管道防腐用环氧粉末涂料和管道防腐涂层的喷涂工艺的制作方法

本发明涉及管道防腐工程，具体地，涉及一种管道防腐用环氧粉末涂料。此外，本发明还涉及一种管道防腐涂层的喷涂工艺。

背景技术：

防腐钢管是指经过防腐工艺加工处理，可有效防止或减缓在运输与使用过程中发生化学或电化学反应发生腐蚀现象的钢制管道。根据我国统计数据，每年国内的钢管腐蚀直接经济损失2800多亿，当前全球每年因钢管腐蚀损失高达5000亿美元。防腐钢管可有效地防止或减缓腐蚀延长钢管的使用寿命，降低钢管运行成本。

目前地上管道外防腐层大多采用环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆、丙烯酸聚氨酯面漆的传统工艺，各漆中均含有大量的挥发性有机溶剂voc，voc具有毒害性，不仅会造成环境污染，还对人体健康有巨大影响。当环境中的voc达到一定浓度时，短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、乏力等，严重时会出现抽搐、昏迷，并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。为了防止voc排放到大气中污染环境，钢管防腐涂层必须在室内加工，而且要准备voc吸附装置以对其进行及时处理，但在室内进行加工因为voc气体易挥发，很难保障工作人员的健康安全，而且处理成本也很高。此外，在刷完一层漆后，需要待其干到一定程度才能加刷下一层漆，通常情况下，钢管防腐完全成型需要12～24小时，工作效率低下，严重影响产能。

技术实现要素：

针对上述钢管防腐涂层加工安全性和工作效率都较低的问题，本发明提供了一种管道防腐用环氧粉末涂料和管道防腐涂层的喷涂工艺，该环氧粉末涂料为粉末状，替代传统的三层油漆工艺，省去了挥发性有机溶剂的使用，提高了涂料的安全性、节约了成本，而且涂料胶化迅速，大大提升了防腐钢管的生产效率。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种管道防腐用环氧粉末涂料，该涂料包括环氧富锌粉末、环氧云铁粉末和聚酯粉末，按质量份计，

所述环氧富锌粉末由如下原料制得：30～35份环氧树脂、60～65份锌粉、3～4份固化剂、1～2份催化剂、0.5～1份流平剂和0.5～1份脱泡剂；

所述环氧云铁粉末由如下原料制得：50～55份环氧树脂、40～45份灰色云母氧化铁、3～4份固化剂、1～2份催化剂、0.5～1份流平剂和0.5～1份脱泡剂；

所述聚酯粉末由如下原料制得：70～75份环氧树脂、5～15份钛白粉、3～8份颜料、10～15份固化剂、1～3份催化剂、0.5～1份流平剂和0.5～1份脱泡剂。

上述环氧树脂可采用环氧树脂e12、环氧树脂e20等。环氧树脂分子中的环氧基和羟基具有高度极性，与金属表面上的游离基起反应，形成化学键，使树脂的附着力特佳，分子结构中醚键提供了优良的抗化学性能及防腐性，其弯曲性也很好。丙烷基和苯核赋予环氧树脂以耐热性和机械刚性。其中环氧基和羟基具有反应性，与特定的化合物反应可交联成网状结构，具备了高聚物的特有功能。本发明中优选采用环氧树脂e12，其环氧值以控制在0.113-0.125当量为佳，软化点以控制在93-95℃为宜，可取得较好的流动性、破碎性和分散性。分子量分布在2000-4000，易于控制胶化时间和固化速度，又有较为统一的熔点以便获得平整、光滑的涂膜。

具体地，所述环氧富锌粉末、所述环氧云铁粉末、所述聚酯粉末中的固化剂为酚醛树脂、二甲酯或双氰胺中的一种或多种。优选采用酚醛树脂，酚醛树脂分子结构中可有多个环氧基，固化产物的交联密度与芳香密度都比较高，涂膜的硬度与耐热性、耐磨性、耐化学腐蚀性及对基材的附着力都比较好。这种大分子固化剂与环氧树脂具有相似结构，与环氧树脂相容性好，且大分子结构使固化的粉末涂料有较好的柔韧性。

