采用硅烷化学处理的新型熔结环氧粉末涂敷工艺

２０１１年９月第１９卷第３期　防腐保温技术　６３　采用硅烷化学处理的新型熔结环氧粉末涂敷工艺　Ａ　ｎｅｗ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｔｈａｔ　ａｓｓｕｒｅｓ　ｇｏｏｄ　ａｄｈｅｓｉｏｎ　ｏｆ　ｆｕｓｉｏｎ　ｂｏｎｄｅｄ　ｅｐｏｘｙ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｅｘｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｖｅｒｙ　ｓｅｖｅｒｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　法国ＢＳ　Ｃｏａｔｉｎｇｓ公司Ｇ　Ｇａｉｌｌａｒｄ和Ｊ　Ｌ　Ｂｏｕｌｉｅｚ著　１８　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｓｅｐ．２００９　２００９年第１８届国际管道保护会议资料　王向农　译　（防腐保温技术专委会翻译，浙江建德３１　１６０７）　摘要埋地管道的长期防腐特性与防腐涂层起到阻挡水和盐分等腐蚀剂的能力有关联。另　一方面，为了承受使用中产生的应力，防腐层需要与钢管底材有良好的附着力，甚至在高温潮湿的　就熔结环氧粉末（ＦＢＥ）涂层而言，由于这种防腐层的憎水特性以及在高温潮湿环境中依然能　恶劣环境下，也需要如此。　够维持高玻璃化温度的能力，所以，已经证实它具有防止钢管腐蚀的良好屏障性能。　为了在恶劣的环境条件下，持续维持熔结环氧粉末（ＦＢＥ）涂层与钢管底材良好的附着力，钢管　表面的预处理是成功的关键。的确，通常建议采用铬酸盐或者磷酸盐类产品，对钢管表面进行化学　预处理。　本文介绍一种适合熔结环氧粉末（ＦＢＥ）涂层的新型钢管表面预处理工艺，即正在申请专利权　的ＳＩＬＰＩＰＥ　硅烷化学处理工艺，它既适合单层熔结环氧粉末（ＦＢＥ）涂层，也适合３ＬＰＥ或者３ＬＰＰ　这样多层聚烯烃防腐系统中的熔结环氧粉末（ＦＢＥ）底漆。这种新型工艺采用了无溶剂无毒性的产　品实施非树脂型化学处理。本文以熔结环氧粉末（ＦＢＥ）涂层热水浸泡试验后的附着力性能，以及　抗阴极剥离性能证实了这种新型表面预处理工艺的优点。　关键词　熔结环氧粉末涂层硅烷化学处理工艺　热水浸泡试验抗阴极剥离性能　１　引言　处于高温潮湿环境中的金属构筑物性能会迅速　减退，呈现腐蚀的自然趋势。陆上和海底管道尤其　如此，因为它们往往处于有利腐蚀的侵蚀性环境之　中。为此原因，这样的金属构筑物需要用有机涂层　防护，因为有机涂层是防止金属腐蚀的有效屏障。　有机涂料的防腐效果与其具有的物理和化学特　性有关。事实上，热固性涂料的玻璃化温度必须高　于使用温度，这样的涂层才具有耐化学特性，才能减　化。这些新一代憎水型底漆在８０　ｏＣ一１００　ｃＩ＝或者　甚至更高温度下保持防腐功能，它们比亲水型环氧　底漆更有效。在潮湿环境中，亲水型环氧底漆更容　易被水塑化，从而影响它的玻璃化温度，降低它的抗　腐蚀性能。　