摘要:采用线型酚醛环氧树脂（ENR)环氧树脂E - 12、固化剂JECP -02B制备了输油管线用熔结环氧粉末涂 料。考察了线型酚醛环氧树脂与环氧树脂E-12质量比对涂料性能的影响，以及固化剂JECP-02B、流平剂 GLP588和固化促进剂2-甲基咪唑对固化行为的影响，用红外光谱分析了固化前后树脂的变化，m( ENR)/m( E -12) =(75/25) ~(25/75)、m(固化剂）/m(环氧树脂）=1/4、m(流平剂）/m(环氧树脂）=2/100、m( 2-甲基咪 唑)/m(环氧树脂）=(0.1 ~0.15)/100时，涂层性能达到输油管线防腐指标（SY/T 0315 -97 )。长庆化工有限 责任公司用该技术扩大生产约10t环氧粉末涂料，用于长庆油田输油管线的防腐，产品满足了 1.5min/230 C快 速固化的施工要求。 关键词:粉末涂料;熔结环氧粉末涂料;输油管线涂料
中图分类号:TQ630.7 文献标识码:A 文章编号：1003 -5214(2006)09 -0926 -05
熔结环氧（FBE)粉末涂料是一种以粉末形态喷 涂并熔融成膜的新型涂料，无VOC污染、涂覆方便、 固化速度快、性能优异。FBE粉末涂料优良的机械 性能、耐化学腐蚀性能以及良好的施工性能，使其在 管路防腐中得到了广泛应用[13]。
1959年FBE粉末涂料起源于美国，国外生产环 氧粉末涂料的代表是美国3M公司，目前已研制和 生产6个系列数十种产品。我国于20世纪80年代 末开始引进和消化FBE粉末涂料技术,并在一些大 型管道工程中得到应用[4’5]。随着国家经济建设的
飞速发展，埋地管道重防腐粉末涂料的需求量越来 越大，质量要求也越来越高。环氧粉末涂料需要具 有良好的施工工艺性（即高温快速固化性能）、耐 磨、耐腐蚀、耐冷热冲击性能和长期稳定性能。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进行涂装，如库鄯输 油管线采用的是美国O'BRIEN公司生产的NAP -GARD No 7 -2501熔结环氧粉末涂料[6’7]。因此， 开发输油管线重防腐用新型环氧粉末涂料具有显著 的经济效益和社会效益。
本文采用线型酚醛环氧树脂、环氧树脂E -12、 固化剂JECP -02B等制备的输油管线用FBE粉末 涂料，具有固化速度快、机械性能优良的特点，防腐 性能与3M公司的Scotchrote 206进行了对比，性能 相当，其他性能符合SY/T 0315—97指标要求。
1 FBE粉末涂料的原料、设备和制备工艺 1.1 原料
FBE粉末涂料的主要原料:线型酚醛环氧树脂， 环氧树脂E -12，固化剂JECP -02B，安息香，2-甲 基咪唑，流平剂GLP588，钛白粉，沉淀硫酸钡，轻质 碳酸钙等,均为工业品。
1.2生产设备
FBE粉末涂料的主要生产设备有GHJ高速混 合机，SFJ双螺杆挤出机，JFM风冷履带式压片破碎 机,MF立式磨粉机（ACM磨）等。
1.3 生产工艺
将线型酚醛环氧树脂、环氧树脂E -12、固化 剂、流平剂高速混合1 ~2 min，然后加入安息香、2-甲基咪唑、中铬黄、酞菁蓝、钛白粉、沉淀硫酸钡等混 合3 ~5 min;混合物料采用双螺杆挤出机熔融挤出， 加料段温度80 ~92 C ’熔融段温度95 ~ 105 C ’混 炼段温度110 ~ 120 C ’出料段温度100 ~110 C ;物 料平均滞留时间不超过60 s;熔融物料经压片机压 为厚度2 mm的薄片，冷却破碎送入7 000 r/min的 磨粉机中粉碎分级，经旋风分离、筛分得到产品，粒 度控制：150 !m筛上粉末忘3% , 250 !m筛上粉末 S0. 2%。
2结果与讨论
2. 1环氧树脂的影响
