重防腐涂料是一種在嚴酷的腐蝕環境下能長期有效使用的涂料，為了達到重防腐的目的，一方面需要涂層的厚膜化，另一方面對涂料基體樹脂與助劑選用、基材的表面處理與涂裝施工、維護要求也十分嚴格，這類涂料以前多采用液體涂料，通常需要多道涂裝才能達到要求。隨著科技的進步,新材料的涌現，粉末涂料涂裝具有的安全高效、無污染等特點在重防腐涂裝中起到了越來越重要的作用。
與普通粉末涂料相比，重防腐粉末涂料，在功能上有所不同，常規粉末涂料雖然也注重對基材的保護作用，但其裝飾作用往往處于較重要的位置。重防腐粉末涂料則主要是側重于對底材的保護功能。此外，該種粉末涂料主要是用于工業涂料，批量大，生產作業要求速度快，其涂裝方式往往采取加熱快速熔化與固化方式，因而在國外這類粉末涂料被稱之為熱融結環氧（Fusion
Bonded Epoxy ）簡稱FBE。
熔結環氧粉末涂料的優良特性主要體現在涂層的優良抗化學品性、耐溶劑,能夠抵御輸送介質中H2S、CO2、O2、酸、堿、鹽、有機物等化學物質腐蝕，并能長期接觸含鹽地下水、海水、以及土壤中微生物產生的各種有機酸等腐蝕物質；此外，涂層具有優異的耐磨抗沖擊與彎曲性能，與金屬基材具有良好的附著力，能有效防止施工時機械損傷與植物根系及土壤環境應力的破壞；涂層具有較高的玻璃化溫度，能保證在寬的溫度范圍（-30-100℃）正常使用；另一方面，涂層具有良好電絕緣性，能在陰極保護下達到長期保護的目的。在施工工藝性方面，融結環氧FBE施工方便。不需底漆可一次厚涂，快速固化有利于流水線作業，易于檢測與修補，涂層質量易于控制。
上述優點使FBE的應用在近幾年獲得了迅速增長。特別是管道重防腐方面獲得了廣泛的應用，從最初的石油天然氣管道防腐擴大到城市地下污水管網防腐，并進一步擴大到建筑鋼筋、鋼纜的防腐涂裝。由此帶動了從重防腐粉末涂料原材料生產到粉末制造、噴涂應用的產業鏈的形成。
1．管道用重防腐粉末涂料
1．1發展概況
熔融結合環氧粉末涂料于六十年代初在美國開發成功，至今已有近四十年，十多萬公里的管道防腐歷史。由于其優良的機械性能、抗腐蝕耐老化性能，被廣泛應用于陸上、水下、海底等管線的防腐涂裝，從赤道到極地，其防腐壽命超過四十年，給處于各種環境中的管線長期低維護成本運行提供了可靠的保證。熔融結合環氧粉末防腐涂層已成為當今世界上應用最為廣泛且已被歷史證明的良好防腐體系。該涂裝方式與其他防腐方式的憂缺點比較如表1。
表1各種防腐涂層材料的技術經濟比較【1】
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涂層類型 |
優點 |
缺點 |
適用范圍 |
包覆層厚度 |
使用壽命 |
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石油瀝青 |
材料易得技術成熟、施工設備簡單
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易受微生物腐蝕，機械性能差，低溫脆化高溫軟化
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瀝青資源易得的地區
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6-8mm瀝青+玻璃布
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15-20年 |
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環氧煤焦油瓷漆
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機械強度高，耐腐蝕能力較好，施工安全
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固化時間長，環境污染重
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地下及海底管線
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4-6mm一布三漆
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20-25年 |
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塑料膠粘帶 |
耐低溫性好，機械強度高，絕緣電阻高
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能耗高，材料費用高，耐高溫性差
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地勢寬闊，土質干燥地區
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1.3-1.8mm
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30-40年 |
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熔結環氧粉末涂層
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耐腐蝕性能好，機械性能好，抗陰極玻璃強
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表面處理嚴格，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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熱塑性線型聚乙烯粉末涂層
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耐腐蝕性能好，耐候性好，抗機械破壞能力強
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施工設備要求嚴格，附著力比環氧粉末差
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露天管道，異型管道彎頭等
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1-3mm
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40-50年
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我國從八十年代起，引進熔結環氧粉末涂裝技術，在北京、上海的天然氣管線工程、航空煤油管線工程、吐哈油氣田善鄯至烏魯木齊天然氣管線工程、甬滬寧、西南等成品油輸油管線、油田輸油管線、杭州灣跨海大橋沉臺外樁管防腐等國家重點工程中得到廣泛應用，建成了上萬公里管線投入運行，取得了明顯的經濟效益與社會效益。圍繞管道重防腐，目前我國已形成了從粉末配套原材料到粉末涂料制造、噴涂施工、管道敷設的完整產業鏈。配套生產的主要企業見表2。
表2.國內主要管道重防腐粉末涂料生產與應用配套企業
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行業類別 |
生 產
廠
家 |
主 要
產
品 |
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主要原材料生產
環氧樹脂
與固化劑 |
道氏化學中國有限公司(張家港)
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高分子量雙酚A環氧樹脂
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岳陽石化總廠 |
高分子量雙酚A環氧樹脂
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常熟佳發化學有限責任公司 |
酚醛環氧樹脂與固化劑 |
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汨羅新東方化工公司 |
酚醛環氧樹脂與固化劑 |
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陜西正元石油化工公司 |
固化劑 |
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大慶慶魯精細化工有限公司 |
固化劑 |
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重防腐粉末涂料制造 |
3M中國有限公司
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單、雙層重防腐粉末涂料 |
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河北立東粉末涂料有限公司 |
各類重防腐粉末涂料 |
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張家港特種涂料有限公司 |
各類重防腐粉末涂料 |
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廊坊燕美化工公司 |
各類重防腐粉末涂料 |
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北京碧海舟防腐涂料有限公司 |
各類重防腐粉末涂料 |
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噴涂施工企業 |
浙江科鑫腐蝕工程控制有限公司 |
各類防腐管道涂裝 |
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中石油管道研究院工程公司 |
各類防腐管道涂裝
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1.2
重防腐粉末涂料生產所用的原材料
由于熔結環氧粉末的特性要求，所選擇的原材料從主要成膜物質到助劑均與普通粉末涂料都有所差別，分別介紹如下;
1.2.1環氧樹脂
環氧樹脂由于分子結構中大量的苯環、醚鍵、羥基結構，對基材特別是金屬基材具有優異的附著力，耐熱、耐化學腐蝕，形成的涂層具有優異的機械強度，如硬度、耐冷熱沖擊與機械沖擊等性能。此外，環氧樹脂與固化劑的多品種可組合成多樣化的粉末涂料配方體系，給滿足各種要求復雜的使用場合提供了多種選擇，上述優點使環氧樹脂成為重防腐涂料的首選成膜物質。目前重防腐粉末涂料所采用的環氧樹脂主要為中分子量的雙酚A型環氧樹脂與酚醛環氧樹脂。考慮到涂層防腐與附著力要求，與普通粉末涂料所用的中分子量的雙酚A型環氧樹脂也有所差別，要求軟化點較高，而環氧值不能太低，保證形成的涂層既有較好柔韌性又要有一定的交聯度，以保證涂膜的附著力與表面硬度，這一點對雙層粉尤為重要，目前市場采用的典型中分子量雙酚A環氧樹脂產品有以日本東都化成技術生產的YD-014U、美國道氏化學公司663U等產品，具有價格較低，韌性好的特點，但該類環氧樹脂只有分子結構的兩端有環氧基，且為了得到好的韌性與較高軟化點，所選擇的這種樹脂環氧值較低，其固化產物交聯密度低，帶來的結果是耐化學性能與耐熱不夠好，涂層硬度、耐磨性及附著力也不夠好。酚醛環氧樹脂分子結構中可有多個環氧基，固化產物的交聯密度與芳香密度都比較高，涂膜的硬度與耐熱性、耐磨性、耐化學腐蝕性及對基材的附著力都比較好，因此，國外在設計重防腐粉末涂料配方中多選擇酚醛環氧樹脂或改性酚醛環氧樹脂。酚醛或改性酚醛環氧樹脂典型產品有瑞士CIBA-GEIGY公司生產的GT7255，SHELL生產的EPON
2014以及國內由常熟佳發化學公司生產的JECP-01A等產品，主要指標如表3。
酚醛環氧樹脂雖有較好的防腐性能，但全部采用酚醛環氧樹脂特別是當酚醛環氧樹脂環氧值較高時，可能導致固化物脆性大，低溫彎曲與沖擊性能較差，因此，在酚醛環氧樹脂中加入部分雙酚A型環氧樹脂，有助于提高其耐低溫彎曲與沖擊性能，混合比例在酚醛環氧/雙酚A環氧80/20-20/80。對涂層性能的影響規律是：隨酚醛環氧用量增加，涂膜附著力、硬度、耐化學腐蝕能力增加，但柔韌性、耐彎曲沖擊性能下降，具體比例還與所選擇的促進劑體系、顏填料種類與用量及涂膜所要求的最終性能有關【2】。
表3.熔結粉末涂料用酚醛環氧樹脂主要技術指標
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生產廠 |
SHELL
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韓國國都 |
CIBA-GEIGY
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常熟佳發化學 |
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牌號 |
EPON2014
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KD211D
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Araldite GT7255 |
JECP-01A
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環氧當量 |
750-850
|
500-575
|
775-855
|
850-950
|
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軟化點℃ |
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]
