王凯图，刘卫华，郑航，乜宝路
廊坊市燕美化工有限公司
摘要：本章通过3组试验评估阀门管件用不同体系的粉末涂料对各项性能的影响，阀门管件用粉末在功能性防护方面使用纯环氧体系为最佳，混合型体系性能最差；在装饰性方面使用纯聚酯型粉末体系最佳，纯环氧体系最差。
1 引言
近年来，随着管道事业的发展，国内阀门管件产品也在向高技术含量、高标准、强腐蚀和高寿命等方向发展，这对阀门的涂层及涂装技术提出了更高的要求，球墨铸铁阀门在水系统中的使用越来越广泛。阀门的损坏和更换源于主体锈蚀，阀门内腔与介质接触，锈蚀极为严重，锈蚀后的阀门通径变小，流阻增大，严重影响介质传输。阀门大多安装在地面或地下，外表与潮湿的空气接触，极易发生锈蚀，因此阀门主体材料必须进行腐蚀防护，以延长使用寿命-另外，铸铁阀门直接与水接触，锈蚀将对水体产生二次污染。因此，阀门涂层的性能要求以功能性防护为主，装饰性为辅。随着国家对环保的重视度增加，粉末涂料成为了阀门涂装的主体涂料。但是，究竟哪一种粉末涂料体系最适合阀门管件，市场上是有不同认识。
阀门粉末常用的检测标准主要有以下三个：1、GB/T 34202-2017《球墨铸铁管、管件及附件环氧涂层（重防腐）》；2、CJ/T 120-2016《给水涂塑复合钢管》；3、EN14901:2006《球墨铸铁管、管件和附件----球墨铸铁管件和附件的环氧涂层（重型）----要求和试验方法》。虽然上述三个标准在标题或内容中都明确提到了是环氧涂料体系，但不可否认的是市场上有非纯环氧体系的存在，比如环氧-聚酯混合型体系，纯聚酯型体系。而生产这种非环氧体系的厂家既有国际知名的大品牌，也有民族品牌里的佼佼者，而对于自己产品的描述：假冒环氧体系的有之，模糊名称的有之（例如：粉末涂料），实话实说的也有，并且告诉你说按标准检测我不仅合格还更加优异，不是环氧体系又如何？对于市场上的此种乱象我们又该如何认识呢？争论不解决问题，咱们靠事实说话。以市场上最常见的蓝色为例分别设计树脂含量、胶化时间类似的三类配方进行逐一比较。
2 配方设计
本实验选用的材料如下：双酚A型环氧树脂903、双酚A型环氧树脂904H、聚酯树脂6055、聚酯树脂SJ4867、固化剂969A-2、固化剂TGIC、流平剂988A、钛白粉R\-902+、硅灰石粉、BaS04以及其他功能型助剂。
2.1 纯环氧型体系配方的设计
2.2 环氧-聚酯型体系配方的设计
2.3 纯聚酯型体系配方的设计
3 粉末涂料制备及检测用主要仪器设备
4 阀门用粉末涂料的制备
将称好的树脂、固化剂、填料以及助剂在高速混合机中混匀，混匀后的物料进入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出的料片冷却后用高速粉碎机粉碎，粉碎后用100目筛筛分。
5 粉末及涂层性能检测
通过和中石油、中石化国家级检测机构的专家交流，大家基本有一个统一的认识，对于石油石化的埋地管道检测来讲，阀门管件用涂料的检测标准太过简单，标准的修订和加强是迟早的事，实际上很多阀门管件涂装厂家或多或少的都加入了自己的标准。本次检测引入了石油管道检測标准中比较成熟的SY/T 0315-2013《钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术规范》的检测标准，也是被涂装厂引用较多的标准，这里对几个关键项的引入进行一下说明：
（1）热特性检测
