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                鋼管環氧樹脂加聚氮乙烯粉末涂料雙響炮

                來源:http://www.xddwd.com/article/202011243.html

                    環氧樹脂是大分子主鏈上含有醚鍵和仲醇基。同時兩端含有環氧基團一類聚合物的總稱,是環氧氯丙烷與雙酚A或多元醇縮聚產物。由于環氧基的化學活性,可用多種含有活潑氫的化合物使其開環,固化交聯生成網狀結構:因此,環氧樹脂是一種熱固性樹脂。未固化的環氧樹脂具有一般熱塑性塑料所特有的因溫度變化而改變其流動狀態的通性。而固化后的環氧樹脂由于是交聯的網狀結構。具有許多獨特的優異性能。
                    目前國內外生產的環氧樹脂,品種多而雜月但廣泛使用的環氧樹脂是用環氧氯丙烷與雙酚A縮合而成的雙酚A型環氧樹脂,其分子結構為

                    因分子質量的不同,環氧樹脂的物態既可是流動的液體。也可為堅硬的固體。環氧樹脂粉末涂料采用雙酚A型環氧樹脂為主體,其分子質量選用1 400以上。另外,環氧樹脂還有個重要性能指標—環氧值,是指每100g環氧樹脂含有環氧基的當量數,如樹脂分子質量為1 4()0,每個分子中含環氧基2個當量,故其環氧值為2 x 100=1400x0.14二環氧值是環氧樹脂粉末涂料配制時加人固化齊1用量的重要依據。

                    因環氧樹脂結構中含有不同的結構單元和化學鍵,從而使其具有一系列優良的性能。環氧樹脂的主要特性如下:
                使它能與相鄰界面之間產生電磁引力。另外.在固化過程中活潑的環氧基能和介質表面特別是金屬表面上的游離鍵起反應而形成牢固的化學鍵,從而使環氧樹脂涂層獲得極好的附著力。
                    (2)良好的機械性能。由于環氧樹脂固化涂層結構中具有剛性的苯環和柔性的烴鍵,以及在環氧樹脂固化過程中沒有小分子副產物生成,不產生氣體,體積收縮小,熱膨脹系數也小,因此使環氧樹脂固化涂層不會因溫度和應力的作用而產生龜裂。
                    (3)優異的耐化學腐蝕性能。環氧樹脂固化涂層含有穩定的苯環、醚鍵等,結構致密,可耐酸‘耐堿和耐有機溶劑。環氧樹脂雖含有親水的經基。但與聚脂‘酚醛樹脂中的經基不同,只要配方得當,通過交聯結構的隔離作用可獲得良好的耐水性,同時因固化涂層的附著力好,涂層無氣孔,使各種腐蝕介質難以滲透到金屬表面,所以耐腐蝕性極好。

                    另外,環氧樹脂因環氧基的化學活性高,利用這一點可應用各種樹脂對環氧樹脂進行改性。
                    環氧樹脂粉末涂料是以分子質量較高的固態環氧樹脂為主體,添加一定量的固化劑、填料、顏料‘增韌劑、流平劑等助劑制成。
                    川環氧樹脂:采用雙酚A型環氧樹脂。其軟化點以85 } 95℃為宜。樹脂的分子質量分布范圍狹窄,使其軟化點和熔融溫度比較接近。在通常的固化溫度下,環氧樹脂應具有適當的熔融粘度,以便獲得較好的潤濕性和流平性,同時又不產生流掛現象J樹脂中不應含膠質顆粒,以免形成塊狀物而影響流平性:樹脂對固化劑應有較高的反應性,同時還應有很好的載色力一常用的環氧樹脂是E-12,另外根據需要還可選用E-2d,  E-d6和E-03,其性能指標如表1所示。

