1 0N Vo 1 2 3 No 9 S e p t e m b e r 2 0 0 2 用 于埋地 管道 的熔 结环 氧粉 末涂料 田爱民 。张世超 ，冯松锋 ，纪存兴 ( I L 京航空航 天大学 材料系 ， 北京 1 0 0 0 8 3 ) 摘要：研制的 F B E埋地管道用环氧粉末涂料性能可达到国外同类涂料的水平。本文介绍了此项研究： 筛选 F B E涂料的基料、 固化剂 、 增韧剂及填料 ， 提高涂料的耐化学性及综合性能的途径。 关键词： 埋地管道 ； 粉末涂料；环氧树脂 ；管道防腐蚀 中图分类号 ： TG1 7 4 4 6 文献标识码 ： A 文章编号：1 0 0 5 7 4 8 X ( 2 0 0 2 ) 0 9 0 3 8 9 0 2 F US I ON BONDED EP OXY COATI NGS FOR B URI ED PI P ELI NE TI AN Ai rai n，Z HANG S h i c h a o ，F E NG S o n g - f e n g，J I Cu n - x i n g ( D e p t o f Ma t e r i a l s S c i e n c e& E n g i n e e r i n g ，B e i j i n g Un i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n d As t r o n a u t i c s ，B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：Th e a n t i c o r r o s i o n p r o p e r t i e s o f d e v e l o p e d f u s i o n b o n d e d e p o x y( F BE)p o wd e r c o a t i n gs f o r b u r i e d p i p e l i n e a r e c o mp a r e d wi t h t h o s e o f a f o r e i g n p r o d u c t Th e c o mp r e h e n s i v e p r o p e r t i e s o f F BE a r e e n h a n c e d b y s e l e c t i n g t h e b i n d e r ，c u r i n g a g e n t ，f l e x i b i l i z e r a n d f i l l e r s Ke y wo r d s ：Bu r i e d p i p di n e ；Po wd e r c o a t i n g；Ep o x y r e s i n；An t i c o r r o s i o n 熔结环 氧粉末 涂料 ( F B E) 是一种 完全 不含 溶 剂 ， 以粉末形态喷涂并熔融成膜 的新 型涂料 。与传 统的溶剂防腐涂料相 比， F B E粉末 涂料具有无溶剂 污染 、 涂覆方便 、 固化速度快 以及性 能优异 等特点 。 该涂料 自 6 0年代发展起来 ， 很快在化工及各类埋地 管道方面得到广泛应 用。8 0年代 末我 国开始开 发 这项技术 ， 主要 应用 于装饰性 行业 ， 防腐蚀性 能较 差。国外这种技术具有代表性 的公司为美 国 3 M 公 司 。进入 9 0年代 ， 随着工业 的发展 ， 对管道 防腐蚀 的要求越来越高 。熔结环氧粉末涂料 以其优异 的附 着力 、 柔韧性以及卓越的耐腐蚀性能和防腐蚀寿命 倍受石油化工界的青睐L 1 。 l实验 部分 1 1 配方设计 本实验 以 E - 1 2为基料 ， 双氰胺为 固化剂 ， 按 L 。 ( 3 ) 正交实验表确定 固化剂 、 增韧剂 、 流平剂及填料 为四个影响因素 ， 每个因素设三个水平 ， 配制试样 。 测定其各项性能 ， 确定适宜 的配方 。 1 2 涂料合成工艺及试件制备 本实验 F B E涂料生产工艺如下 ： 一 级粉碎一配料一混合一混炼一压片一二级粉 碎一过筛 收 稿 日期 ：2 0 0 2 - 0 1 0 5 试件制备参照石油天然气行业标准 S Y T0 3 1 5 9 7 。涂 层 厚 度 为 3 0 0 4 0 0 m， 固 化 条 件 为 2 3 0 ， 1 0 mi n 。 1 3 性能测试 1 3 1 F B E涂料技 术性能 研制的 F B E涂料技术性能指标见表 1 。 表 1 F B E涂料技术性能 1 3 2 F B E涂 层 理 化性 能 F B E涂层理化性 能指标 及测试 方法见 表 2及 表 3 。 表 2 F B E涂层物理力学性能 维普资讯 田爱 民等 ： 用 于埋地管 道的熔结环 氧粉末涂 料 表 3 F B E涂层耐化学药 品性能( 室温 ， 9 0天 ) 注 ： G 好 ； P 差 ； E 是 一种 应 用 较 广 的 国产 环 氧 粉 末涂 料 o t c h r o t e 2 0 6是美 国 3 M 公司 的环 氧粉 末涂料 。 2结果与讨 论 2 1 配 方 的优 化 F B E粉末涂料 由环氧树 脂基 料 、 固化 剂 、 助剂 和颜填料组成l 3 。