环氧粉末涂料用树脂有双酚A型树脂、线型酚 醛环氧树脂和脂环族环氧树脂等类型。线型酚醛环 氧树脂分子中既有双酚A酚醛成分又有苯酚酚醛 成分，分子中存在多个环氧基团，具有交联度高、涂 膜硬度高、耐磨性好、防腐效果好的特点，形成的涂 膜表面平整、光泽，但存在软化点偏高（95 ~ 105 C )、涂层较脆、固化位阻大、交联速度慢的缺点，而 且由于酚醛结构的引入使涂层泛黄性较大，因此，需 要与其他环氧树脂配合使用。E -12是典型的粉末 涂料用树脂，软化点85 ~95 C，色泽浅，熔融黏度 低，流平性比较理想。表1是线型酚醛环氧树脂与 环氧树脂E-12不同质量比对涂膜性能的影响。
表1线型酚醛环氧树脂与环氧树脂E -12不同质量比[!( ENR)/!( E-12)]对涂膜性能的影响" Table 1 Influence of m( ENR)/m( E -12 ) on performance parameters of FBE coatings
m( ENR)/m( E-12)
100/0 75/25 50/50 25/75 0/100
涂膜外观 平整光滑 平整 平整 平整 平整，有少许质点 目测
柔韧性/mm 3 2 1 1 1 GB/T1731—1993
冲击强度/( kg*cm) 30 30 30 50 50 GB/T1732—1993
硬度/H 3 3 3 3 2 GB/T6739—1996
附着力（划格法） 3 1 1 1 1 GB/T9286—1998
①FBE粉末涂料的配方（以环氧树脂质量分数100计）为:m(环氧树脂）m(固化剂）m( 2-甲基咪唑）m(流平剂）m(安息香）m(钛白 粉）m(沉淀硫酸钡）m(酞菁蓝）m(中铬黄）=100:25:0. 1:2:0.5:5:70:0.2:0.8。
从表 1 可以看出，m( ENR)/m( E-12) = (75/ 25) ~ (25/75)涂层的机械性能能够满足要求。
图1是线型酚醛环氧粉末涂料固化前后（180 C，5 min)的红外光谱。其中，3 387.4 cm-1为线型 酚醛环氧树脂中一OH伸缩振动峰，3 430.9 cm-1为 环氧开环后未参与交联的一 OH (仲羟基）振动峰， 说明酚醛环氧树脂在环氧基开环后，形成的仲羟基 位阻较大，难以形成交联，3 035.8 cm-1为苯环或环
氧基 C—H 振动,2 963.5、922.9 cm-1 为 C—H 振 动，1 610.2、1 582.3、509.4和 1 461.2 cm-1 为苯 环骨架特征伸缩振动。从图1可以看出，固化前后 —OH的伸缩振动位移较大，主要是因为固化前树 脂中存在大量的酚羟基，酚羟基分子内氢键的形成 使吸收出现在低波数区，固化后酚羟基减少，酚羟基 内氢键密度下降，吸收向高波数移动。
1# 一固化前；# 一固化后
1#一before curing； 2#一after curing
图1线型酚醛环氧粉末涂料固化前、后红外光谱 Fig. 1 IR spectra of FBE coatings with epoxy novolac resin after and before curing
2.2固化剂的影响
粉末涂料常用固化剂品种很多，主要有胺类固 化剂、双氰胺及其衍生物、芳香胺、酸酐类、咪唑类、 咪唑啉、环咪、酚羟基树脂、酚醛树脂、聚酯树脂和丙 烯酸树脂等。本产品选用的固化剂JECP - 02B为 端羟基酚醛与端羟基聚醚的复合物，其性能类似于 Ciba公司的HT-3082环氧树脂固化剂[8]，表2是 固化剂用量对水平流动性和涂料性能的影响。
表2固化剂用量对涂料性能的影响®
Table 2 Effect of m ( curing agent)/m ( epoxy resin ) on performance parameters of FBE coatings
