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     2.1重防腐环氧粉末涂料阴极剥离的影响因素

 

    要提高重防腐环氧粉末涂料的抗阴极剥离能力，首先就必须先弄清粉末涂料阴极剥离的影响因素。重防腐环氧粉末涂料的抗阴极剥离能力与环氧树脂、固化剂、填料的选用密切相关，在实际使用中，又与管道金属的表面处理以及固化工艺密切关联。研究发现，管道金属在阴极保护的情况下，在金属表面发生的阴极剥离过程以析氢反应为主，其结果就导致了金属表面局部OH^-离子浓度的增大，这种局部碱环境会侵蚀聚合物涂层并使界面处金属氧化物溶解，腐蚀性液体进而沿着金属与涂层的界面不断扩散，渗透，引起新的腐蚀、剥离，最终引起涂层起泡并导致开裂[4]，破坏聚合物涂层的防腐效果。在这种情况下，要抑制阴极剥离的进行就必须在增强环氧涂层与基体金属间的结合力的同时增强环氧涂层的防腐性（尤其是耐碱性）以抑制腐蚀物质沿金属与环氧涂层界面的扩散过程。

 

    环氧涂层与基体金属之间的结合力既受环氧树脂和固化剂上的极性基团数目影响也受涂层与基体金属之间的结合键的类型的影响，还与环氧涂层内应力有关。内应力过大时，也会削弱环氧涂层与基体金属之间的结合程度。若环氧涂层极性基团数目越多、涂层与基体金属之间的结合键越强、环氧涂层内聚力、内应力越小时，涂层与基体金属之间的结合程度越高。但这种理想情况不易实现，例如涂层的极性基团（特别是亲水型极性基团）数目太多，虽能提高附着力，但却导致涂层耐水性（特别是耐盐水性）的下降，进而难以抑制腐蚀性介质沿涂层与基体金属界面的扩散渗透进程，若耐水性下降的负面影响超过了附着力提高带来的正面影响，就会导致涂层阴极剥离的加剧进行。

 

    环氧涂层的耐腐蚀性受涂层的致密性和涂层固化物中的化学键耐腐蚀性强弱的影响。当涂层致密性越高，不耐腐蚀的化学键越少时，环氧涂层的耐腐蚀性越强。而涂层致密性越高时，涂层的内聚力、内应力就会越大，当超过涂层与基体金属之间的结合力时，就会引起涂层与基体金属之间剥离。在涂层中不耐腐蚀的化学键要越少越好，例如，酯键耐碱性较差，就不太适用于重防腐涂料采用。对酚醛树脂，由于芳香密度与交联密度较大，用它来改性环氧树脂或固化剂，用量合适能提高防腐性，但由于酚羟基具有一定酸性，耐碱性较差，用量过多时易引起涂层抗阴极剥离能力的下降。另外由于酚醛树脂具有一定脆性，固化产物内应力较大，用量过多时也不利于涂层的抗阴极剥离。

 

    2.2抗阴极剥离型重防腐环氧粉末涂料的配方设计

 

    由上述分析可推知，在选用环氧树脂与固化剂体系时要求环氧树脂有较高的环氧值以保证较高的致密度，同时要有一定的韧性（这一点也可通过提高固化剂的韧性来弥补），以消除固化产物过多的内应力，另外要有一定数量的耐碱性与耐水性较好的极性基团，以提高涂层与基体金属之间的结合力，以形成兼顾结合力、耐蚀性、柔韧性的环氧固化体系，从而达到提高抗阴极剥离的效果。根据上述分析，我们有针对性地合成了分子结构中具有多个环氧基团的与一定韧性JENP-02A改性环氧树脂，较好地协调了附着力、耐蚀性、柔韧性的相应要求，取得了很好的抗阴极剥离效果。

 

    在选择相应固化剂时，同样存在兼顾致密度与韧性的协调，通过固化剂分子中刚性基团与韧性基团的比例的合理调节，合成出软硬适中的固化剂来消除内应力。在实验研究中我们采用的是端羟基聚合物型复配固化剂，该类型固化剂聚合度越高，分子量大，韧性好，同时软化点也较高，有利于保存。在复配型固化剂中，包含有主固化剂与促进剂（常用阴离子型催化剂）的配比。主固化剂与阴离子型促进剂的固化反应机理有所不同，主固化剂主要是通过端羟基与环氧基进行加成聚合反应，具有一定的韧性，固化产物内应力较小；而阴离子型促进剂则是通过阴离子作用使环氧基开环，形成新的阴离子，这种新的阴离子再与新的环氧基反应，形成链式增长。链式反应一经引发就快速进行，反应速度快，放热剧烈，容易形成内应力[4]，使涂膜发脆，导致涂膜与基体金属结合力下降，加剧阴极剥离的进程。另外，阴离子型促进剂加入量太多，会导致端羟基型固化剂不能充分反应，未反应的端羟基耐碱性较差，也会加剧阴极剥离的进程。通过控制主固化剂的聚合度与促进剂的加入量，开发的JECP-01B固化剂，较好地满足了应用要求。

 

    在环氧树脂与固化剂确定的前提下，选用合适的颜填料对提高涂料的抗阴极剥离效果也有举足轻重的作用。应尽量避免用刺激性颜填料，而应多采用硫酸钡、硅微粉等惰性颜填料。研究发现，填料在涂层中分布越均匀、填料与树脂接触面积越大、填料与树脂结合越紧密、涂层耐蚀性越好，涂层抗阴极剥离效果越好。另外片状鳞片类填料（如泡状云母），由于能延长腐蚀介质渗透的路径，也对提高抗阴极剥离能力有很好的效果。

3．抗阴极剥离型重防腐环氧涂料的制备