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用于长输管线防护的双层FBE熔结型环氧粉末涂料研究与制备

祁光明  
【摘要】:本课题主要针对于国内诸如西气东输石油天然气长输管线腐蚀防护,进行了双层FBE(Fusion Bonded Epoxy)熔结型环氧粉末涂料的研发,解决了目前国内主流防护体系为3PE系统固有的阴极保护屏蔽失效的技术问题,并且改善了单层FBE熔结型环氧在管道埋地施工时易受环境碰伤损坏的不足,使管线防腐能力得到了进一步提高。 由于双层FBE总的膜厚在1000um左右,粉末涂料在施工过程中的流挂问题、涂层的气孔问题、涂层的底漆与面漆的层间附着力问题、涂层的弯曲柔韧性问题就成了本课题研究的重点。 本课题从双氰胺固化剂与酚类固化剂入手,发现酚类固化体系在热熔状态的斜流长度是粉末涂料在涂装到400-1000um时的最佳匹配,有效地防止了漆膜过厚而产生的流挂问题,以此确立为底漆与面漆的基本配方体系。 在管道涂装过程中,底漆与面漆的涂层范围在400-600um范围,残留在粉末里的空气难以完全释放,涂层与基材接触面的粘结面孔隙率以及断面气孔率也是本课题的难关与攻克方向,孔隙率过大会明显影响阴极剥离测试性能,我们最终通过选择树脂与固化剂适当的反应比例,以确保孔隙率小于4。当然在粉末涂料生产的过程中,挤压段的分散等级也会影响到孔隙率的大小。我们对挤压段的温度也进行了着重控制。 由于底漆与钢管基材直接接触,配方偏重于65℃下28天的阴极剥离测试性能,面漆偏重于在管道埋土施工时的抗机械外力磨损与划伤的抗凿刻测试性能。我们通过选用填料二氧化硅、恰当的环氧与酚类固化剂配比以及适当的反应催化剂来控制反应速度与胶化时间,最终使底层涂料的抗阴极剥离性能、弯曲性能、Tg2 (漆膜的玻璃化温度)和放热量都符合并高于行业标准要求,面漆的反应峰温度比底漆的反应峰温度低了17℃,使面层涂料与底层涂料有充分的反应与较好搭配;底漆面漆的粉末玻璃化温度Tg1比国内同类产品要高5℃左右,粉末具有优异的存储性能,固化成膜后的玻璃化温度Tg2也比国内同类产品高出5℃左右,该涂层可以在管道运行温度更高的环境下运行;同时面层涂料的耐刮伤性能在中石油廊坊检测中心两次检测都得到了通过,使得本课题研发的双层FBE底层、面层涂料完全符合国内行业标准:Q/CNPC 38-2002及西二线为:从霍尔果斯到广州段制定的CQE200700506的规格要求,后者已接近目前全球最高技术规范加拿大标准CAN/CSA Z 245.20。


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