具体地，所述环氧富锌粉末、所述环氧云铁粉末、所述聚酯粉末中的催化剂为咪唑类环氧树脂、二酰肼或季磷盐中的一种或多种。

具体地，所述环氧富锌粉末和所述环氧云铁粉末中的流平剂为聚丙烯酸；

所述聚酯粉末中的流平剂为聚硅氧烷。

具体地，所述环氧富锌粉末、所述环氧云铁粉末、所述聚酯粉末中的脱泡剂为聚醚改性硅类脱泡剂或聚酯类脱泡剂。

本发明另一方面提供了一种管道防腐涂层的喷涂工艺，该方法包括如下步骤：

s1、对管道进行加热；

s2、将环氧富锌粉末喷涂于管道上形成底层；

s3、将环氧云铁粉末喷涂于所述底层上形成中间层；

s4、将聚酯粉末喷涂于所述中间层上形成面层；

其中，所述环氧富锌粉末、所述环氧云铁粉末、所述聚酯粉末为上述的环氧富锌粉末、环氧云铁粉末和聚酯粉末。

在以上喷涂过程中，管道转动并轴向传动，采用喷枪对管道进行均匀喷涂。

具体地，步骤s1中，利用中频感应加热方式将管道加热至200～230℃。

优选地，所述底层干膜厚度≥100μm，所述中间层干膜厚度≥150μm，所述面层干膜厚度≥100μm。即涂层总厚度要求达到350μm以上。

具体地，步骤s2至步骤s4中，每层喷完后，立即进行下一层的喷涂。

在上述技术方案中，因为每一步骤胶化时间都很短，如底层胶化时间最短可达到2秒，中间层胶化时间最短可达到3秒，面层胶化时间最短可达到12秒，即本发明三层防腐涂层只需要几分钟就能成型，相比于传统使用漆料动辄几小时甚至数十小时，生产周期大大缩短，提升生产效率。

优选地，各喷涂步骤在独立的粉箱中进行。各粉箱的底部可设粉末回收装置，将洒落的粉末回收利用，降低生产成本。并且各粉箱依次连通，管道从在一个粉箱中喷涂完成后立即传送至下一粉箱进行下一层的喷涂工作。在传送的过程中，前一喷涂工序的胶化工作就已完成，不需要额外的胶化时间，即喷涂生产线不间断即可完成三层粉末的喷涂工作，工作效率大大增加。

通过上述技术方案，本发明实现了以下有益效果：

1、本发明中，各粉末中的组分不含voc，可以省去喷涂过程中voc处理装置的使用，降低生产成本和危害性，保障了工作人员的生产安全性。此外，三层喷涂工艺很大程度上提高了防腐工作效率，减少了天气等因素对防腐作业的影响。

2、本发明的环氧富锌粉末、环氧云铁粉末、聚酯粉末中环氧树脂的用量逐渐增加，使得在进行管道温度有所降低的中间层和面层喷涂时，有足够量的熔化的环氧树脂迅速将云母氧化铁、钛白粉、固化剂等组分包覆，以实现涂料的快速附着和胶化。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

以下实施例中，环氧富锌粉末、环氧云铁粉末、聚酯粉末分别采用如下方式制得：各自的组分预混5～7min，然后在90～110℃下熔融混合10～15min，采用冷压压片3～5min，再将料片粉碎过80～120目筛，取用筛下物。

实施例1

环氧富锌粉末由如下原料制得：30份环氧树脂e12、60份1000目的锌粉、3份酚醛树脂固化剂、1份咪唑类环氧树脂、0.5份聚丙烯酸和0.5份聚醚改性硅油；

环氧云铁粉末由如下原料制得：50份环氧树脂e12、40份灰色云母氧化铁、3份酚醛树脂固化剂、1份咪唑类环氧树脂、0.5份聚丙烯酸和0.5份聚醚改性硅油；

聚酯粉末由如下原料制得：70份环氧树脂e12、5份钛白粉、3份耐晒黄有机颜料、10份酚醛树脂固化剂、1份咪唑类环氧树脂、0.5份聚硅氧烷和0.5份聚醚改性硅油。

采用如上粉末对管道进行喷涂的方法为：管道在中频感应加热炉中加热至200℃，然后依次将环氧富锌粉末、环氧云铁粉末以及聚酯粉末喷涂于管道上，最后降至常温。

实施例2

环氧富锌粉末由如下原料制得：35份环氧树脂e12、65份1000目的锌粉、4份二甲酯固化剂、2份二酰肼、1份聚丙烯酸和1份聚氨酯脱泡剂；

环氧云铁粉末由如下原料制得：55份环氧树脂e12、45份灰色云母氧化铁、4份二甲酯固化剂、2份二酰肼、1份聚丙烯酸和1份聚氨酯脱泡剂；

聚酯粉末由如下原料制得：75份环氧树脂e12、15份钛白粉、8份耐晒黄有机颜料、15份二甲酯固化剂、3份二酰肼、1份聚硅氧烷和1份聚氨酯脱泡剂。

采用如上粉末对管道进行喷涂的方法为：管道在中频感应加热炉中加热至230℃，然后依次将环氧富锌粉末、环氧云铁粉末以及聚酯粉末喷涂于管道上，最后降至常温。

实施例3

环氧富锌粉末由如下原料制得：33份环氧树脂e12、62份1000目的锌粉、1.5份二甲酯固化剂、2份双氰胺固化剂、1份二酰肼、0.5份季磷盐、0.8份聚丙烯酸和0.8份聚醚改性硅油；

