無(wú)溶劑環(huán)氧內(nèi)減阻防腐涂料淺述

輸氣管道內(nèi)減阻涂層技術(shù)最早應(yīng)用于歐美國(guó)家的輸氣管道項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)幾十年的應(yīng)用發(fā)展，歐美國(guó)家管道內(nèi)減阻涂料的生產(chǎn)和施工技術(shù)都已經(jīng)非常成熟。內(nèi)涂層減阻技術(shù)一方面可以增加輸氣量，降低輸送成本，另一方面內(nèi)減阻涂層還可以減少清管次數(shù)，減輕腐蝕，降低運(yùn)行費(fèi)用等。隨著天然氣輸送管道逐漸向大口徑、高鋼級(jí)、高壓力方向發(fā)展，管道口徑越大，涂敷內(nèi)涂層的經(jīng)濟(jì)效益越高，意義也越來(lái)越重要。

從2000年初開(kāi)始，西氣東輸工程決定在國(guó)內(nèi)天然氣管道上第一次采用內(nèi)減阻涂料，并自主研發(fā)出以改性環(huán)氧樹(shù)脂作為基料的AW-01天然氣管道內(nèi)減阻涂料。在陜京二線工程中，國(guó)產(chǎn)溶劑型內(nèi)減阻涂料已占領(lǐng)絕大部分市場(chǎng)。然而，甲苯、二甲苯等揮發(fā)性有機(jī)溶劑約占溶劑型涂料總重量的30-50％，溶劑揮發(fā)給健康、安全和環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重問(wèn)題，其次，高濃度有機(jī)揮發(fā)性溶劑的閃點(diǎn)非常低，遇明火極易爆炸(如焊接等)，給施工安全帶來(lái)極大隱患：第三，溶劑揮發(fā)還會(huì)造成漆膜中產(chǎn)生針孔，降低漆膜的耐磨性能和防腐性能。

在中俄東線工程中，無(wú)溶劑環(huán)氧內(nèi)減阻涂料第一次被大規(guī)模應(yīng)用，這也標(biāo)志著無(wú)溶劑內(nèi)減阻涂料將成為響應(yīng)環(huán)保的時(shí)代產(chǎn)品。由于沒(méi)有溶劑揮發(fā)，無(wú)溶劑型內(nèi)減阻涂料避免了上述溶劑型內(nèi)減阻涂料存在的問(wèn)題。此外，無(wú)溶劑型內(nèi)減阻涂料的耐磨性、附著力、抗剪切強(qiáng)度以及抗腐蝕介質(zhì)浸泡的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于溶劑性?xún)?nèi)減阻涂料，可以有效解決溶劑型內(nèi)減阻涂料存在的耐磨性能和抗化學(xué)介質(zhì)浸泡性能低的問(wèn)題。

無(wú)溶劑內(nèi)減阻涂料一般由A、B雙組分樹(shù)脂和硬化劑組成，主要原材料為改性低分子量低粘度環(huán)氧樹(shù)脂雙酚A或雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂。如何改善無(wú)溶劑環(huán)氧防腐涂料的性能往往需要考慮其組成成分，各組分對(duì)涂料相關(guān)性能的作用都不是獨(dú)立的，需要綜合分析，其各組分（液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂、活性稀釋劑、助劑、填料、顏料、固化劑）的影響有如下：

環(huán)氧樹(shù)脂本身具有良好的附著力，收縮率較低，對(duì)酸、堿的耐蝕性較好；同時(shí)具有較強(qiáng)的抗?jié)B透性能，成膜效果好，能夠與多種固化劑完美的配合，包括與其他樹(shù)脂、填料、助劑之間的良好混溶，方便制成多樣豐富的環(huán)保涂料。

