高附着力环氧粉末涂料的研究

一、实验目的1. 了解粉末喷涂的基本原理和工艺流程；2. 掌握粉末喷涂设备的操作方法；3. 熟悉粉末涂料的选择与调配；4. 研究粉末喷涂工艺对涂层性能的影响。

二、实验原理粉末喷涂是一种利用静电原理将粉末涂料均匀地喷涂在工件表面的涂装方法。

粉末涂料是一种热塑性或热固性粉末，具有良好的环保性能和涂装效果。

在实验过程中，通过调整粉末涂料配方、喷涂参数和固化条件，可以实现对涂层性能的优化。

三、实验材料1. 粉末涂料：某品牌环氧粉末涂料；2. 喷涂设备：静电粉末喷涂机；3. 工件：金属板材；4. 辅助材料：固化剂、稀释剂、搅拌器等。

四、实验方法1. 粉末涂料调配：根据实验要求，将粉末涂料、固化剂和稀释剂按照一定比例进行调配；2. 喷涂参数设置：根据工件材质、粉末涂料特性等因素，设置喷涂电压、喷涂距离、喷涂速度等参数；3. 喷涂操作：将调配好的粉末涂料均匀地喷涂在工件表面；4. 固化：根据粉末涂料特性，在规定温度下进行固化；5. 性能测试：对涂层进行附着力、耐腐蚀性、耐磨性等性能测试。

五、实验步骤1. 粉末涂料调配：按照实验要求，将粉末涂料、固化剂和稀释剂按照一定比例进行调配，搅拌均匀；2. 喷涂参数设置：根据工件材质、粉末涂料特性等因素，设置喷涂电压、喷涂距离、喷涂速度等参数；3. 喷涂操作：将调配好的粉末涂料均匀地喷涂在工件表面，注意保持喷涂距离和喷涂速度的稳定；4. 固化：根据粉末涂料特性，在规定温度下进行固化，固化时间一般为30分钟；5. 性能测试：对涂层进行附着力、耐腐蚀性、耐磨性等性能测试，测试方法如下：a. 附着力测试：采用划格法，观察涂层在划格过程中是否有脱落现象；b. 耐腐蚀性测试：将涂层浸泡在3.5%的NaCl溶液中，观察涂层在浸泡过程中的腐蚀情况；c. 耐磨性测试：采用耐磨试验机，对涂层进行耐磨性测试，记录磨损次数。

六、实验结果与分析1. 附着力测试：涂层在划格过程中无明显脱落现象，说明涂层具有良好的附着力；2. 耐腐蚀性测试：涂层在浸泡过程中无明显腐蚀现象，说明涂层具有良好的耐腐蚀性；3. 耐磨性测试：涂层在耐磨试验机上的磨损次数达到1000次，说明涂层具有良好的耐磨性。

管道用熔结环氧粉末涂层长效防腐的关键师立功【摘要】熔结环氧粉末涂料(FBE)具有优异的附着力和抗阴极剥离性能,已广泛应用于管道防腐的内外涂层.作为内防护涂层,其主要体现防腐与减阻的作用;而作为外防护涂层,则主要有单层FBE(SLFBE)涂层、双层FBE(DPS)涂层、三层FBE(3LFBE)涂层、三层挤塑(3PE)涂层、高性能复合(HPCC)涂层几种涂层形式,与阴极保护相结合可实现管道的长效防腐保护.本文结合防腐及阴极剥离机理,得出管道涂层长效防腐的关键是FBE涂层的交联密度、厚度及与基材的附着力.因此必须合理设计FBE 的配方,并按正确工艺涂装及固化,以保证FBE涂层的长效防腐.本文对未来FBE涂层的发展也进行了简单阐述.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2017(047)002【总页数】8页(P73-80)【关键词】FBE;防腐;内外涂层;阴极保护;涂层寿命【作者】师立功【作者单位】北京汉森邦德科技有限公司,102600【正文语种】中文【中图分类】TQ637.82目前已有大量文献报道管道用熔结环氧粉末涂料的破坏机理或对涂层某一性能(如抗阴极剥离性能)的改进。

本文整理了管道内外防腐FBE的涂层形式，并结合腐蚀机理分析了FBE涂层的各项性能与FBE配方设计的关联性，总结了管道涂层长效防腐的关键因素。

熔结环氧粉末涂料(FBE)一般通过加热熔融固化粘接在金属底材上，所得涂层具有附着力优良、氧渗透率低、抗微生物腐蚀、无阴极屏蔽、坚硬耐磨、涂层表面光滑以及耐腐蚀性优异等特点，广泛用于输油管道、输气管道以及输水管道的内外防护，为处于各种环境中的管线提供了可靠的保障。

