引言：对危害环氧粉末涂料阴极剥离个人行为的要素进行了剖析,从提升涂层抗偏碱物质腐蚀能力与对板材粘合力下手，研发出具备较高交联密度与适当柔韧度的环氧树脂胶与环氧固化剂并进行了静电粉末秘方实验，实验结果显示研发的静电粉末可达到较高温度标准下长期阴极剥离规定。

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前 言

为了确保直埋金属管道在恶劣环境下的长期性靠谱运作，常选用阴极维护的方法，即便管路逐渐浸蚀时也先腐蚀外挂软件的放弃金属材料阳极氧化而使管路免遭浸蚀。

因而,有机化学涂层与阴极保障措施紧密结合是至今埋地管道重防腐所采取的具体方式。

但采用阴极保障措施给有机涂料性能带来了新的规定，由于在热电浸蚀自然环境下，假如涂层的抗阴极剥离能力低,将发生涂层溶解裂开,丧失防腐蚀功效。

阴极维护标准下的电化学反应速度与采用的温度自然环境有较大关联,温度越高,腐蚀深度越来越快,一方面埋地管道所采用的自然环境温度相距非常大,当在高温天气地区,沙漠地带,地面温度自身就很高。

另一方面,要了解其抗阴极剥离能力的持续性也需要在较高温度标准下开展加快调查。

参考于海外运作工作经验,为了确保阴极维护的稳定性,原油天燃气管道技术部从今年起即将实行新的涂层抗阴极剥离检验标准,将原来规范1.5 V维护工作电压下,室内温度28 d或65 ℃48 h改动为1.5 V维护工作电压下60 ℃30 d。

其标准要求大大提高,原来静电粉末不管是单面或是三层静电粉末远远地不可以达到要求,这给重防腐静电粉末及原料生产厂家提出了前所未有的难点。

要提升涂层抗阴极剥离能力务必先掌握涂层产生阴极剥离的缘故,进而找到其影响因素有针对性地加以改进。

所说涂层的阴极剥离,就是指在使用环境中,当水、氧、正离子等渗透到涂层后,在阴极维护标准下的有机化学涂层慢慢缺失其天然屏障维护功效造成出泡并裂开的状况。

阴极剥离产生的因素现阶段并未彻底清晰,一般认为涂层阴极剥离的产生与阴极反映导致的部分碱自然环境相关,但也有另一种很有可能,即涂层增加前已存在于钢基表层的氧化膜(薄厚为好多个纳米技术)及该膜与有机化学涂层页面在阴极电极化标准下产生变化而造成剥离。

李劲等较为了一种恒温干固的环氧树脂涂层、一种环氧树脂型与一种酚醛树脂改性材料环氧树脂型融熔融合型粉末状涂层的耐NaCl、NaOH及在3%NaCl水水溶液物质中的阴极剥离个人行为后觉得,由阴极反映发生的碱性环境导致高聚物溶解是造成涂层阴极剥离的主要因素。

涂层的性能对阴极裂开的速率拥有关键危害,提升涂层的抗偏碱物质的能力可明显提高涂层的抗阴极剥离性能。此外涂层与基材金属的粘合情况对阴极剥离速率也是有一定的危害,优良的粘合性能在一定程度上也能够提升涂层的抗阴极剥离性能。

依据已经有参考文献给予的理论依据,为了更好地对危害静电粉末阴极剥离个人行为以及影响因素作进一步讨论。

大家对静电粉末中危害涂层性能的主要材料要素特别是环氧树脂与环氧固化剂的构成与抗阴极剥离能力的相互关系开展较为。

根据不断筛选较为研发了二种具备优良抗持续高温长期阴极剥离的环氧树脂胶与环氧固化剂,依其为原材料开展静电粉末制取与喷漆实验取得了良好实际效果。

1 实验一部分

1.1 实验原材料

环氧树脂胶：

E-12-CF(水清洗法生产制造酚醛树脂改性环氧树脂,环氧树脂值0.11～1.13,软化点85～88 ℃)；

JECP-01A JENP-02A(酚醛树脂环氧树脂胶,环氧树脂值0.11～0.13,软化点85～95 ℃) ；

E-10R、GR-10E(柔韧度环氧树脂胶环氧树脂值0.08～0.12,软化点82～87 ℃)；

之上环氧树脂胶均为常熟市佳发有机化学公司产品。

903(二步骤生产制造,环氧树脂值0.11～0.14,软化点90～96 ℃),广州市宏昌电子材料有限公司。

环氧固化剂：

JECP-01B (甲基剂量200～210,软化点82～86 ℃)；

JECP-05B (甲基剂量200～210,软化点90～100 ℃)。

填充料：

红柱石型聚乙烯蜡902,美国杜邦公司；

硫酸钡,离子交换法生产制造,400～600目；

石英粉400～1 000目,安徽省滁州市万桥绢云母粉厂；

防沉剂801,常熟市佳发化学公司；

安息香,黄山市盛龙化工企业。

1.2 试验条件与方式

1.2.1 静电粉末制取

将环氧树脂胶、环氧固化剂、颜填料以及他改性剂在高速搅拌机充足混和匀称随后在单螺杆挤出机开展挤压,挤塑机1区温度100 ℃,2区温度90 ℃,转速比900 r/min。挤压后的块状物在磨粉设备中开展研磨成粉,随后开展筛选要求粒度分布。