環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)無(wú)溶劑環(huán)氧防腐涂料的性能影響比較大，不同種類(lèi)的環(huán)氧樹(shù)脂碳架結(jié)構(gòu)會(huì)有差異，對(duì)涂料性質(zhì)具有很大的決定作用。要制成厚膜涂料，不僅需要考慮涂料的觸變性能，還要考慮涂料的固含量、黏度以及厚膜的柔韌性和附著力。環(huán)氧樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量較大時(shí)，涂層柔韌性比較好，防腐蝕性能也相對(duì)不錯(cuò)，但是固體含量低，制備無(wú)溶劑涂料的難度增加，一次成膜的厚度并不高。

2）稀釋劑的影響

無(wú)溶劑環(huán)氧防腐涂料的涂膜厚度較高，一次施工厚度約為200～1000μm，涂膜表面容易出現(xiàn)流掛，因此需要添加觸變劑，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)酰胺蠟改性氫化蓖麻油可以改善涂料黏度，使涂料具備良好的觸變性，但是該物質(zhì)熱敏感性強(qiáng)；氣相二氧化硅也可以改善涂料黏度，但是長(zhǎng)時(shí)間之后涂料的觸變性會(huì)下降；膨潤(rùn)土也可作為觸變劑，多用于溶劑體系，與絹云母粉、丙二醇甲醚可以制備出觸變性較高的無(wú)溶劑環(huán)氧防腐涂料。

填料的性能可以改變漆膜的防腐性能，填料性能越穩(wěn)定制備出的漆膜性能就越穩(wěn)定。選用填料時(shí)，主要考慮材料的吸油度、屏蔽性能和耐介質(zhì)性。片狀填料能使漆膜內(nèi)部形成一層一層的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)漆膜的致密性，發(fā)揮阻隔有害物質(zhì)進(jìn)入漆膜的作用。

顏料不僅影響涂料的物理性能還對(duì)涂膜的阻燃性、吸濕性有一定的影響。無(wú)溶劑環(huán)氧涂料在使用時(shí)要求保證一次涂膜的厚度，成膜厚度越高，加入的顏料應(yīng)越細(xì)。顏料的加入可以改變涂料的施工性能和貯存穩(wěn)定性。如果加入的顏料量過(guò)多，會(huì)降低涂層的抗沖擊性，也會(huì)對(duì)涂層的致密性和光澤度造成不良影響。

圖3 無(wú)溶劑型環(huán)氧防腐涂料

除了上述幾點(diǎn)因素會(huì)對(duì)無(wú)溶劑環(huán)氧防腐涂料的性能造成影響之外，還發(fā)現(xiàn)偶聯(lián)劑也會(huì)影響涂膜的效果。添加了偶聯(lián)劑的涂料漆膜組織不容易出現(xiàn)裂紋，與底材可以進(jìn)行良好的黏合，防腐性能增強(qiáng)。偶聯(lián)劑加入到無(wú)溶劑環(huán)氧防腐涂料中，提高了填料粒子與環(huán)氧樹(shù)脂的黏結(jié)力，能夠有效阻止腐蝕因子遷移，使漆膜耐腐蝕性大大改善。

小結(jié)：

盡管目前無(wú)溶劑環(huán)氧內(nèi)減阻涂料逐漸走向市場(chǎng)，具有廣闊的應(yīng)用前景，但是仍然也面臨著一些技術(shù)難題：

(1)無(wú)溶劑內(nèi)減阻涂料使用的環(huán)氧樹(shù)脂的分子鏈比溶劑型涂料使用的環(huán)氧樹(shù)脂的分子鏈短，提高了交聯(lián)密度的同時(shí)，也使涂層脆性增加，柔韌性降低。

(2)無(wú)溶劑涂料由于粘度大，需要的噴涂壓力大，噴涂薄涂層時(shí)容易產(chǎn)生漏點(diǎn)，因此無(wú)溶劑內(nèi)減阻涂料的現(xiàn)場(chǎng)涂裝工藝需要采取降低涂料粘度措施；

(3)無(wú)溶劑涂料粘度大于溶劑型涂料，噴涂厚度低于100μm的漆膜有一定難度，需要調(diào)整噴涂工藝。