然而，憎水型有机涂料不是完全不可渗透的，这　意味着经过或短或长的时问，水分子和腐蚀剂还是　会渗透通过涂层的。在参考文献４中，Ｖａｌ６ｒｉｅ　Ｓａｕ—　ｖａｎｔ—Ｍｏｙｎｏｔ与其合作者描述了在三层聚烯烃涂层　系统中的这种现象，在６０℃温度下３００　ｄ后，水会　缓水和盐分等腐蚀剂的侵蚀。熔结环氧粉末（ＦＢＥ）　涂层就属于这样的热固性涂料，无论是单层熔结环　渗透穿过部分聚烯烃。　氧粉末（ＦＢＥ）涂层，还是作为３ＬＰＥ或者３ＬＰＰ这样　多层聚烯烃防腐系统中的熔结环氧粉末（ＦＢＥ）底　漆，它的防腐屏障效果都与其憎水特性有关联，这样　的防腐特性可以用电化学阻抗和吸水率测量值来量　确保长期有效防腐功能的另一重要因素是维持　有机涂层在底材上的附着力。因此，防腐涂层的性　能优化首先与其固有特性有关联，其使材料能够承　受恶劣的使用环境，其次，维持涂层与底材界面上的　王向农：采用硅烷化学处理的新型熔结环氧粉末涂敷工艺　附着力。　就熔结环氧粉末（ＦＢＥ）涂料的物理化学特性承　受恶劣使用环境的能力而言，我们在此不深入探讨　了，因为如参考文献１所述，人们已经进行大量研，　究，证实了环氧树脂的化学组成和玻璃化温度的重　要性。　另一方面，本文将叙述能够增强环氧粉末涂料　的附着力的新型预处理工艺，其适用于管材和管件　的环氧粉末涂层。出于下述两个原因，无论是用作　单层熔结环氧粉末（ＦＢＥ）涂层，还是作为３ＬＰＥ或　者３ＬＰＰ这样多层聚烯烃防腐系统中的熔结环氧粉　末（ＦＢＥ）底漆，都需要增强其在钢管底材上的附着　力。　首先，涂敷过程中温度的突然变化导致每种成　分（包括钢材）内部发生热骤变（ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｈｏｃｋ）。每　一层对热骤变的反应是不同的，熔结环氧粉末　（ＦＢＥ）涂层反应非常迅速，在几秒钟内就从液态转　变成胶凝状态，然后再变成固态；粘接剂层从挤出状　态转变成固态；聚乙烯或聚丙烯面层也从挤出状态　转变成固态。由于状态的转变，每种成分的尺寸变　化导致每个界面中产生机械应力，由此降低了层间　粘合力。结果，防腐管道投入使用之前，涂层的附着　力，特别是熔结环氧粉末（ＦＢＥ）涂层的附着力可能　就已经受到影响了。　其次，在使用过程中，防腐层受到管道输送流体　的温度及其所处的腐蚀性环境的限制。水、氧气、盐　分等腐蚀剂会渗透到防腐层里，从而降低界面上金　属底材与防腐涂层之间的亲合力。这样的不利影响　导致防腐层起泡并失去附着力，使防腐涂层与钢管　底材不再粘合成一体。这个过程促进了腐蚀剂在防　腐涂层与金属界面上的侵入，因此增加了钢管的腐　蚀风险。　为了增强和维持防腐涂层在钢管底材上的附着　力，尽管存在上述不利条件，仍然必须使防腐涂层与　钢管底材之间有很强的粘合。正如参考文献５中　Ｄａｖｉｄ　Ｎｏｒｍａｎ已经报告的那样，表面预处理是成功　的关键之一。准备涂敷的金属底材上的表面预处理　要达到两个目标：　一得到一个清洁的金属底材；　一改善金属底材表面粗糙度。　