巴旭民，潘向东
艾仕得华佳涂料有限公司
摘要：本文通过试验阐述了一种制备低温固化的双层热熔结环氧粉末涂料应用于石油管道外涂，在低温固化条件下制得的涂层具有优异的附着力和阴极剥离性能。
1、引 言
热熔结环氧粉末涂料是由环氧树脂和固化剂制备的一种粉末涂料，由于环氧树脂具有防腐性能好、附着力好、交联密度高、耐温性能好等优占热熔结环氧粉末涂料应用于石油天然气管道外涂已经有数十年历史，通常固化温度达到200℃以上，为了达到更好的附着力和阴极剥离性能，施工温度会达到230℃，甚至更高，适用的钢管通常为X70钢。
X80钢具有优异的柔韧性和高屈服强度，因此，可以采用更薄壁厚来应用于石油管道中，它逐渐发展成为主流；但高温涂装会导致高强度钢性能下降，金属变脆，影响后续施工，为了适应高强度钢，涂装温度需降至200℃以下。根据客户需求，本文中确定的固化条件为190℃/10min。
为了适应低温固化，需要解决热熔结环氧粉末在低温条件下的固化完全；另外，由于固化温度降低，涂层与底材结合力变差，涂层的附着力和防腐性能变差，这个问题也需引起重视。
2、低温固化热熔结环氧粉末涂料性能要求
西气东输二线采用X80钢，要求涂层固化温度低于200℃，同时对涂层的性能提出了要求，中石油制定了该粉末的标准Q/SY GJX0106-2008《西气东输二线管道工程钢质管道三层结构聚乙烯防腐层技术规范》，对低温固化热熔结环氧粉末涂料性能要求如表1。
3、X70钢用热熔结环氧粉末性能评估
评估X70钢用常规热熔结环氧粉末涂料在190℃/10min固化条件下涂层的性能，考察这些常规的热熔结环氧粉末在低温固化条件下是否满足标准要求。
对市场上几家热熔结环氧粉末涂料按照190℃/10min固化条件进行喷涂，并参照表1进行检测，具体性能如表2。
从表2看出，目前市场上的热熔结环氧粉末涂料在190℃/10min固化条件下涂层性能不能满足标准要求。
4、固化体系比较
环氧树脂固化剂有胺类（包括：双氰胺、加速双氰胺、取代双氰胺、加速取代双氰胺）、酚类、酰肼、酚醛树脂、酸酐。管道涂装用热熔结环氧粉末常用双氰胺或酚类固化，从固化机理上看，酰肼也可以看成胺类固化类固化剂，酚醛改性的酚类固化剂也可以看成酚类固化剂。酸酐类固化剂涂层硬而脆，且固化剂价格非常高，管道粉中通常不用。几种固化体系与二步法四型环氧树脂、咪唑促进剂、硅酸盐填料、颜料等经过混合、挤出、磨粉制得热熔结环氧粉末涂料，参照表1进行性能检测，如表3。
从表3看出，双氰胺、取代双氰胺固化体系在低温固化条件下涂层与底材的附着力不好，酚类固化体系相对较好。普通的酚类固化剂涂层虽具有较好的柔韧性，但防腐性能和附着力较差。酰肼类固化剂的反应活性、极性、柔韧性均优于双氰胺，酚醛改性的酚类固化剂提高了普通酚类固化剂的反应活性和交联密度，涂层具有优异的防腐性能和附着力。
因此，酰肼类固化剂、酚醛改性的酚类固化剂适合用作低温固化热熔结环氧粉末涂料的固化剂。
5、涂层抗划伤性能提高
涂装之后的管道在运输、安装过程中，以及在穿越管道施工过程中，难免有锋利尖角的石头或硬物划伤涂层表面，甚至划伤到底材，无形当中降低了划伤处涂层的膜厚，从而影响涂层的防腐性能。故双层涂层系统的面层应具有优异的抗划伤性能。抗划伤助剂添加到涂料配方中可以有效提高面层的抗划伤性能。不同添加量对涂层抗划伤性能的影响见表4。
从表4中看出，加入抗划伤助剂可以有效改善涂层的抗划伤性能，而对其它性能几乎没有影响。合适添加量为2％。添加量过少抗划伤性能不够，添加量过多，划伤性能没有很大变化。
6、双层涂层系统性能评估
分别用酰肼、酚醛改性的酚类固化剂制作热熔结环氧粉末涂料的底粉、面粉，底粉中加入多官能团环氧树脂提高涂层的交联密度，面粉中加入抗划伤助剂提高抗划伤性能。
工件预热条件190℃/30min，喷涂底粉300~400μm,紧接着喷涂面粉300~400μm,在190℃烘箱中固化10min，冷却，低温固化双层涂层系统的性能见表5。
从表5结果看出，酰肼固化或酚醛改性酚类固化剂固化的双层涂层系统在190℃/10min固化条件下具有优异的附着力、柔韧性和阴极剥离性能，能满足X80钢钢管的涂装要求。
7、结 语
本文中阐述了酰肼固化或酚醛改性酚类固化系统制备的双层热熔结环氧粉末涂料系统可以实现190℃/10min固化，涂层系统具优异的防腐性能、附着力和柔韧性，满足X80钢钢管的涂装要求。
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