FBE涂层是将环氧粉末经180 ℃以上高温熔结固化在钢管上形成的具有一定厚度的防护层。

这种热固性交联涂层可与钢管以化学键方式牢固结合，涂层坚硬、光滑、耐化学腐蚀性优良，是目前世界上应用最广泛的管道防护手段之一。

作为管道的内防护层，FBE涂层既能有效防腐又安全卫生，输送流体流动阻力小，具有极大的优势；而其作为外防护层时，与阴极保护相配合也可为埋地管道提供长期有效地保护。

粉末涂料与附着力1 前言粉末涂料行业是现代涂料工业中的重要组成部分，从普通的热固性粉末涂料和热塑性粉末涂料，到专用功能型粉末涂料、重防腐粉末涂料、铝型材专用粉末涂料等，与人们的日常生活及高新科学技术息息相关。

附着力是粉末涂料机械性能中的基本性能，但遗憾的是自从引进粉末涂料 30 多年来，这一理论还没有得到合理的科学解释。

笔者结合自身的经验，以及在一些实验的基础上，对粉末涂料附着力作了一些尝试性论述，以供商榷。

2 粉末涂料成膜及附着机理粉末涂料一般在粉末状态下经静电涂装至工件上，经过聚集、流平、固化三个过程后固化成膜。

粉末涂料涂膜的附着机理分为机械附着和化学附着。

机械附着力取决于底材的性质（如粗糙度、多空性）以及所形成的涂膜强度；化学附着力指涂膜和底材之间界面的作用力，包括静电的力、范德华吸引力、氢键及化学结合力，这些决定了涂膜对被涂物体表面的附着性。

3 附着力3.1 附着力涵义目前，国内外化学家还没有对附着力下一个确切的定义，一般在大多数情况下，认为分开涂膜涂层与底材两个相互粘连的界面所需要做的功，暂且称为涂层的附着力。

涂层与底材之间的界面，理想状态下，底材光滑平整，那么将底材和涂层联系在一起的作用力是单位几何面积上的界面吸力，实际底材都是具有微小尺寸的粗糙表面。

所以涂层与底材表面之间的实际接触面积远远大于其几何面积，由于表面粗糙度存在于微观甚至亚微观尺度，此种情形类似于液体渗入毛细管，故可以引入如下的方程式：式中： L ——渗透值， cm;r ——进入毛细管的半径， cm;t ——时间， s ；γ——表面张力， mNm - 1 ；η——粘度，Pa · s ；θ——接触角。

需要说明的是涂层的表面张力高，渗透速率 Lt -1 就较大，毛细管的半径是底材的变量，非涂层的变量。

特别关注的一个变量是粘度，从微观和亚微观尺度，裂纹和小空，涂膜涂层中的一部分颜填料与聚合物颗粒都至少比一些表面不规则尺寸要大，因此临界粘度是涂层连续（外）相的粘度，而不是涂料的总体粘度。