如果实现了这样两个目标，就可能改善要防腐　保护的钢材表面的润湿性，并改善要涂敷的防腐层　在金属表面上的锚定附着。无论如何，这个处理过　程导致防腐涂层与钢管底材之间增强了亲合力，这　是重要的物理机械性能。但是要构成共价键式化学　桥接是不可能的。由于水分子和盐分只有１埃大　小，所以这些腐蚀剂容易插进防腐涂层与钢管底材　之间，在界面上破坏两者的电连通。　这样的结合力比共价键的力小。在防腐涂层　钢管底材之间建立起这样的粘合，即使存在化学成　分的侵入，依然可以维持界面上的亲合力。这也正　是为什么多年来钢管底材涂敷前表面采用化学处理　的原因，包括现场管子涂敷前钢管表面也要进行必　要的化学处理。　人们最熟悉的钢管表面化学处理方法是采用磷　酸盐溶液清洗，再用去离子水冲洗，以此除去钢管表　面残留的盐分。然而，人们更愿意采用铬酸盐处理，　而无须最终用水冲洗，这样可以确保钢与环氧之间　的化学接枝。也可以在酸洗后再采用铬酸盐处理。　这种方法能够有效优化熔结环氧粉末（ＦＢＥ）涂　层的附着力，但其缺点是使用了有毒物质，主要是　价铬酸盐溶液。这个缺点阻碍了这种方法的推广，　考虑到健康、环境和生态保护等，将来不会广泛采『｛ｊ　这种化学处理方法。　因此，努力开发一种能够克服这种缺点的替代　的化学处理方法是很重要的，同时，也要考虑到多起　埋地是或者水下的管道外防腐层发生剥离事故的问　题。本文介绍的正在申请专利权的ＳＩＬＰＩＰＥ“硅烷　化学处理工艺可以迎接这样的挑战。　２　ＳＩＬＰＩＰＥ“硅烷化学处理工艺　２．１　原理　正在申请专利权的ＳＩＬＰＩＰＥ　表面化学处　＿Ｌ　艺是以喷砂除锈清理表面上实施ＳＣＴ（Ｓｉｌａｎｅ　Ｃｈｅｍ—　ｉｃａｌ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）硅烷化学处理为基础的，然后，钢管　表面加热到环氧粉末涂敷温度。因此，它设计成：　１）优化钢管和管件上熔结环氧粉末（ＦＢＥ）涂　层的附着力，无论其是用作单层熔结环氧粉术　（ＦＢＥ）涂层，还是作为３ＬＰＥ或者３ＬＰＰ这样多层聚　烯烃防腐系统中的熔结环氧粉末（ＦＢＥ）底漆。　２）提供一种与环境友好的（无挥发性有机化合　物或者有毒废料）并且对人体健康无害的（不含任　何六价铬）的新技术。　所用的硅烷溶液有特别配方，专门设计，｝＝｝ｊ十Ｌ＿ｊ　熔结环氧粉末（ＦＢＥ）中的氧基团相容，并且改善ｒ　２０１１年９月第１９卷第３期　防腐保温技术　６５　其防腐性能。ＳＩＬＰＩＰＥ　ＳＣＴ硅烷化学处理工艺就是　按照这样的目的设计的。　化学处理过程中所用的硅烷要用水稀释后喷洒　溶剂。因此，这样的表面预处理工艺就避免发生与　有机溶剂有关的健康、安全、环保等诸多问题。　硅烷一般作为环氧涂层粘合的促进剂，图１和　图２所示硅烷结构说明了这一点。　在金属管道或者管件上。配方中没有添加任何有机　褂　卜鑫ｆ　，Ｊ　｛呻　；　１　］　ｏｒ　图１硅烷结构式　式中，ｎ＝１．２或３　Ｙ＝１或２　ＯＲ可以在甲氧基、乙氧基、丙氧基中选择，可　以单独选用，也可组合采用。　ｚ相当于伯胺或者仲胺官能团。在仲胺时，假　如Ｙ＝１，Ｚ就能够附着在ｘ上。　