CN113930133B - 一种大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

一种大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料及其制备方法，涂料的原料按重量份包括：双酚A型环氧树脂30‑40份，氢化双酚A型环氧树脂10‑20份，酚类固化剂10‑20份，促进剂为0.5‑1份，抗氧剂0.1‑0.5份，流平剂0.5‑1份，消泡剂1‑2份，安息香5‑10份，纳米填料20‑40份，颜料1‑10份，外加流动助剂0.1‑0.2份，该涂料解决了大口径钢管滚涂涂装工艺过程中出现的粉末结块的问题和厚涂过程中粉末涂层粘结面孔隙率和断面孔隙率增加的问题。

Description

一种大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料及其制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
熔结环氧粉末涂料是一类以微细粉末的状态存在，分散介质为空气的涂料产品；钢管热滚涂工艺是将除锈质量合格的钢管首先加热到170℃-240℃之间，通过旋转工装将钢管进行旋转，将一定量的重防腐熔结环氧粉末一次性撒到旋转的钢管内壁上，粉末涂料在旋转的钢管内滚动，利用钢管的高温热量熔融成膜，之后利用钢管的余热完成固化过程。由于热滚涂工艺要求重防腐熔结环氧粉末是一次性撒到170℃-240℃高温的钢管内壁，因此会导致落粉处的粉末量瞬间增多，在接触到高温的钢管内壁时，粉末熔融过快出现结块的问题。
根据防腐钢管行业标准CJ/T120的要求，大口径钢管内壁要求一次性涂膜厚度达到450μm以上，属于厚涂工艺。大口径钢管的热滚涂工艺又要求粉末涂覆之后，利用钢管的余热完成固化过程，这就要求粉末的反应速度足够快活性足够高，粉末的胶化时间短，粉末熔融成膜时间变短。在较厚的涂层要求下，导致粉末涂层粘结面孔隙率和断面孔隙率增加，影响涂层的性能。因此，开发一种既能解决粉末滚涂过程中结块的问题又能解决厚涂过程中粉末涂层粘结面孔隙率和断面孔隙率增加的问题的大口径钢管专用重防腐熔结环氧粉末意义重大。
现有技术一种大口径钢管专用熔结环氧粉末涂料其配方为：双酚A型环氧树脂400-500份，酚醛改性环氧树脂50-60份，固化剂50-99份，催化剂0.5-1份，耐磨减阻填料50-100份，耐腐蚀颜填料190-240份，助剂30-50份，但是该技术并没有解决滚涂涂装工艺过程中出现的粉末结块的问题和厚涂过程中粉末涂层粘结面孔隙率和断面孔隙率增加的问题。
同样现有技术一种钢管热滚涂无后固化专用重防腐环氧粉末涂料及其制备方法中公开了配方：复合环氧树脂500-650份，复合固化剂32-46份，颜料50-60份、助剂10-15份，填料229-408份，该技术解决了钢管热滚涂过程中引发的涂层起泡、涂层与钢管接触面烧焦等问题，但是也没有涉及到滚涂涂装工艺过程中出现的粉末结块的问题和厚涂过程中粉末涂层粘结面孔隙率和断面孔隙率增加的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料及其制备方法，北风那么的涂料可以解决大口径钢管滚涂涂装工艺过程中出现的粉末结块的问题和厚涂过程中粉末涂层粘结面孔隙率和断面孔隙率增加的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下所述：
在本发明的第一方面，提供一种大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，其原料按重量份包括：双酚A型环氧树脂30-40份，氢化双酚A型环氧树脂10-20份，酚类固化剂10-20份，促进剂为0.5-1份，抗氧剂0.1-0.5份，流平剂0.5-1份，消泡剂1-2份，安息香5-10份，纳米填料20-40份，颜料1-10份，外加流动助剂0.1-0.2份。
