重防腐涂料是一种在严酷的腐蚀环境下能长期有效使用的涂料，为了达到重防腐的目的，一方面需要涂层的厚膜化，另一方面对涂料基体树脂与助剂选用、基材的表面处理与涂装施工、维护要求也十分严格，这类涂料以前多采用液体涂料，通常需要多道涂装才能达到要求。随着科技的进步,新材料的涌现，粉末涂料涂装具有的安全高效、无污染等特点在重防腐涂装中起到了越来越重要的作用。
与普通粉末涂料相比，重防腐粉末涂料，在功能上有所不同，常规粉末涂料虽然也注重对基材的保护作用，但其装饰作用往往处于较重要的位置。重防腐粉末涂料则主要是侧重于对底材的保护功能。此外，该种粉末涂料主要是用于工业涂料，批量大，生产作业要求速度快，其涂装方式往往采取加热快速熔化与固化方式，因而在国外这类粉末涂料被称之为热融结环氧（Fusion
Bonded Epoxy ）简称FBE。
熔结环氧粉末涂料的优良特性主要体现在涂层的优良抗化学品性、耐溶剂,能够抵御输送介质中H2S、CO2、O2、酸、碱、盐、有机物等化学物质腐蚀，并能长期接触含盐地下水、海水、以及土壤中微生物产生的各种有机酸等腐蚀物质；此外，涂层具有优异的耐磨抗冲击与弯曲性能，与金属基材具有良好的附着力，能有效防止施工时机械损伤与植物根系及土壤环境应力的破坏；涂层具有较高的玻璃化温度，能保证在宽的温度范围（-30-100℃）正常使用；另一方面，涂层具有良好电绝缘性，能在阴极保护下达到长期保护的目的。在施工工艺性方面，融结环氧FBE施工方便。不需底漆可一次厚涂，快速固化有利于流水线作业，易于检测与修补，涂层质量易于控制。
上述优点使FBE的应用在近几年获得了迅速增长。特别是管道重防腐方面获得了广泛的应用，从最初的石油天然气管道防腐扩大到城市地下污水管网防腐，并进一步扩大到建筑钢筋、钢缆的防腐涂装。由此带动了从重防腐粉末涂料原材料生产到粉末制造、喷涂应用的产业链的形成。
1．管道用重防腐粉末涂料
1．1发展概况
熔融结合环氧粉末涂料于六十年代初在美国开发成功，至今已有近四十年，十多万公里的管道防腐历史。由于其优良的机械性能、抗腐蚀耐老化性能，被广泛应用于陆上、水下、海底等管线的防腐涂装，从赤道到极地，其防腐寿命超过四十年，给处于各种环境中的管线长期低维护成本运行提供了可靠的保证。熔融结合环氧粉末防腐涂层已成为当今世界上应用最为广泛且已被历史证明的良好防腐体系。该涂装方式与其他防腐方式的忧缺点比较如表1。
表1各种防腐涂层材料的技术经济比较【1】
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涂层类型 |
优点 |
缺点 |
适用范围 |
包覆层厚度 |
使用寿命 |
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石油沥青 |
材料易得技术成熟、施工设备简单
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易受微生物腐蚀，机械性能差，低温脆化高温软化
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沥青资源易得的地区
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6-8mm沥青+玻璃布
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15-20年 |
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环氧煤焦油瓷漆
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机械强度高，耐腐蚀能力较好，施工安全
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固化时间长，环境污染重
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地下及海底管线
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4-6mm一布三漆
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20-25年 |
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塑料胶粘带 |
耐低温性好，机械强度高，绝缘电阻高
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能耗高，材料费用高，耐高温性差
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地势宽阔，土质干燥地区
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1.3-1.8mm
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30-40年 |
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熔结环氧粉末涂层
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耐腐蚀性能好，机械性能好，抗阴极玻璃强
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表面处理严格，耐候性差，吸水率偏高
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埋地管道，海底管道
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0.3-0.5mm
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40-50年 |
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热塑性线型聚乙烯粉末涂层
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耐腐蚀性能好，耐候性好，抗机械破坏能力强
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施工设备要求严格，附着力比环氧粉末差
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露天管道，异型管道弯头等
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1-3mm
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40-50年
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我国从八十年代起，引进熔结环氧粉末涂装技术，在北京、上海的天然气管线工程、航空煤油管线工程、吐哈油气田善鄯至乌鲁木齐天然气管线工程、甬沪宁、西南等成品油输油管线、油田输油管线、杭州湾跨海大桥沉台外桩管防腐等国家重点工程中得到广泛应用，建成了上万公里管线投入运行，取得了明显的经济效益与社会效益。围绕管道重防腐，目前我国已形成了从粉末配套原材料到粉末涂料制造、喷涂施工、管道敷设的完整产业链。配套生产的主要企业见表2。