ｘ可以具有下述Ｒ１或者１ｔ２相同的特性。　ｚ也相当于缩水甘油醚或者脂环族官能团支承　的环氧乙烷官能团（环氧）。　Ｒ１和Ｒ２可以在碳化脂肪族、脂环族、芳香族　官能团中选择。　稀释过程中存在水时，这样的硅烷会发生水解，　将烷氧基ｓｉ一（ＯＲ）官能团转变成硅烷ｓｉ一（ＯＨ）　官能团和乙醇ＲＯＨ。　Ｓｉ一（ＯＨ）官能团负责化学枝接到金属上，因此　确保与金属牢固地结合。　不过，凝结后，溶液里存在的ｓｉ一（ＯＨ）官能团　会导致形成Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ硅氧烷键合，这不仅对溶液　里硅烷的稳定性有害，而且也不利硅烷与金属底材　之间接枝反应的有效性。　ＳＩＬＰＩＰＥ“ＳＣＴ硅烷化学处理工艺采用的是Ｒ—　Ｓｉ一（ＯＨ）ｎ形式的水溶液。这种类型的硅烷有下　列三大优点：　第一个优点与其被预水解的事实有关，因为预　水解形式使溶液里没有要用的Ｓｉ—ＯＲ烷氧基官能　团，避免了因为水解过程而在水中存在乙醇ＲＯＨ。　如果水解会形成乙醇，构成危害环境并对使用者健　康有害的助溶剂。　第二个优点与这种硅烷的特性有关，开发成的　这种硅烷配方对水溶液有非常好的稳定性（几个　月），这样水里不会发生Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ缩聚反应。　土【　第二个优点与这样事实与关，当ＳＩＬＰＩＰＥ　ＳＣＴ硅　烷化学处理溶液喷洒在底材上时，它立即与金属直接　发生反应，因为它避免了因为Ｓｉ一（ＯＲ）水解而造成的　延迟。这个特征与工厂涂敷生产线的高速度相符合。　２．２　ＳＩＬＰＩＰＥ　硅烷化学处理工艺的说明　按照本发明，使用ＳＩＬＰＩＰＥ　ＳＣＴ硅烷化学处理　溶液。在喷洒硅烷化学处理溶液前，金属底材不需　要进行任何形式的化学处理，喷洒硅烷化学处理溶　液后，金属底材也不需要进行任何冲洗。不过，假如　钢管表面受到氯化物这样的盐分的污染，还是要按　照相应的技术规程用适宜类型的清洗剂清洗干净，　然后才可以喷洒硅烷化学处理溶液。　整个ＳＩＬＰＩＰＥ“硅烷化学处理工艺过程包括以　下七个步骤：　１）让钢管通过热风炉或者火焰干燥，除去任何　痕量的水分。　２）干燥后，用钢砂、砂砾、氧化铝或者刚玉做磨　料，对钢管表面进行机械清理。要求达到技术规程　规定的表面粗糙度，按照ＩＳＯ　４２８７—１标准，表面粗　糙度Ｒｚ介于４０　ｍ与１５０　Ｉｘｍ之间，最好介于６０　Ｉｘｍ与９０　Ｉｘｍ之间。　３）用鼓风或者吸尘措施除净钢管表面清理过　程残留的粉尘。清理作业后，钢管表面清洁度应至　少达到Ｓａ　２．５级，符合ＩＳＯ　８５０１—１标准的规定。　４）然后，将硅烷化学处理溶液喷洒在经过这样　表面清理的钢管表面上。按照本发明，所用的硅烷　化学处理溶液含有的活性成分（即纯硅烷）浓度应　介于２％至５％之间。可以采用喷洒、刷涂、辊涂、刮　涂、浸涂等各种方法涂敷硅烷化学处理溶液。按照　本发明，在金属底材上涂敷的硅烷化学处理溶液的　量大约为每平米５０　ｇ。　