在本发明的第二方面，提供一种第一方面所述大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料的制备方法，所述制备方法为：按照配比将双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、酚类固化剂、促进剂、抗氧剂、流平剂、消泡剂、安息香、纳米填料、颜料和外加流动助剂在高混机中混合均匀，将混合好的原料经双螺杆挤出机挤出，并经过双辊压片破碎机进行压片破碎，经专用的磨粉设备ACM分级磨进行磨粉，在磨粉过程中通过侧喂料装置添加外加流动助剂，制备出能通过40目-60目筛网的粉末涂料。
本发明的具体实施方式具有以下有益效果：
本发明采用软化点在120℃以上的高软化点的固态环氧树脂，从而能够提高滚涂专用重防腐熔结环氧粉末的玻璃化转变温度，进一步提高粉末涂料的整体耐热性能，解决粉末熔融过快出现结块的问题。
本发明通过添加氢化双酚A型环氧树脂产品，能够降低整个粉末涂料体系由于使用高软化点的双酚A环氧树脂造成的粘度增加的问题，进而促进粉末固化反应过程中小分子物质的逸出，进一步降低厚涂过程中粉末涂层粘结面孔隙率和断面孔隙率。并且氢化双酚A型环氧树脂降低粉末熔融粘度，增加了环氧涂层的外观的平整性。
本发明通过添加消泡剂，能够降低粉末涂料整体的表面张力，改善多孔底材的脱泡性，彻底消泡，增加抗划伤性。
本发明通过添加相比普通粉末涂料配方中较大比例的安息香产品，能够十分显著的通过安息香的脱气效果将粉末在厚涂过程中产品的小分子的气体排出。
本发明通过使用消泡剂和安息香的协同作用，能够十分有效的解决粉末在高温厚涂过程中粉末涂层粘结面孔隙率和断面孔隙率增加的问题。
本发明所制备出的一种大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末，可在170℃-240℃之间完成一米以上大口径钢管的滚涂涂装，符合CJ/T 120-2016《给水涂塑复合钢管》和SY/T0442-2018《钢质管道熔结环氧粉末内防腐层技术标准》中规定的防腐要求。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明的一种实施方式中，提供了一种大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，其原料按重量份包括：双酚A型环氧树脂30-40份，氢化双酚A型环氧树脂10-20份，酚类固化剂10-20份，促进剂为0.5-1份，抗氧剂0.1-0.5份，流平剂0.5-1份，消泡剂1-2份，安息香5-10份，纳米填料20-40份，颜料1-10份，外加流动助剂0.1-0.2份。
在一种或多种实施方式中，所述双酚A型环氧树脂为软化点在120℃以上的高软化点的固态环氧树脂；
优选地，所述双酚A型环氧树脂选自广州宏昌电子产的GESR907；国都化工的YD-017、YD-017H、YD-019；安徽恒远新材料的HY-907H、HY-909、HY-909H中的一种或多种；
在一种或多种实施方式中，所述氢化双酚A型环氧树脂选择国都化工的ST-5100。
本发明中采用软化点在120℃以上的高软化点的固态环氧树脂，从而能够提高滚涂专用重防腐熔结环氧粉末的玻璃化转变温度，进一步提高粉末涂料的整体耐热性能，解决粉末熔融过快出现结块的问题；
并且本发明通过添加氢化双酚A型环氧树脂产品，能够降低整个粉末涂料体系由于使用高软化点的双酚A环氧树脂造成的粘度增加的问题，进而促进粉末固化反应过程中小分子物质的逸出，进一步降低厚涂过程中粉末涂层粘结面孔隙率和断面孔隙率。并且氢化双酚A型环氧树脂降低粉末熔融粘度，增加了环氧涂层的外观的平整性。
在一种或多种实施方式中，所述酚类固化剂为酚醛改性的固化剂产品；
优选地，所述酚类固化剂选自陶氏的D.E.H.84、D.E.H.85、D.E.H.80、D.E.H.81、D.E.H.82、D.E.H.87，韩国国都的KD404、KD405、KD406，陕西金辰的V-205、V-2088、V-2059，大庆庆鲁的969系列、959系列固化剂中的一种或多种。
在一种或多种实施方式中，所述促进剂为咪唑类物质，优选为2-甲基咪唑。
在一种或多种实施方式中，所述抗氧剂为主抗氧剂1010辅抗氧剂168复合使用。
