改性环氧重防腐粉末涂料的应用研究

1.1 改性环氧重防腐粉末涂料参考主体配方

参考配方见表1。

表1  参考配方

1.2 重防腐粉末涂料的制备及检验方法

按配方称量原材料，混合均匀，用双螺杆挤出机挤出压片破碎后再经高速粉碎机粉碎，过180目标准筛，采用静电喷涂的方法将粉末涂料喷涂于100mm×100mm×3mm经喷砂处理的钢板上，固化条件为160℃/3min，然后根据中华人民共和国石油天然气行业标准《SY T0315-2013钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术规范》进行各项性能测试。

2.1 不同当量的双酚A环氧树脂对涂层性能的影响

试验对比了不同环氧当量的双酚A型环氧树脂，结果如表2所示。

表2 不同环氧当量的双酚A型环氧树脂关键性能对比

表2中1#~6#对比实验结果显示，环氧当量在600~1200范围内，当选用的环氧树脂其环氧当量＜860g/eq时，所制备的涂层弯曲性能测试时涂层发生开裂现象，这表明其涂层的韧性较差。环氧当量在一定程度的范围内，随着环氧当量的增加，环氧树脂主链结构当中柔性链增长，环氧的反应活性下降，交联固化后的涂层的韧性增强。

但当环氧当量达到一定程度时，随着环氧结构链上刚性的苯环增加，固化后的涂层其刚性增强从而导致韧性减弱，同时由于环氧反应活性的下降，导致固化后的环氧涂层粘结强度也产生一定程度的下降。综合涂层的粘结强度、阴极剥离和冲击性能等关键性能指标，4#实验选用的环氧当量在860~950g/eq的双酚A型环氧树脂比较适合用于重防腐粉末涂料。

2.2 不同环氧树脂复配对涂层性能的影响

线型酚醛改性环氧树脂由于其苯环含量高、碳链短，且每个高分子链上具有至少3个环氧基，所以其固化速度快、涂层交联密度大。本研究选用环氧当量为750~860g/eq的线型酚醛改性环氧树脂与双酚A型环氧树脂复配，研究其对涂层性能的影响。表3是线型酚醛改性环氧树脂（EPN）与双酚A型环氧树脂（BPA）不同组合情况下的对涂层性能的影响。

表3  EPN与BPA（E-12）环氧树脂组合对涂层性能的影响

从表3可以看出，EPN型树脂与BPA型树脂搭配时，EPN型树脂/BPA型树脂的配比从（80/20）~（20/80）变化时，随着EPN的占比增高，涂层的粘结强度增强，阴极剥离性能提高，但其弯曲性能和冲击强度下降。这是因为EPN型树脂的环氧官能度较BPA型环氧树脂要高，交联固化反应速度较快，表现为固化后的涂层较脆、粘结强度较强，同时因为涂膜的表面致密度高，其阴极剥离性能较好，但不足之处在于交联密度过高容易导致涂膜脆化，表现为涂膜的柔韧性和抗冲击性能下降。从表3可以看出，当EPN型树脂/BPA型树脂的配比为40/60和30/70时，得到的涂层综合性能最佳。

2.3 固化体系优化

表4 几个固化体系在一定固化条件下是否固化的对比

表4的试验结果表明，5种固化体系中双氰胺、葵二酸二酰肼和改性双氰胺固化剂均不能在160℃/3min条件下实现完全固化。只有酚类固化剂的涂层在160℃/3min实现完全固化。酚类固化剂A体系反应速度过快，涂层流平效果较差，橘皮重。因此选择酚类固化剂B作为本研究最终的固化剂。

对2#试验配方所制备的粉体和涂层进行DSC分析测试，其结果可以佐证表4中的2#试验固化体系在160℃/3min实现了完全固化。

2.4 不同填料对涂层性能影响

本研究分别考察了云母粉、硅微粉、沉淀硫酸钡填料对涂层性能的影响，结果如表5所示。

表5 填料种类对涂层性能的影响

试验结果表明，相同条件下，填料成分选用云母粉的涂层电气强度最优，填料选用沉淀硫酸钡的涂层孔隙率和吸水率最低，致密度最优，选用硅微粉填料的涂层硬度增加，导致弯曲测试不合格。填料成分为中硫酸钡与云母粉按1:1复配的涂层综合性能最佳。

结 语

通过对重防腐粉末涂料用环氧树脂、固化体系、填料和助剂等进行系统研究，对比了环氧树脂、固化剂、填料及助剂的类型与用量、粉末涂料生产工艺对重防腐粉末涂料性能的影响，选用线形酚醛改性环氧树脂和双酚A型环氧树脂组合体系以80/20~20/80（质量比）组合，并采用酚类固化剂B作为固化剂，通过进一步优化配方，最终得到了在160℃下3min实现固化的改性环氧重防腐粉末涂料。

参考文献(略)

作者 | 陈文干，梁泳田，吴宗栓，等

（擎天材料科技有限公司）

来源：《涂层与防护》杂志