王向农：采用硅烷化学处理的新型熔结环氧粉末涂敷工艺　５）一旦完成硅烷化学处理溶液的喷洒作业，钢　管不需要任何冲洗，就可以直接加热到１５０℃至　２５０　ｏｃ，最好介于１８０　ｏｃ至２４０℃之间。温度的升　即喷洒在钢管上的硅烷化学处理溶液必须是十的　（蒸发掉溶液里的水分），并且，环氧粉末涂敷后必　须实现后固化，确保环氧的交联。　高取决于环氧粉末交联反应的动力学，而并不是由　硅烷的热转换所决定的。涂敷环氧粉末前，钢管的　加热可以采用感应加热装置，也可以将钢管通过燃　气、燃油或者电加热的热风炉。　６）按照本发明，本项化学表面处理工艺的另一　种变换形式是在钢管加热后再喷洒硅烷化学处理溶　３实验室试验　３．１　单层环氧粉末涂层　进行了下列这些实验室试验，目的足验ｉ止　ＳＩＬＰＩＰＥ　ＳＣＴ硅烷化学处理：［艺在单层熔结环氧粉　末（ＦＢＥ）涂层上采用的可行性。　３．１．１　步骤１　液，也就是把上述步骤４和步骤５的顺序颠倒过来。　７）一旦金属表面加热升高到技术规程规定的　温度，就可采用电晕法（静电）或者摩擦法涂敷环氧　粉末。　用静电喷涂方法，喷洒符合表ｌ所示特性的环　氧粉末涂料，极性应调整到＋７０　ｋＶ的电压。片ｊ长　８）本发明的另一种变换形式是在涂敷粉末涂　２００　ｆｉｌｍ、宽１００　ｍｍ、厚１０　ｍｉｌｌ的钢板作为金属底　料前不预热钢管。在此情况下，必须满足两个条件，　材。经过处理后，用这些钢板作为试件。　表１熔结环氧粉末（ＦＢＥ）涂料主要特性　喷洒粉末前，这些钢板要用Ｒｕｇｏｓ　２０００等级２０　—热水浸泡试验评价　３０磨料喷砂清理，使钢板表面粗糙度达到Ｒｚ　７０　９０　ｍ。　。　试件浸泡在自来水里。水浴温度维持在８０±２　经过不同时间浸泡后，试件从热水浴里取¨　｝　—然后用压缩空气吹干净钢板表面的粉尘。经过　这样喷砂清理的钢板表面的清洁度应达到Ｓａ　２．５。　再在热风炉里将钢板预热到２２０　。　一冷却到环境温度，然后按照下列方法评价剩余附若　力：　旦钢板温度已经达到２２０　ｃ【＝，应立即从热风　第一种方法相当于拉脱试验，按照ｌｓ【）４６２４　炉里取出钢板，并用接地线使之接地。　用静电喷涂方法将粉末立刻喷洒在金属底材　七。喷洒完粉末后，钢板放进２００℃的热风炉里进　行ｌＯ分钟的后固化。　涂层厚度介于３５０　ｐ，ｍ至４５０　ｍ之间。　标准执行。　第二种评价附着力的方法相当于ＥＮ　１０２８９　标准中描述的撕剥试验（刀割剥离试验）。　还要用受控试件评价热水浸泡前的附着力　、　３．１．２步骤２　王向农：采用硅烷化学处理的新型熔结环氧粉末涂敷工艺　涂层依然保持其附着力。　这些结果证实，即使是相同的涂层，但附着力会　有差别的，这与在涂层与底材界面上的化学结合有　关联。　３．１．４铬酸盐处理与硅烷化学处理性能的比较　３．１．４．１　步骤　评价了硅烷化学处理增强涂层附着力的效果　后，现在比较一下不用铬酸盐溶液处理时，ＳＩＬＰＩＰ—　Ｅ　ＳＣＴ硅烷溶液化学处理性能的效果。先按照步骤　２处理金属板。钢材进行化学处理时，每种产品我　们采用两种浓度：　一采用的ＳＩＬＰＩＰＥ　ＳＣＴ硅烷溶液浓度为５％　（相当于２．