环氧云铁粉末由如下原料制得：53份环氧树脂e12、42份灰色云母氧化铁、1.5份二甲酯固化剂、2份双氰胺固化剂、1份二酰肼、0.5份季磷盐、0.8份聚丙烯酸和0.7份聚醚改性硅油；

聚酯粉末由如下原料制得：72份环氧树脂e12、10份钛白粉、5份耐晒黄有机颜料、6份二甲酯固化剂、6份双氰胺固化剂、1份二酰肼、1份季磷盐、0.8份聚硅氧烷和0.7份聚醚改性硅油。

采用如上粉末对管道进行喷涂的方法为：管道在中频感应加热炉中加热至220℃，然后依次将环氧富锌粉末、环氧云铁粉末以及聚酯粉末喷涂于管道上，最后降至常温。

对比例1

环氧富锌粉末、环氧云铁粉末和聚酯粉末原料参见实施例1。

采用如上粉末对管道进行喷涂的方法为：管道在中频感应加热炉中加热至200℃，然后将环氧富锌粉末喷涂于管道上形成为底层，胶化1小时，然后将环氧云铁粉末喷涂于管道上形成为中间层，胶化1小时，再将聚酯粉末喷涂于管道上形成为面层，胶化1小时。

对比例2

环氧富锌粉末、环氧云铁粉末和聚酯粉末原料参见实施例1。

采用如上粉末对管道进行喷涂的方法为：管道在中频感应加热炉中加热至150℃，然后依次将环氧富锌粉末、环氧云铁粉末以及聚酯粉末喷涂于管道上，最后降至常温。

对比例3

环氧富锌粉末由如下原料制得：30份环氧树脂e12、60份1000目的锌粉、3份酚醛树脂固化剂、1份咪唑类环氧树脂、0.5份聚丙烯酸和0.5份聚醚改性硅油；

环氧云铁粉末由如下原料制得：30份环氧树脂e12、40份灰色云母氧化铁、3份酚醛树脂固化剂、1份咪唑类环氧树脂、0.5份聚丙烯酸和0.5份聚醚改性硅油；

聚酯粉末由如下原料制得：30份环氧树脂e12、5份钛白粉、3份耐晒黄有机颜料、10份酚醛树脂固化剂、1份咪唑类环氧树脂、0.5份聚硅氧烷和0.5份聚醚改性硅油。

采用如上粉末对管道进行喷涂的方法为：管道在中频感应加热炉中加热至200℃，然后依次将环氧富锌粉末、环氧云铁粉末以及聚酯粉末喷涂于管道上，最后降至常温。

性能测试

参照标准sy/t0315-2013分别对实施例1-实施例3和对比例1-对比例3制得的防腐管道的涂层进行涂层附着力、断面孔隙率、24h阴极剥离、涂层热特性、弯曲和冲击性测试，结果如表1所示。

表1各实施例和对比例中管道防腐涂层性能

从表1中对比例1和实施例的对比可以看出，虽然对比例1每层喷涂后给予了1小时的胶化时间，但是涂层各方面性能提升并不明显，可见，本发明没有预留专门胶化时间喷涂的涂层的性能已经达到优良级别，大大缩短了防腐管道的生产时间，提升工作效率；

从对比例2和实施例的对比可以看出，温度过低将降低涂层的性能，本发明的温度使得涂层具有优良的性能；

从对比例3和实施例的对比可以看出，环氧云铁粉末、聚酯粉末中如果环氧树脂用量过少，将降低涂层的性能，这是因为本发明只在喷涂第一层涂料即环氧富锌粉末前将管道加热至预定温度，随着喷涂工作的进行，温度不可避免会有所降低，使得胶化时间延长，本发明通过增加环氧树脂的用量，用足够多的环氧树脂在接触到高温的管道时将迅速熔化，包覆其他组分，然后实现迅速胶化。

以上结合实施例详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。