环 氧树脂 基料选 用 双酚 A 型 环氧树脂( 环氧 当量在 5 0 0 1 0 0 0 ， 软化 点为 9 0 9 5 左右 ) ， 要求树脂 的分子 量分布窄 ， 具 有高的反 应活性和较好的附着性能及耐腐蚀性能 。树脂 中的 杂质含量 ， 特别是有机氯和无机氯含量不可超标 ， 否 则影响涂料 的防腐蚀 性能 。F B E粉末涂料 是单 组 分无溶剂环氧涂料 ， 它 要求 固化剂在制造粉末 及在 室温贮存时 ， 能以粉末 粒子形态均匀地分散 在粉末 涂料 中， 并且在室温下 ， 对温度 和湿度有很好的稳定 性 ， 而且不与环氧树脂发生交联 固化 反应。填 料采 用中性无机盐 固体颗粒 ， 它可改善涂层的性能 ， 并降 低涂料的价格 。为了改善涂层 的性 能及外观 ， 还需 添加一些其他 助剂 ， 如增 韧剂 、 流平 剂等 。F B E涂 料的配方见表 4 。 表 4 F B E粉末涂料配方 组分 重量比( ) 组分 重量比( ) 环氧树脂 E 一 1 2 1 0 0 增韧剂 5 1 0 双氰胺 1 0 2 0 填料 3 0 4 0 流平剂0 8 1 颜料 适量 2 2 F B E涂料的技术性能 F B E涂料 中的环氧树 脂 和固化剂 是在 预热 的 试件上用静电喷涂法涂 敷， 经熔融 和固化后形成 高 分子树脂涂层 。固化 温度越高 ， 涂层 成膜 的时 间就 越短 。粉末被吸附在管壁后 ， 要有充分 的熔解 、 流平 和固化过程 。为了使涂 层均匀 、 完 整、 无漏涂 、 无针 孔 ， 固化温度是关键参数。如果固化温度太高， 会消 耗能源 。固化温 度太 低 ， 涂层 的耐热 性能 则较 差。 因此 ， 钢管的预热温度应 控制在 1 5 0 左右， 固化温 度应控制在 2 2 0 1 0 ， 固化时间为 1 0 mi n左右 。 2 3 F B E涂层物理力学性能与耐化学药 品性 作为埋地管道的防护层须具备优异 的物理力学 性能 。如埋地管道穿越道路时 ， F B E涂层受到载重 车辆行驶的震动 ； 不同季节温度和湿度的变 化， 都促 使土壤发生迁移和蠕动 ； 随着 管道 内介 质的温度和 压力的改变， 钢管也会发生膨胀 和收缩 。另外 涂装 后 的管道在运输 、 掩埋和回填土时 ， 可能造成涂层损 伤， 因此涂层必须 有足够的抗 冲击 强度 。惯 用的煤 焦油涂料和沥青涂料都达不到这些 要求 ， 而熔结环 氧涂料却可以达到 。 表 3是 F B E涂料与 国内外 同类 产品耐 酸性 能 的比较及 F B E涂料的耐 化学药 品性 能 。其中 E指 我 国目前防腐蚀性 能较好 ， 应 用较广 的一 种环氧粉 末涂料 。S c o t c h r o t e 2 0 6是美 国 3 M 公司 的一 种防 腐环氧粉末涂料。由表 3 可见 ， 我们研制的 F B E涂 料耐酸性能大大优 于国产环氧粉末涂料 E 达 到 了 S c o t c h r o t e 2 0 6的 水平 。 3结 论 我们研制的 F B E粉末涂 料具有 优 良的综 合性 能 ， 物理力学性 能尤 其突 出 ， 达 到 了美 国 3 M 公 司 S c o t c h r o t e 2 0 6产品的水平 。随着 我国管道建设 工 程 向沙漠 、 沼泽 、 冻 土、 海洋延 伸和输送介 质的多样 化 ， 我 国对管道防腐蚀涂层的要求越来越高 ， 管道防 腐蚀涂层 必须能够适 应更 加恶 劣的环境 和工艺 条 件 。因此 ， 我们研制 的 F B E环氧粉末涂料将 会得到 广 泛 的应 用 。 参考 文献 ： 1 _f玉梅 ， 李 莉 9 0年代国内外管道防腐层技术： J 油 气储运，1 9 9 7 ， 1 6 ( 9 ) ： 2 2 42 8 2 杨晓鸿管道三层结构聚烯烃防腐蚀技术及应用现状 J 腐蚀与防护 。 2 0 0 0 2 ，2 3 ( 5 ) ： 2 0 2 42 0 5 3 Ho e c h s t AG C u r a b l e ，P o w d e r y Mi x t u r e s P 欧洲 专利 ( E P ) ： 6 1 7 0 6 9 ，1 9 9 4 9 2 8 4 R e n n e r ，e t a 1 Di u r e t h a n e Di u r e a s a n d t h e Us e Th e r e o f P 美国专利( US ) ： 4 5 6 2 2 4 1 ，l 9 8 5 1 2 3 1 5 S c h r e u r s e t a 1 E s t e r s C o n t a i n i n g P h e n o l i c Gr o u p s a s Ep o x y Re s i n C u r i n g Ag e n t s P 美 国专 利 ( US) ： 424 00 68。1 9 80 7 2 2 6 A d e l S B o t r o s ，J o h n n 1 3 e t h e a A n e w a p p r o a c h t o f u s i o n b o n d e d e p o x y c o a t i