【地坪網(wǎng)資訊】

梁平輝，胡世紅，蘇浩

(常熟佳發(fā)化學(xué)有限責(zé)任公司，江蘇常熟215533)

摘要：分析了影響環(huán)氧粉末涂料陰極剝離行為的因素，從提高涂層耐堿性介質(zhì)侵蝕能力與對基材附著力入手，研制了具有較高交聯(lián)密度與適度柔韌性的環(huán)氧樹脂與固化劑，并進(jìn)行了粉末涂料配方試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明研制的粉末涂料可滿足較高溫度條件下長時(shí)間陰極剝離要求。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂；粉末涂料；陰極剝離；重防腐

0引言

為了保證埋地金屬管道在惡劣環(huán)境下的長期可靠運(yùn)行，除采用防腐效果好的厚涂層環(huán)氧粉末涂料、并外加機(jī)械強(qiáng)度高的聚乙烯保 護(hù)層進(jìn)行保護(hù)，盡量減少運(yùn)輸施工過程可能出現(xiàn)的機(jī)械損傷外，還采用陰極保護(hù)的辦法，管道開始腐蝕時(shí)，先腐蝕外掛的犧牲金屬陽極而使管道免受腐蝕。因此，有 機(jī)涂層與陰極保護(hù)措施相結(jié)合是目前埋地管道重防腐所采用的主要方法。但采取陰極保護(hù)措施對有機(jī)涂料性能帶來了新的要求，因?yàn)樵陔娀g環(huán)境下，如果涂層的 抗陰極剝離能力低，將出現(xiàn)涂層降解開裂，失去防腐作用。陰極保護(hù)條件下的電化學(xué)腐蝕速率與使用的溫度環(huán)境有很大關(guān)系，溫度越高，腐蝕速率越快，一方面埋地 管道所使用的環(huán)境溫度相差很大，如在夏季高溫區(qū)域，沙漠地帶，地表溫度本身就很高；另一方面，要考察抗陰極剝離能力的持久性，也需要在較高溫度條件下進(jìn)行 加速考察。為了保證陰極保護(hù)的可靠性，石油天然氣管道設(shè)計(jì)部門從2007年開始要執(zhí)行新的涂層抗陰極剝離檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，將原有標(biāo)準(zhǔn)1.5V保護(hù)電壓下，室溫 28天或65℃48h，修改為1.5V保護(hù)電壓下60℃，30天。標(biāo)準(zhǔn)的提高，使原有粉末涂料不管是單層還是三層都不能達(dá)到要求。所謂涂層的陰極剝離，是 指在使用環(huán)境中，當(dāng)水、氧、離子等滲入涂層后，在陰極保護(hù)條件下的有機(jī)涂層逐漸喪失屏障保護(hù)作用，產(chǎn)生起泡開裂的現(xiàn)象。陰極剝離發(fā)生的原因目前尚未完全清 楚，一般認(rèn)為涂層陰極剝離的發(fā)生與陰極反應(yīng)造成的局部堿環(huán)境有關(guān)，但也有另一種可能機(jī)制，即涂料涂覆前已存在于鋼基表面的氧化膜(厚度為幾納米)及該膜與 有機(jī)涂層界面在陰極極化條件下發(fā)生變化而導(dǎo)致剝離。周鐘，等[1]比較了一種常溫固化的環(huán)氧涂層、一種環(huán)氧型與一種酚醛改性環(huán)氧型融熔結(jié)合型粉末涂層的耐 NaCl、NaOH及在3%NaCl水溶液介質(zhì)中的陰極剝離行為后認(rèn)為，由陰極反應(yīng)產(chǎn)生的堿性環(huán)境造成聚合物降解是導(dǎo)致涂層陰極剝離的主要因素。提高涂層 的耐堿性介質(zhì)的能力，可明顯提高涂層的抗陰極剝離性能。另外涂層與基體金屬的附著力對陰極剝離速度也有一定的影響，提高附著力在一定程度上也可以提高涂層 的抗陰極剝離性能。根據(jù)已有文獻(xiàn)提供的基本思路，為了對影響粉末涂料陰極剝離行為及其影響因素作進(jìn)一步探討，對粉末涂料中影響涂層性能的主要樹脂與固化劑 的組成與抗陰極剝離能力的關(guān)系進(jìn)行研究，研制了兩種具有良好抗高溫長時(shí)間陰極剝離的環(huán)氧樹脂與固化劑，依此為原料進(jìn)行粉末涂料制備與噴涂試驗(yàn)，取得了較好 效果。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)原料

