文档介绍：材料研制与机理
纯环氧耐热粉末涂料的研制
王建宇陈立新
(西北工业大学理学院应用化学系,西安 710072)
摘要:针对目前管道防腐国产纯环氧粉末涂料耐热性较差(Tg≤100℃),本文依据高分子合成原理,分别采用含活泼氢刚性扩链剂和双酚A酚醛树脂与CYD-128环氧树脂反应制备了4种不同的改性环氧树脂,筛选出3种树脂制备粉末涂料。采用DSC测试了粉末涂料的耐热性,并依据《钢质管道单层熔结环氧粉末外涂层技术规范》—SY/T 0315-2005测试了3种涂层的物理性能。DSC测试结果表明,采用扩链剂1、扩链剂2和双酚A酚醛树脂作为改性剂所得涂料耐热性优异。物理性能测试结果显示,三种涂层耐冲击性能、耐腐蚀性和孔隙率均满足标准要求;其中采用扩链剂1、扩链剂2作为改性剂制备的涂层,其抗阴极剥离性能和附着力不满足要求;而采用双酚A酚醛树脂改性的涂层则不满足冷弯测试标准。
关键词:粉末涂料;环氧树脂;含活泼氢刚性扩链剂;耐热性
0 前言
粉末涂料及其涂装技术的发展已有40余年的历史,由于多方面的原因,自70年代后才引起各国的重视。根据我国“西气东输”计划和“中俄”输气计划,“西气东输”新增天然气管道3300千米,“中俄”管线在中国境内管道长度12600千米,以上管道的防腐设计均采用三层PE防腐技术,累计约需环氧粉末涂料16万吨[1]。与此同时,随着石油天然气管道铺设深度的增加以及沿线环境的剧烈变化,对粉末涂料的质量要求也越来越高,主要体现在:要求防腐粉末涂料具有良好的施工性(高温快速固化) 、耐磨性、防腐蚀性、耐热性、耐冷热冲击性、长期贮存稳定性等[3]。而国内长期沿用的环氧/双氰胺粉末涂料,无论施工工艺性还是可靠性都难以满足这一要求。防腐粉末涂装厂不得不从国外进口环氧粉末,如库鄯输油管线采用的是美国O′BRIEN公司生产的NAP-GARD No7-2501熔结环氧粉末涂料[2,3]。
本实验旨在开发一种管道防腐用新型耐热粉末涂料,新涂料的开发将有助于推动国产高性能粉末涂料的发展。另外,由于环氧树脂粉末涂料的优良绝缘性能,该材料的研制还可以作为包封材料应用于电工电子领域,推动该领域向微型化、高性能化发展[4]。
1 实验部分
原料
CYD-128环氧树脂,大连齐化有限公司,工业级;AG-80环氧树脂,上海树脂合成研究所,工业级;活泼氢刚性扩链剂1,自制;活泼氢刚性扩链剂2,自制;双酚A酚醛树脂,自制;2-甲基咪唑,武汉制药厂,工业级;803环氧及固化剂,051基地精细化工部提供,工业级;颜填料及助剂,051基地精细化工部提供,工业级。
改性环氧树脂的合成
合成原理
E-12环氧树脂在粉末涂料领域占据着重要地位,是制备粉末涂料最常用的树脂[5],该树脂是由低分子量E型环氧树脂与双酚A在一定条件下反应得到的。由于其固化物的Tg较低(70~80℃),不能满足耐热粉末涂料的使用要求,因此开发一种耐热性优异且经济的环氧树脂代替E-12环氧,将具有广阔的市场前景。
基于E-12环氧树脂的合成方法,我们采用含活泼氢刚性扩链剂和
低分子量的CYD-128环氧树脂反应,使环氧树脂的分子链增长,从而降低其固化物的交联密度,提高韧性,同时由于刚性结构的引入还可一定程度上提高固化物的耐热性,可谓一举两得。其原理如下所示: