粉末涂料是不含溶劑100%固體粉末狀涂料。具有不用溶劑、無污染、節省能源和資源、減輕勞動強度和涂膜機械強度高等特點。它有兩大類：熱塑性粉末涂料(PE)和熱固性粉末涂料。涂料由特制樹脂、顏填料、固化劑及其它助劑，以一定的比例混合再通過熱擠塑，和粉碎過篩等工藝制備而成。它們在常溫下貯存穩定，經靜電噴涂、摩擦噴涂(熱固方法)，或流化床浸涂(熱塑方法)，再加熱烘烤熔融固化，使形成平整光亮的永久性涂膜，達到裝飾和防腐蝕的目的。環氧粉末涂料是最主要，也是其中性能最好的一種，以其優異的附著力、柔韌性，以及卓越的耐腐蝕性和防腐壽命，受到市場的廣泛青睞和歡迎。隨著戶外建筑材料、家電產品的迅猛發展，以及各種車輛的日益增多，對涂料產品的需求量不斷增加，無論是品種數量還是性能要求，都提出了許多有待涂料業界，與原材料生產廠解決的課題。粉末涂料因其涂裝效率高、無污染，而開發新的環氧粉末涂料，+特別是新的環氧樹脂仍有重要意義。用于粉末涂料的新的環氧品種，以及應用過程中的現狀和問題。
一、鋼質管道防腐用熔結環氧粉末固化反應特性
(一)引言
作為一種新型、優異的熱固性樹脂涂料——鋼質管道防腐用熔結環氧粉末涂料，在國內外長距離輸送管道方面已有近40年的應用歷史。目前世界上以熔結環氧粉末涂料作底層的，三層聚烯烴結構防腐層(3LPO)長距離輸送管道，相繼發生了多起投產運營三五年后，熔結環氧粉末涂層與鋼管表面粘結性下降并完全失效的案例。要想獲得良好的實際使用性能，必須保證管道熔結環氧粉末達到95%以上的固化轉化率。應用示差掃描量熱法(DSC)技術，分析測試熱固性樹脂固化特性、固化轉化率已經成為常用手段。研究了埋地鋼質管道建設專用熔結環氧粉末的固化反應動力學模型方程，并在涂敷作業生產方面進行了初步應用。
(二)實驗部分
1、原材料
LDP-513，200℃膠化時間15s，固化時間2.5min，河北廊坊立邦立東公司。
2、DSC分析
儀器：DSC822e示差掃描量熱儀，Mettler-To-ledo公司。
實驗方法：選擇5，10，15，20，25℃/min5種升溫速率，從25℃升溫至285℃，由5條DSC過程曲線得到相應的固化反應放熱峰的峰始溫度Tq、峰頂溫度Tp和峰終溫度Tg，試樣用量(10±1)mg，放置于40μL標準鋁坩堝內，密封。
(三)固化動力學方程式的表達
熔結環氧粉末的固化反應動力學過程，一般遵從n級反應固化機理，可通過Kissinger法獲得反應過程的反應活化能和反應頻率因子，采用Crane公式確定反應級數，最終得到公式1所表達的固化動力學方程式。
式中：
為反應速率，α為固化轉化率，E為反應活化能，T為溫度，A為反應頻率因子，R為普適氣體常數A，E，n為反應級數。一經確定動力學3參數A，E，n，通過對反應速率方程的積分便能夠直觀的獲得溫度T、固化轉化率α和固化時間t的對應關系。
(三)結果與討論
1、固化工藝參數的確定
固化工藝參數的確定常采用T-β外推法，即溫度T與升溫速率β呈線性關系。表1列出了5種不同掃描升溫速率β下，所獲得的固化反應放熱峰特征點，通過各直線關系外推到β=0時，可分別近似得到：凝膠溫度Tg=92.76℃，固化溫度Tc=133.94℃，后處理溫度Tt=160.58℃。
表1
管道防腐用熔結環氧粉末動態升溫討程固化特征溫度
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β(℃/min)
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To/℃
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Tp/℃
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Te/℃
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5
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98.15
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138.63
|
164.55
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10
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104.73
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151.93
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180.49
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15
|
110.18
|
160.67
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185.94
|
|
20
|
117.39
|
166.00
|
196.36
|
|
25
|
121.05
|
171.15
|
197.14
|
2、固化反應動力學模型方程的確定
通過Kissinger法和Crane公式，得到的該管道專用熔結環氧粉末的固化反應動力學模型方程為：
3、利用動力學方程預測等溫條件下的固化反應特性
