钢管涂装用粉末涂料

1、钢管涂装用粉末涂料11 . 7. 1涂层钢管对粉末涂料的要求涂层钢管主要用于防腐蚀方面，当然，用于输水管还要求卫生性， 有些输送液体中含有泥砂，则还要求耐磨性，用于输送高温液体的， 应要求具有耐温性等。但作为管道粉末涂料，主要要求具备以下性能。(1)抗腐蚀能力强涂膜具有良好的抗化学药品性、 抗溶剂性，能够 抵御输送介质中的H2S、CO2、。2、CH2、H2及酸、碱、盐等有机 物质的化学腐蚀，并能长期接触含盐地下水、海水、土壤中微生物产 生的各种有机酸等腐蚀物质。(2)附着力好粉末涂料成膜后应与钢管基体牢固地结合起来，不起 层。一般说来，热固性粉末涂塑比热塑性粉末涂膜的结合力好。热塑 性粉末的涂

2、层厚，线膨胀系数与钢不同，随着使用时间的增长和管道 中的抽吸，涂膜容易脱落。因此，除了对钢管表面认真的预处理，例 如抛丸喷砂，增加麻面提高结合力外，王要应改善粉末涂料的黏结性 能。(3)涂膜应坚韧耐磨、抗冲击、抗弯曲性优良热固性粉末，如环氧 树脂粉末涂料的附着力虽好，但涂膜薄，韧性较差，用作管道粉，应 承受输送流体的摩擦冲击。(4)涂膜的吸水性小特别是输送液体的管道，粉末涂层形成涂膜后 的吸水率低，聚乙烯的吸水率较低，其他树脂涂料的吸水率不如聚乙 烯低，需要改善性能。(5)耐应力开裂开裂性能要好(6)卫生性良好杂质。许多涂膜都是因应力开裂而寿命较短， 所以 涂料的耐应力输水管道涂膜必须符合卫生

3、标准， 不能析出有害人体的(7)粉末的粒度合适，流动性好粉末涂装施工过程，无论是流化床 法、吸涂法、静电喷涂等方法，都要求粉末具有良好的流动性，因此, 粉末涂料的粒度 及其分布要合理，颗粒应圆滑，流动性良好。(8)耐候性良好用于结构管道，特别是户外工程的，粉末涂料应耐 紫外线照射，需要进行加速老化实验。(9)耐温性适宜使用温度范围较宽。一般涂膜的耐温性能应达到一 3080 C ,特殊情况下应满足高温度条件下使用。(10)使用寿命长 因为管道工程的施工难度大、工程造价高，所以 钢管粉末涂装后应经久耐用，在满足上述各项要求的同时，综合使用 寿命较长，般应达到30年以上。适用钢管粉末涂装的粉末很多，

4、但 从经济实用的角度，仅介绍以下几种粉末涂料。11.7.2熔结环氧粉末涂料(1)熔结环氧粉末分类 熔结环氧粉末属热固t't94V ,也叫重防 腐环氧粉末，英文简称FBE。熔结环氧粉末按用途分：管道内喷涂用 粉、管道外喷涂用粉、石油钻管用粉。管道外喷涂用粉又分为 单涂 层粉、双涂层粉、三层结构防腐用粉。熔结环氧粉末按固化条件分为：快速固化和普通固化两种类型。快速固化粉末的固化条件为230 C/0.52mi n ,主要用于管道外 喷涂或三层防腐结构，由于固化时间短、生产效率高，适合于流水线作业.普通固化粉末的固化条件为 230 C/5min_以上，因为固化时间长，涂层流平好，适合于管道内表

5、面喷涂。(2)熔结环氧粉末的防腐特点熔结环氧粉末的基料是环氧树脂，在其结构中含有高极性和活 性的环氧基，能与金属表面形成化学键，提高与金属的结合力。固化 剂采用胺类和酚类材料，属于加成固化反应，没有小分子挥发物放出， 不会形成针孔，这对涂膜的防腐性至关重要。在普通环氧树脂结构中，环氧基只在端基上，因此涂膜交联密 度低，虽然柔韧性好，但防腐性和耐高温性差。熔结环氧粉末使用的 环氧树脂是酚醛改性环氧树脂，即在双酚 A环氧树脂的基础上引入 部分苯酚甲醛或甲酚甲醛环氧树脂，这两种树脂都是多官能度热塑性 酚醛环氧树脂，反应性很强，涂膜具有优异的耐热性、耐化学品性及 很高的玻璃化温度和硬度，但交联密度大，

