重防腐粉末涂料的组成

建基业

第一节  重防腐粉末涂料用树脂
重防腐粉末涂料,一般是由专用树脂、专用固化剂、颜填料和助剂等组成。树脂中有热固性树脂主要是：普通双酚A型环氧树脂、.双酚F环氧树脂、线型酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、.氢化双酚A环氧树脂、有机硅环氧树脂、有机钛环氧树脂、双酚S环氧树脂。部分热塑性树脂在重防腐粉末涂料中的应用既可看作树脂又可看作助剂。在粉末涂料配制时，按需要选择其中的一种或几种。粉末涂料中的颜填料，基本上和普通装饰粉末涂料、溶剂型涂料、水性涂料中的相同，但对耐热性要求高些。在粉末涂料配方中，各种成分所占百分比见表2-1。
表2-1 粉末涂料配方中各种成分的用量范围
组成    用量（份）    组成    用量（份）
树脂    100    填料    0～50
固化剂    18～30    助剂    0.1～5
颜料    0．1～20        
专用树脂是重防腐粉末涂料的主要成膜物质，是决定涂料性质和涂膜性能的最主要成分。树脂选择的好坏，决定重防腐粉末涂料产品质量。
1.1环氧树脂(Epoxy Resin)
一、    环氧树脂
作为粉末涂料用的平均聚合度宜控制在4～9之间，随着环氧树脂分子量分布的不同，树脂的性能与应用情况也有所改变。
环氧树脂的特性是由其分子结构所决定的。分子中的环氧基和羟基具有高度极性，使树脂相邻界面产生电磁力，特别是与金属表面上的游离基起反应形成化学键，使树脂的附着力特佳，分子结构中醚键提供了优良的抗化学性能及防腐性，其弯曲性也很好。丙烷基和苯核赋予环氧树脂以耐热性和机械刚性。其中环氧基和羟基具有的反应性，与特定化合物反应可交联成网状结构，具备了高聚物的特有功能，由于环氧树脂的耐紫外线性不理想，因而限制了它的户外使用性。
理论上环氧树脂中的环氧基含量与分子量成反比，即树脂分子量增加，环氧基含量下降，软化点相应高些，固化产物具有较好的弯曲和抗冲击性，粉末涂料的贮存稳定性也比较好。反之树脂中的环氧基含量增加，软化点就相应偏低，但它的活性和极性反而较好，交联密度增加，固化产物附着力、粘结性和润湿性都优良。
环氧树脂的质量指标对环氧树脂粉末涂料的优劣至关重要，下面叙述几项主要指标的作用：
（一）    关于环氧值
一般认为环氧值较高的环氧树脂固化后交联密度增大，其涂膜物理性能和抗化学性能都较好，因此用于生产粉末涂料的E-12树脂环氧值以控制在0.113～0.125当量为佳。
（二）    关于含氯量
树脂中的含氯量包括有机氯和无机氯两种。有机氯含量小，树脂在固化反应中越趋于稳定。无机氯含量低，则表明工艺中水洗的较充分。制备环氧粉末涂料时，这两项指标越小越好。反之将影响涂膜的机械性能和外观质量。因为有机氯含量太高，就有部分环氧树脂端基上没有环氧基，将会影响固化的交联密度和速度。实验证明：当用咪唑类和双氰胺类作为环氧树脂的固化剂时，其有机氯含量不应超过0.005eq/100g树脂；而用葵肼作固化剂时可控制在0.01eq/100g树脂以内，无机氯含量也不能高，否则会影响粉末的电性能和涂膜防腐性能。实验证明环氧树脂中的无机氯含量不应大于0.001eq/100g树脂。
（三）    关于挥发份
所谓挥发份，是树脂中的水份及其它的挥发物的总称。
挥发份的大小表示树脂在水洗阶段其水份及挥发物去除的程度。粉末涂料在成膜时挥发份应尽量的低，否则就会在涂膜表面出现诸如针孔、缩孔、或失光等弊病。所以在选用粉末涂料专用树脂时挥发份应控制在≤0.2%，甚至更小些。
（四）    关于软化点
软化点是表示固态环氧树脂分子量大小和缩聚程度的指标，分子量小，软化点低（如<60℃）制成的粉末虽然表面流动性好，但涂膜机械强度差。粉末贮存易结块。反之分子量大、软化点高（>98℃)粉末流动性较差.因此用于粉末涂料的环氧树脂软化点以控制在93～95℃为宜,它可取得较好的流动性、破碎性和分散性。
（五）    关于分子量分布
环氧树脂的分子量分布范围控制得越窄越好，一般分布在2，000～4，000左右。这样易于控制胶化时间和固化速度，又有较为统一的熔点以获得平整、光滑的涂膜。
