消防管道环氧涂料的配方设计

日期:2015-07-20

 

1 环氧树脂涂料近年来的发展

环氧树脂涂料以其性能优异及应用广泛而闻名于世,目前,环氧涂料已成为涂料工业中的支柱产品之一。环氧树脂涂料以其突出的防腐蚀,耐化学药品性,具有高强度,耐磨损以及环保等特点以及逐渐成为未来涂料的发展方向。已被广泛应用于石油化工,钢铁,交通运输,海洋工程,地下设施和船舶工业等领域。消防管道属于管道运输的一个分支,在钢铁管道制品中具有个别性和特殊的意义。对于其涂覆层的选择也就提出了新的要求。

 

2 专用于消防管道环氧涂料的配方设计

 

2.1环氧树脂

分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能,它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度,介电性能良好,制品尺寸稳定性好,硬度高,柔韧性较好,对碱及大部分溶剂稳定,消防管道涂塑新标准要求非常严格,对环氧树脂的要求也进一步提高,使用单一的环氧树脂,对于涂膜的性能而言常常是顾此失彼。这里选择多种环氧树脂配合使用,使涂层的综合性能得到更好的提升。首要选择中分子量的E-12环氧树脂。它具有适中的黏度和较好的流动性。在此基础上配合使用粘度稍大的高分子量E-07树脂和高纯度的E-11型环氧,提高涂料的附着力和柔韧性。使用多组分环氧存在一个小的问题,粉末涂料胶化时间的调节略显复杂,需要找到环氧树脂、固化剂和促进剂之间协调比例,而不能单纯靠促进剂量的增减。

2.2固化剂

固化剂又名硬化剂、变定剂,是与树脂发生缩合、闭环、加成或催化等化学反应,使热固性树脂发生不可逆的变化过程的物质。现在工业化大量使用的固化剂有双氰胺及其取代产物、二酸二酰肼、咪唑及其衍生物、多元羧酸铵盐、酸酐加成物、酚羟基树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂等。按照CJ/T120-2008中附着力的测试方法进行测试,双氰胺固化剂与环氧树脂交联形成的涂膜经过95℃的水煮超过24h后,很难达到好的附着力性能,一般会大于3级。胺类改性后成膜效果提升,可用于高功能性防腐工业中。酚类固化剂与环氧发生加成反应,成膜期间没有挥发性物质逸出,不会有针孔和气孔产生,适合消防器材及管道的涂覆。我们选用的是改性酚羟基树脂固化剂,实践证明该交联剂活性高,制成的粉末涂料可具有良好的流平性、化学抗性和绝缘性;相对其他未改性的交联剂,涂膜有突出的抗冲击和抗弯曲性且附着力等级可达到1级,粉末涂料的储存性和施工性也非常出色。

2.3固化促进剂

咪唑类和环脒类是杂环化合物,是环氧树脂的良好固化剂,又是固化促进剂。国内的厂商大多选其作为促进剂。配合酚羟基树脂与环氧固化交联得到性能良好的涂膜。我们选择咪唑为固化促进剂。

2.4助剂

助剂是粉末涂料配方中的重要组成部分,与树脂、固化剂、填料比较,其用量较少。只占千分之几或百分之几,但它对涂膜性能的影响是不可忽视的,在某些情况下,助剂起到了决定性的作用。

该配方的设计中,添加的助剂有流平剂、脱气剂、消泡剂、硅烷偶联剂、增韧剂、抗划伤剂、附着力增强剂以及阻燃剂。

流平剂、脱气剂是平光环氧涂料中必不可少的成分。其中阻燃剂在防火涂料中已有一定的应用,也在持续改进和完善中。而在这里聚磷酸铵阻燃剂是针对消防管道涂覆涂料特别引进的助剂,目的在于最大限度的保证消防管道及器材在突发火险中的可用性。硅烷偶联剂是由硅氯仿(HSiCl3)和带有反应性基团的不饱和烯烃在铂氯酸催化下加成,再经醇解而得,它本身有两种基团;一种基团可以和被粘的骨架材料结合;而另一种基团则可以与高分子材料或粘接剂结合,从而在粘接界面形成强力较高的化学键,大大改善了粘接强度。在环氧涂料中引入硅烷偶联剂能提高树脂与固体表面之间的黏合强度与耐久性。其余则均为功能增强型助剂,保证环氧涂料制成的内外涂层,特别是内涂层达到现行的国家标准。

2.5填料

填料包括体质填料和颜料,是绝大多数粉末涂料制作过程中不可缺少的部分。填料不仅可以改善制品的各种性能,还可以降低成本。该制品选用的体制填料为云母粉,二氧化硅和硅微粉。颜填料为耐高温红色颜料。

云母作填料,可提高涂膜耐热性;加入二氧化硅(白炭黑)可显著提高制品的物性;硅微粉也是常用填料之一,外观为灰色或灰白色粉末﹑耐火度>1600℃,内添加到制品中显著提高其抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下,可使涂料制品的耐久性提高一倍甚至数倍。

正如我们见到的很多消防器材、消火栓以及消防管道,均为红色,一方面红色可以起到警示的作用,一方面GB/T5315-2010中也明确规定了涂塑层的颜色为红色。在高温实验中,虽然允许涂塑管件外观发黑或变暗,但实验温度高达300℃,所以颜填料首要选择耐高温性能好的。

3 环氧涂料应用于消防管道的意义

环氧粉末在消防管道涂层中的应用和推广,不仅提高了消防管道的实际工作能力,还延长了其使用寿命,降低了成本,降低了我国消防制品因结垢生锈造成的浪费,也使国民的生命财产安全得到更有效的保证。

本文节选自《粉末涂料与涂装年会论文集》

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