防腐粉末涂料在波纹钢管领域的应用（下）
行业：粉末涂料
生产的产品：防腐漆
前言：
防腐粉末涂料在钢制管道上的涂装已经得到广泛的使用，但在波纹钢管和板材上的应用还在少数。波纹钢管或者波纹板主要应用于涵洞与桥梁的建筑。波纹钢管（板）通过涂装了防腐粉末涂层，能够减缓管材和板材的防腐蚀程度，延长波纹管（板）的使用寿命。在涂装过程中，胶黏层和防腐层的粘结是涂装的关键。本文设计了一种能够在短时间内和胶黏层融合的防腐粉末，并且粘结性能牢固，成品可以通过波纹管或板材的折弯不剥离，同时具有良好的机械性能和防腐性能。
3.1 防腐粉末涂料的防腐性
粉末涂料在管道上的涂覆已经是很普遍的了，像单层FBE，双层FBE，2PE，3PE，3PP等等，是市场上应用比较多的涂装管道方法。这些涂装管道都满足一定的国家标准或者行业标准。具有优良的防腐性能。一般环境下使用的防腐管道服务寿命能够达到10-30年，有些也甚至能够 50年。能够满足市场需求，已经得到了市场的广泛认可。
3.2 3PE涂装和钢制波纹涵管的涂装
众所周知，重防腐粉末涂料在3PE管道上的应用已经很广泛，经过流水线的涂装，涂装效率高，质量稳定。3PE防腐钢管母材包括无缝钢管，螺旋钢管和直缝钢管。三层结构的聚乙烯（3PE）防腐涂层以其良好的抗腐蚀性、抗水气渗透性以及力学性能等，在石油管道行业得到了广泛应用。3PE防腐钢管一防腐层对于埋地管道的寿命来说是至关重要的。3PE防腐一般由3层结构组成：第一层环氧粉末（FBE>100um），第二层胶粘剂（AD）170~250um，第三层聚乙烯（PE）2.5~3.7mm，实际操作中将三种材料混合融为一体，经过加工使之与钢管牢固结合形成优良的防腐层。其加工方式一般分缠绕式和圆模包覆式两种。
而钢制波纹涵管也可以采用类似的涂装方式，只是个别环节有些不同。对于钢制波纹涵管的厚度在3mm一下的波纹涵管（图7），一般采用的涂装方法是先进行钢板的镀锌处理，镀锌层一般满足大于86um，然后再像3PE一样进行环氧涂层的喷涂，之后进行胶黏剂的包覆，最后是进行PE的防护，涂装环节就结束了。然后对钢板进行弯曲加工，在这个环节涂层附着力要很好。弯曲不能剥离，然后将成型后的波纹板经过咬合链接形成管材。
3.3 钢制波纹涵管（板）用粉末涂料的特点
粉末涂料和镀锌层之间的结合力强；
反应活性高；
外层PE的硬度要高；
整个涂层的柔韧性要好；
低温环境下的施工问题。
4 波纹涵管（板）用环氧粉末
4.1 配方设计
4.1.1 环氧树脂的选择
双酚A型环氧树脂的结构如图8所示，由于其具有粘结性又有柔韧性，以及很好的耐化学药品性和耐温性，使其成为了主要成膜物质。
另外，为了增加涂层和底材的粘接力，并且进一步提高涂层的交联密度，从而提高涂膜的防腐性能，我们在配方中加入了酚醛改性环氧树脂。这种环氧树脂耐温性好，交联密度高，和具有柔韧性的双酚A型环氧树脂搭配使用，既满足了涂层的柔韧性，又兼顾了附着力和交联密度。酚醛改性环氧树脂的结构如图9所示。
4.1.2 环氧固化剂的选择
为了提高环氧粉末涂料的耐腐蚀性、耐冲击性与韧性，采用一种新型的酚类固化剂，使环氧粉末涂料的防腐性与物理机械性能有很大提高，适合于重防腐蚀领域应用。针对这一项研究项目，国外学者在这方面做了大量的研究工作，并且有些已应用于生产，其结构式如图10所示。
酚类固化剂使特制的长碳链树脂状聚合物，反应基团为酚羟基，与环氧树脂相溶性很好，结构式和双酚A型环氧树脂接近，软化点为75~120℃，为了提高大分子固化剂的反应活性，活性快速固化的要求，在固化剂结构设计中往往加入一些小分子的羟基化合物和催化剂来提高反应速度。
4.1.3 固化促进剂
目前最常用且最经济的促进剂为2-甲基咪唑，某些新型的促进剂具有抗泛黄，提高贮存稳定性的作用。此类固化体系的涂膜附着力、柔韧性、抗冲击性、光亮度、流平性及防腐蚀性能均很好，无毒性，可用于与食品、饮用水等直接接触的涂料体系。
咪唑类属于阴离子聚合型固化剂。这类固化剂对加成聚合型固化剂有着十分明显的促进作用。咪唑是具有两个氮原子的五元杂环化合物，其中一个氮原子构成仲胺，另一个氮原子构成叔胺，仲氨上的氢活性很大，引起环氧基开环。咪唑分子中2,4位置的碳原子上的氢可以被不同的基团取代，从而衍生出一大批咪唑的同系物。粉末涂料中最常用的是2-甲基咪唑和2-苯基咪唑啉，作为固化促进剂。
4.1.4 颜填料和主助剂的选择
颜填料主要以热稳定性好为前提，不黄变，游离活性基少。填料含钙量要低，为提高抗渗透性以石英、云母为主。助剂选用也有严格的要求，高分子量物料能够提高体系互溶度，减少因小分子游离而产生的图层或层间性能下降。
4.2 技术参数
通过调整配方，我们研发了一种既高温，又具有很好机械性能的粉末涂料。这种涂料专门适用于大管径热滚涂工艺的管道施工，具有良好的交联密度和反应活性，热滚涂后无需回炉加热固化，固化后的涂膜具有更好的防腐特性和对底材的附着力。各项指标满足客户使用的标准，性能经过客户的认可，得到广泛的应用。
4.3 钢制波纹涵管（板）所用粉末涂料的特点
反应速度快；
涂装工艺可控制强，易于实现工业化生产；
无渗出物、无污染介质；强度高、耐热、耐压性好、不老化脆化；
涂层适用温度区间大，抗根茎穿透力能力强，避免过多维护；
涂层附着力强、层间结合性强、抗冲击性能好；
安装简便可靠；
适应苛刻的自然环境；
适用寿命长。
5 实际应用
金属波纹涵管投入到了青海公路施工当中，三年的实践证明金属波纹涵管在北方寒冷地区完全符合公路建设当中的涵洞施工要求。实践证明，用金属波纹涵管代替钢筋混凝土进行涵洞施工，无论从施工周期、施工造价、环保意义等方面都有其不可比拟的优越性，且用金属波纹涵管进行涵洞施工，可大大提高道路行车的舒适度与安全性，避免道路中涵洞的“错台跳车”现形，有利于解决西北及我国寒冷地区霜冻对砼管涵结构的破坏问题。
这种粉末涂料涂装的波纹涵管已经被广泛应用。被应用与全国12所城市的地铁建设，除此之外，美国石方公司南加利福尼亚项目，大连国际合作公司苏南里高速项目，青岛航美公司巴布几内亚公路项目，伊朗德黑兰绕城公路项目，苏丹联合国采购公路项目等，16个国家都有合作项目投入建设，产品使用遍布四大洲。此项技术已经得到很多客户使用，具有很好的社会反响，给客户带来了很好的社会效益和经济效益。
