CN1205288C - 改性双层环氧粉末涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种改性双层环氧粉末涂料及其制备方法。解决了现有的防腐管生产成本高、抗冲击、抗表面划伤性能差的问题。其特征在于：该改性双层环氧粉末涂料中各组份及其配比按重量百分比如下：环氧树脂40%～45%；改性丙烯酸树脂8%～10%；固化剂9%～10%；流平剂8%～10%；消孔剂0.5%～0.6%；催化剂0.6%～0.7%；硬脂酸钙2%～4%；颜料0.9%～1.0%；钛白粉9%～12%；硫酸钡12%～14%；绢云母2%～5%；将上述各组分按其重量份投入到混合罐中，搅拌送到挤出机挤出、压片、风冷、压碎成小片、磨粉、分筛收取规定粒度的成品粉末。该改性双层环氧粉末涂料具有成本低、抗冲击及抗表面划伤性能好的特点。
Description
技术领域：
本发明涉及防腐涂料领域所用的粉末涂料，属于一种改性双层环氧粉末涂料及其制备方法。
背景技术：
目前国内钢质管道的外防腐管常用的有三种：一是PE结构防腐管，这种防腐管应用量大，使用寿命可达50年，但生产工艺复杂、成本高，使用中阴极屏蔽很难实现阴极保护，不适合推广应用；二是单FBE喷涂防腐管，这种防腐管应用量大，防腐效果好，但抗冲击、抗表面划伤性能差，受重撞击会出现裂纹，失去防腐效果；三是美国3M公司、杜邦公司的双层环氧粉末防腐管，解决了单FBE喷涂防腐中存在的问题，但它是两种不同的粉末，要分别喷涂，需要增加三套供粉系统和三套喷粉系统，加大了设备投资及涂装难度，提高了生产成本。
发明内容：
为了克服现有的防腐管生产成本高、抗冲击、抗表面划伤性能差的不足，本发明提供一种改性双层环氧粉末涂料及其制备方法，该改性双层环氧粉末涂料具有成本低、抗冲击及抗表面划伤性能好的特点，生产工艺简单成本低。
本发明所采用的技术方案是：该改性双层环氧粉末涂料中各组份及其配比按重量百分比如下：环氧树脂40％～45％；改性丙烯酸树脂8％～10％；固化剂9％～10％；流平剂8％～10％；消孔剂0.5％～0.6％；催化剂0.6％～0.7％；硬脂酸钙2％～4％；颜料0.9％～1.0％；钛白粉9％～12％；硫酸钡12％～14％；绢云母2％～5％。
上述的环氧树脂为E-12固态双酚A环氧树脂；改性丙烯酸树脂其分子量为1000～15000；固化剂为高分子酚类聚合物固化剂，其分子量为2000～3000；流平剂为聚丙烯酸丁酯，其分子量为4000～6000；消孔剂为安息香；颜料为酞菁绿及耐晒黄且各占50％；催化剂为2-甲基咪唑。
一种制备具有上述方案的改性双层环氧粉末涂料的方法，将上述方案中的各组分按其配比投入到混合罐中，常温下高速混合搅拌两次，每次2分钟，混合均匀后放出，送到挤出机挤出、压成1～2mm的薄片，挤出机机身温度设置为：1区86℃±3℃，2区105℃±5℃，物料经挤出、压片、风冷、压碎成小片、磨粉、分筛收取规定粒度的成品粉末。
本发明具有如下有益效果：由于该改性双层环氧粉末涂料具有上述方案中的组分及制备方法，将该粉末涂覆于加热的钢质管道外表面，在熔融胶化、固化时，热固型粉末环氧树脂在高温下固化下移，在钢管表面形成防腐层，热塑粉末改性丙烯酸树脂在高温下不固化向上迁移于表面流平，经冷却固化形成防护层，从而形成理想的双层结构涂层，起到良好的防腐、防护效果；喷涂时只需一套设备成本低，且生产工艺简单成本低。
具体实施方式：
下面将对本发明作进一步的说明：
