引言：對危害環(huán)氧粉末涂料陰極剝離個人行為的要素進行了剖析,從提升涂層抗偏堿物質(zhì)腐蝕能力與對板材粘合力下手，研發(fā)出具備較高交聯(lián)密度與適當柔韌度的環(huán)氧樹脂膠與環(huán)氧固化劑并進行了靜電粉末秘方實驗，實驗結(jié)果顯示研發(fā)的靜電粉末可達到較高溫度標準下長期陰極剝離規(guī)定。

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前 言

為了確保直埋金屬管道在惡劣環(huán)境下的長期性靠譜運作，常選用陰極維護的方法，即便管路逐漸浸蝕時也先腐蝕外掛軟件的放棄金屬材料陽極氧化而使管路免遭浸蝕。

因而,有機化學(xué)涂層與陰極保障措施緊密結(jié)合是至今埋地管道重防腐所采取的具體方式。

但采用陰極保障措施給有機涂料性能帶來了新的規(guī)定，由于在熱電浸蝕自然環(huán)境下，假如涂層的抗陰極剝離能力低,將發(fā)生涂層溶解裂開,喪失防腐蝕功效。

陰極維護標準下的電化學(xué)反應(yīng)速度與采用的溫度自然環(huán)境有較大關(guān)聯(lián),溫度越高,腐蝕深度越來越快,一方面埋地管道所采用的自然環(huán)境溫度相距非常大,當在高溫天氣地區(qū),沙漠地帶,地面溫度自身就很高。

另一方面,要了解其抗陰極剝離能力的持續(xù)性也需要在較高溫度標準下開展加快調(diào)查。

參考于海外運作工作經(jīng)驗,為了確保陰極維護的穩(wěn)定性,原油天燃氣管道技術(shù)部從今年起即將實行新的涂層抗陰極剝離檢驗標準,將原來規(guī)范1.5 V維護工作電壓下,室內(nèi)溫度28 d或65 ℃48 h改動為1.5 V維護工作電壓下60 ℃30 d。

其標準要求大大提高,原來靜電粉末不管是單面或是三層靜電粉末遠遠地不可以達到要求,這給重防腐靜電粉末及原料生產(chǎn)廠家提出了前所未有的難點。

要提升涂層抗陰極剝離能力務(wù)必先掌握涂層產(chǎn)生陰極剝離的緣故,進而找到其影響因素有針對性地加以改進。

所說涂層的陰極剝離,就是指在使用環(huán)境中,當水、氧、正離子等滲透到涂層后,在陰極維護標準下的有機化學(xué)涂層慢慢缺失其天然屏障維護功效造成出泡并裂開的狀況。

陰極剝離產(chǎn)生的因素現(xiàn)階段并未徹底清晰,一般認為涂層陰極剝離的產(chǎn)生與陰極反映導(dǎo)致的部分堿自然環(huán)境相關(guān),但也有另一種很有可能,即涂層增加前已存在于鋼基表層的氧化膜(薄厚為好多個納米技術(shù))及該膜與有機化學(xué)涂層頁面在陰極電極化標準下產(chǎn)生變化而造成剝離。

李勁等較為了一種恒溫干固的環(huán)氧樹脂涂層、一種環(huán)氧樹脂型與一種酚醛樹脂改性材料環(huán)氧樹脂型融熔融合型粉末狀涂層的耐NaCl、NaOH及在3%NaCl水水溶液物質(zhì)中的陰極剝離個人行為后覺得,由陰極反映發(fā)生的堿性環(huán)境導(dǎo)致高聚物溶解是造成涂層陰極剝離的主要因素。

涂層的性能對陰極裂開的速率擁有關(guān)鍵危害,提升涂層的抗偏堿物質(zhì)的能力可明顯提高涂層的抗陰極剝離性能。此外涂層與基材金屬的粘合情況對陰極剝離速率也是有一定的危害,優(yōu)良的粘合性能在一定程度上也能夠提升涂層的抗陰極剝離性能。

依據(jù)已經(jīng)有參考文獻給予的理論依據(jù),為了更好地對危害靜電粉末陰極剝離個人行為以及影響因素作進一步討論。

大家對靜電粉末中危害涂層性能的主要材料要素特別是環(huán)氧樹脂與環(huán)氧固化劑的構(gòu)成與抗陰極剝離能力的相互關(guān)系開展較為。

根據(jù)不斷篩選較為研發(fā)了二種具備優(yōu)良抗持續(xù)高溫長期陰極剝離的環(huán)氧樹脂膠與環(huán)氧固化劑,依其為原材料開展靜電粉末制取與噴漆實驗取得了良好實際效果。

