张有勇1  周武德2  唐舫成1 汪加胜1

(1、         广州鹿山新材料股份有限公司,广东广州 510530;

(2、         中油管道防腐工程有限责任公司,河北廊坊 065600)

摘要 本文讨论了3PE防腐涂层三层粉末涂装的成型工艺、3PE防腐粉末涂装对胶粘剂粉末的要求、3PE防腐涂层对胶粘剂粉末的要求、红外/DSC研究分析、国产产品的性能指标与进口产品对比等,说明3PE防腐钢管胶粘剂粉末可以应用于3PE防腐涂层具有一定的推广意义。

关键词  防腐涂层  3PE  胶粘剂粉末

About Adhesive/Coating Layer of 3PE Anti-Corrosion Steel Pipe

Zhang Youyong1, Zhou Wude2, Tang Fangcheng1 and Wang Jiasheng1

Abstract The article discussed the coating process of 3PE three-layer powder,the requirement of adhesive powder for 3PE anti-corrosion coating,the manufacting of 3PE adhesive powder,FTIR DSC research and comparison with similar imported product.It will be valuable that the domestic 3PE adhesive powder can be applied for 3PE anti-corrosion coating.

     Key words  anti-corrosion pipe coating system,3PE,adhesive powder

1 概述

管线防腐涂层历经多年的发展演变和优胜劣汰,3PE防腐涂层由于综合了环氧树脂和挤压聚乙烯两种涂层的优良性能,克服了单一图层的缺陷,在全世界范围内得到了广泛的应用。自20世纪90年代中期以来,我国多数大型管道防腐采用的是3PE涂层,3PE涂层无疑已经成为我国管道防腐的首选。

2 3PE防腐三层粉末涂装的成型方式

3PE涂层目前所采用的成型方式是环氧粉末静电与热喷涂、中间胶粘剂与外层聚乙烯挤出机热挤出缠绕或挤压包覆成型。

但对于螺旋焊钢管或直接焊钢管,无论采用挤出缠绕成型还是挤压包覆成型,焊缝侧总存在缺陷。并且在低温状态下,由于中间胶粘剂与环氧粉末不存在物理渗透,防腐层受到外界冲击时,防腐层冲击区可能发生破损。

若采用三种粉末进行3PE涂装,其涂装通过沉积熔融来完成,可以减少焊缝防腐层的缺陷,并且粉末的相互渗透熔接增大了接触面积,进一步加大化学键结合,在低温状态下不易出现冲击破碎情况,采用三种粉末材料进行三层PE涂装成型具有一定的应用价值。

三种粉末涂装3PE防腐涂层过程为:钢管表面处理(除锈)→中频加热→环氧粉末静电喷涂→中间胶粘剂粉末涂装→聚乙烯粉末涂装→流平→冷却定型。

3 3PE防腐粉末涂装对胶粘剂粉末的要求

为满足3PE防腐粉末涂装成型的要求,3PE防腐胶粘剂粉末的干粉流动性要好、流平性好。

3.1 干粉流动性

 3PE防腐胶粘剂粉末的干粉流动性除与配方、材料有直接的关系外,还与粉末的粒度形态、粒径大小及分布有关。粉末的制作工艺对胶粘剂粉末的颗粒有重要的影响。如果采用常温磨粉,粒度形态不好,粉末粒度较大;而采用冷冻磨粉技术,成型的粉末粒度形态较好,粒径较小、粒径较小、粒径分布较好。冷冻磨粉比常温磨粉制作的胶粘剂粉末的质量好。粉末粒径应控制在60目筛通过率≥90%,80目筛通过率≥60%。

粉末的含水率对干粉流动性也有一定的影响,含水率应控制在0.1%以下。

3.2 流动性能

影响胶粘剂粉末流平性的主要因素有树脂的熔融指数、流平助剂、粉末粒径等。

(1)         胶粘剂熔融指数的影响

3PE防腐中间层胶粘剂粉末为聚乙烯基的胶粘剂,如果熔融指数小,熔体粘度高,流平性不好;而熔融指数增大,熔体粘度降低,流平性能提高。但熔融指数过大,胶粘剂的拉伸强度降低,与环氧涂层的粘结强度下降。所以,熔融指数应控制在3.0-6.0g/10min(190℃,2.16kg)为宜。

(2)         流平助剂的影响

添加适当的流平助剂,当粉末涂料熔融后,这些助剂能迅速降低涂料的表面张力,促进涂料在固化成膜之前快速流动,改善流平性能。

(3)         粉末粒径的影响

粉末涂料的粒径和粒度分布对流平性也有一定的影响,如果超细粉过量也会使流平性变差。粉末受温度和湿度的影响后成团或结块会使涂层形成颗粒、使流平性变坏。

4 3PE防腐涂层对胶粘剂粉末的要求

作为3PE防腐涂层的中间层胶粘剂,必须符合国标GB/T23257-2009《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》的要求。所以,3PE防腐胶粘剂粉末的性能指标不许符合国标GB/T23257-2009的要求,并且与底层的环氧涂层有好的粘结强度,与PE层有很好的熔结力。

3PE防腐胶粘剂粉末为马来酸酐接枝改性的聚乙烯基胶粘剂,分子侧链中的酸酐集团是环氧树脂的固化剂,在一定温度条件下会参与环氧粉末的固化反应,与环氧基团或羟基发生酯化反应形成酯键,使胶粘剂层与环氧粉末形成一体,中间粘结剂与底层环氧粉末的粘接属于化学粘接,粘接强度高。且与外层的聚乙烯有很好的熔结强度。

3PE防腐胶粘剂粉末的性能研究与应用探讨

5.1  通过扎实的理论研究与多年的开发实践经验积累,我们根据国标GB/T23257-2009的各种要求和3PE粉末涂装的要求开发了3PE防腐钢管胶粘剂粉末L-5RF产品。

5.2  L-5RF概述:是一种化学改性的聚乙烯基胶粘剂,对于溶解环氧树脂粉末(FBE)和外层PE防腐料有极好的粘接力,其性能稳定、 流平性良好,成膜性能好,防止环氧树脂表面形成包覆气泡,可取代进口产品,应用于3PE防腐涂层。

加工条件:

钢管温度:预热钢管温度必须有足够的热量以融化粉末胶粘剂使之流动。

环氧粉末:建议使用慢速固化的环氧粉末。

通过表1可以看出,3PE防腐胶粘剂粉末产品L-5RF的性能指标与国外产品相近,且符合国标GB/T23257-2009的要求,可以应用于3PE三种粉末涂装防腐,可以取代进口产品。

6结束语

3PE防腐胶粘剂粉末的成功开发,性能指标可以满足国家标准的要求,可以解决挤出缠绕或挤出包覆3PE成型的防腐层缺陷,尤其适于深冷地层埋地管的防腐涂层的要求,因此,具有一定的推广应用价值。