根據固化反應動力學方程繪制的，在不同恒溫點下的固化轉化率一時問的關系曲線(見圖1)。從圖1可以明顯看出：恒溫點溫度越高，達到一定固化轉化率所需的固化時間越短。
對于3120管道涂層而言，并不是固化越快越好、而應滿足3個條件，
1)涂敷施工后粉末涂層的粘度不應過大，固化-流平性應平衡、能充分浸潤鋼管表面提高涂層附著能力；2)膠粘劑纏繞時，熔結環氧粉末固化轉化率為30%～70%；3)防腐層水冷卻前，至少應達到95%的固化轉化率。在廠家推薦的180～200℃的固化溫度下，按固化反應動力學模型方程計算不同恒溫點下的膠粘劑纏繞時間見表2。
表2
恒溫點下固化轉化率-膠粘劑纏繞時間對應表
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固化溫度/℃
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膠粘劑纏繞時間
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30%
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70%
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95%
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180
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14
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46
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105
|
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190
|
10
|
31
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71
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200
|
7
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21
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49
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充分考慮現場生產實際情況：粉末固化段距離L為2.5m，鋼管直線速度V為1.5m/min，膠粘劑纏繞距離D=0.37m，膠粘劑纏繞時間15s，粉末涂層整體固化時間100s，可確定適用于此條件下的最佳的涂敷固化溫度為190℃，固化轉化率達到95%時的固化時間為71s。
(五)結論
1、運用溫度-升溫速率(T-β)圖外推法獲得的，該鋼質管道防腐用熔結環氧粉末涂料的固化工藝參數為：凝膠溫度Tg=92.76℃，固化溫度Tc=133.94℃，后處理溫度Tt=160.58℃。
2、采用Kissinger方程和Crane方程分析計算確定的，該鋼質管道防腐用熔結環氧粉末涂料固化反應動力學方程模型為：
3、該體系固化反應級數為0.906，表明固化反應是復雜反應。
4、利用上述建立的固化反應動力學方程模型，較好地預測了該材料體系的固化特性，對今后的管道防腐涂層施工提供了理論參考。
二、粉末涂料涂膜的三種脫漆方法
(一)前言
粉末涂料是一種以樹脂為基料，配以固化劑、顏填料、助劑等，而得到配方，通過一次涂裝成膜，賦予被涂金屬底材良好的外觀和耐久性，這是粉末涂料的主要功能，正是由于其顯著的經濟效益和社會效益，在我國得到快速的發展。隨著粉末涂料涂料涂裝的日益發展，便會出現需要脫漆的情況。所謂脫漆即指出除涂膜的過程，因有一些因涂裝質量不良，或者在搬運過程中造成涂膜損壞，需要重新涂裝；還有對涂裝吊具、掛鉤等的清理，都會遇到脫漆的問題。雖然與粉末涂料供應商無多大關系，但是的確困擾著一部分噴涂企業的難題。本文試圖介紹一些廠家目前使用的方法，以期拋磚引玉。
(二)粉末涂料涂膜的脫漆方法
粉末涂料脫漆可以分為兩種情況：一種是將失效涂膜除去，而保留功能尚好的涂膜，視具體情況選擇，比如一些家具噴涂，下線時如果出現砂粒，則可以在出現砂粒處打磨光滑，重新噴涂。另一種是完全將基體表面的涂膜脫去，直至露出基材底材。如一些高檔家電用粉，電鍍銀涂膜、吊具、掛鉤等。粉末涂料脫漆的有效方法通常有機械法、高溫分解、化學法。
1、機械脫漆法
機械脫漆是用機械摩擦涂膜辦法達到清除涂膜，通常包括手工打磨、動力工具、噴砂(丸)、高壓水(磨料)射流等方法。粉末涂料施工企業常用手工或者電動打磨，一般是對不良品的局部區域，如顆粒、凹陷、起泡等涂層用砂紙等打磨去除，去除的效果是應達到剩余的涂膜完好無損、附著牢靠且涂膜下無銹蝕和氣泡，可以選用不同粒徑的砂紙摩擦涂膜，操作方法簡單易行，但是勞動強度大、效率底下，操作環境惡劣，一般僅使用于極少量的返工件。
相對于打磨，噴砂(丸)脫漆比較徹底，它是使用一定摩擦介質(如鋼丸、沙子、塑料等)，保持一定的速度和力量沖擊涂膜，使之脫漆。根據摩擦介質的不同，清除效果也不一樣，一般都能直接清除到裸露的基材，且能達到一定的粗糙度。對于向手工打磨工件使用此中方法，無疑是造成了一定的浪費，此中方法脫漆，可以確保工件的前處理的質量。機械法脫漆的先進的高壓磨料射流技術，正在迅速發展中。