1 實驗一部分

1.1 實驗原材料

環(huán)氧樹脂膠：

E-12-CF(水清洗法生產(chǎn)制造酚醛樹脂改性環(huán)氧樹脂,環(huán)氧樹脂值0.11～1.13,軟化點85～88 ℃)；

JECP-01A JENP-02A(酚醛樹脂環(huán)氧樹脂膠,環(huán)氧樹脂值0.11～0.13,軟化點85～95 ℃) ；

E-10R、GR-10E(柔韌度環(huán)氧樹脂膠環(huán)氧樹脂值0.08～0.12,軟化點82～87 ℃)；

之上環(huán)氧樹脂膠均為常熟市佳發(fā)有機化學(xué)公司產(chǎn)品。

903(二步驟生產(chǎn)制造,環(huán)氧樹脂值0.11～0.14,軟化點90～96 ℃),廣州市宏昌電子材料有限公司。

環(huán)氧固化劑：

JECP-01B (甲基劑量200～210,軟化點82～86 ℃)；

JECP-05B (甲基劑量200～210,軟化點90～100 ℃)。

填充料：

紅柱石型聚乙烯蠟902,美國杜邦公司；

硫酸鋇,離子交換法生產(chǎn)制造,400～600目；

石英粉400～1 000目,安徽省滁州市萬橋絹云母粉廠；

防沉劑801,常熟市佳發(fā)化學(xué)公司；

安息香,黃山市盛龍化工企業(yè)。

1.2 試驗條件與方式

1.2.1 靜電粉末制取

將環(huán)氧樹脂膠、環(huán)氧固化劑、顏填料以及他改性劑在高速攪拌機充足混和勻稱隨后在單螺桿擠出機開展擠壓,擠塑機1區(qū)溫度100 ℃,2區(qū)溫度90 ℃,轉(zhuǎn)速比900 r/min。擠壓后的塊狀物在磨粉設(shè)備中開展研磨成粉,隨后開展篩選要求粒度分布。

1.2.2 靜電粉末噴涂與干固(涂層制取)

按測試標準規(guī)定將待檢驗樣版開展拋丸除銹解決,加熱200～230 ℃,用靜電粉末噴涂將待檢驗靜電粉末噴涂于樣版至要求薄厚,在220～230 ℃干固3 min,開展水冷散熱后待檢驗。

1.2.3 建筑涂料與涂層性能檢驗

選用法國的賽特拉姆DSC熱分析儀測量靜電粉末的反應(yīng)放熱特點,并且用動力學(xué)求算不一樣溫度的固化時間。

按SY/T0315-2005表2規(guī)定檢驗?zāi)z溶時長、相對密度、粒度分析、帶磁物成分等指標值。按S Y/T0315-2005表3要求方式檢驗粘合力、-30 ℃、3°彎折,(60±2)℃、1.5 V耐陰極剝離。

2 結(jié)論與探討

在陰極維護檢測試驗標準下,浸蝕物質(zhì)做到金屬表層可從二種方式完成：一是以軸向根據(jù)自由擴散立即通過有機化學(xué)涂層；

二是根據(jù)陰極剝離實驗時所打孔處涂層與金屬的連接面從法向向內(nèi)部結(jié)構(gòu)腐蝕使剝離總面積擴張。

腐蝕深度既在于涂層的耐腐蝕能力,也在于水溶液的導(dǎo)電率,在陰極剝離實驗的NaCl稀溶液具備很高的導(dǎo)電率,假如浸蝕物質(zhì)做到金屬表層,則電化學(xué)反應(yīng)能夠迅速的效率開展。

根據(jù)上述陰極剝離原理,要提升涂層抗陰極剝離能力,一方面要提升涂層抗物質(zhì)滲入能力,使浸蝕物質(zhì)不容易越過涂層抵達金屬表層。

另一方面則需提升涂層對金屬表層在濕態(tài)標準下的粘合力,一方面可利用提升涂層高聚物交聯(lián)密度或加上對浸蝕物質(zhì)有好的阻礙功效的填充料與改性劑進行加強。

后面一種可利用挑選具備一定的提高、耐溫性、一定正負極官能團的高聚物來提高涂層與合金基材的附著性,根據(jù)表層處理提升涂層與金屬的結(jié)合性來完成。

因而,抗陰極剝離能力的提升需從有機化學(xué)涂層的分子式、合適的顏填料秘方組成這三方面開展,其涂層的破乳化學(xué)物質(zhì)具備更重要功效,大家在實驗分析中進行了關(guān)鍵調(diào)查。