6、屈挠性差，须与双酚A环氧树脂掺混，才能生产出既有屈挠性，又有很好防腐性的粉末。 酚 类固化剂是带有酚羟基的线型酚醛树脂或多官能邻甲酚甲醛树脂，线型酚醛固化剂的结构和玻璃化温度与双酚 A环氧树脂相似，能与环 氧树脂很好融合，并有很好的颜填料润湿性。此固化剂高温下与环氧 树脂反应性极强，能形成柔韧致密的涂膜，具有良好的物理化学性能， 适合于长输管线的防腐。而邻甲酚甲醛树脂是种多官能度的固化剂， 与酚醛改性环氧树脂结合可得到抗高温、 抗化学品性的涂膜，适合于 石油钻管的防腐。熔结环氧粉末选择表面处理的钛白粉、铭绿、铁红等无机颜料, 这些颜料除具有很好的耐腐性外，可以消除涂膜与钢管之间的气泡。另外考虑

7、到阴极保护，颜料应避免磁性及导电性物质。填料主要有超 细石英粉、云母、三聚磷酸铝等惰性填料，加入这些有利于降低涂膜 的收缩和膨胀系数，填料一般要用偶联剂处理，偶联剂分子端与无机 料连成整体，提高了涂膜的致密性和附着力，降低了吸水性，增强了 耐盐雾、耐海水及耐阴极剥离的能力。熔结环氧粉末还加不同种类的助剂，用以调整加热熔化时的流 变性能和胶化时司，消除膜内及界面气泡，并提高耐水性能。熔结环氧粉末比普通装饰环氧粉末的加工工艺复杂，而且涂料 要经过表面处理，因此流动性好，很少出现堵枪、结块现象。(3)熔结环氧粉末的涂装方法单层熔结环氧粉末施工(简称FBE)a先将钢管预热，去除水分、去除表面杂物和疏松

8、的氧化皮。b抛丸喷砂，使钢管露出金属银白色，彻底云除氧化皮及杂物，一般抛丸后锚纹深度达到50100Um ,并用风吹除灰尘。c用中频感圈加热钢管，加热温度根据钢管壁厚和生产速度定， 一般使钢管温度达到230 C左右。d喷粉用摩擦喷枪，控制好喷粉距离和喷粉量，均匀地将熔结粉 末喷涂钢管表面，特别是焊缝处耍喷涂好。根据不同的生产速度以及 对胶化、固化的温度和时间要求，选择合适的粉末。固化时间 一般 11.5min_ ,涂膜普通级300 500um ,加强级可达700um。e冷却。应水冷、喷水快冷，终止反应，以防过热。f检测。当温度降到90 c以下时，进行涂膜性能检测。三层防腐结构与施工（三层PE）三

9、层PE结构的第一层为熔结环氧粉末涂层（FBE）,使钢管与以 后的涂层牢固地结合在起，并具有很好的耐化学品性和抗阴极剥离能 力，FBE层厚度约50130um ,第二层为挤出涂覆的胶黏剂薄膜 缠绕在第一层上，中间层约200um。第三层是聚乙烯薄膜，同样用 挤出机挤出，缠绕在胶黏剂外，形成约 3mm厚的涂层。三层PE将 FBE的高黏结性、耐腐蚀性与聚乙烯的抗潮湿、电绝缘、耐冲击等性 能结合起来，形成理想的涂层。三层PE使用寿命在40年以上，欧洲应用最广，我国自995年引进消化，建了几条三层 PE防腐生产 线，陕京输气管道、库都管道共计 2000km左右都使用三层PE结 构涂层。双层熔结环氧粉末结构与

10、施工双层环氧由两种不同性能的环 氧粉末在喷涂过程中一次喷涂成膜，底层为普通单层环氧粉末涂层， 提供防腐性和附着力，外层为增强性环氧粉末涂层，用于抗机械损伤； 两层中间是混合层，因为两层的基料具有相同的分子结构， 所以具有 较好的相容性，可形成个有机的整体，整个涂层厚度在 625 1000um ,使用温度可达115 C,适用于各种管径的钢管防腐涂装， 也适用于各种管件及补口的防腐涂装。双层环氧粉末涂层的施工较简单，把喷枪分成三组，第一组喷涂 底层粉末，第二组喷涂外层粉末，第三组喷涂回收粉末。喷涂的粉末 可单独回收，也可以一起回收。试验项日质量指标试验方法外观色泽均匀.无结块目测固化时间/min1

