环氧粉末喷涂防腐工艺现状及发展趋势

冉刚

摘 要：环氧粉末涂料不含有机溶剂，消除了溶剂的损耗，对环境的污染小，不会发生有机溶剂燃爆危险，是一种省能源、省资源、低污染的环保型涂料，有着广阔的应用前景。本文探讨了环氧粉末喷涂防腐工艺现状及发展趋势。

关键词：环氧粉末涂料；现状；发展趋势

环氧粉末涂料是一种省能源、省资源、低污染的环保型涂料。熔结环氧粉末外涂层是近30年来发展起来的新型防腐层，采用静电喷涂工艺涂敷环氧粉末涂料，一次成膜。该涂层具有涂敷操作简单、无污染、涂层抗冲击和抗弯曲性能好、耐温性高等特点，固化速度快，固化时间短，涂装效率高，适合于流水作业，在国外得到了广泛的应用。

1 环氧粉末喷涂防腐工艺现状

熔结环氧粉末是一种重要的热固性重防腐涂料，熔结环氧粉末（FBE）防腐层技术在我国大规模使用开始于上世纪90年代中期，我国已建成的琉璃河至石家庄、沧州到淄博的燃气输送钢质管线，采用的是FBE防腐技术。FBE防腐层的特点是附着力强、使用温度范围宽、抗耐阴极剥离性能和机械性能好，管道防腐生产制造工艺简单等。

熔结环氧粉末开发于上世纪五六十年代，实现了工业化生产，30多年来经过不断的发展完善，这项技术已经走向成熟，迄今为止已有105km以上的管道使用了熔结环氧粉末。中国熔结环氧粉末技术起步较晚，上世纪80年代才开始引进和消化国外先进的环氧粉末及工艺、设备。我国热固性粉末涂料产量2002年就达270万吨，首次超过美国而成为全球热固性粉末涂料第一生产、消费大国，近年来一直保持25%以上的增长速度，产品品质、性能、环保指标方面也有长足进步。

熔结环氧粉末分为单层和双层两种，因单层熔结环氧粉末防腐层存在着耐机械撞击能力较弱、防水性较差等问题。为此，美国防腐公司针对防腐层的材料、结构及施工工艺开展了大量研究工作，选择了改性环氧粉末材料的技术思路，提出了双层熔结环氧粉末防腐体系的概念，即以标准的单层熔结环氧粉末作底涂层，以改性的熔结环氧粉末作外防护层。这种双层熔结环氧粉末防腐体系，较大地提高了防腐层的机械性能，增强了防腐层的抗冲击能力、耐高温能力以及高温时的抗渗透性，同时保持了单层熔结环氧粉末防腐层与阴极保护的相容性能，不会产生阴极保护屏蔽。其整体防腐层的厚度在525～1 000μm 之间，最高使用温度达 115 ℃，可适用于各种管径的钢管、弯头、异型件及补口等防腐要求。

20世纪90年代初廊坊燕美公司率先推出了重防腐系列环氧粉末涂料，填补了国内空白，并成功运用于中国各大油田和陕西一北京天然气输送管线、涩北一西宁一兰州天然气输送管线等国家重点工程，取得了明显的经济效益和社会效益。目前大庆庆鲁化工有限公司吴希革，已将自己研制生产的环氧树脂重防腐粉末涂料，应用到杭州湾跨海大桥钢管桩防腐、西部管道工程之中，取得了良好的效果。我国重防腐粉末涂料专用环氧树脂和固化剂已实现国产化，利用酚醛树脂中的酚羟基或羟甲基和环氧基反应实现对环氧树脂的改性，酚类固化剂因与环氧树脂结构相似，因此相容性好，制得的涂膜耐蚀性、韧性远优于酚醛环氧体系。所以应用更加广泛，PH-1酚类固化剂固化环氧时主要是通过酚羟基和环氧基发生醚化反应交联成膜的。