粉末涂料的沉积速率和光滑度研究随着工业的不断发展，粉末涂料在各个领域中得到了广泛的应用。

粉末涂料具有环保、耐久性强、易于操作等优点，因此成为一种非常受欢迎的涂料形式。

然而，为了确保涂层的质量和性能，对粉末涂料的沉积速率和光滑度进行研究至关重要。

首先，沉积速率是指单位时间内粉末涂料在被涂物体表面上的沉积量。

沉积速率的研究对于确定涂料的用量、加工时间以及提高涂层工艺的效率都具有重要意义。

为了研究粉末涂料的沉积速率，可以通过实验来模拟真实的涂料沉积环境。

研究人员可以选择不同的涂料颗粒尺寸、涂料浓度、喷涂压力等参数，并测量不同时间内的涂料沉积量。

通过这些实验数据的分析，可以得出不同参数对沉积速率的影响规律，为优化涂料工艺提供依据。

其次，光滑度是指粉末涂料在涂装后表面的平整程度。

光滑度对涂层的外观、触感和功能性能有着重要的影响。

粉末涂料在涂装过程中，受到多种因素的影响，如表面准备、涂装方式、涂层厚度等。

研究人员可以通过在不同涂装条件下的实验，使用表面粗糙仪或显微镜等设备，对涂层的光滑度进行评价和测量。

同时需要注意的是，在评价光滑度时，还应考虑涂层的附着力和抗刮伤性能，以免仅关注光滑度而忽略了其他重要因素。

此外，粉末涂料的沉积速率和光滑度的研究中还需考虑到一些特殊因素。

例如，涂料颗粒的形状和尺寸分布，会对涂层的沉积速率和光滑度产生影响。

同时，采用不同的涂装方式，如喷涂、静电涂覆等，也会对涂层的质量产生差异。

因此，在研究过程中需要综合考虑这些因素，并选取适当的实验方法和设备来进行测量和评价。

总结来说，粉末涂料的沉积速率和光滑度的研究对于确保涂层的质量和性能至关重要。

通过实验研究，可以探究不同参数和因素对沉积速率和光滑度的影响规律，进而优化涂料工艺和改善涂层质量。

但需要注意的是，研究过程中还需要考虑到一些特殊因素的影响，并选取合适的实验方法和设备进行测量和评价。

只有综合考虑这些因素，才能得出科学准确的研究结果，为粉末涂料的应用和发展提供指导。

环氧粉末涂料简介：粉末涂料是一种含100%固体分，以粉末形态进行涂装成膜的涂料，它以空气作为分散介质。

环氧粉末涂料是一种具有耐腐蚀性和坚韧性的热固性粉末涂料，应用最早，快速发展，由环氧树脂、颜填料、添加剂和固化剂组成。

环氧粉末涂料的制备是采用国际通用生产热固性粉末涂料的唯一方法，即熔融混合挤出法——混合、熔融混合挤出、细粉碎。

环氧粉末涂料的环氧树脂所需条件：环氧当量应为700-100之间的固体树脂，分子量分布量窄；在其固化温度下，熔融黏度低，易流平，涂膜平而薄；对颜料和填料分散性好。

环氧粉末涂料固化剂主要有双氰胺、双氰胺衍生物、酸酐、咪唑、环醚、酚醛树脂聚酯树脂、三氟化硼胺络合物。

工业上，一般采用双氰胺、咪唑类和环醚。

特点：环氧粉末涂料的特点如下：①环氧粉末涂料的附着力强，特别是对金属；②环氧粉末涂料的漆膜机械性能好，硬度高，耐划伤，耐腐蚀；③环氧粉末涂料熔融粘度低，流平性好，涂膜基本无针孔和缩孔等缺陷；④环氧粉末涂料花色品种多，可配制无光、有光、花纹、锤纹等；⑤环氧粉末涂料一次涂装其涂膜厚度可达50-300μm，对于未涂覆的粉末，可再回收利用；⑥环氧粉末涂料的涂装设备要求高、投资大，需要复杂而精密的设备。

主要品种：环氧粉末涂料的品种主要有环氧有光粉末涂料、环氧亚光粉末涂料、环氧无光粉末涂料、环氧半光或平光粉末涂料、环氧电泳粉末涂料以及抗菌型、导电型、阻燃型、美术型等功能性环氧粉末涂料。

施工事项：①环氧粉末涂料涂装适应性强，可采用静电喷涂、流床化浸涂、静电流床化浸涂、火焰喷涂等方法施工，其中静电粉末涂装法居多；②环氧粉末涂料静电涂装电压一般为40-80kV，距离保持150-300mm，喷出粉量要均衡，在70-200g/min；③环氧粉末涂料静电喷涂次数不宜过多；④环氧粉末涂料烘烤固化温度与时间要严格按要求，烘烤温度要均匀，避免局部烘烤温度过高或过低；⑤环氧粉末涂料涂装时不得忽视粉尘污染、粉尘爆炸等问题。

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(1)省资源、低污染
环氧粉末涂料不含任何有机溶剂，生产、贮存、运输、涂装等过程中，不会给操作人员带来伤害，对环境基本无污染;由于固体含量高达100%，因而节省了大量有机溶剂以及相关资源。

(2)应用效果好
环氧粉末涂料熔融豁度较低，流平性好，涂膜外观平整，基本上无针孔和缩孔等缺陷;对金属等底材的附着力好，涂膜硬度高、耐划伤性好;涂膜的物理机械性好，耐腐蚀性和化学药品性优;涂料的配色性好，固化剂品种选择范围宽，可以配制有光、无光、闪光、花纹和锤纹等各花色品种。