11、 80 C<5230 C< 1 .5胶化时间/s180 C< 90GB/T 6 554 2003230 C< 30热特性符合环氧粉末生产厂家给定特性不挥发物含量/%A 99.4粒度分布/%150um筛上粉末< 3. 0250um筛上粉末< 2 .0密度/ (g / cm 3)1.31.5GB 4472 -1984磁性物含量/%<0.002JB/T 657002007（4）熔结环氧粉末的性能熔结环氧粉末涂料的性能见表1-2应该指出，每一厂家生产的环氧粉末不尽相同，涂装前应按上述 性能进行检查。另外还应索取生产厂家试验室试件的涂层质量记录， 并与相应的钢管

12、涂层标准进行对照，只有各项性能符合要求时方可投 入使用。表11 一 2环氧粉末涂料性能11 . 7. 3线型低密度聚乙烯粉末涂料（1）聚乙烯树脂的种类 聚乙烯（PE）有多种结构和性能，按照密度 和结构分低密度聚乙烯（LDPE）,密度为0 .9100 .9 2 5g /Cm3, 中密度聚 乙烯（MDPE）,密度为0. 92 60. 9 40g /Cm3;高密 度聚乙烯（HDPE）,密 度为0 .9 410 .9 6 5g /bm。,线型低密 度聚乙烯（LLDPE）,密度为0 .91 30.945g 允m。，超高分子聚 乙烯（uHMwPE）,密度为0. 9350 .9 45g /Cm3。用作粉末涂

13、 料，最早曾用高密度聚乙烯（HDPE）粉末，采取干混法生产PE粉， 只是流动性差，涂膜不光滑，后来逐渐被淘汰。以后选用高熔融指 数的低密度聚乙烯（LDPE）树脂作民用粉，如冰箱架、卫生间挂具、 自行车车 筐等，沿用至今，因为它流平性好，涂层光滑丰满，韧性 较好。随着户外工 程，如交通隔离栅的发展，需要耐候性、耐开裂性好，且具有较好机械强度的 粉末涂料，经过试验，采用低密度与线型低密度聚乙烯混合(LDPE+LLDPE)树脂，生产工程粉末涂料获得成功。管道用粉末涂料为什么采用线型低密度聚乙烯(LLDPE)树脂作主料呢？这是由其线型结构和性能决定的，也是通过使用证明的。(2)线型低密度聚乙烯(LLD

14、PE)的结构与性能线型低密度聚乙烯 的结构、结晶度、密度等方面介于高密度和低密度两者之间，虽也是 线型结构，但其支链是很规则的。支链长度由共聚。一烯炫的分子链长决定。与HDPE相比，短支链多，与 LDPE比，长支链少。(3)LLDPE粉末涂料的配制首先应选择合适熔体指数的LLDPE, 熔体指数一般在31 0g /10min ,熔体指数反映出聚乙烯的分子 量大小及其熔体黏度，一般情况下，熔体指数越小，分子量越大，熔 体黏度也越大。熔体指数关系到粉末熔融时是否产生流挂现象，边角覆盖好坏及涂塑的均匀性。其次应添加合适的助剂，以改善LLDPE的性能，适用于钢管涂层的使用特点。助剂和颜料有许多种，列举如

15、 下。抗氧剂钢管粉末涂装施工中，需要先把钢管预热到粉末熔融温 度以上，而且往往要过热到一定程度，一般要加热到300 C以上，这 个温度恰好是聚乙烯热老化温度。如果不在主料中加抗氧剂，就会降 低钢管涂膜的性能及防腐性。可适用LLDPE的抗氧剂很多，如DLTP、 CA、1010、330、215、168、2921等，抗氧剂的加入量很少， 用量一般占LLDPE总量的0. 1 %1.0 %,多数不超过0 .5 %。光稳定剂 聚乙烯涂层钢管，特别是外表面涂层，在安装和使用过程中不可避免会暴露在日光下照射， 会导致聚乙烯老化，因此需要 加入适量的光稳定剂。用于聚乙烯的光稳定剂有 UV 327、BAD、 78

16、8、944、622 ,还有炭黑和氧化锌等。光稳定剂的用量也很少， 般 为聚乙烯总量的0.1 %1 0 %,实际加入量都小于0.5 %。流平剂 聚乙烯钢管涂层较厚，经常在0 .53 .0mm ,虽然不 会出现缩孔等缺陷，但由于有时选用低熔指聚乙烯，熔融黏度高，为 了使粉末涂料熔融后获得光滑的涂层， 需加入定量的流平剂。常用的 流平剂是高熔点石蜡。石蜡可以增加流平性，但它又是润滑剂，会降 低涂膜对钢管的结合力，所以加入量应严格控制，不得超过总量的 2%。改性剂为了改善聚乙烯涂层对钢管基体的结合力及力学性能， 在配制LLDPE粉末涂料中也加入适量改性剂。因为聚乙烯是非极性 材料，能与之相溶的树脂不多