m(固化剂)/m(环氧树脂） 1/5 1/4 1/3 检测方法
涂膜外观 平整 平整 平整 目测
水平流动性/mm 24.0 22.0 19.5 GB/T6554—1986
柔韧性/mm 2 1 1 GB/T1731—1993
冲击强度/(kg'cm) 30 50 30 GB/T1732—1993
高，机械性能提高，但水平流动性降低，涂层装饰性 变差，且成本也随之上升，综合成本和性能因素，选 择m(固化剂)/m(环氧树脂）=1/4。
2.3助剂的影响
助剂是粉末涂料重要的组成部分，对涂膜性能 的影响不可忽视，有时甚至起到决定性的作用。一 般助剂应满足如下条件：（1)易分散:助剂用量少， 为了充分发挥作用，应在体系中分散均匀；（2)化学 稳定性好:与树脂、固化剂相容性好；（3 )无色或浅 色;（4)无毒。
2.3.1流平剂
流平剂的作用是涂膜熔融流平时，在表面形成 极薄的单分子层，以降低表面张力，克服缩孔等弊 病，选用的通用流平剂GLP588为SiO】分散型丙烯 酸酯类流平剂，其有效成分聚丙烯酸酯与分散载体 SiO2的质量比为65/35，对涂膜外观的影响见表3。
表3流平剂用量对涂膜外观的影响®
Table 3 Effect of content of flow agent on appearance of the coating
m(流平剂)/m(环氧树脂） 检测方法
1/100 2/100 3/100
涂膜外观 平整，少许缩孔 平整 平整 目测
水平流动性/mm 20.0 22.5 24.0 GB/T6554—1986
60 °光泽/% 80 85 85 GB/T9754—1988
①其他组分的质量分数（以环氧树脂质量分数100计）为:m(环氧树脂) ：m(固化剂）m(2-甲基咪唑）:m(安息香）:m(钛白粉）=100:25:0. 1:0.5:5。
从表3可以看出，m(流平剂)/m(环氧树脂）在 2/100以上时,涂膜平整光滑,考虑到目标产品的防 腐性能要求较高，流平剂量选择下限m(流平剂）/m (环氧树脂）=2/100。
2.3.2固化促进剂
2-甲基咪唑是环氧粉末涂料常用的固化促进剂， 其用量对固化程度的影响非常明显，表4为2-甲基咪 唑用量对涂料性能的影响。重防腐体系中m(2-甲基
①其他组分的质量分数(以环氧树脂质量分数100计）为:m(环氧树脂）咪唑）/m(环氧树脂）>0. 2%时，流平性明显变差，胶 :m(2-甲基咪唑):m(流平剂):m(安息香):m(钛白粉）=100:0. 1:2:0. 5:5。 化时间短，涂膜表观状态变差，因此，选择m( 2-甲基
咪唑)/m(环氧树脂)=(0.1 ~0.15)/100。
表2表明，随着固化剂用量的提高，固化速度提
表4 2-甲基咪唑用量对涂料性能的影响①
Table 4 Effect of content of 2 -methylimidazole on performance parameters of FBE coatings
m(2-甲基咪唑）/m(环氧树脂） 检测方法
0/100 0.1/100 0.15/100 0.2/100 0.3/100 0.4/100
涂膜外观 平整 平整 平整 桔皮 桔皮 桔皮 目测
水平流动性/mm 25.0 24.0 22.0 19.0 17.0 17.0 GB/T6554—1986
胶化时间（180 C )/s 62 52 48 36 33 28 GB/T6554—1986
①其他组分的质量分数（以环氧树脂质量分数100计）为:m(环氧树脂）:m(固化剂）:m(流平剂）:m(安息香）m(钛白粉）=100:25:2:0.5:5。