５％纯硅烷）和１０％（相当于５％纯硅　烷）。　采用的铬酸盐溶液浓度就是供货的５％和　１０％产品浓度。　３．１．４．２热水浸泡性能评价　金属板在８Ｏ℃的自来水里分别浸泡１０００　ｈ、　２０００　ｈ、３０００　ｈ。然后，按照ＩＳＯ　４６２４标准，在热水　里浸泡３０００　ｈ后，进行拉脱试验。按照ＥＮ　１０２８９　标准，分别在热水里浸泡１０００　ｈ、２０００　ｈ、３０００　ｈ后，　进行撕剥试验。　３．１．４．３抗阴极剥离性能评价　其他试件接受抗阴极剥离性能试验。这项试验　应按照ＮＦＡ　４９　７１１标准执行，在６０　ｃＩ＝的温度下试　验２８　ｄ。用平端钻头在样品中央制作一个６　ｍｍ直　径小孔的人造涂层缺陷。　按照ＮＦＡ　４９　７１１标准，电解槽包括：　一一个内径５０　ｍｍ高８０　ｍｍ的刚性塑料管。　用硅胶粘接剂将电解槽粘贴在涂层样品上。　一一块刚性塑料盖板，板上钻两个小孔以便插　入电极。　阴极剥离评价试验采用不同的电极：　一用饱和甘汞电极作为参比电极，　用０．８　ｍｍ直径的铂金属丝作为辅助电极，　在作为工作电极（阴极）的试件上钻一个６　ｍｍ直径的平底钻孔。　电介质是用去离子水配制成的３％ＮａＣ１溶液。　试验前，在环境温度下，该溶液的ｐＨ值处于６至　８．５的范围。　电解槽里电解质的高度为７５±２　ｍｍ。　为了使样品处于正确的试验温度下，整个电解　质总成放在一个控制的砂浴上。　用测温探针检查人造涂层缺陷处的样品温度。　接受试验钢底材要求处于６０±２　ｏＣ的温度下，电解　质温度下降到３０±５　ｏＣ的温度。用装有冷却剂的中　性玻璃盘管保证冷却。　借助恒电位仪（Ｔａｃｕｓｓｅｌ型号ＰＲＴ　６Ｘ２０—０．　２），在甘汞参比电极与工作电极之间施加一个一　１５００　ｍＶ的电压，误差控制在－４－１０　ｍＶ以内。　３．１．４．４结果和讨论　图４中的照片和表４的数据说明了环氧涂层抗　热水浸泡性能。　不管所用的是哪种化学处理溶液以及溶液是什　么浓度，用拉脱试验或者撕剥试验检测时，在８０　自来水里浸泡后，都不会影响的熔结环氧粉末　（ＦＢＥ）的附着力。这些结果表明用ＳＩＬＰＩＰＥ“ＳＣＴ硅　烷溶液的处理效果与用铬酸盐溶液处理效果相仿。　图４不同方法化学处理的试件在８０　℃　自来水里浸泡后的附着力评价　试件Ａ：用５％铬酸盐溶液化学处　；　试件Ｂ：用１０％铬酸盐溶液化学处　试件Ｃ：用５％ＳＩＬＰＩＰＥ　ＳＣＴ硅烷溶液化学处　；　试件Ｄ：用１０％ＳＩＬＰＩＰＥ　ＳＣＴ硅烷溶液化学处堋　表４熔结环氧粉末涂层在８０　自来水里浸泡后的附着力评价　２０１１年９月第１９卷第３期　防腐保温技术　表５所示是阴极剥离试验结果。暴露在负电性　极化过程后，用一把锋利的小刀从人造缺陷开始向　下割透涂层直到金属底材。切割长度大约为２０　ｍｍ。然后用刀尖尝试将涂层从金属底材上剥去。　将最容易从钢底材上剥下涂层的半径范围认作为撕　剥率。　表５金属底材上熔结环氧粉末涂层阴极剥离性能评价　这些结果证实用化学溶液处理后，能够改善熔　结环氧粉末（ＦＢＥ）涂层的抗阴极剥离性能。　３．