中国船舶工业总公司第11研究所虞子森等人，针对国内外粉末涂料的现状研制了NOX-1高温强防腐粉末涂料，主要由3大组分构成：上海船舶工艺研究所为研制NOX-1粉末涂料专门研制生产的高性能热固性NOXE树脂，该树脂固化后的热变形温度可达279℃，为国内首创；与NOX-1性能相匹配的特种芳香性氮杂环化合物固化剂；与NOX-1性能相当的填料和颜料。NOX-1的喷涂工艺可采用常规粉末涂料的喷涂工艺，即静电喷涂、流化床浸涂和热喷涂。以热喷涂为例：将大型工业管件或容器的内壁、外壁进行化学处理或喷砂处理，除去油污或铁锈；将处理过的设备置于烘箱中预热至220℃，将NOX-1粉末涂料喷洒到预热工件的表面，粉末涂料在热的管件表面上立即熔化、流动形成一张连续、光滑夹带的防腐涂层，涂层厚度控制在350±50μm，将喷涂好的工件再置于烘箱内，于200℃固化30min，涂层变得坚硬密实，热变形温度高达273℃，可耐多种介质的腐蚀和破坏。

为满足化工、冶金、核电、石油、天然气、输水等重腐蚀环境下的异型构件和管道等长效防腐的需求，中国科学院金属研究所张立新等人，研制出了SEBF熔融结合环氧涂料，和SLF高分子复合环氧涂料两大系列重腐蚀防护涂料。SEBF熔融结合环氧粉末涂料是热固性单组分粉末涂料，它具有耐磨和结合力强等特点。SLF是双组分无溶剂常温快速固化型高分子合金涂料，它也具有较好的物理和化学性能。

2 发展趋势

在涂料工业中，粉末涂料属于发展最快的一类。粉末涂料的主要品种有环氧树脂、聚酯、丙烯酸和聚氨酯粉末涂料。由于世界上出现了严重的大气污染，环保法规对污染控制日益严格，要求开发无公害、省资源的涂料品种。因此，无溶剂、具有保护和装饰综合性能的粉末涂料，便因其具有独有的经济效益和社会效益而获得飞速发展。未来中国粉末涂料市场将形成四大需求，最快增长领域是船舶工业、管道工业，最大需求产业是汽车工业，重要应用方向是热敏材料，使用前景广阔的是建筑和户外设施。

目前，涂料研究的方向其一是涂料应用的自动化，所提供的产品施工简便和安全，特别是产品涂装的自动化；其二是向环保型涂料方向发展；其三是增加新的组成成分，使涂料在涂后发生新的化学变化而构成涂膜，以及将由一次施工只能得到薄涂层转变为得到厚涂层，涂膜层数也将由繁琐的多道配套简化为简单施工，涂膜的干燥过程也将利用各种物理、化学反应而大大缩短。

计算机在涂料工业中的应用可使涂料配方改进、大工业生产、生产设施的设计最佳化，且能迅速解决涂料的研究、生产、应用和销售等方面所出现的技术和管理问题。为了适应涂料产品性能提高和品种增加的需要，要不断提高所需颜料的性能，更广泛地利用有机颜料，如偶氮系、酞菁系和具有优良耐晒、耐溶剂性能的蒽醌系颜料。

在涂料中扩大使用辅助材料对涂料的发展也越来越显重要。如紫外线吸收剂应用于涂料中，能提高耐光性；抗氧化剂能提高耐老化性；随着水性涂料的发展，湿润剂的品种将不断扩大；在利用紫外线干燥的涂料中，需要利用光固化剂。这些辅助材料在今后将被更广泛地利用。目前国外已有关于近红外及紫外光固化粉末涂料的报道，其优点是降低固化温度、提高固化速度。我国在这些方面相关报道较少，开发可低温固定、高耐候性、装饰性能强及可薄涂的粉末涂料将是今后主要研究和发展方向。

随着涂料需求量和产品品种的增加，涂料生产工艺也需不断改进。改进的总趋势是进一步简化工艺过程，提高生产率，实现连续化、自动化生产。今后射流技术、可控硅技术、纳米技术等将在涂料工业中广泛应用，从而使生产的自动化程度达到新的水平。

综上所述，同溶剂型防腐涂料相比，环氧粉末涂料不含有机溶剂，消除了溶剂的损耗，降低了对环境的污染，也减少了对人体的毒害，也不会发生有机溶剂燃爆危险。随着化工设备及管道建设工程输送介质的多样化，它将得到更广泛的应用。

参考文献

[1]廖思成；宋建平；输油管道的腐蚀及防护研究[J]；湖南农机；2010年05期

[2]张玉宝；王强；斯琴图雅；管道内防腐技术现状及发展[J]；中国新技术新产品；2010年06期