1.2.2 静电粉末喷涂与干固(涂层制取)

按测试标准规定将待检验样版开展抛丸除锈解决,加热200～230 ℃,用静电粉末喷涂将待检验静电粉末喷涂于样版至要求薄厚,在220～230 ℃干固3 min,开展水冷散热后待检验。

1.2.3 建筑涂料与涂层性能检验

选用法国的赛特拉姆DSC热分析仪测量静电粉末的反应放热特点,并且用动力学求算不一样温度的固化时间。

按SY/T0315-2005表2规定检验胶溶时长、相对密度、粒度分析、带磁物成分等指标值。按S Y/T0315-2005表3要求方式检验粘合力、-30 ℃、3°弯折,(60±2)℃、1.5 V耐阴极剥离。

2 结论与探讨

在阴极维护检测试验标准下,浸蚀物质做到金属表层可从二种方式完成：一是以轴向根据自由扩散立即通过有机化学涂层；

二是根据阴极剥离实验时所打孔处涂层与金属的连接面从法向向内部结构腐蚀使剥离总面积扩张。

腐蚀深度既在于涂层的耐腐蚀能力,也在于水溶液的导电率,在阴极剥离实验的NaCl稀溶液具备很高的导电率,假如浸蚀物质做到金属表层,则电化学反应能够迅速的效率开展。

根据上述阴极剥离原理,要提升涂层抗阴极剥离能力,一方面要提升涂层抗物质渗入能力,使浸蚀物质不容易越过涂层抵达金属表层。

另一方面则需提升涂层对金属表层在湿态标准下的粘合力,一方面可利用提升涂层高聚物交联密度或加上对浸蚀物质有好的阻碍功效的填充料与改性剂进行加强。

后面一种可利用挑选具备一定的提高、耐温性、一定正负极官能团的高聚物来提高涂层与合金基材的附着性,根据表层处理提升涂层与金属的结合性来完成。

因而,抗阴极剥离能力的提升需从有机化学涂层的分子式、合适的颜填料秘方组成这三方面开展,其涂层的破乳化学物质具备更重要功效,大家在实验分析中进行了关键调查。

2.1 环氧树脂胶的危害

对于 ** E防腐层构造,粉末状层喷漆薄厚在150 μm上下,挑选JECP-01B做为环氧固化剂,颜填料以及他改性剂不会改变,基本上秘方见表1。

更改不同种类环氧树脂胶制取静电粉末,测量涂层粘合力、抗冷拔与阴极剥离状况,见表2。

由表2结论比照,1～6秘方粘合力、冷拔、基本48 h阴极剥离均已通过,但长周期时间调查不一样秘方抗阴极剥离能力差别比较大,按抗阴极剥离能力多少顺序排列为3>5>2>6>1=4。

从环氧树脂结构剖析,1、4、6基本上为双聚合度环氧树脂胶,秘方1由于水清洗法加工工艺生产制造的环氧树脂胶,一部分环氧树脂端基很有可能在数次长期持续高温水清洗过程中产生开环增益水解反应,产生α二醇油,不可以参加化学交联反映,使涂层交联密度减少。

选用一部分酚醛树脂改性材料,脲醛树脂自身干固后交联度较高,但残留的酚羟基主要表现出一定酸碱性,在阴极反映发生的碱性环境标准下其抗偏碱比不上环氧树脂胶,秘方6选用的二步骤环氧树脂胶。

α二醇油成分低于一步水清洗法环氧树脂胶,端基反映率高过秘方1,主要表现出极强的防锈功效,但因为双酚环氧树脂胶仅有两边基参加化学交联反映,交联密度不够高,不可以抵御长期性阴极剥离。

秘方2选用的是二步骤的酚醛树脂改性环氧树脂,因为α二醇油成分偏少,因而与秘方6一样具备好的端基反映率,分子式中的酚醛树脂成份使之比秘方6具备更高一些交联密度,因而主要表现出比秘方6更强的抗阴极剥离能力。

对比一样基本上为二官能的柔韧度环氧树脂胶秘方4、5,秘方5主要表现出比除秘方4外的抗阴极剥离能力,缘故可归结为秘方4、5的柔韧度环氧树脂结构使干固与散热全过程很有可能发生的热应力小,涂层对金属的结合性更强；

但秘方4环氧树脂环氧值较低,干固物交联密度低,因而抗阴极剥离实际效果比不上秘方5。秘方3使用的是一种酚醛树脂环氧树脂胶,除开偏少α二醇油的端基缺点外,与二官能环氧树脂胶不一样,它的分子式中还带有多基团环氧基,干固物交联密度更高一些。

