環(huán)氧粉末噴涂防腐工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

冉剛

摘 要：環(huán)氧粉末涂料不含有機(jī)溶劑，消除了溶劑的損耗，對環(huán)境的污染小，不會發(fā)生有機(jī)溶劑燃爆危險，是一種省能源、省資源、低污染的環(huán)保型涂料，有著廣闊的應(yīng)用前景。本文探討了環(huán)氧粉末噴涂防腐工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧粉末涂料；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

環(huán)氧粉末涂料是一種省能源、省資源、低污染的環(huán)保型涂料。熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層是近30年來發(fā)展起來的新型防腐層，采用靜電噴涂工藝涂敷環(huán)氧粉末涂料，一次成膜。該涂層具有涂敷操作簡單、無污染、涂層抗沖擊和抗彎曲性能好、耐溫性高等特點，固化速度快，固化時間短，涂裝效率高，適合于流水作業(yè)，在國外得到了廣泛的應(yīng)用。

1 環(huán)氧粉末噴涂防腐工藝現(xiàn)狀

熔結(jié)環(huán)氧粉末是一種重要的熱固性重防腐涂料，熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）防腐層技術(shù)在我國大規(guī)模使用開始于上世紀(jì)90年代中期，我國已建成的琉璃河至石家莊、滄州到淄博的燃?xì)廨斔弯撡|(zhì)管線，采用的是FBE防腐技術(shù)。FBE防腐層的特點是附著力強(qiáng)、使用溫度范圍寬、抗耐陰極剝離性能和機(jī)械性能好，管道防腐生產(chǎn)制造工藝簡單等。

熔結(jié)環(huán)氧粉末開發(fā)于上世紀(jì)五六十年代，實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，30多年來經(jīng)過不斷的發(fā)展完善，這項技術(shù)已經(jīng)走向成熟，迄今為止已有105km以上的管道使用了熔結(jié)環(huán)氧粉末。中國熔結(jié)環(huán)氧粉末技術(shù)起步較晚，上世紀(jì)80年代才開始引進(jìn)和消化國外先進(jìn)的環(huán)氧粉末及工藝、設(shè)備。我國熱固性粉末涂料產(chǎn)量2002年就達(dá)270萬噸，首次超過美國而成為全球熱固性粉末涂料第一生產(chǎn)、消費大國，近年來一直保持25%以上的增長速度，產(chǎn)品品質(zhì)、性能、環(huán)保指標(biāo)方面也有長足進(jìn)步。

熔結(jié)環(huán)氧粉末分為單層和雙層兩種，因單層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層存在著耐機(jī)械撞擊能力較弱、防水性較差等問題。為此，美國防腐公司針對防腐層的材料、結(jié)構(gòu)及施工工藝開展了大量研究工作，選擇了改性環(huán)氧粉末材料的技術(shù)思路，提出了雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐體系的概念，即以標(biāo)準(zhǔn)的單層熔結(jié)環(huán)氧粉末作底涂層，以改性的熔結(jié)環(huán)氧粉末作外防護(hù)層。這種雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐體系，較大地提高了防腐層的機(jī)械性能，增強(qiáng)了防腐層的抗沖擊能力、耐高溫能力以及高溫時的抗?jié)B透性，同時保持了單層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層與陰極保護(hù)的相容性能，不會產(chǎn)生陰極保護(hù)屏蔽。其整體防腐層的厚度在525～1 000μm 之間，最高使用溫度達(dá) 115 ℃，可適用于各種管徑的鋼管、彎頭、異型件及補(bǔ)口等防腐要求。

20世紀(jì)90年代初廊坊燕美公司率先推出了重防腐系列環(huán)氧粉末涂料，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并成功運(yùn)用于中國各大油田和陜西一北京天然氣輸送管線、澀北一西寧一蘭州天然氣輸送管線等國家重點工程，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。目前大慶慶魯化工有限公司吳希革，已將自己研制生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂重防腐粉末涂料，應(yīng)用到杭州灣跨海大橋鋼管樁防腐、西部管道工程之中，取得了良好的效果。我國重防腐粉末涂料專用環(huán)氧樹脂和固化劑已實現(xiàn)國產(chǎn)化，利用酚醛樹脂中的酚羥基或羥甲基和環(huán)氧基反應(yīng)實現(xiàn)對環(huán)氧樹脂的改性，酚類固化劑因與環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)相似，因此相容性好，制得的涂膜耐蝕性、韌性遠(yuǎn)優(yōu)于酚醛環(huán)氧體系。所以應(yīng)用更加廣泛，PH-1酚類固化劑固化環(huán)氧時主要是通過酚羥基和環(huán)氧基發(fā)生醚化反應(yīng)交聯(lián)成膜的。

