本文主要討論分析了超耐水高Tg2環(huán)氧粉末涂料環(huán)氧樹脂、固化劑和填料的選擇。其中環(huán)氧樹脂C、固化劑B和填料為硅灰石或硅微粉制得的環(huán)氧粉末涂層玻璃化溫度Tg2高達(dá)150℃左右，且水煮性能優(yōu)異，在160℃蒸餾水中浸泡213d，撬剝附著力1級(jí)，與普通環(huán)氧樹脂相比，極大地提高了防腐性能，可應(yīng)用于環(huán)境更加苛刻的重防腐領(lǐng)域。

1 前言

隨著環(huán)保意識(shí)的日益增長(zhǎng)，我國(guó)對(duì)VOC的排放管控愈發(fā)嚴(yán)格。粉末涂料以其綠色環(huán)保、零VOC等優(yōu)點(diǎn)將會(huì)不斷取代液體涂料，在涂料行業(yè)占有舉足輕重的地位。

環(huán)氧型、環(huán)氧/聚酯型和聚酯型粉末涂料由于其性能優(yōu)異、價(jià)格便宜在粉末涂料行業(yè)中占有絕大部分市場(chǎng)。其中，聚酯樹脂中含有酯鍵容易水解，因此其耐水性和耐化學(xué)性能極差，不適用于重防腐領(lǐng)域。環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的耐水性、耐化學(xué)性和優(yōu)良的機(jī)械性，是重防腐粉末涂料的主要原料。隨著重防腐粉末涂料技術(shù)的不斷成熟和完善，客戶對(duì)粉末涂料的各項(xiàng)性能指標(biāo)有了更加嚴(yán)格的要求，適用環(huán)境也更加苛刻。因此，高性能粉末涂料的研發(fā)和推廣勢(shì)在必行。

普通環(huán)氧粉末涂料的玻璃化溫度Tg2一般低于110℃。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SY/T0315-2013中規(guī)定涂層玻璃化溫度Tg2應(yīng)大于最高使用溫度+40℃，普通環(huán)氧粉末涂料只能適用于操作溫度不高于70℃的環(huán)境中，超出此溫度，環(huán)氧涂層的各項(xiàng)機(jī)械性能和防腐性能降低，腐蝕介質(zhì)更容易滲透入涂層與基材界面，使涂層附著力降低、涂層起泡，進(jìn)而喪失防腐性能。

本文旨在研發(fā)一種超耐水高Tg2環(huán)氧粉末涂料，其涂層玻璃化溫度Tg2可達(dá)150℃，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0315-2013，可適用于操作溫度高達(dá)110℃的環(huán)境中，并且其耐水性能優(yōu)異，在160℃的蒸餾水中浸泡213d，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 120-2016撬剝涂層，附著力仍為1級(jí)。因而，相比普通環(huán)氧粉末涂料，本文制得的超耐水高Tg2環(huán)氧粉末涂料極大地提高了涂層的適用溫度和使用壽命，可應(yīng)用于環(huán)境更加苛刻的重防腐領(lǐng)域。

2.1 原材料

環(huán)氧樹脂A、環(huán)氧樹脂B、環(huán)氧樹脂c、固化劑A、固化劑B、流平劑、鈦白粉、炭黑、輕質(zhì)碳酸鈣（簡(jiǎn)稱輕鈣）、硅灰石、硅微粉等。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

平行雙螺桿擠出機(jī)、磨機(jī)、天平、高溫水實(shí)驗(yàn)儀、壓扁實(shí)驗(yàn)儀、差示掃描量熱儀（DSC）、沖擊試驗(yàn)儀。

2.3 實(shí)驗(yàn)工藝

按照相應(yīng)的配方工藝，分別稱量原材料，預(yù)混合，用平行雙螺桿擠出機(jī)擠出（一區(qū)溫度為75~85℃，二區(qū)溫度為105~115℃），冷卻壓片，粉碎過160目篩，制得環(huán)氧粉末涂料。鋼管拋丸預(yù)處理后，將鋼管在烘箱中預(yù)熱到150、160℃，將制得環(huán)氧粉末涂料用靜電噴涂工藝噴涂于預(yù)熱后的鋼管上，再放入180℃的烘箱中15min（后固化180℃/15min)，制得環(huán)氧涂層樣品，涂層厚度為300~400μm。

2.4 性能檢測(cè)

對(duì)制得環(huán)氧粉末及其涂層樣品進(jìn)行以下性能檢差示掃描量熱儀（DSC）測(cè)試：按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23257-2017《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層》進(jìn)行檢測(cè)；