（六）    关于色泽
配制粉末涂料的树脂，一般认为以色浅、透明、具晶莹光泽的玻璃状物为佳。这表明生产树脂时选用上好的原料、树脂洁净程度也高。用这样的树脂生产浅色或白色粉末涂料时颜色纯正。因此，树脂的色泽号宜控制在≤1。
1．    2、线型酚醛环氧树脂
以线型酚醛树脂（Novolac epoxy resin）为主链，每个高分子链中有三个以上的环氧基的树脂。
如美国DOW的D.E.R  672U、瑞士Ciba-Geigy公司的CTAB Aradur7255，大庆庆鲁公司的Amanda1168等。  Amanda 1168树脂是一种线型的酚醛改性环氧树脂，分子结构中不仅含有较多的苯环和羟基而且有较长的柔性链，是专为重防腐粉末涂料，重防腐液体涂料而设计，其性能相当于同类进口树脂。
Amanda 1168与相应固化剂有极好的相熔性，反应活性高，有很强的粘附力，可快速固化，交联密度高，抗介质渗透能力强，涂膜具有卓越的刚性和耐湿热性，耐化学品性，耐溶剂性，耐阴极剥离性，流平性及柔韧性，抗冲击性等机械性能。
主要技术指标：
1、外  观：淡黄色颗粒
2、软化点：100-120℃
3、环氧值：0.10～0.13 eq/100g
4、有机氯：≤0.001 eq/100g
5、无机氯：≤0.001 eq/100g
6、挥发分：≤0.5%
7、推荐用量：占粉末总重量8-20%
1．3、邻甲酚醛环氧树脂（epoxy creso novolac resins）
邻甲酚醛环氧树脂（ECN）化学名称为线型邻甲酚醛多缩水甘油醚，是以邻甲酚与甲醛缩合得到邻甲酚醛树脂，再与环氧氯殊途同归烷在氢氧化钠存在下反应，经多步骤处理后制得，相当的国外牌号有CibaECN、ESCN-195、YDCN-70等。结构式为：
1．4、氢化双酚A环氧树脂（大庆庆鲁公司的Amanda1168H）等。  
1．5、665有机硅环氧树脂（organosilicone epoxy resin 665）
  1．6、670有机钛环氧树脂（organotitanium epoxy resin 670）
  1．7、双酚F环氧树脂(bisphenol F epoxy resins)
1．8、双酚S环氧树脂（bisphenol S epoxy resin）
1．9聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene）
第二节  重防腐粉末涂料用固化剂
近年来,随着国家经济建设的飞速发展，对石油天然气埋地管道重防腐粉末环氧树脂与助剂的需求量越来越大，质量要求也越来越高。这方面的要求主要体现在要求粉末环氧要有良好的施工工艺性（高温速固化）、耐磨、耐腐蚀、耐冷热冲击并具有长期稳定性。显然，国内长期沿用的环氧双氰胺体系粉末不管是工艺性还是可靠性都难以满足这一要求。然尔，通常在防腐环氧粉末涂料中所采用的固化剂—酚醛树脂，其反应活性较差，涂膜脆性大，在重要防腐蚀领域其耐腐蚀性难以满足要求。为了提高环氧粉末涂料的耐腐蚀性、耐冲击性与韧性，采用一种新型的酚类固化剂，使环氧粉末涂料的防腐性与物理机械性能有很大提高，适合于重防腐蚀领域应用。针对这一研究项目，国外学者在这方面做了大量的研究工作，并且有些已应用于生产，如美国DOW的D.E.R  DH84、瑞士Ciba-Geigy公司的CTAB Aradur3082，壳牌公司的Epicure202均是酚类固化剂。
大庆庆鲁公司研制出一种适合防腐环氧粉末涂料用的专用固化剂，并规模化生产。以提高国产防腐环氧粉末涂料的性能。型号：Amanda969A、Amanda969B、Amanda969C、Amanda989A、 Amanda989B、 Amanda999A、 Amanda969B。Amanda 969固化剂是羟基封端类酚醛固化剂，通过增韧性扩链，生成柔性链与刚性链并存的改性酚醛树脂，能与普通双酚A型或酚醛改性环氧树脂配合使用，生成高性能的重防腐粉末涂料，与环氧树脂具有相似的结构，固而具有更好的混熔性。因为固化过程是一个加成反应，所以成膜期间没有挥发性物质逸出。特别适合做重防腐粉末涂料，经检测其性能优于同类进口固化剂。Amanda 989、Amanda 999基于Amanda 969新开发的产品，Amanda 989具有卓越的柔韧性，适用作钢筋粉末涂料；Amanda 999具有极高的交联密度，耐湿热性优异、耐高温阴极剥离适宜内、外防腐粉末涂料。