２　采用熔结环氧粉末底漆的三层聚烯烃涂层　在实验室试件上评价了ＳＩＬＰＩＰＥ　ＳＣＴ硅烷溶液　化学处理增强涂层的附着力性能后，又在中试规模　环氧粉末底漆上，涂敷时间２０秒钟。沉积的粘接剂　膜厚度为２５０±２０　Ｉｘｍ。　再用挤出机在２３０　ｏＣ温度下挤出聚烯烃面层，　覆盖在粘接剂上，涂敷时间１０秒钟。面层厚度介于　２．５　ｍｍ与３　ｍｍ之间。用加压辊压实整个防腐层　系统，使不同的层与层之间达到最佳接触状态。　的三层聚烯烃涂敷生产线上进行了下列研究。　３．２．１　三层聚烯烃系统的说明　三层聚烯烃管道防腐层系统包括环氧粉末底　漆、粘接剂层和聚乙烯或者聚丙烯面层。所用的环　氧粉末与上述步骤１及步骤２中所用的环氧粉末是　一然后，聚烯烃面层涂敷后２秒钟，防腐管通过冷　却隧道。在高密度聚乙烯涂层表面喷淋冷却水进行　冷却。　３．２．２．２试件的制备　这些不同操作工序完成后，将管子切割成１０　ｃｍ长的试件，以便进行热水浸泡试验和抗阴极剥离　性能试验。　样的。粘接剂是用顺酐自由基接枝的聚烯烃，用　差示扫描量热法（ＤＳＣ）测定的软化点是１３５　ｏＣ。面　层是高密度聚乙烯。　３．２．２步骤　为进行抗热水浸泡性能评价，应割透三层防腐　层整个厚度，也就是向下切割到金属表面。每个试　件完整的圆周上切割两个切口，相隔２．５　ｃｍ。　为进行抗阴极剥离性能评价，采用与单层熔结　３．２．２．１涂敷工艺　硅烷化学处理溶液是用９５％去离子水和５％浓　度的ＳＩＬＰＩＰＥ　ＳＣＴ硅烷溶液（相当于２．５％纯硅烷）　配制成的。　环氧粉末（ＦＢＥ）涂层的抗阴极剥离性能评价相同的　电解槽设计，将此电解槽用胶粘贴在１０　ｃｍ长的管　子试件的切口上。按照与单层熔结环氧粉末（ＦＢＥ）　涂层的抗阴极剥离性能评价相同的方法进行阴极剥　离试验。　实施外防腐的管道壁厚７　ｍｍ，管子外径１１６　ｍｍ０　钢管表面用Ｒｕｇｏｓ　２０００等级２０—３０磨料实施　机械清理后，再用压缩空气除净残留粉尘。在４０℃　温度，磨料会在钢管表面突起。　将硅烷化学处理溶液刷涂在钢管表面。目标沉　第二根管子涂敷相同的防腐层系统，并采用相　同的步骤。唯一不同的是不用硅烷化学处理溶液进　积重量为５０±１０　ｇ／ｍ　。　刷涂硅烷化学处理溶液后，钢管通过感应加热　行预处理。涂敷防腐层的管子按相同方法切割制备　试件。这些试件作为没有经过硅烷化学处理的对照　样，也要评价防腐层的抗热水浸泡性能和抗阴极剥　离性能。　装置，使钢管温度升高到２２０℃。　用静电喷涂工艺，电压调整到７５　ｋＶ，涂敷环氧　粉末底漆。沉积厚度１２０±３０　Ｉｘｍ。　３．２．２．３抗热水浸泡性能评价　用挤出机在２３０℃温度下挤出粘接剂，覆盖在　将经过硅烷化学处理溶液预处理的防腐管子试　２０１１年９月第１９卷第３期　烃面层。　防腐保温技术　表８高密度聚乙烯面层的特性　７ｌ　环氧粉末特性与上述步骤１描述的情况基本相　当，只是胶凝时问有点不同，在１８０　ｏＥ的胶凝时间大　约为４５秒钟。　粘接剂是顺酐接枝的聚烯烃，表７列出了它的　特性。　表７聚烯烃粘接剂的特性　本工业规模试验用的钢管长１２　１１３、外径１１４　ｍｍ、壁厚３．６　ｍｍ。　４．