中國船舶工業(yè)總公司第11研究所虞子森等人，針對國內(nèi)外粉末涂料的現(xiàn)狀研制了NOX-1高溫強(qiáng)防腐粉末涂料，主要由3大組分構(gòu)成：上海船舶工藝研究所為研制NOX-1粉末涂料專門研制生產(chǎn)的高性能熱固性NOXE樹脂，該樹脂固化后的熱變形溫度可達(dá)279℃，為國內(nèi)首創(chuàng)；與NOX-1性能相匹配的特種芳香性氮雜環(huán)化合物固化劑；與NOX-1性能相當(dāng)?shù)奶盍虾皖伭?。NOX-1的噴涂工藝可采用常規(guī)粉末涂料的噴涂工藝，即靜電噴涂、流化床浸涂和熱噴涂。以熱噴涂為例：將大型工業(yè)管件或容器的內(nèi)壁、外壁進(jìn)行化學(xué)處理或噴砂處理，除去油污或鐵銹；將處理過的設(shè)備置于烘箱中預(yù)熱至220℃，將NOX-1粉末涂料噴灑到預(yù)熱工件的表面，粉末涂料在熱的管件表面上立即熔化、流動形成一張連續(xù)、光滑夾帶的防腐涂層，涂層厚度控制在350±50μm，將噴涂好的工件再置于烘箱內(nèi)，于200℃固化30min，涂層變得堅硬密實，熱變形溫度高達(dá)273℃，可耐多種介質(zhì)的腐蝕和破壞。

為滿足化工、冶金、核電、石油、天然氣、輸水等重腐蝕環(huán)境下的異型構(gòu)件和管道等長效防腐的需求，中國科學(xué)院金屬研究所張立新等人，研制出了SEBF熔融結(jié)合環(huán)氧涂料，和SLF高分子復(fù)合環(huán)氧涂料兩大系列重腐蝕防護(hù)涂料。SEBF熔融結(jié)合環(huán)氧粉末涂料是熱固性單組分粉末涂料，它具有耐磨和結(jié)合力強(qiáng)等特點。SLF是雙組分無溶劑常溫快速固化型高分子合金涂料，它也具有較好的物理和化學(xué)性能。

2 發(fā)展趨勢

在涂料工業(yè)中，粉末涂料屬于發(fā)展最快的一類。粉末涂料的主要品種有環(huán)氧樹脂、聚酯、丙烯酸和聚氨酯粉末涂料。由于世界上出現(xiàn)了嚴(yán)重的大氣污染，環(huán)保法規(guī)對污染控制日益嚴(yán)格，要求開發(fā)無公害、省資源的涂料品種。因此，無溶劑、具有保護(hù)和裝飾綜合性能的粉末涂料，便因其具有獨有的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益而獲得飛速發(fā)展。未來中國粉末涂料市場將形成四大需求，最快增長領(lǐng)域是船舶工業(yè)、管道工業(yè)，最大需求產(chǎn)業(yè)是汽車工業(yè)，重要應(yīng)用方向是熱敏材料，使用前景廣闊的是建筑和戶外設(shè)施。

目前，涂料研究的方向其一是涂料應(yīng)用的自動化，所提供的產(chǎn)品施工簡便和安全，特別是產(chǎn)品涂裝的自動化；其二是向環(huán)保型涂料方向發(fā)展；其三是增加新的組成成分，使涂料在涂后發(fā)生新的化學(xué)變化而構(gòu)成涂膜，以及將由一次施工只能得到薄涂層轉(zhuǎn)變?yōu)榈玫胶裢繉?，涂膜層?shù)也將由繁瑣的多道配套簡化為簡單施工，涂膜的干燥過程也將利用各種物理、化學(xué)反應(yīng)而大大縮短。

計算機(jī)在涂料工業(yè)中的應(yīng)用可使涂料配方改進(jìn)、大工業(yè)生產(chǎn)、生產(chǎn)設(shè)施的設(shè)計最佳化，且能迅速解決涂料的研究、生產(chǎn)、應(yīng)用和銷售等方面所出現(xiàn)的技術(shù)和管理問題。為了適應(yīng)涂料產(chǎn)品性能提高和品種增加的需要，要不斷提高所需顏料的性能，更廣泛地利用有機(jī)顏料，如偶氮系、酞菁系和具有優(yōu)良耐曬、耐溶劑性能的蒽醌系顏料。

在涂料中擴(kuò)大使用輔助材料對涂料的發(fā)展也越來越顯重要。如紫外線吸收劑應(yīng)用于涂料中，能提高耐光性；抗氧化劑能提高耐老化性；隨著水性涂料的發(fā)展，濕潤劑的品種將不斷擴(kuò)大；在利用紫外線干燥的涂料中，需要利用光固化劑。這些輔助材料在今后將被更廣泛地利用。目前國外已有關(guān)于近紅外及紫外光固化粉末涂料的報道，其優(yōu)點是降低固化溫度、提高固化速度。我國在這些方面相關(guān)報道較少，開發(fā)可低溫固定、高耐候性、裝飾性能強(qiáng)及可薄涂的粉末涂料將是今后主要研究和發(fā)展方向。

隨著涂料需求量和產(chǎn)品品種的增加，涂料生產(chǎn)工藝也需不斷改進(jìn)。改進(jìn)的總趨勢是進(jìn)一步簡化工藝過程，提高生產(chǎn)率，實現(xiàn)連續(xù)化、自動化生產(chǎn)。今后射流技術(shù)、可控硅技術(shù)、納米技術(shù)等將在涂料工業(yè)中廣泛應(yīng)用，從而使生產(chǎn)的自動化程度達(dá)到新的水平。

綜上所述，同溶劑型防腐涂料相比，環(huán)氧粉末涂料不含有機(jī)溶劑，消除了溶劑的損耗，降低了對環(huán)境的污染，也減少了對人體的毒害，也不會發(fā)生有機(jī)溶劑燃爆危險。隨著化工設(shè)備及管道建設(shè)工程輸送介質(zhì)的多樣化，它將得到更廣泛的應(yīng)用。

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