在一种或多种实施方式中，所述流平剂为丙烯酸酯类产品；
优选地，所述流平剂选自宁波南海的PV88、宁波维锴化学的WL588、武汉银彩的L88中的一种或多种。
在一种或多种实施方式中，所述消泡剂为微粉化蜡基产品；
优选地，所述消泡剂选自市售德国BYK-961、广州市泽和化工材料研究开发有限公司生产的Bensub 2999、宁波维锴化学的WK310中的一种或多种。
本发明通过添加消泡剂，能够降低粉末涂料整体的表面张力，改善多孔底材的脱泡性，彻底消泡，增加抗划伤性。
在一种或多种实施方式中，所述安息香为二苯基乙醇酮(苯偶姻)，为粉末涂料专用脱气助剂。本发明通过添加相比普通粉末涂料配方中较大比例的安息香产品，能够十分显著的通过安息香的脱气效果将粉末在厚涂过程中产品的小分子的气体排出。
本发明通过使用消泡剂和安息香的协同作用，能够十分有效的解决粉末在高温厚涂过程中粉末涂层粘结面孔隙率和断面孔隙率增加的问题。
在一种或多种实施方式中，所述纳米填料选自纳米沉淀硫酸钡、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米硅灰石粉、纳米蒙脱土、以及滑石粉、云母粉等填料中的一种或几种。
在一种或多种实施方式中，所述颜料选自钛白粉、群青、酞菁绿、酞菁蓝、铬黄、永固黄、永固红、DPP红中的一种或多种。
在一种或多种实施方式中，所述外加流动助剂为气相二氧化硅产品；
优选地，所述外加流动助剂选自卡博特的M-5、德固赛的R-972中的一种或多种。
本发明所述的大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，可在170℃-240℃之间完成一米以上大口径钢管的滚涂涂装，符合CJ/T 120-2016《给水涂塑复合钢管》和SY/T0442-2018《钢质管道熔结环氧粉末内防腐层技术标准》中规定的防腐要求。
本发明的一种实施方式中，提供了一种上述大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料的制备方法，所述制备方法为：按照配比将双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、酚类固化剂、促进剂、抗氧剂、流平剂、消泡剂、安息香、纳米填料、颜料和外加流动助剂在高混机中混合均匀，将混合好的原料经双螺杆挤出机挤出，并经过双辊压片破碎机进行压片破碎，经专用的磨粉设备ACM分级磨进行磨粉，在磨粉过程中通过侧喂料装置添加外加流动助剂，制备出能通过40目-60目筛网的粉末涂料。
下面结合具体的实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1
本实施例所用的原材料的配比为：双酚A型环氧树脂为广州宏昌电子的GESR907，重量为30份；其所用的氢化双酚A型环氧树脂采用国都化工的ST-5100，重量为10份；酚类固化剂采用大庆庆鲁的酚类固化剂969F02X，重量为10份；抗氧剂(1010：168质量比3:1)，重量为0.4份；2-甲基咪唑，重量为0.6份；流平剂，重量为0.5份；消泡剂，重量为1份；安息香，重量为5份；纳米填料为沉淀硫酸钡与纳米二氧化硅的复合物，重量为39.4份，其中纳米硫酸钡与纳米二氧化硅比例为1:1；颜料为钛白粉和酞青蓝，重量为3份，其中钛白粉和酞青蓝重量比为2:1；外加流动助剂，重量为0.1份。按照上述配比在机中进行混料并经过挤出机挤出、双辊压片机的压片破碎及ACM分级磨的磨粉，制备出蓝色环氧粉末涂料。
实施例2
本实施例所用的原材料的配比为：双酚A型环氧树脂为广州宏昌电子的GESR907，重量为30份；其所用的氢化双酚A型环氧树脂采用国都化工的ST-5100，重量为10份；酚类固化剂采用大庆庆鲁的酚类固化剂969F02X，重量为10份；抗氧剂(1010：168质量比3:1)，重量为0.4份；2-甲基咪唑，重量为0.6份；流平剂，重量为0.5份；消泡剂，重量为1份；安息香，重量为8份；纳米填料为沉淀硫酸钡与纳米二氧化硅的复合物，重量为36.4份，其中纳米硫酸钡与纳米二氧化硅比例为1:1；颜料为钛白粉和酞青蓝，重量为3份，其中钛白粉和酞青蓝重量比为2:1；外加流动助剂，重量为0.1份。按照上述配比在机中进行混料并经过挤出机挤出、双辊压片机的压片破碎及ACM分级磨的磨粉，制备出蓝色环氧粉末涂料。