２涂敷工艺　如图７所示，涂敷工艺描述如下。　经过喷砂清理后，钢管表面清洁度达到Ｓａ　２．５，　粗糙度Ｒｚ处于５５　Ｉｘｍ与６５　Ｉｘｍ之间。　硅烷化学处理溶液浓度５％，其相当于２．５％的　纯硅烷。将硅烷化学处理溶液刮涂在钢管表面上，　面层是高密度聚乙烯，表８列出了它的特性。　达到每平米大约５０　ｇ的量。　图７　采用ＳＩＬＰＩＰＥ　硅烷溶液化学处理的三层聚烯烃管道防腐工艺　４．３热水浸泡后的附着力　在热水里浸泡一定时间后，按照ＥＮ　ＩＳＯ　２１８０９　—委托独立实验室（德国Ｋｏｒｒｏｓｉｏｎｓｔｅｃｈｎｉｋ　Ｈｅｉｍ）　进行了这些试验。　１标准进行附着力评价。　图８所示结果表明，尽管三层聚乙烯管道防腐　４．４结果和讨论　两组试件接受了附着力试验。第一组防腐管样　品是经过硅烷溶液化学处理的，第二组防腐管样品　是没有经过硅烷溶液化学处理的。浸泡试验管段长　度为３００　ｍｍ。　层样品经过热水浸泡，但是，硅烷溶液化学处理使防　腐层依然维持了良好的附着力。　这些结果表明，在工业规模的三层聚烯烃管道　防腐层系统生产线上，如果采用ＳＩＬＰＩＰＥ　ＳＣＴ硅烷　防腐管子样品分别在６５℃和８０℃热水里浸泡　了１０００　ｈ。热水浸泡老化前，所有样品的边缘采取　措施密封，确保水只能通过涂层而不是边缘渗透侵　入　溶液化学处理，能够确保熔结环氧粉末（ＦＢＥ）底漆　具有良好的附着力，并且这些结果与先前的实验室　试验结果也是完全一致的。　７２　王向农：采用硅烷化学处理的新型熔结环氧粉末涂敷工艺　囵ｗｉｔｈｏｕｔ　ｓＩＬ　眦霉ＳＣＴ口ｗｉｔｈ　Ｓ珏　ｑ　￡警ＳＣＴ　，基　ｉ　Ｉ：ｓｍ　图８硅烷化学处理对热水浸泡１０００　ｈ后涂层附着力的影响　’ｉａ　５　结论　根据实验室试验和用户的操作数据反馈，已经　证实，当熔结环氧粉末（ＦＢＥ）或者三层聚烯烃这样　的管道防腐层处于高温潮湿的极端恶劣环境下时，　它们会失去与钢管底材的附着力。　虽然防腐涂层的屏障效应能够在较长时问里延　迟附着力的损失，不过，失去附着力的事故还是不可　避免地发生了。　作为一项对策，就是通过形成共价型化学结合，　增强涂层与金属底材之间的结合。　采用正在申请专利权的ＳＩＩ　ＰＩＰＥ　工艺有望达　到这样的目的。按照这种新工艺，准备涂敷单层熔　结环氧粉末（ＦＢＥ）涂层或者涂敷３ＬＰＥ或者３ＬＰＰ　这样多层聚烯烃防腐系统的熔结环氧粉末（ＦＢＥ）底　漆的钢管表面上，经过喷砂清理和加热后，采用硅烷　化学处理（ＳＣＴ）。已经开发成特殊配方的硅烷水溶　液ＳＩＬＰＩＰＥ　ＳＣＴ。　结果表明，无论作为单层熔结环氧粉末（ＦＢＥ）　涂层或者作为３ＬＰＥ或者３ＬＰＰ这样多层聚烯烃防　腐系统的底漆，即使在非常严酷的使用环境中，　ＳＩＬＰＩＰＥ“硅烷化学处理工艺都能够维持熔结环氧　粉末（ＦＢＥ）的附着力。　正在申请专利权的ＳＩＬＰＩＰＥ　工艺已经引起工　业界的关注。事实上，这种新的钢管表面硅烷化学　处理工艺既不影响生产线的生产速度（无须冲洗），　也增强了环境保护（不含任何溶剂，也不会产生冲　洗废水），而且确保生产线操作人员的健康安全（没　有溶剂，无有毒物质）。