抗阴极剥离的重防腐环氧粉末涂料配方研究

梁平辉、胡世红、苏浩

摘要

对影响环氧粉末涂料阴极剥离行为的因素进行了分析,从提高涂层抗碱性介质侵蚀能力与对基材附着力入手，研制出具有较高交联密度与适度柔韧性的环氧树脂与固化剂并进行了粉末涂料配方试验，试验结果表明研制的粉末涂料可满足较高温度条件下长时间阴极剥离要求。

前言

为了保证埋地金属管道在恶劣环境下的长期可靠运行，常采用阴极保护的办法，即使管道开始腐蚀时也先腐蚀外挂的牺牲金属阳极而使管道免受腐蚀。

因此,有机涂层与阴极保护措施相结合是迄今埋地管道重防腐所采用的主要方法。

但采取阴极保护措施给有机涂料性能带来了新的要求，因为在电化腐蚀环境下，如果涂层的抗阴极剥离能力低,将出现涂层降解开裂,失去防腐作用。

阴极保护条件下的电化学腐蚀速率与使用的温度环境有很大关系,温度越高,腐蚀速率越快,一方面埋地管道所使用的环境温度相差很大,如在夏季高温区域,沙漠地带,地表温度本身就很高。

另一方面,要考察其抗阴极剥离能力的持久性也需要在较高温度条件下进行加速考察。

借鉴于国外运行经验,为了保证阴极保护的可靠性,石油天然气管道设计部门从今年开始将要执行新的涂层抗阴极剥离检验标准,将原有标准1.5 V保护电压下,室温28 d或65 ℃48 h修改为1.5 V保护电压下60 ℃30 d。

其标准要求大幅度提高,原有粉末涂料不管是单层还是三层粉末涂料远远不能达到要求,这给重防腐粉末涂料及原材料生产厂提出了前所未有的难题。

要提高涂层抗阴极剥离能力必须先了解涂层发生阴极剥离的原因,从而找出其影响因素有针对性地加以改进。

所谓涂层的阴极剥离,是指在使用环境中,当水、氧、离子等渗入涂层后,在阴极保护条件下的有机涂层逐渐丧失其屏障保护作用产生起泡并开裂的现象。

阴极剥离发生的原因目前尚未完全清楚,一般认为涂层阴极剥离的发生与阴极反应造成的局部碱环境有关,但也有另一种可能,即涂层施加前已存在于钢基表面的氧化膜(厚度为几个纳米)及该膜与有机涂层界面在阴极极化条件下发生变化而导致剥离。

李劲等比较了一种常温固化的环氧涂层、一种环氧型与一种酚醛改性环氧型融熔结合型粉末涂层的耐NaCl、NaOH及在3%NaCl水溶液介质中的阴极剥离行为后认为,由阴极反应产生的碱性环境造成聚合物降解是导致涂层阴极剥离的主要因素。

涂层的性能对阴极开裂的速度有着重要影响,提高涂层的抗碱性介质的能力可明显提高涂层的抗阴极剥离性能。另外涂层与基体金属的粘接状况对阴极剥离速度也有一定的影响,良好的粘接性能在一定程度上也可以提高涂层的抗阴极剥离性能。

根据已有文献提供的基本思路,为了对影响粉末涂料阴极剥离行为及其影响因素作进一步探讨。

我们对粉末涂料中影响涂层性能的主要材料因素特别是树脂与固化剂的组成与抗阴极剥离能力的关系进行比较。

通过反复筛选比较研制了两种具有良好抗高温长时间阴极剥离的环氧树脂与固化剂,依此为原料进行粉末涂料制备与喷涂试验取得了较好效果。

试验部分

1.1 试验原料

环氧树脂：

E-12-CF(水洗法生产酚醛改性环氧树脂,环氧值0.11～1.13,软化点85～88 ℃)；

JECP-01A JENP-02A(酚醛环氧树脂,环氧值0.11～0.13,软化点85～95 ℃) ；

E-10R、GR-10E(柔韧性环氧树脂环氧值0.08～0.12,软化点82～87 ℃)；

以上环氧树脂均为常熟佳....