对比例1
本实施例所用的原材料的配比为：双酚A型环氧树脂为普通环氧树脂604，重量为30份；其所用的氢化双酚A型环氧树脂采用国都化工的ST-5100，重量为10份；酚类固化剂采用大庆庆鲁的酚类固化剂969F02X，重量为10份；抗氧剂(1010：168质量比3:1)，重量为0.4份；2-甲基咪唑，重量为0.6份；流平剂，重量为0.5份；消泡剂，重量为1份；安息香，重量为5份；纳米填料为沉淀硫酸钡与纳米二氧化硅的复合物，重量为39.4份，其中纳米硫酸钡与纳米二氧化硅比例为1:1；颜料为钛白粉和酞青蓝，重量为3份，其中钛白粉和酞青蓝重量比为2:1；外加流动助剂，重量为0.1份。按照上述配比在机中进行混料并经过挤出机挤出、双辊压片机的压片破碎及ACM分级磨的磨粉，制备出蓝色环氧粉末涂料。
对比例2
双酚A型环氧树脂为广州宏昌电子的GESR907，重量为40份；酚类固化剂采用大庆庆鲁的酚类固化剂969F02X，重量为10份；抗氧剂(1010：168质量比3:1)，重量为0.4份；2-甲基咪唑，重量为0.6份；流平剂，重量为0.5份；消泡剂，重量为1份；安息香，重量为5份；纳米填料为沉淀硫酸钡与纳米二氧化硅的复合物，重量为39.4份，其中纳米硫酸钡与纳米二氧化硅比例为1:1；颜料为钛白粉和酞青蓝，重量为3份，其中钛白粉和酞青蓝重量比为2:1；外加流动助剂，重量为0.1份。按照上述配比在机中进行混料并经过挤出机挤出、双辊压片机的压片破碎及ACM分级磨的磨粉，制备出蓝色环氧粉末涂料。
对比例3
本实施例所用的原材料的配比为：双酚A型环氧树脂为广州宏昌电子的GESR907，重量为30份；其所用的氢化双酚A型环氧树脂采用国都化工的ST-5100，重量为10份；酚类固化剂采用大庆庆鲁的酚类固化剂969F02X，重量为10份；抗氧剂(1010：168质量比3:1)，重量为0.4份；2-甲基咪唑，重量为0.6份；流平剂，重量为0.5份；消泡剂，重量为1份；安息香，重量为0.5份；纳米填料为沉淀硫酸钡与纳米二氧化硅的复合物，重量为43.9份，其中纳米硫酸钡与纳米二氧化硅比例为1:1；颜料为钛白粉和酞青蓝，重量为3份，其中钛白粉和酞青蓝重量比为2:1；外加流动助剂，重量为0.1份。按照上述配比在机中进行混料并经过挤出机挤出、双辊压片机的压片破碎及ACM分级磨的磨粉，制备出蓝色环氧粉末涂料。
对比例4
本实施例所用的原材料的配比为：双酚A型环氧树脂为广州宏昌电子的GESR907，重量为30份；其所用的氢化双酚A型环氧树脂采用国都化工的ST-5100，重量为10份；酚类固化剂采用大庆庆鲁的酚类固化剂969F02X，重量为10份；抗氧剂(1010：168质量比3:1)，重量为0.4份；2-甲基咪唑，重量为0.6份；流平剂，重量为0.5份；安息香，重量为8份；纳米填料为沉淀硫酸钡与纳米二氧化硅的复合物，重量为37.4份，其中纳米硫酸钡与纳米二氧化硅比例为1:1；颜料为钛白粉和酞青蓝，重量为3份，其中钛白粉和酞青蓝重量比为2:1；外加流动助剂，重量为0.1份。按照上述配比在机中进行混料并经过挤出机挤出、双辊压片机的压片破碎及ACM分级磨的磨粉，制备出蓝色环氧粉末涂料。
表1、粉末及涂层理化性能测试结果
由表1中的结果可知，本发明所提供的一种大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末，能够很好的适用于滚涂工艺的使用要求，涂层平整，色泽均匀，没有结块现象的发生，且涂层的粘结面孔隙率和断面孔隙率得到很大的降低，所得的涂层致密，有良好的附着力和耐水渗透性，具有良好的市场应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：双酚A型环氧树脂30-40份，氢化双酚A型环氧树脂10-20份，酚类固化剂10-20份，促进剂为0.5-1份，抗氧剂0.1-0.5份，流平剂0.5-1份，消泡剂1-2份，安息香5-10份，纳米填料20-40份，颜料1-10份，外加流动助剂0.1-0.2份，所述双酚A型环氧树脂为软化点在120℃以上的高软化点的固态环氧树脂；
