摘要：

环氧粉末涂料具有十分优秀的防腐蚀能力，在管道防腐领域应用十分广泛。地热水管道具有高温、防腐蚀、易结垢等特点，因此用于地热水管道的环氧粉末涂料需要有针对性的设计研究。本文从环氧粉末涂层耐热性、防腐性、防垢性等多方面出发进行讨论，为热水管用环氧粉末涂料的配方设计提供指导建议。

0 引言

WINTER IS COMING

近年来，我国不断加大应对气候变化的力度，深入推进清洁能源转型，力争二氧化碳排放2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和，可见能源低碳转型已是势不可挡。地热资源是一种清洁的可再生能源，可以广泛应用于生产、生活的许多领域，如发电、供暖、疗养、种植、养殖、制冷（利用热泵技术）等，科学地开发利用地热资源对于减少二氧化碳排放，发展低碳经济具有重要的意义。

地热水中含有SiO

2

、Cl

-

 、SO

4

2-

 、CO

2

、Ca

2+

 、Mg

2+

 、Ba

2+

、H

+

、H

2

S、O

2

等腐蚀介质和易结垢盐分，且水的温度较高，具有高腐蚀和易结垢的特点[1-2]，这就需要防护层具有十分优秀的耐热水和防腐防垢的能力。熔结环氧粉末用于管道的防腐技术非常成熟，但鉴于地热水环境的特殊性，必须要进行针对性的开发研究。

1 地热水对有机涂层的破坏作用

WINTER IS COMING

有机涂层吸水后会发生溶胀作用，分子运动的空间大大增加，分子之间作用力也会发生改变。另外由于成膜物中含有大量极性基团，成膜后除了官能团之间的反应以外，极性基团之间会形成氢键作用，从而提高了涂膜的致密程度，而水和氧气的渗入会在很大程度上破坏这种作用，导致涂层变软[3]。涂层与基材的结合也是物理铆合和化学成键两个方面，涂膜的软化以及水和氧气的破坏会直接导致涂层附着力的下降。地热水较高的温度无疑会加剧这种破坏作用，溶胀提供了更大的自由体积，较高的温度加快了分子及链段的运动，再加上水和氧气与极性基团之间的作用，当分子动能大于范德华力以及化学键离解能时，将直接导致附着力的下降、涂膜的老化降解、防护的失效。

2 地热水管用熔结环氧粉末配方设计

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地热水管用环氧粉末的配方在设计时需要多方面考虑，包括涂膜的耐热性、耐水性、附着力、完整性、防结垢能力等，下面分别说明针对各项性能设计配方时需要注意的事项。

2.1 涂膜的玻璃化温度

有机涂层的耐热性好坏，直接表现在其玻璃化转变温度的高低。当使用环境的温度高于涂膜玻璃化转变温度时，成膜树脂分子的链段开始发生运动，致使涂层附着力下降。对于输水管道来讲，不得不考虑水对涂层的破坏作用，相关实验证明，涂膜吸水后，玻璃化转变温度会大幅下降[4]。表1列举了6个纯环氧体系的干膜和湿膜的玻璃化转变温度。

由表1可见，不同的配方体系，涂膜的湿玻璃化转变温度的下降程度是不同的，但都有大幅度下降，基本在20~30℃，个别体系甚至达34℃。因此在配方设计时，建议涂膜的玻璃化转变温度高于最高水温30℃，且涂膜湿玻璃化转变温度不低于最高水温。

2.2 涂膜与基材的附着力

良好的附着力是防腐蚀的前提。底材前处理对附着力起决定性作用，这里不做讨论，本篇只对涂料本身的影响因素进行分析。涂层与基材的结合主要是通过物理....