(3)涂装适应性强
环氧粉末涂料具有很好的涂装适应性，可采用静电喷涂、流化床浸涂、静电流化床浸涂和火焰喷涂等涂装方法进行施工;与底材(或底漆)有良好的适应配套性。

(4)利用率高
环氧粉末涂料一次涂装就可得到比较厚的涂膜;没被徐覆的粉末可回收再利用，减少了涂料损失，使其利用率大于95% 。

(5)应用范围广
环氧粉末涂料用于厨房用具、农用机械、汽车零部件、化工设备、建筑材料、船舶设备、地下设施等的防锈、防腐蚀，电器开关柜、电子仪器及仪表、金属箱柜等的装饰性保护，电动机转子或铜排的电绝缘防护。

环氧粉末涂料及其涂装技术仍有不足之处。

一是从外观上看，施工不当易产生橘皮等弊病;二是烘烤固化温度较高，通常要高于140℃，不适合耐热性差的底材，有待降低烘烤温度;三是不易获得较薄的涂膜;四是对设备要求高，无论制造和涂装都需要较复杂精密的设备，因此设备投资较大;五是不适于多品种、多花色的轮翻更迭地生产，换品种、换颜色比较困难。

管道防腐环氧粉末涂料国内外标准综述崔志刚（廊坊市新立粉末涂料有限公司）摘要：对于环氧粉末涂料在管道上的应用，国内外有许多相关的标准，本文针对ISO、加拿大、中国等标准进行了综合比较和说明，便于业内人员对这些标准的使用和理解。

Summary of domestic and international standards of pipeline anti-corrosion epoxy powder coatings管道运输与铁路运输、公路运输、水路运输和航空运输是当今运输的主要五大方式，管道运输与其它运输方式相比，具有成本低、效率高、建设周期短、安全无污染、可穿过各种区域等优点。

随着现代工业的发展．管道已成为理想的运输工具，是比较经济、安全、有效的运输手段。

管道的安装要经过各种各样复杂的地形，管道所处环境千变万化，输送介质中含有腐蚀性的气体和水。

管道的腐蚀始终是困扰管道运输的一大难题。

目前一般采取的措施是阴极保护和涂层保护并用。

目前环氧粉末涂料防腐涂层无论是作为单层环氧使用、还是双层、三层等多层环氧粉末涂层、还是三层聚乙烯防腐层或三层聚丙烯防腐层，环氧粉末涂料在管道的涂层保护中都扮演了重要的角色。

环氧粉末涂料如何能够更好地满足管道防腐的要求，国内外出台了许多相关的标准，在这里进行一个总结，以方便大家了解和使用。

钢质管道涂敷国内外标准汇总上面汇总的这些标准中，加拿大标准是影响力非常大的国外标准，许多其它的标准在不同程度上都参考和引用了该标准，该标准发布于1992年，经历了1998、2002、2006、2010版本的更新，随着版本的更新，标准的内容不断丰富，对环氧粉末涂料的要求的一些指标也进行了调整。