所述双酚A型环氧树脂选自广州宏昌电子产的GESR907；国都化工的YD-017、YD-017H、YD-019；安徽恒远新材料的HY-907H、HY-909、HY-909H中的一种或多种；所述氢化双酚A型环氧树脂选择国都化工的ST-5100；
所述消泡剂为微粉化蜡基产品。
2.如权利要求1所述的大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，其特征在于，所述酚类固化剂为酚醛改性的固化剂产品；
所述酚类固化剂选自陶氏的D.E.H.84、D.E.H.85、D.E.H.80、D.E.H.81、D.E.H.82、D.E.H.87，韩国国都的KD404、KD405、KD406，陕西金辰的V-205、V-2088、V-2059，大庆庆鲁的969系列、959系列固化剂中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，其特征在于，所述促进剂为咪唑类物质。
4.如权利要求3所述的大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，其特征在于，所述促进剂为2-甲基咪唑。
5.如权利要求1所述的大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，其特征在于，所述抗氧剂为主抗氧剂1010辅抗氧剂168复合使用。
6.如权利要求1所述的大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，其特征在于，所述流平剂为丙烯酸酯类产品。
7.如权利要求6所述的大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，其特征在于，所述流平剂选自宁波南海的PV88、宁波维锴化学的WL588、武汉银彩的L88中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，其特征在于，所述消泡剂选自德国BYK-961、广州市泽和化工材料研究开发有限公司生产的Bensub 2999、宁波维锴化学的WK310中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，其特征在于，所述纳米填料选自纳米沉淀硫酸钡、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米硅灰石粉、纳米蒙脱土、以及滑石粉、云母粉中的一种或几种。
10.如权利要求1所述的大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，其特征在于，所述颜料选自钛白粉、群青、酞菁绿、酞菁蓝、铬黄、永固黄、永固红、DPP红中的一种或多种；
所述外加流动助剂为气相二氧化硅。
11.如权利要求10所述的大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料，其特征在于，所述外加流动助剂选自卡博特的M-5、德固赛的R-972中的一种或多种。
12.一种权利要求1-11任一所述大口径钢管滚涂专用重防腐熔结环氧粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：按照配比将双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、酚类固化剂、促进剂、抗氧剂、流平剂、消泡剂、安息香、纳米填料、颜料和外加流动助剂在高混机中混合均匀，将混合好的原料经双螺杆挤出机挤出，并经过双辊压片破碎机进行压片破碎，经专用的磨粉设备ACM分级磨进行磨粉，在磨粉过程中通过侧喂料装置添加外加流动助剂，制备出能通过40目-60目筛网的粉末涂料。
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