热特性指标包括环氧粉末的放热量，环氧粉末涂料的Tg1、Tg2及涂层的Tg3、Tg4。放热量的高低反应涂层的交联密度，Tg1反应涂料的储存稳定性，Tg2、Tg3、Tg4反映粉末涂层的耐热程度，交联密度决定了涂层的耐化学品性等最重要因素，直接影响使用寿命。SY/T 0315-2013明确规定，粉末的玻璃化温度（Tg2），要高于涂敷管件的工作温度和环境温度40℃以上，而GB/T 34202-2017中规定：本标准适用于输送温度不超过60℃水的经过涂覆的球墨铸铁管、管件及附件，其可以埋设在腐蚀性土壤或水中，环境温度不超过50℃。以这个规定来看，适合于阀门管件的粉末涂料的玻璃化温度应该最少大于90℃为宜，上述的规定，也是经过了多年实践的检验得来的。
（2）阴极剥离检测
这一项的加入，我们认为也是有必要的，埋地的阀门管件，和埋地的石油石化管道，同样都需要阴极保护，这一项也是关乎使用寿命的非常关键的检测。
阀门粉末涂料的常规检验项目包括胶化时间、磁性物含量、粒度分布、耐丁酮擦拭、耐高温黄变、抗冲击性、附着力、阴极剥离等，具体涂层检测项目及检验结果见表5、表6、表7。
5.1 纯环氧体系粉末涂层性能检测
5.2 环氧- 聚酯型体系粉末涂层性能检测
5.3 纯聚酯体系粉末涂层性能检测
6 数据分析及总结
通过上述三个不同体系阀门粉的实验比较，有以下几个结论：
（1）放热量差异巨大，环氧体系的放热量，是另外两个体系放热量的两倍左右，证明环氧体系的反应活性高，能够在相同温度下最短的时间内给予涂层充分的固化，能够更好的适应多数管件阀门余热固化工艺。粉末涂料的玻璃化转变温度，只有纯环氧体系的能够到90℃以上，另外两个体系，显然是不符合要求的。
（2）耐水煮和阴极剥离方面，三者之间也有很大的差异。实验中给出的是48h，75℃的水煮情况，虽然三个体系都能符合要求，但是，三个里面效果最好的是纯环氧体系。根据以往做过的长期耐水煮实验分析，28天以后附着力能够保持二级水平以上的只有纯环氧体系，阴极剥离的差异更明显，上述实验虽然在配方体系里加入了能够在环氧体系阴极剥离方面有立竿见影效果的附着力促进剂，但是对环氧-聚酯混合型和纯聚酯型体系粉末涂料依然没起到什么明显作用，只有纯环氧体系是合格的。48小时热水浸泡后，三体系的涂层表面均失光，但是纯环氧体系失光的程度最轻，环氧聚酯混合型的最严重，这证明了水分子对环氧-聚酯混合型和纯聚酯型的固化涂层的介入是比较快速的，这会对涂层的使用寿命产生致命的打击。
（3）对于冷冻弯曲方面，环氧-聚酯型的粉末性能最差，极端条件下，阀门管件的形变可能会导致涂层的碎裂，进而影响使用寿命。
（4）对于颜色方面，明亮度和色彩度最差的是纯环氧型体系，最好的是聚酯型体系。有的颜色纯环氧体系很难达到（尤其很艳的色调），不同烘烤温度下，变色最严重的也是环氧体系，这一点也是市面上聚酯型和环氧-聚酯型的粉末冒充环氧型粉末的一个重要原因，当然阀门管件，大部分是埋于地下的，但是也有一部分是地上的，这就涉及耐候性了，这方面环氧体系是三体系里面最差的。
目前，从材料成本来看，环氧体系也是三个体系里最高的，从阀门管件市场情况来看，三个体系的粉末涂料都存在，具体谁优谁劣，并没有统一的认识。每个粉末厂家，站在自身的角度有不同的看法，这里是通过三种不同体系的实验得出的一些数据，一家之言难免偏颇，希望大家指正。
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