2.1 環(huán)氧樹脂膠的危害

對于 ** E防腐層構(gòu)造,粉末狀層噴漆薄厚在150 μm上下,挑選JECP-01B做為環(huán)氧固化劑,顏填料以及他改性劑不會改變,基本上秘方見表1。

更改不同種類環(huán)氧樹脂膠制取靜電粉末,測量涂層粘合力、抗冷拔與陰極剝離狀況,見表2。

由表2結(jié)論比照,1～6秘方粘合力、冷拔、基本48 h陰極剝離均已通過,但長周期時間調(diào)查不一樣秘方抗陰極剝離能力差別比較大,按抗陰極剝離能力多少順序排列為3>5>2>6>1=4。

從環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)剖析,1、4、6基本上為雙聚合度環(huán)氧樹脂膠,秘方1由于水清洗法加工工藝生產(chǎn)制造的環(huán)氧樹脂膠,一部分環(huán)氧樹脂端基很有可能在數(shù)次長期持續(xù)高溫水清洗過程中產(chǎn)生開環(huán)增益水解反應(yīng),產(chǎn)生α二醇油,不可以參加化學(xué)交聯(lián)反映,使涂層交聯(lián)密度減少。

選用一部分酚醛樹脂改性材料,脲醛樹脂自身干固后交聯(lián)度較高,但殘留的酚羥基主要表現(xiàn)出一定酸堿性,在陰極反映發(fā)生的堿性環(huán)境標準下其抗偏堿比不上環(huán)氧樹脂膠,秘方6選用的二步驟環(huán)氧樹脂膠。

α二醇油成分低于一步水清洗法環(huán)氧樹脂膠,端基反映率高過秘方1,主要表現(xiàn)出極強的防銹功效,但因為雙酚環(huán)氧樹脂膠僅有兩邊基參加化學(xué)交聯(lián)反映,交聯(lián)密度不夠高,不可以抵御長期性陰極剝離。

秘方2選用的是二步驟的酚醛樹脂改性環(huán)氧樹脂,因為α二醇油成分偏少,因而與秘方6一樣具備好的端基反映率,分子式中的酚醛樹脂成份使之比秘方6具備更高一些交聯(lián)密度,因而主要表現(xiàn)出比秘方6更強的抗陰極剝離能力。

對比一樣基本上為二官能的柔韌度環(huán)氧樹脂膠秘方4、5,秘方5主要表現(xiàn)出比除秘方4外的抗陰極剝離能力,緣故可歸結(jié)為秘方4、5的柔韌度環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)使干固與散熱全過程很有可能發(fā)生的熱應(yīng)力小,涂層對金屬的結(jié)合性更強；

但秘方4環(huán)氧樹脂環(huán)氧值較低,干固物交聯(lián)密度低,因而抗陰極剝離實際效果比不上秘方5。秘方3使用的是一種酚醛樹脂環(huán)氧樹脂膠,除開偏少α二醇油的端基缺點外,與二官能環(huán)氧樹脂膠不一樣,它的分子式中還帶有多基團環(huán)氧基,干固物交聯(lián)密度更高一些。

除此之外與脲醛樹脂的酚羥基不一樣,端環(huán)氧基在陰極剝離的堿性環(huán)境中表現(xiàn)出更優(yōu)良的抗陰極剝離能力。

2.2 環(huán)氧固化劑危害

現(xiàn)階段世界各國重防腐靜電粉末所采取的環(huán)氧固化劑基本都是酚類與環(huán)氧樹脂膠加持物質(zhì),所不同的是加持酚類與加持環(huán)氧樹脂及改性劑挑選有一定的區(qū)別。

該類環(huán)氧固化劑的特性與環(huán)氧樹脂膠具備類似構(gòu)造,軟化點貼近,相溶性好,干固速度更快,適合于靜電粉末熱融結(jié)迅速噴漆工藝。

相對性規(guī)定較高溫度下長時間的抗陰極剝離規(guī)定,一般只有兩個端基反映官能團的這類環(huán)氧固化劑也無法符合要求。

依據(jù)抗持續(xù)高溫陰極剝離規(guī)定,在環(huán)氧固化劑分子式中引進了一部分多官能官能團,使凝固物交聯(lián)密度提升,為了更好地清除因交聯(lián)密度太高產(chǎn)生干固全過程熱應(yīng)力提升,適度引進了一部分憎水長脂肪鏈構(gòu)造確保了粘合力。

實驗選擇了在環(huán)氧樹脂膠較為實驗中抗陰極剝離不錯的環(huán)氧樹脂2、3、5、6開展環(huán)氧固化劑挑選較為,顏填料同前,結(jié)論見表3。