Amanda 969与普通双酚A型或酚醛改性环氧树脂有极好混熔性，反应活性极高，可快速固化，涂膜具有卓越的耐化学品性，耐溶剂性，耐阴极剥离性，流平性及附着力，柔韧性，抗冲击性等机械性能。
主要典型数据：

注意事项：
1、环氧树脂与固化剂的比例要随环氧树脂环氧值的变化而调整，或按下述公式进行理论计算。
环氧值/0.6～0.8×羟基值=固化剂重量/环氧重量
2、生产前要反复小试才能上线生产。
第三节    重防腐粉末涂料用颜料和填料
凡是能以微细粉末状态分散于介质中，对物体形成遮盖、着色或填充作用的物质，都可称为颜料。前者为着色颜料，后者为体质颜料，或称填料。
重防腐粉末涂料用颜料和填料
1．颜料的热稳定性
粉末涂料在涂装施工中，因涂层需加热固化成膜，因此在选择颜料时应考虑其耐热的稳定性。
耐热性指颜料在加工温度和额定时间内颜色或性能变化的能力，另外温度，时间和反应性介质的综合作用，常使颜料的色泽发生显著变化，因此颜料适应上述各种条件的程度，称为热稳定性。
有机颜料的耐热性一般较差。与此相反，无机颜料的耐热性非常好。多数有机颜料不能经受高温加工，适于高温着色的几乎全是无机颜料。在约300℃温度下，保持稳定的有机颜料中，有钛青绿、钛青蓝等，所以限制了粉末粉料着色的选择。重防腐粉末涂料可选择颜料如下：
常选用的颜料有：氧化铁红（Iron  Oxide）；淡铬黄；棕铬黄；碳黑(Carbon  Black)；金红石型（钛白）二氧化钛(Titanium  dioxide)；酞菁蓝、酞菁绿
2．体质颜料
体质颜料（Body Pigment）也称填充剂、填料等。这种颜料的着色力和遮盖力较小，是白色和无色的超细粉粒。它与着色颜料一起分散在粉末涂产中，用以提高粉末的机械强度和其它保护性能。体质颜料应具备下列条件：
（1）不溶于水和有机溶剂，有很好的分散性，无色或白色，不含各种杂质的超细粉粒；
（2）耐酸、耐碱、耐候性好；
（3）成本低，但不降低涂膜各项性能。
常用的体质颜料及其性能如下：
一、沉淀硫酸钡(BaSO4)，
密度：4.35，pH值：6.5～8.5，折光系数：1.67，吸油量：14%～16% 。
耐酸、耐碱、白度高、粉粒细软，易分散不透明，本身无毒。
二、轻质碳酸钙： CaCO3
密度：2.71， pH值：7.6～9.8，吸油量：40%～60%，折光系数： 1.48。
耐碱，遇酸分解，一般不溶于水，白度高，粉粒细软，有一定的消光作用。
三、白碳黑：SiO2•xH2O反应式：
密度：2.0～2.6，pH值： 3.5～6（气相）或6～8（沉淀），折光系数：1.46。
耐光、耐高温，不耐纯碱和氢氟酸，可做消光剂用。
四、高岭土（Al2O3•4SiO2•2H2O）
密度：2.58～2.6，吸油量：30～50%，折光系数：1.56。
耐酸、耐碱、能增强涂膜硬度。
五、石英粉：SiO2
密度：2.5～2.65，pH值：6.5～7.5，吸油量：25%，折光系数：1.55。
耐酸、耐碱、耐磨。
六、硅灰石（硅酸钙）（CaSiO2•SiO•xH2O）
主要成份：CaSiO3
密度：2.10，折光系数：1.59，莫氏硬度：5，吸温和吸油量低，电性能好，无毒。
第四节  重防腐粉末涂料用助剂
助剂包括流平剂、边角覆盖力改性剂、花纹助剂、抗划伤剂、增硬剂、促进剂、紫外光吸收剂、防针孔剂和粉末松散剂等
1、粉末涂料用消泡剂
苯偶姻又称二苯乙醇酮（俗名安息香），系白色或浅黄色无气味的晶体熔点137℃，沸点344℃，微溶于水和乙醚，溶于热丙酮和热乙醇。是粉末涂料中有效的消泡剂，
2、增韧剂(toughner)是指能增加胶黏剂膜层柔韧性的物质。
聚乙烯醉缩丁醛是由聚乙烯醇和丁醛在水中经盐酸催化缩合而成，是热塑性高分子化合物，简称PVB
3、流平剂：PV88、503、3#等。
4、促进剂： 武汉制药的医用级2-甲基咪唑等。
5、抗划伤剂、增硬剂：主要是微晶蜡类，GR-1、W-1等。
6、粉末松散剂：气相法白碳黑,Amanda100,氧化铝C等。