ISO标准是后起之秀，但以ISO的影响力会迟早取代加拿大标准成为影响力最大的国际标准，从而被国内外管道防腐行业所采用。

我们这里对这些标准中对环氧粉末涂料关注和要求的一些指标进行比较，看一下这些标准中对环氧粉末要求的差别和共同之处。

环氧聚酯粉末涂料一、前言粉末涂料是一种无溶剂挥发物的全固体份涂料;在当今世界上发展较快;近年来,我国的涂料工业适应世界潮流正以较快的速度发展着;粉末涂料由于众所周知的诸如省资源,少污染,利用率高等特点,近年来已与水性涂料、高固体份涂料等共同成为了为世人所注目的涂料品种;被广泛用于金属制件涂装;从北美、西欧、日本粉末涂料的需要量来看,1974年约为4万5千吨,扩大到1985年的13万5千吨,即11年间约扩大了三倍;粉末涂料在整个工业涂料的比例中,以美国而论,1976年约占％,到1986年预计可上升到％;欧洲的发展是较快的,1977年为％、1987年将上升到％;聚酯和环氧聚酯粉末涂料在整个热固性粉末涂料的比例中,目前在几个重要的工业发展国家中占有相当的比重;欧洲、美国、日本的粉未涂料的树脂类别分配情况见表1、表2;表1 西德、意大利漆基种别分配表表2 美国、日本漆基种别分配表从整个热固性粉末涂料发展趋势看,由于环氧聚酯和聚脂粉末涂料具有比较全面的性能;它既比环氧粉末涂料有更好的装饰性、又比丙烯酸粉末涂料有更好的机械性能,同时由于在施工、价格等方面的优越性,环氧聚酯粉末涂料的发展尤快,预计在不久的将来,它将逐渐部分地取代其它粉末涂料而上升为主导地位;环氧粉末涂料的特点是附着力好,机械强度高、耐化学药品性和防腐蚀性优良,但此膜的光泽低,流平性与丰满度一般,烘烤时易泛黄故通常用作防腐与绝缘、不宜做高装饰性涂装;环氧聚酯粉末涂料光泽度高,流平好,漆膜丰满、烘烤过度不易泛黄,且无挥发性气体放出,在高压静电喷涂施工中,粉末附迥性好,故可涂装成各种色泽鲜艳的浅色涂膜,加之机械性好等特点,因此多用于高级装饰性粉末涂装;丙烯酸粉末涂料有十分优良的耐候性、漆膜光亮等特点,但由于机械性差、防蚀性不好、烘烤时发臭、价格昂贵等原因,虽在日本等国有在汽车壳体等制件上所使用,但应用面较窄,目前还未大量推广使用;二、影响环氧聚酯粉末涂料性能的各种因素1.环氧聚酯粉末涂料的固化机理装饰性环氧聚酯粉末涂料所采用的聚酯树脂含有羧基官能团;交联方式是由环氧树脂中的环氧基与聚酯树脂中的羧基相互反应形成一环加成物：E一般,失水甘油酯化合物与酸性聚酯的配合比例是：2OE…双官能环氧物的“环氧基当量数”;C…羧基聚酯的羧基当量数;按照这样设计,可以得到各种环氧改性聚酯涂料;2.树脂在研制粉末涂料用聚酯树脂这一特定品种的时候,就必须十分注意到树脂本身的各种性能将会对以后的粉末涂料产生怎么样的影响;有许多因素甚至可以说是共同的;比如树脂的组成、分子量的大小、支化度的多少,官能团的设定都会直接影响到所配制的粉末涂料和成膜后的各种性能,这些性能包括粉碎性、耐粘连性、涂膜外观、机械强度、耐化学药品性、耐候性、耐盐水、耐污染以及硬度等等;通过我们的工作发现,一般当树脂软化点高于120℃环球法时,涂膜流平性显着变差,同时增加了粉碎成末的困难;当软化点低于95℃时,粉末易结块,这也是需要避免的;树脂组成中双官能团的组份增加或支化度减低,也导至了涂膜的耐水性,机械强度的降低,显然这是由于交联密度降低的结果;3.促进剂一般当环氧树脂与羧基聚酯进行交联反应时,如果适当地加入促进剂,往往就会成功地引导两者的充分反应;环氧树脂与羧基聚酯的反应,可以看成是有机酸的酯化反应;若以叔胺用作促剂催化为例来说明咪唑对其的促进作用是十分典型的;4.流平剂流平剂在粉末涂料成膜过程中起着比较重要的作用;但是,人们至今对它的作用机理并不能作出完全满意的解释;我们的工作表明,流平剂添加的多少将对涂膜的平整度以及光泽等产生较大的影响;一般,最适宜的加入量在～2％之间;小于％则涂膜会形成较多较大的缩孔或流平不齐;多于2％则涂膜光泽度降低并使其它的性能变坏;我们最常采用的是聚丙烯酸酯流平剂;5.颜填料在制造装饰用粉末涂料工作,我们发现环氧聚酯体系对颜料有较好的润湿性;因此涂料的颜基比可以比纯环氧粉末涂料增多;譬如,环氧的颜基比一般为25-43％,而环氧聚酯可以提高到43％以上;其明显的标志是用涂膜的光泽度与流平性来衡量,我们在具体工作中发现,环氧聚酯的颜基比小于43％时,涂膜光泽度仍在85％以上;颜料与填料的配比多少对涂膜光泽度以及白度影响较大,若以钛白粉与碳酸钙粉两者相加为100％的比例为例,可列以下表：三、粉末涂料的生产配方及生产工艺1.生产配方各种浅色重量百分数％环氧树脂E-12 20-40聚酯树脂F-1 20-50固化剂 2-10促进剂流平剂颜填料 20-50/100％2.制粉工艺流程树脂、固化剂等粗粉碎后拌料均匀,经过熔融挤出、粉碎过筛、包装入库;其工艺流程如下；四、粉末涂料及涂膜性能1.粉末涂料性能2.粉末涂料涂膜指标。