環(huán)氧樹脂：E-12-CF(水洗法生產(chǎn)酚醛改性環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值0.11～1.13，軟化點(diǎn)85～88℃)、JECP-01A、JENP- 02A(酚醛環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值0.11～0.13，軟化點(diǎn)85～95℃)、E-10R、GR-10E(柔韌性環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值，0.08～0.12，軟化 點(diǎn)82～87℃)：常熟佳發(fā)化學(xué)公司；903(二步法生產(chǎn)，環(huán)氧值0.11～0.14，軟化點(diǎn)90～96℃)：廣州宏昌電子材料有限公司；固化 劑：JECP-01B(羥基當(dāng)量200～210，軟化點(diǎn)82～86℃)、JECP-05B(羥基當(dāng)量200～210，軟化點(diǎn)90～100℃)：常熟佳發(fā)化 學(xué)公司產(chǎn)；二氧化鈦(R920)：杜邦公司；硫酸鋇(400～600目)：宜昌恒大化工公司；云母粉(400～100目)：安徽滁州萬橋絹云母粉廠；流平劑(801)：常熟佳發(fā)化學(xué)公司；安息香：安徽黃山盛龍化工廠。

1.2實(shí)驗(yàn)條件與方法

1.2.1粉末涂料制備

將環(huán)氧樹脂、固化劑、顏填料及其他助劑在高速混合機(jī)充分混合均勻然后在螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，擠出機(jī)1區(qū)溫度為100℃，2區(qū)溫度為90℃，轉(zhuǎn)速900r/min。擠出后的片狀物在磨粉機(jī)中進(jìn)行磨粉，然后進(jìn)行篩分，獲得規(guī)定粒徑的粉末涂料。

1.2.2粉末噴涂與固化(涂層制備)

按檢測標(biāo)準(zhǔn)要求將待檢測樣板進(jìn)行噴砂除銹處理，預(yù)熱200～230℃，靜電噴涂至規(guī)定厚度，在220～230℃固化3min，水冷后待檢測。

1.2.3涂料與涂層性能檢測

采用法國賽特拉姆DSC熱分析儀測定粉末涂料的反應(yīng)放熱特性，并用動力學(xué)方程計(jì)算不同溫度的固化時(shí)間，按SY/T0315—2005表2要 求檢測膠化時(shí)間、密度、粒徑分布、磁性物含量等指標(biāo)。按SY/T0315—2005規(guī)定方法檢測附著力、-30℃，3°彎曲；(60±2)℃，1.5V耐 陰極剝離。
 

2結(jié)果與討論

在陰極保護(hù)檢測試驗(yàn)條件下，腐蝕介質(zhì)達(dá)到金屬表面可從兩種形式實(shí)現(xiàn)，一是從徑向通過擴(kuò)散作用直接透過有機(jī)涂層，二是通過陰極剝離試驗(yàn)時(shí)所鉆 孔處涂層與金屬的接合面從法向向內(nèi)部侵蝕使剝離面積擴(kuò)大。腐蝕速率既取決于涂層的耐腐蝕能力，也取決于溶液的電導(dǎo)率，陰極剝離試驗(yàn)中的NaCl稀溶液具有 很高的電導(dǎo)率，如果腐蝕介質(zhì)達(dá)到金屬表面，則電化學(xué)腐蝕可以較快的速度進(jìn)行[3]：

陽極：

陰極：