沖擊測(cè)試：5J，按照CJ/T120·2016《給水涂塑復(fù)合鋼管》進(jìn)行檢測(cè)；

壓扁測(cè)試：按照CJ/T 120-2016《給水涂塑復(fù)合鋼管》進(jìn)行檢測(cè)；

水煮附著力：水溫為160℃，蒸餾水，測(cè)試方法根據(jù)CJ/T 120-2016《給水涂塑復(fù)合鋼管》進(jìn)行。

3結(jié)果與討論

3.1 環(huán)氧樹脂及固化劑的選擇

實(shí)驗(yàn)選擇環(huán)氧樹脂A、B、C三種和固化劑A、B，其中環(huán)氧樹脂A的環(huán)氧當(dāng)量為800、820g/eq、軟化點(diǎn)99~101℃，環(huán)氧樹脂B的環(huán)氧當(dāng)量為390~410g/eq、軟化點(diǎn)99~101℃，環(huán)氧樹脂C的環(huán)氧當(dāng)量為390~410g/eq，軟化點(diǎn)為94~96℃；固化劑A的羥基當(dāng)量為175~181g/eq、軟化點(diǎn)84℃，固化劑B的羥基當(dāng)量為45~46g/eq、軟化點(diǎn)為80℃，環(huán)氧粉末配方及其涂層性能檢測(cè)結(jié)果如表1、表2和圖1所示。

從表1和表2中可以看出，環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量越小和固化劑的羥基當(dāng)量越小，制得涂層的玻璃化溫度Tg2越高。這是因?yàn)榄h(huán)氧當(dāng)量和羥基當(dāng)量越小，表明環(huán)氧樹脂的反應(yīng)基團(tuán)環(huán)氧基和固化劑的反應(yīng)基團(tuán)羥基越多，交聯(lián)密度增大。因此，制得涂層玻璃化溫度Tg2越高。配方3涂層玻璃化溫度Tg2明顯高于配方2，配方6涂層玻璃化溫度Tg2明顯高于配方5，這表明環(huán)氧樹脂c中的其他活性基團(tuán)（如：羥基等）高于環(huán)氧樹脂B，使得配方3和配方6交聯(lián)密度更大，從而獲得更高的玻璃化溫度。

由表2可知，在分子基團(tuán)相近的情況下，涂層水煮附著力與涂層玻璃化溫度Tg2呈正相關(guān)。配方4機(jī)械性能不通過的原因可能是固化劑含量太少，只占環(huán)氧樹脂A的4.5％，導(dǎo)致固化劑與環(huán)氧樹脂不能完全混溶，涂層固化不完全、固化程度不均一，從而影響涂層機(jī)械性能。配方5和配方6的涂層玻璃化溫度Tg2明顯高于其他配方，且水煮附著力性能明顯優(yōu)于其他配方。其中配方6的各項(xiàng)性能最佳，其玻璃化溫度Tg2高達(dá)150℃左右，可應(yīng)用于操作溫度較高的環(huán)境中；在160℃的水中浸泡213d，涂層表面無明顯變化，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 120-2016的水煮附著力檢測(cè)方法，用小刀撬剝附著力仍為1級(jí)，水煮性能明顯優(yōu)于普通環(huán)氧粉末，可應(yīng)用于更加苛刻的防腐環(huán)境中。

3.2 填料的選擇

填料作為粉末涂料的主要成分在粉末涂料配方中含量一般為30％左右，因此，填料的選取對(duì)粉末涂料各項(xiàng)性能有至關(guān)重要的作用。本文主要對(duì)輕鈣、硅灰石和硅微粉進(jìn)行了研究對(duì)比，如表3、4所示。填料為輕鈣粉末涂料配方7的涂層性能明顯差于填料為硅灰石和硅微粉粉末涂料配方6和配方8。這主要原因是輕鈣的主要成分是碳酸鈣（CaC03），碳酸鈣具有一定的吸潮能力。在水煮過程中，輕鈣會(huì)一定程度的吸收水分，使水分更容易滲透到涂層與鋼管界面，從而使涂層起泡失去附著力，進(jìn)而從鋼管上脫落失去防腐能力。從表3和表4中可以看出，配方6和配方8的耐水煮性能接近，說明硅灰石和硅微粉對(duì)水的吸潮性能接近。

4 結(jié)語

（1）環(huán)氧樹脂粉末涂層機(jī)械性能優(yōu)異，與基材附著力好，防腐性高，能滿足防腐性能的各項(xiàng)要求。

（2）環(huán)氧樹脂C和固化劑B制得涂層玻璃化溫度Tg高達(dá)150℃，可用于操作溫度較高的環(huán)境中。

（3）填料對(duì)環(huán)氧涂層的耐水煮性能有明顯的影響，輕鈣具有一定的吸潮能力，嚴(yán)重影響涂層的耐水煮性能。

（4）在本文中，環(huán)氧樹脂C、固化劑B和填料為硅灰石或硅微粉制得環(huán)氧粉末涂層各項(xiàng)機(jī)械性能優(yōu)良，具有最高玻璃化溫度Tg，高達(dá)150℃左右，可用于高溫操作環(huán)境。并且具有最佳耐水煮性能，在160℃蒸餾水中浸泡213d，涂層附著力仍為1級(jí)，極大地提高了涂層的適用溫度和使用壽命，可應(yīng)用于環(huán)境更加苛刻的重防腐領(lǐng)域。

文/曹雨，李效忠，王志強(qiáng)，趙金祥

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