環(huán)氧固化劑J E C P-05B與J E C P-01B對比,分子式中提升了多官能構(gòu)造,促使一樣環(huán)氧樹脂對比干固物交聯(lián)密度提升,與柔韌度環(huán)氧樹脂膠G R-10E與二步驟環(huán)氧樹脂膠903項相互配合,抗陰極剝離功效有明顯增加；

而對酚醛樹脂環(huán)氧樹脂膠J E N P-02A、酚醛樹脂改性環(huán)氧樹脂JECP-01A因為環(huán)氧樹脂自身聚合度較高,交聯(lián)密度太高干固物延性提升,很有可能危害到涂層粘合力,因而抗陰極剝離實際效果不如聚合度相對性較低的環(huán)氧固化劑JECP-01B。

2.3 填充料危害

添加填充料的功效除控制成本外,更重要的是減少凝固全過程的容積收攏,降低熱應(yīng)力,提升表面硬度。

填充料的挑選除開規(guī)定有機化學(xué)可塑性不與物質(zhì)反映外還規(guī)定與環(huán)氧樹脂與硬化劑充足融合、侵潤性好、對浸蝕物質(zhì)有良好的阻礙功效,以挑選經(jīng)外表活性解決的活力填充料如經(jīng)氯硅烷偶聯(lián)反應(yīng)化解決的活力石英粉、經(jīng)鈦酸酯偶聯(lián)反應(yīng)解決的硫酸鋇為好。

適度加上一部分塊狀石英粉可提升涂層對浸蝕物質(zhì)的阻擋功效。不一樣填充料組成對涂層性能危害如表4。

2.4 別的危害

除涂膜化學(xué)物質(zhì)與填充料外,防沉劑種類與使用量、除氣劑的劑量及其環(huán)氧樹脂、環(huán)氧固化劑、顏填料中揮發(fā)性有機物均要嚴控,最好挑選對環(huán)氧樹脂與環(huán)氧固化劑相溶性不錯并能合理轉(zhuǎn)移到干固物外表的防沉劑。

因為防沉劑與板材結(jié)合性差,假如防沉劑留存于涂層與金屬材料頁面必然危害粘合力,以操縱少填加好。

噴漆與干固全過程揮發(fā)性有機物的發(fā)生是危害涂層致密性的重要因素,除氣劑安息香自身具備揮發(fā)物,添加過多很有可能危害涂層致密性。環(huán)氧樹脂與硬化劑及顏填料中的揮發(fā)性有機物一樣有有危害功效,應(yīng)盡可能減少。

2.5 靜電粉末的熱特點

選用以上抗陰極剝離效果最好的秘方制取成靜電粉末,測量膠溶標準為200 ℃、13 s,干固反應(yīng)放熱的DSC曲線圖見圖1、圖2。

選用示差掃描儀量熱儀(DSC)檢驗該型涂料的勻速提溫干固的DSC曲線圖如下圖1,該靜電粉末的化學(xué)平衡常數(shù)焓為-56.1 J/g。

對圖1的凝固曲線圖開展積分兌換,按F R E E M A N-C A R R O L L方式開展等溫過程仿真模擬,測量反應(yīng)級數(shù)、反應(yīng)速率常數(shù)與反應(yīng)速率,并從而測算在同一反映溫度下反應(yīng)轉(zhuǎn)換率與時間關(guān)系；

獲得如下圖2的涂料的等溫過程干固曲線圖,由圖2獲得該靜電粉末在220 ℃下固化時間為58 s；

但充分考慮DSC檢測結(jié)果與實際應(yīng)用的誤差,將涂料在220 ℃下的固化時間設(shè)置為1.5～2 min,合乎基本 ** E重防腐構(gòu)造的噴涂施工條件規(guī)定。

3 結(jié) 論

(1)靜電粉末涂層對陰極剝離物質(zhì)的抵抗能力及其涂層對金屬材料基材的附著性是危害靜電粉末涂層抗陰極剝離能力的主要因素,提升涂層交聯(lián)密度,提升涂層耐酸性、耐溫性,提升表層處理,提升涂層與板材的粘接力賽,清除干固與散熱全過程熱應(yīng)力是提升靜電粉末涂層抗持續(xù)高溫長期陰極剝離能力的有效措施。

(2)實驗科學(xué)研究得到以J E N P-02A環(huán)氧樹脂膠、J E C P-01B環(huán)氧固化劑及其G R-10E環(huán)氧樹脂膠J E C P-05B環(huán)氧固化劑為首要涂膜化學(xué)物質(zhì)的靜電粉末,能夠達到直埋鋼質(zhì)管路抗60 ℃、30 d陰極剝離新標準的規(guī)定。

由來：常熟市佳發(fā)有機化學(xué)責任有限公司