该改性双层环氧粉末涂料中各组份及其配比按重量百分比如下：E-12固态双酚A环氧树脂占40％～45％，其环氧当量为900～1050g/eq、相对密度为1.17～1.20、软化点为90℃～104℃，该环氧树脂是形成防腐膜主要物质，收缩率低、耐水、耐化学腐蚀、耐有机溶剂，与钢质材料粘结牢固且优选重量百分含量为41.6％；改性丙烯酸树脂占8％～10％，其分子量为1000～15000，且其制取方法为多种丙烯酸酯类在反应器内在80℃～90℃的温度下搅拌，聚合反应2～3小时后，缓慢加入丁二烯，再聚合到终点，即得到改性丙烯酸树脂，该改性丙烯酸树脂是防护膜的基础树脂，优选重量百分含量为8.3％；高分子酚类聚合物固化剂占9％～10％，其分子量为2000～3000，该高分子酚类固化剂能促使粉末在高温下固化，优选重量百分含量为10％；聚丙烯酸丁酯占8％～10％，它能使粉末在熔融状态下流平，其优选重量百分含量为10.5％、分子量为4000～6000；安息香占0.5％～0.6％，它能消除涂膜可能产生的针孔，优选重量百分含量为0.5％；2-甲基咪唑占0.6％～0.7％，它能帮助环氧树脂固化，优选重量百分含量为0.6％；硬脂酸钙占2％～4％，它起润滑、增加塑性的作用，优选重量百分含量为3.0％；颜料占0.9％～1.0％，它由酞菁绿及耐晒黄组成且各占50％，它起着色的作用，优选重量百分含量为0.7％；钛白粉占9％～12％，它为填料，能增加涂膜强度，优选重量百分含量为9.2％；硫酸钡占12％～14％，它为填料，能增加涂膜强度，优选重量百分含量为12.5％；绢云母占2％～5％，它为填料，能增加涂膜抗水性，优选重量百分含量为3.1％。
可采取下述三种方案对本发明作进一步说明：
以改性双层环氧粉末涂料20kg箱装为例，各组份按其重量百分比计量加入如表1：
表1
| 原料名称 | 配方(kg) | |||
| 方案1 | 方案2 | 方案3 | ||
| 环氧树脂 | 8.32 | 8.32 | 8.37 | |
| 改性丙烯酸树脂 | 1.97 | 1.66 | 1.53 | |
| 高分子酚类固化剂 | 2.00 | 2.00 | 2.00 | |
| 聚丙烯酸丁酯流平剂 | 1.80 | 2.10 | 1.86 | |
| 2-甲基咪唑 | 0.12 | 0.12 | 0.15 | |
| 安息香 | 0.10 | 0.10 | 0.12 | |
| 钛白粉 | 1.84 | 1.84 | 1.91 | |
| 硫酸钡 | 2.50 | 2.50 | 2.60 | |
| 绢云母 | 0.65 | 0.61 | 0.66 | |
| 硬脂酸钙 | 0.55 | 0.60 | 0.65 | |
| 颜料 | 耐晒黄 | 0.075 | 0.075 | 0.075 |
| 酞菁绿 | 0.075 | 0.075 | 0.075 | |
将上表中环氧树脂、固化剂、耐晒黄按其配比及钛白粉、流平剂、硫酸钡、消孔剂、硬脂酸钙按其配比的一半混合后作为底层防腐粉末投入到混合罐中，常温下高速混合搅拌两次，每次2分钟，混合均匀后放出，送到挤出机挤出、压成1～2mm的薄片，挤出机机身温度设置为：1区86℃±3℃，2区105℃±5℃，物料经挤出、压片、风冷、压碎成黄色小片；将上表中的改性丙烯酸树脂、绢云母、酞菁绿按其配比及钛白粉、流平剂、硫酸钡、消孔剂、硬脂酸钙按其配比的一半混合后作为面层防护粉末投入到混合罐中，常温下高速混合搅拌两次，每次2分钟，混合均匀后放出，送到挤出机挤出、压成1～2mm的薄片，挤出机机身温度设置为：1区86℃±3℃，2区105℃±5℃，物料经挤出、压片、风冷、压碎成绿色小片；将上述两种小片料混合均匀后磨粉、分筛收取规定粒度的成品粉末，此生产工艺简单，成本低。
依据SY/T0315-97和Q/CNPC38-2002标准取样测试粒度、胶化时间、固化时间，并喷涂试样测试附着力和抗冲击强度，测试结果如下表2：
