2011粉末涂料年会-阀门粉末涂料的设计与应用.doc

PAGE PAGE 5 阀门粉末涂料的设计与应用 Design and Application of Powder Coatings for Valves 吴希革(大庆庆鲁化工技术研究所) 摘要：近年来，随着科学技术的不断发展，国内阀门产品也在向高技术含量、高标准、耐强腐蚀、高寿命方向发展，这对阀门的涂层及涂装技术提出了更高的要求。文章结合阀门使用环境和特点，就如何采用新型固化剂，优选环氧树脂辅助填料、助剂等进行阀门粉末涂料的设计；应用中如何与涂装工艺配合，满足涂敷阀门的高标准要求等方面进行了重点阐述。 1 前言 阀门是石油、天然气、化工、电站、长输管线、造船、核工业、化学工程、航天以及海洋石油等国民经济各部门不可缺少的流体控制设备部件。所用阀门和管道配件得主要材料为铸铁，但铸铁不耐腐蚀，单一材质不能满足使用要求，需要对其进行适当的涂层处理，因此需要对铸铁阀门的涂层深入研究，以便正确选用涂层材料与涂装工艺。铸铁阀门材质包括灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁等，其中球墨铸铁阀门在水系统中的使用越来越广泛，阀门的损坏和更换源于主体锈蚀。阀门内腔与介质接触，锈蚀极为严重，锈蚀后的阀门通径变小，流阻增大，严重影响介质传输。阀门大多安装在地面或地下，外表与潮湿的空气接触极易发生锈蚀，因此阀门主体材料必须进行腐蚀防护，以延长使用寿命。另外，铸铁阀门直接与水接触，锈蚀将对水体产生二次污染。因此，阀门涂层的性能要求以功能性防护为主，装饰性为辅。我国国民经济的发展推动了阀门工业的进步，粉末涂料与涂装行业必须充分了解阀门产品，关注对客户的产品服务，才能把与之配套的粉末涂料与涂装工作做得更好。 2 问题的提出 如何确定阀门粉末涂料体系？是环氧聚酯型，还是纯环氧、纯聚酯型，或是环氧防腐型？ 阀门在安装、使用、维护保养过程中难免磕碰，阀门粉末涂料的机械性能(抗冲击性)要好。那么如何提高阀门粉末涂层的抗冲击性？ 部分阀门要求外观颜色鲜艳(如艳红)，维护保养过程中要求涂层具有耐有机溶剂(如丙酮)擦拭性。为保证涂层外观艳丽涂料的耐高温黄变性一定要好，那么如何提高粉末涂层的抗黄变性及耐有机溶剂擦拭性？ 如何确定阀门粉末涂料配方与涂装工艺的配套性？ 粉末涂层缺欠如何应对？ 3 试验原料的选择与配方设计 3.1 涂料体系的确定 按照ISO 12944-2划分标准，大部分工业阀门的安装使用环境属于C3、C4、C5-1和C5-M环境。C3环境指中等二氧化硫污染区或低盐度的沿海地区，如食品加工厂、洗衣店、酿酒厂、奶制品生产厂的大气环境。C4环境为工业区域和中等盐度的沿海地区，如化工厂、游泳池、沿海船舶和船厂的大气环境。C5-1环境是非常高工业化和高湿度的地区，如高污染的建筑或工业区域。C5-M环境是指沿海和近海地区高盐分的海边或海面上的大气环境。上述分析充分说明阀门用粉末涂料体系应为防腐体系。 3.2 环氧树脂的选择 阀门在搬运、安装、使用过程中的机械损伤比较严重，所用粉末涂层的抗冲击性应当非常好，因此宜选用双酚A型环氧树脂；双酚A型环氧树脂的醚键和C-C键使大分子具有柔顺性，苯环赋予聚合物耐热性和刚性，异丙基赋予高分子材料一定的刚性。双酚A型环氧树脂904H具有柔韧性的长链结构，环氧值0.109mol/100g，软化点100℃，赋予粉末涂层良好的抗冲击性。 3.3 固化剂的选择 环氧树脂本身是一种热塑性物质，需要在一定条件下与固化剂通过交联反应，才能形成立体网状结构的热固性产物，从而显现出各种优良的应用性能，真正成为具有使用价值的环氧材料。因此固化剂在环氧树脂应用中必不可少，甚至发挥着决定性作用。我们可根据表1固化剂的典型技术指标合理选择。 表1 典型的环氧树脂固化剂技术指标 固化剂型号 外观 软化点，℃ 羟值*，当量/100g 挥发份，% 环氧树脂/固化剂质量比 Amanda 969B 淡黄色颗粒 86 0.52 ≤0.2 100/22~26 Amanda 959-1 淡黄色颗粒 80 0.58 ≤0.2 100/20~22 Amanda 959-1W 淡黄色颗粒 91 0.57 ≤0.2 100/20~22 Amanda 989 C 淡黄色颗粒 95 0.42 ≤0.2 100/32 *：不仅限。 3.4 填料的选择 填料可提高粉末涂料的机械强度和其它保护性能。阀门粉末涂料用填料应具备下列性能：(1)不溶于水和有机溶剂，有很好的分散性，无色或白色，不含杂质的超细粉粒；(2)耐酸、耐碱、耐候等性能均好；(3)成本低，但对涂膜性能无不利影响。常用填料包括硫酸钡、轻质碳酸钙、白炭黑、石英粉、硅灰石等。 3.5 颜料的选择 粉末涂料必须加热才能固化成膜，因此在选择颜料时需要考虑耐热稳定性。重防腐粉末涂料常用的颜料有：氧化铁红、淡铬黄、棕铬黄、炭黑、金红石型钛白、酞菁