除此之外与脲醛树脂的酚羟基不一样,端环氧基在阴极剥离的碱性环境中表現出更优良的抗阴极剥离能力。

2.2 环氧固化剂危害

现阶段世界各国重防腐静电粉末所采取的环氧固化剂基本都是酚类与环氧树脂胶加持物质,所不同的是加持酚类与加持环氧树脂及改性剂挑选有一定的区别。

该类环氧固化剂的特性与环氧树脂胶具备类似构造,软化点贴近,相溶性好,干固速度更快,适合于静电粉末热融结迅速喷漆工艺。

相对性规定较高温度下长时间的抗阴极剥离规定,一般只有两个端基反映官能团的这类环氧固化剂也无法符合要求。

依据抗持续高温阴极剥离规定,在环氧固化剂分子式中引进了一部分多官能官能团,使凝固物交联密度提升,为了更好地清除因交联密度太高产生干固全过程热应力提升,适度引进了一部分憎水长脂肪链构造确保了粘合力。

实验选择了在环氧树脂胶较为实验中抗阴极剥离不错的环氧树脂2、3、5、6开展环氧固化剂挑选较为,颜填料同前,结论见表3。

环氧固化剂J E C P-05B与J E C P-01B对比,分子式中提升了多官能构造,促使一样环氧树脂对比干固物交联密度提升,与柔韧度环氧树脂胶G R-10E与二步骤环氧树脂胶903项相互配合,抗阴极剥离功效有明显增加；

而对酚醛树脂环氧树脂胶J E N P-02A、酚醛树脂改性环氧树脂JECP-01A因为环氧树脂自身聚合度较高,交联密度太高干固物延性提升,很有可能危害到涂层粘合力,因而抗阴极剥离实际效果不如聚合度相对性较低的环氧固化剂JECP-01B。

2.3 填充料危害

添加填充料的功效除控制成本外,更重要的是减少凝固全过程的容积收拢,降低热应力,提升表面硬度。

填充料的挑选除开规定有机化学可塑性不与物质反映外还规定与环氧树脂与硬化剂充足融合、侵润性好、对浸蚀物质有良好的阻碍功效,以挑选经外表活性解决的活力填充料如经氯硅烷偶联反应化解决的活力石英粉、经钛酸酯偶联反应解决的硫酸钡为好。

适度加上一部分块状石英粉可提升涂层对浸蚀物质的阻挡功效。不一样填充料组成对涂层性能危害如表4。

2.4 别的危害

除涂膜化学物质与填充料外,防沉剂种类与使用量、除气剂的剂量及其环氧树脂、环氧固化剂、颜填料中挥发性有机物均要严控,最好挑选对环氧树脂与环氧固化剂相溶性不错并能合理转移到干固物外表的防沉剂。

因为防沉剂与板材结合性差,假如防沉剂留存于涂层与金属材料页面必然危害粘合力,以操纵少填加好。

喷漆与干固全过程挥发性有机物的发生是危害涂层致密性的重要因素,除气剂安息香自身具备挥发物,添加过多很有可能危害涂层致密性。环氧树脂与硬化剂及颜填料中的挥发性有机物一样有有危害功效,应尽可能减少。

2.5 静电粉末的热特点

选用以上抗阴极剥离效果最好的秘方制取成静电粉末,测量胶溶标准为200 ℃、13 s,干固反应放热的DSC曲线图见图1、图2。

选用示差扫描仪量热仪(DSC)检验该型涂料的匀速提温干固的DSC曲线图如下图1,该静电粉末的化学平衡常数焓为-56.1 J/g。

对图1的凝固曲线图开展积分兑换,按F R E E M A N-C A R R O L L方式开展等温过程仿真模拟,测量反应级数、反应速率常数与反应速率,并从而测算在同一反映温度下反应转换率与时间关系；

获得如下图2的涂料的等温过程干固曲线图,由图2获得该静电粉末在220 ℃下固化时间为58 s；

但充分考虑DSC检测结果与实际应用的误差,将涂料在220 ℃下的固化时间设置为1.5～2 min,合乎基本 ** E重防腐构造的喷涂施工条件规定。

3 结 论

(1)静电粉末涂层对阴极剥离物质的抵抗能力及其涂层对金属材料基材的附着性是危害静电粉末涂层抗阴极剥离能力的主要因素,提升涂层交联密度,提升涂层耐酸性、耐温性,提升表层处理,提升涂层与板材的粘接力赛,清除干固与散热全过程热应力是提升静电粉末涂层抗持续高温长期阴极剥离能力的有效措施。

(2)实验科学研究得到以J E N P-02A环氧树脂胶、J E C P-01B环氧固化剂及其G R-10E环氧树脂胶J E C P-05B环氧固化剂为首要涂膜化学物质的静电粉末,能够达到直埋钢质管路抗60 ℃、30 d阴极剥离新标准的规定。

由来：常熟市佳发有机化学责任有限公司