                    (2)固化。其作用是把可溶(熔)的環氧樹脂轉化成不溶{熔)的物質。用于固化環氧樹脂的固化翹有2種:一種是僅發生催化作用的固化劑,它使環氧樹脂本身的結構聚合成為網狀結構,并不加人樹脂的分子中,故也稱為催化劑,如單官能團胺等;另一種固化劑要參與化學反應并構成固化后樹脂中的一部分鏈段,如多元胺‘多元酸和多元酸醉等
                    環氧樹脂固化時固化劑的用量因其作用的不同而有所不同,若是起催化作用,則其用量僅需滿足催化即可,通常每份樹脂要用5一15份固化劑:若是起固化作用,則其用量應滿足環氧基團所需固化劑的計算量(按當量計),因為只有如此才能使環氧基團與固化劑全部反應,生成最多的網狀結構.使固化后的環氧樹脂具有最佳的機械性能、
                    環氧樹脂粉末涂料一般采用無毒的固體固化劑,在室溫下固化劑應是潛伏性的.性能穩定,環境溫度的變化對其影響也不大,而且在粉末涂料配料制備過程中固化劑也應是潛伏性的:最好是在150℃下才開始反應進行固化,并且在固化過程中不應有揮發性的副產物產生。
                    環氧樹脂粉末涂料常用固化劑品種有雙氰胺‘咪哇類化合物‘酸配類、酚醛樹脂二酸脅系和聚酞胺系化合物。其中用得較多的是雙氰胺類固化劑為了加快固化速度,雙氰胺類固化劑常與咪哩類化合物‘呱類、酞拼類、毗t呱R呱嘖衍生物、三嚓‘脈衍生物等配合使用。目前國內廣泛采用雙氰胺一咪哩固化體系.其涂料的噴涂性、涂層的耐腐蝕性能和機械性能等都比較好,而且成本低
                    固化劑用量應依據環氧樹脂的環氧值而定,不同品種固化用量也因其分子質量不同而有差異。
                    (3飛填料:環氧樹脂粉末涂料加人適當的填料,不僅可以減少環氧樹脂用量,降低成本,而且還能改善樹脂的放熱效應,減小系數,改善涂層的耐磨性、耐熱性和機械性能。
                    環氧樹脂粉末涂料所用的填料,通常以非金屬氧化物粉末和礦物粉末為主,填料應為中性或接近中性的物質,不與環氧樹脂粉末涂料中的其他組分發生化學反應,不含結晶水分和揮發性物質,但填料本身應耐化學腐蝕。對于防腐蝕型的環氧樹脂粉末涂料,其所用填料主要有:云母粉、石英粉、瓷粉、欽白粉、二氧化硅等。云母粉可以提高涂層抗沖擊強度;石英粉可以提高涂層的硬度和機械強度,同時也改善涂層的耐磨性;瓷粉和欽白粉可以提高涂層的附著力,二氧化硅可以改善環氧樹脂的粉碎加工性-
                    環氧樹脂粉末涂料應先用與之相適應的偶聯劑進行處理,以改善填料與環氧樹脂的相容性。填料的用量視品種的不同而定,一般為粉末涂料總量的14%一34。
                    (4)顏料。防腐蝕用環氧涂層對色彩并無嚴格要求,涂層顏色一般以灰色和黑色居多。選擇顏料主要考慮其耐候性、耐遷移性和分散性:配制黑色涂料可加人炭黑顏料。而配制灰色涂料可加人鐵白和群青顏料:
                    (5)增韌劑。固化后的環氧樹脂有很多優點,但在使用中涂層的韌性不足,抗沖擊性差,為了提高涂層的沖擊韌性。應加人適量的增韌劑。
                    增韌劑分為非活性和活性兩種;钚栽鲰g劑帶有活性基團。能直接參與固化反應,有效地改善涂層的脆性及易開裂等性能。常用的活性增韌劑主要有單官能團環氧植物油和多官能團的熱塑性聚酸胺樹脂、聚硫橡膠、丁睛橡膠等〕非活性增韌劑不帶活性基團,不能參與固化反應,其增韌效果不如活性增韌劑。常用的非活性增韌劑有鄰苯二甲酸二丁脂‘鄰苯二甲酸二辛脂和各類磷酸脂等:
                    增韌劑的用量一般控制在環氧樹脂用量的以內。因為加人增韌劑會降低環氧樹脂粉末涂料的軟化點,從而降低環氧樹脂涂層的耐熱性能,所以要控制增韌劑的用量。
                    (6)流平劑。在噴涂固化過程中環氧樹脂粉末涂料有一個粉末熔融成膜過程,涂料能否在此過程中形成一個平整、光滑、均勻的涂層,這一特性即為涂料的流平性?s孔和桔皮是涂料在流平與成膜過程中產生的常見缺陷、加人流平劑?梢杂行У乜朔苛袭a生縮孔與桔皮弊病。
                    環氧樹脂粉末涂料常用的流平劑有丙烯酸脂共聚物類醋丁纖維素類、環氧化豆油脂肪酸和氫化松脂醇,一般用量是環氧樹脂用量的。5 0c-2%。