17、，可供选用的改性树脂见表11-4。树脂名称改性效果树脂名称改性效果帖烯树脂混溶性好，改善涂膜的硬度和附着力聚丙烯提高涂膜的硬度和机械强度聚碳酸酯提高耐环境应力开裂性和焦钠树脂混溶性好，改善涂膜的硬度和附着力钛酸酯改善涂膜的流动性及附着力，提高抗冲击韧性聚异丁烯提高涂膜的柔韧性马来酸酊接枝改善耐应力开裂性EvA共聚提高涂膜的柔韧性表11 4聚乙烯粉末改性用树脂颜料钢管粉末涂装后，不仅要求防腐性能好，而且也要求美观， 具有一定装饰性，因此粉末涂料应调色，加入合适的颜料，改变颜色。 颜色选择应注意几点，一是与聚烯的相容性，二是耐温性，三是耐候 性，四是卫生性。可供选择颜料有钛白、氧化锌、炭黑、石墨、

18、铁黄、 铭绿、铁红、胡铭红等。为了将塑料均匀混入主料及助剂中，需要事先作色母粒，即将颜 料与少量聚乙烯主料混炼挤出多次，获得含颜料量较高的色母粒，在 挤出造粒时再与主料混炼。(4)LLDPE粉末涂料的生产LLDPE粉末涂料的生产工艺如下(5)原料树脂色母粒混合一挤出一冷却一切粒一粉碎一过筛一包装助剂主要工序简介如下。挤出LLDPE粉末原料配制好后需要熔融混炼，混炼用挤出机 完成，挤出机可以用单螺杆的，也可以用双螺杆的。单螺杆挤出机的 长径比应大于1: 28为好，以保证原料和助剂混合均匀。树脂原料 挤出后马上冷却切粒。单螺杆挤出机的直径有于90mm、#1 20mm 等，挤出能力可以 达到1s20

19、0kg巾以上。单螺杆挤出机的设计应自清理效果好，换色方便，螺杆内无死角，混炼均匀，挤出速度可以任意调整，各段 加热温度任意设定。能耗低，自动化程度高。挤出工序设备往往把原 料混合后自动上料，挤出拉丝后的冷却和切粒综合考虑，配置合理。 保证获得混炼均匀、粒度大小适中的粒料，以利进步粉碎制粉。粉碎聚乙烯树脂不同于热固性树脂如环氧树脂等，热固性树脂 硬而脆，依靠撞击式粉碎机就可以粉碎，而热塑性树脂如聚乙烯树脂 软而富于弹性，且随着温度的升高就会变软，所以热塑性LLDPE树脂只有采用冷冻粉碎或控温机械粉碎才能粉碎成粉冷冻粉碎是把物 料和机器用液氮冷至-100 C,使物料在脆性状态下粉碎成粉末。这 种方

20、法虽然粉碎效果较好，但成本高，用户不易接受。控温机械粉碎 是用风和水把机器和物料控制在 60 C以下，依靠高速剪切的方式把 物料粉碎成 定粒度。为了促进热塑性粉末涂装技术的发展，促进热 塑性粉末的国产化，郑州金属涂塑研究所设计制造了各种型号的控温 机械粉碎机，生产成本低，结构紧凑，磨片坚固耐用。不仅可以粉碎 交通隔离栅用的PE粉末，而且可以粉碎钢管粉末涂装用的 LLDPE 粉末，还可以粉碎各种民用粉末及滚塑用粉末.LLDPE粉禾涂料的性能日本住友精化LLDPE粉末的性能.日 本住友的LLDPE粉末用于管道粉末涂装，特别是输水用管道已有许 多年的历史。 我国廊坊市富泉塑料公司生产的管道防腐用聚乙烯粉 末涂料的性能.11.7.4聚苯硫醍粉末涂料(1)聚苯硫醍粉末的特点聚苯硫醍(PPS)是由硫化钠和对二氯苯 为原料经缩聚反应制取的一种热塑性粉末。聚苯硫醍的外观呈白色粉 末，密度为1. 36g /cm。，突出的特点是热稳定性 好，其熔点为 288 C,热分解温度350 C,质地坚硬而有韧性，热变形温度超过 260 C,长期使用温度可达240 C,且尺寸稳定，热膨胀系数小，吸 水率低，成型收缩率也小。聚苯硫醍的另 特点是