表2.国内主要管道重防腐粉末涂料生产与应用配套企业
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行业类别 |
生 产
厂
家 |
主 要
产
品 |
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主要原材料生产
环氧树脂
与固化剂 |
道氏化学中国有限公司(张家港)
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高分子量双酚A环氧树脂
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岳阳石化总厂 |
高分子量双酚A环氧树脂
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常熟佳发化学有限责任公司 |
酚醛环氧树脂与固化剂 |
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汨罗新东方化工公司 |
酚醛环氧树脂与固化剂 |
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陕西正元石油化工公司 |
固化剂 |
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大庆庆鲁精细化工有限公司 |
固化剂 |
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重防腐粉末涂料制造 |
3M中国有限公司
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单、双层重防腐粉末涂料 |
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河北立东粉末涂料有限公司 |
各类重防腐粉末涂料 |
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张家港特种涂料有限公司 |
各类重防腐粉末涂料 |
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廊坊燕美化工公司 |
各类重防腐粉末涂料 |
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北京碧海舟防腐涂料有限公司 |
各类重防腐粉末涂料 |
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喷涂施工企业 |
浙江科鑫腐蚀工程控制有限公司 |
各类防腐管道涂装 |
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中石油管道研究院工程公司 |
各类防腐管道涂装
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1.2
重防腐粉末涂料生产所用的原材料
由于熔结环氧粉末的特性要求，所选择的原材料从主要成膜物质到助剂均与普通粉末涂料都有所差别，分别介绍如下;
1.2.1环氧树脂
环氧树脂由于分子结构中大量的苯环、醚键、羟基结构，对基材特别是金属基材具有优异的附着力，耐热、耐化学腐蚀，形成的涂层具有优异的机械强度，如硬度、耐冷热冲击与机械冲击等性能。此外，环氧树脂与固化剂的多品种可组合成多样化的粉末涂料配方体系，给满足各种要求复杂的使用场合提供了多种选择，上述优点使环氧树脂成为重防腐涂料的首选成膜物质。目前重防腐粉末涂料所采用的环氧树脂主要为中分子量的双酚A型环氧树脂与酚醛环氧树脂。考虑到涂层防腐与附着力要求，与普通粉末涂料所用的中分子量的双酚A型环氧树脂也有所差别，要求软化点较高，而环氧值不能太低，保证形成的涂层既有较好柔韧性又要有一定的交联度，以保证涂膜的附着力与表面硬度，这一点对双层粉尤为重要，目前市场采用的典型中分子量双酚A环氧树脂产品有以日本东都化成技术生产的YD-014U、美国道氏化学公司663U等产品，具有价格较低，韧性好的特点，但该类环氧树脂只有分子结构的两端有环氧基，且为了得到好的韧性与较高软化点，所选择的这种树脂环氧值较低，其固化产物交联密度低，带来的结果是耐化学性能与耐热不够好，涂层硬度、耐磨性及附着力也不够好。酚醛环氧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，因此，国外在设计重防腐粉末涂料配方中多选择酚醛环氧树脂或改性酚醛环氧树脂。酚醛或改性酚醛环氧树脂典型产品有瑞士CIBA-GEIGY公司生产的GT7255，SHELL生产的EPON
2014以及国内由常熟佳发化学公司生产的JECP-01A等产品，主要指标如表3。
酚醛环氧树脂虽有较好的防腐性能，但全部采用酚醛环氧树脂特别是当酚醛环氧树脂环氧值较高时，可能导致固化物脆性大，低温弯曲与冲击性能较差，因此，在酚醛环氧树脂中加入部分双酚A型环氧树脂，有助于提高其耐低温弯曲与冲击性能，混合比例在酚醛环氧/双酚A环氧80/20-20/80。对涂层性能的影响规律是：随酚醛环氧用量增加，涂膜附着力、硬度、耐化学腐蚀能力增加，但柔韧性、耐弯曲冲击性能下降，具体比例还与所选择的促进剂体系、颜填料种类与用量及涂膜所要求的最终性能有关【2】。
表3.熔结粉末涂料用酚醛环氧树脂主要技术指标
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生产厂 |
SHELL
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韩国国都 |
CIBA-GEIGY
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常熟佳发化学 |
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牌号 |
EPON2014
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KD211D
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Araldite GT7255 |
JECP-01A
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环氧当量 |
750-850
|
500-575
|
775-855
|
850-950
|
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软化点℃ |
100-120
|
82-92
|
-110
|
95-110
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平均官能度 |
2.5
|
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2.3-2.5
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熔融粘度150℃
P
|
200-600
|
1000-3500
|
2400-3700(200℃)
|
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[1/6][2/6][3/6][4/6][5/6][6/6]