                環氧樹脂粉末涂料的制備工藝
                    環氧樹脂粉末涂料是由固態環氧樹脂加人各種助劑、經混合、擠出‘壓片、粗粉碎、微粉碎.篩分等工序而制成,其工藝流程如下:環氧樹脂+各種助劑一配料一混合一擠出一壓片一粗粉碎一微粉碎一篩分*包裝一成品
                    (1飛配料混合工序一將環氧樹脂與各種助劑按配方比例放入高速混合機中,在高速旋轉作用下各組分上下翻轉,很快就混合均勻。
                    (2)擠出工序(包括擠出‘壓片和粗粉碎1將混合均勻的物料經螺桿擠出機熔融充分混合后擠出,經壓片冷卻后由1個破碎輥,將已呈脆性的薄片粉碎成粒徑為1一3mm的物料,供微粉碎機進行再加工螺桿擠出機可采用改進型單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機:
                    (3)微粉碎與篩分工序。將擠出的物料放人微粉碎機中進行微細粉碎,粉碎后經篩分設備過篩,達到規定目數的粉末即為成品、而粗粉末返回粉碎機重新粉碎二目前常用的微粉碎機及篩分設備有}C 141磨一三元高頻震動篩‘球磨機一G型震動篩和氣流粉碎機一G型震動篩。

                    由于環氧樹脂粉末涂料的比熱容大,受熱易結塊。難以流動、一般噴涂前將環氧樹脂粉末涂料借助空氣分散,這就是流化粉末流化后容易流動而方便了噴涂施工。環氧樹脂粉末涂料可以采用靜電噴涂.熱噴涂‘流動槽浸涂等多種加工方法_防腐蝕涂層均采用熱噴涂,即將鋼管或管件先加熱到一定溫度,然后將流化的環氧樹脂粉末涂料均勻地噴涂到鋼管表面。形成一層較厚的環氧樹脂涂層、隨后將環氧樹脂涂塑鋼管放人固化爐中,在固化溫度下固化一定時間、出護冷卻后即獲得性能良好的環氧樹脂涂層。
                    對環氧樹脂粉末涂料噴涂工藝的控制,要依據環氧粉末涂料的品種而定。通常情況下,噴涂溫度為180,固化溫度為150-180:,固化時間為0 -- 30rnin應保證固化時間。以使環氧樹脂涂層充分固化交聯。

                環氧樹脂涂層性能
                    環氧樹脂涂層的附著性能、耐熱性能、機械性能和耐化學腐蝕性能各自特點如下:
                    (1}附著性能.由于環氧樹脂本體與金屬表面有極好的附著力,所以環氧樹脂涂層對金屬表面的附著力也較好、遠遠優于聚乙烯涂層。
                    (2}耐熱性能環氧樹脂涂層屬于熱固性涂層、具有優異的耐熱性能,使用溫度達90一100(一般型),最高可達150耐熱型。
                    (3}機械性能。環氧樹脂涂層具有優良的機械強度、硬度高,熱膨脹系數小。比較柔韌、但由于是熱固性涂層,其柔韌性要比聚乙烯涂層差。
                    (4}引耐化學腐蝕性能:環氧樹脂涂層具有良好的耐化學腐蝕性能,能耐一般有機溶劑,耐稀酸、稀堿、強堿、鹽等無機溶液、但不耐氧化性酸如濃硝酸、濃硫酸等的腐蝕,耐水性非常好二環氧樹脂涂層耐化學腐蝕性能如表2所示。

                    聚氯乙烯PVC塑料粉末,為白色無定型粉末.具有熱塑性,密度1. 35一1.46g,不溶于水,酒精、汽油,在醚,酮,氯化脂肪烴和芳香烴中能溶脹或溶解、在常溫下可耐任何濃度的鹽酸、濃度在(}}ck,以下的硫酸,濃度為10的硝酸以及濃度在20以下的燒堿溶液腐蝕,’在鹽類溶液中也相當穩定:聚氯乙烯本體的穩定性差,光、熱都容易使其分解析出氯化氫而變色、需加人各種穩定劑J
                    聚氯乙烯粉末涂料是以聚氯乙烯為主體,加入穩定齊Ij顏料、增塑劑〔硬質涂層則不加).流平劑、改性劑等各種助劑,經棍合裂化‘擠出造粒、粉碎篩選等工序加工而成。它保持了聚氯乙烯特有的耐腐蝕、耐酸、耐堿、高強度等優良性能,同時經過改性,使其具有良好的熱穩定性
                    聚氯乙烯涂層具有良好的絕緣性能,耐電壓指數可達30k/ mm以上二聚氯乙烯涂塑鋼管可在40-70:溫度范圍內長期使用,耐太陽紫外線輻射性能優良,在室外自然環境下使用20多年、其塑膜不退色不老化因聚氯乙烯樹脂的著色性能好,可制成多種顏色的涂層,故其十分適用于高速公路護欄用鋼管和城市路燈錐形鋼管電桿的涂塑用于輸送腐蝕性介質的涂塑鋼管、一般不采用聚氯乙烯涂料。這是因為、聚氯乙烯涂料的各項性能指標與線性低密度聚乙烯{LLDPE)塑粉涂料相比,均存在一定差距,而價格又比LLDPE涂料高:因此,目前用于輸送腐蝕性介質的涂塑鋼管、大多采用LLDPE塑粉涂料。

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