石油天然气管道运输已有 100多年的历史,管道腐蚀一直是制约其发展的主要问题。热熔结环氧粉末涂料(FBE)因其附着力高、防腐性能强、机械性能优异的特点,已成为最重要的管道防腐涂料。
热熔结环氧粉末涂料主要由环氧树脂、固化剂、助剂、填料等组成,不含溶剂,以粉末状态涂装并热熔结固化成膜。成膜之后,涂层与基体界面结合力高,涂层致密度高,防腐性能优异。上世纪60年代,美国朗士巴格公司率先将热熔结环氧粉末涂料用于管道防腐,并且不断发展成为管道防腐涂料之首。我国对环氧粉末涂料的开发和应用起步相对较晚,而在石油天然气管道上应用更是只有数十年的时间。但是在近几年中其发展迅速,一些新产品、新技术得以广泛应用,并取得了显著的经济效益。
石油天然气管道运输已有 100多年的历史,管道腐蚀一直是制约其发展的主要问题。热熔结环氧粉末涂料(FBE)因其附着力高、防腐性能强、机械性能优异的特点,已成为最重要的管道防腐涂料。
热熔结环氧粉末涂料主要由环氧树脂、固化剂、助剂、填料等组成,不含溶剂,以粉末状态涂装并热熔结固化成膜。成膜之后,涂层与基体界面结合力高,涂层致密度高,防腐性能优异。上世纪60年代,美国朗士巴格公司率先将热熔结环氧粉末涂料用于管道防腐,并且不断发展成为管道防腐涂料之首。我国对环氧粉末涂料的开发和应用起步相对较晚,而在石油天然气管道上应用更是只有数十年的时间。但是在近几年中其发展迅速,一些新产品、新技术得以广泛应用,并取得了显著的经济效益。
低温固化也是近年来环氧粉末涂料的热门研究内容。环氧粉末涂料的固化温度通常在160C以上,固化时间也需要超过10min,这不仅能耗较高,也使涂装工艺繁琐,同时较高的固化温度也限制了粉末涂料在热敏感材料上的使用。因此,必须对环氧粉末涂料的低温固化技术进行研究。研究表明,采用官能团活性更高的树脂和固化剂,或加入固化促进剂等方式都能有利于低温固化。
需要注意的是,原料、配方设计以及涂装工艺,是决定环氧粉末涂料性能的主要因素。合肥工业大学 巴旭民 通过对基体树脂、固化剂、改性剂、填料、助剂等组分进行性能分析和筛选,设计了一种防腐性能优异的环氧粉末涂料配方并制定了合适的粉末制备及涂装工艺。主要内容如下:
(1)分析了纯环氧体系、环氧/聚体系、纯聚体系粉末涂料的防腐性能,发现环氧粉末涂料对管道的防腐蚀作用优良。与传统双酚A型环氧脂相比,酚醛改性环氧树脂具有更多的环氧基团,涂层交联密度更高,防腐性能更加优异。实验结果显示酚醛改性树脂会降低涂层柔韧性,因此,在双层热熔结环氧粉末涂料涂装时面层应采用不含酚醛改性树脂的纯环氧粉末涂料。
(2)分析了固化剂对纯环氧粉末涂料性能的影响,发现与酚类固化剂相比双氰胺作为固化剂时,涂层交联密度高、致密性好、防腐性能更强。双氰胺固化剂N-H键难以打开,反应速率较慢,需加入催化剂提高固化速率。
(3)研究了填料对涂层性能的影响。硅灰石、云母粉等硅酸盐类填料比硫酸钡、碳酸钙填料具有更好的防腐性能,最佳添加量为3035%。添加高密度聚乙烯蜡粉可以有效改善环氧粉末涂层的抗划伤性能,且对其它性能几乎没有影响,最佳添加量为2%。
(4)探讨了涂料制备与涂装工艺。应控制物料在挤出机中的停留时间与温度底材涂装前应进行喷砂处理,并预热至230~240C;单层FBE 涂装时,适宜的涂层厚度为300-400um,双层FBE涂装时,底层、面层适宜厚度分别为300-400um400-500um。
(5)制备的粉末涂料应用于澳大利亚石油管道项目,性能良好。
总结:
自石油天然气工业快速发展以来,石油天然气管道的防腐问题一直是研究的热门内容,并由此开发出了众多用于石油天然气管道防腐用涂料。在众多防腐涂料中,热熔结环氧粉末涂料因其防腐性能强、附着力高的优点,已成为石油天然气管道的主要防腐涂料。然而,不同成分、不同配方的环氧粉末涂料通常具有较大的性能差异。例如,树脂的结构、固化剂的类型、填料的种类等最终都会影响粉末涂料的使用性能。因此,选择合适的原材料以及配方设计是决定环氧粉末涂料性能的重要内容。
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