表2
| 项目 | 检验结果 | |||
| 方案1 | 方案2 | 方案3 | ||
| 粒度分布 | 150μm筛上粉末≤4％ | 3.6 | 3.6 | 3.6 |
| 250μm筛上粉末≤0.2％ | 0 | 0 | 0 | |
| 胶化时间(205℃±3℃，≥12s) | 16 | 15 | 13 | |
| 固化时间(230℃±3℃，≤3min) | 2.6 | 2.6 | 2.6 | |
| 外观 | 表面平整光滑，无缩孔、针孔 | 表面平整光滑，无缩孔、针孔 | 表面平整光滑，无缩孔、针孔 | |
| 附着力(95±2℃，24h) | 1级 | 1级 | 1级 | |
| 抗冲击强度(涂膜厚≥600μm，冲击高度50) | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | |
| 24h阴极剥离 | 2.5mm | 2.0mm | 4.0mm | |
由上表可知：该改性双层环氧粉末涂料测试结果均合格，且方案2效果最好为优选配方；同时可以得知该粉末涂料抗冲击性能好。
将粉末涂料涂覆于加热的钢质管道外表面，在熔融胶化、固化时，热固型粉末环氧树脂在高温下环氧基团发生交联反应固化下移，在钢管表面形成防腐层，热塑粉末改性丙烯酸树脂在高温下不固化向上迁移于表面流平，经冷却固化形成防护层，从而形成理想的双层结构涂层，起到良好的防腐、防护效果，且该粉末只需要一组喷涂装置即可完成钢质管道外防腐作业，并且将该双层结构涂层局部剖开后可明显看到绿色防护层下的黄色防腐层。比使用美国3M公司的底、面粉末涂覆钢质管道外防腐作业需要三组喷涂装置要省费用、简便、易操作，生产成本低，适应性强。
由此可见，该改性双层环氧粉末涂料生产工艺简单成本低，喷涂一次完成，不需增加设备成本低，可适应现有FBE外防涂装线作业，可以推广应用。
Claims (9)
1、一种改性双层环氧粉末涂料，其特征在于：由下列各组份组成：
组份 重量百分比(％)
环氧树脂 40～45
改性丙烯酸树脂 8～10
固化剂 9～10
流平剂 8～10
消孔剂 0.5～0.6
催化剂 0.6～0.7
硬脂酸钙 2～4
颜料 0.7～1.0
钛白粉 9～12
硫酸钡 12～14
绢云母 2～5
2、根据权利要求1所述的改性双层环氧粉末涂料，其特征在于：环氧树脂为E-12固态双酚A环氧树脂。
3、根据权利要求1所述的改性双层环氧粉末涂料，其特征在于：改性丙烯酸树脂其分子量为1000～15000。
4、根据权利要求1所述的改性双层环氧粉末涂料，其特征在于：固化剂为高分子酚类聚合物固化剂，其分子量为2000～3000。
5、根据权利要求1所述的改性双层环氧粉末涂料，其特征在于：流平剂为聚丙烯酸丁酯，其分子量为4000～6000。
6、根据权利要求1所述的改性双层环氧粉末涂料，其特征在于：消孔剂为安息香。
7、根据权利要求1所述的改性双层环氧粉末涂料，其特征在于：颜料为酞菁绿及耐晒黄且各占50％。
8、根据权利要求1所述的改性双层环氧粉末涂料，其特征在于：催化剂为2-甲基咪唑。
9、一种制备权利要求1所述的改性双层环氧粉末涂料的方法，其特征在于：将权利要求1中的组分按其配比投入到混合罐中，常温下高速混合搅拌两次，每次2分钟，混合均匀后放出，送到挤出机挤出、压成1～2mm的薄片，挤出机机身温度设置为：1区86℃±3℃，2区105℃±5℃，物料经挤出、压片、风冷、压碎成小片、磨粉、分筛收取规定粒度的成品粉末。
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