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创作者

文/刘玉昆，周伟，崔志刚

廊坊市艾格玛新立村材料科技有限责任公司

引言：规范EN877中规定了工程建筑排水铸铁管道必须达到温度循环试验，这对铸铁排水管的防腐涂料提出了更高的规定。文中讨论并验证了环氧粉末涂料配方设计中危害涂层耐温度循环特性的要素，还介绍了适用粉末状生产商实验室的温度循环检测仪器的设计方案和运用。

熔结环氧粉末涂料（FBE）是一种具有高耐蚀性和优良性能的热塑性静电粉末，运用于装饰材料、管路、阀门管件、船只、地底设备、深海设备、电子设备、家居饰品等，是工程建筑排水铸铁管道里外壁防腐蚀的不二之选。《BS EN 877 1999 A1 -2006 Cast ironpipes and fittings,their joints and accessories for the evacuation of water from buildings-Requirements,test methods and quality assurance》规范中有对污水管道温度循环试验的要求，关键充分考虑大家日常见水里有较宽的温度范畴，日常生活排水管道存有冷水热水交替变化的状况。水环境治理下热冷交替变化对原材料是一种苛刻的磨练，假如环氧粉末涂料挑选不恰当，非常容易产生涂层脱离、出泡等状况。试验后，一般小管经涂层比较大管经涂层毁坏更严重，通道部位涂层较别的位置涂层毁坏更严重。因而，对FBE涂层的耐温度循环特性进行检测是十分必要和具备防止实际意义的。与此同时，设计方案一种简单有效的温度循环检测仪器，对粉末状制造商有关检测试验和探讨的开展至关重要。与此同时，试验室开展温度循环检验时常用设备的设计方案，对有关检测试验的实现也激发着重要作用。

1 EN877规范中要求的温度循环实验方法介绍

EN877规范中要求的温度循环实验方法如下所示：

（1）（30±1）L，（93±2）℃水，1min的时长不断穿过管道系统；

（2）排尽并逗留1min；

（3）（30±1）L，（15±5）℃水，1min的时长不断穿过管道系统；

（4）排尽并逗留1min；

（5）循环1500次。

耐温度循环试验平面图如下图1所显示。

2 配方设计中危害FBE涂层耐温度循环的要素

生铁管件的内部结构出气孔、沙孔及其表层处理的品质都会对FBE涂层的温度循环检测造成很大的危害，这里不予以细究。文中关键对于环氧粉末涂料的本身要素开展讨论。

FBE涂层无效是由于浸蚀物质（水和O2等）渗入至板材，板材产生浸蚀毁坏，涂层出泡、裂开或板材生锈造成体积膨胀导致涂层掉下来（如下图2）。因而如何阻止浸蚀物质的渗透，是有效的避免环氧树脂涂层无效的具体路径。

因为环氧树脂涂层是一种刚度高分子聚合物，在温度转变产生的地应力功效下不可以及时完成妥协功效，数次温度交替变化的情况下导致涂膜损害，产生银纹，为腐蚀性物质的渗透到提供了安全通道。此外环氧树脂胶及环氧固化剂都富含很多正负极官能团，涂膜后除开基团间的反映之外，正负极官能团中间会产生氢键作用，进而提高了涂膜的高密度水平。而水分的渗透到会影响这类功效(如下图3)，使涂膜越来越松散，高分子材料产生增溶，内部结构尺度空间增大，这样一来水份和O2就更加容易渗透到了。下边从下列这几个方面开展认证。

2.1 填料量的危害

静电粉末中的填料能够提升涂膜强度，提升涂层致密性，合理阻拦水份、O2、盐份等浸蚀物质的渗透。伴随着填料量的提升，涂膜的热膨胀系数也渐渐降低。涂膜的粘合力关键来源于涂膜和的墙面或者材料中间的物理学牙齿咬合及其正负极官能团之间的引线键合功效，如共价键。涂膜受变色涂料的变形越小，会难毁坏这类引线键合功效，粘合力越不容易受影响。但填料的加上都是有程度的，过多的填料会阻拦涂膜的持续性，导致涂膜物理性能降低，气孔率扩大，浸蚀物质更加容易渗入。填料量的危害实验秘方见表1。

由表1得知，当填料量加到40%（3号秘方）上下时，涂层经温度循环检测（检测试验均为实验室仪器开展，方式详细机械设备设计详细介绍的一部分）结论相对性最好是。填料偏少，涂膜非常容易产生一整片掉下来；填料太多，汽泡显著增加。实际上不论是涂层掉下来或是出泡，全是因为水份和O2渗透到，导致板材生锈，涂层与板材摆脱的主要表现。

2.2 填料类型的危害

填料类型的选取对涂膜抗透水性尤为重要，应用一些块状构造的填料可高效阻拦浸蚀物质的渗入；而球形填料则更加容易被环氧树脂极致包囊，减少涂膜气孔率，二者混配应用能够得到抗透水性极好的涂膜。明确填料的物质的量为40%，开展填料类型对涂层耐温度循环特性危害的试验，结论如表2图示。

试验说明，相互配合应用球形和块状填料，使涂膜的耐温度循环测试结果达到最佳（秘方4）。

2.3 涂膜的交联密度（涂膜的夹层玻璃转换温度）的危害

涂膜的交联密度非常大水平上决定了涂膜构造的致密性和夹层玻璃转换温度（Tg）。同样环氧树脂胶管理体系下，Tg的尺寸，能够体现涂膜的交联密度。涂膜交联密度越高，构造越紧致，高分子材料内部结构随意容积越小，浸蚀物质渗入就会越艰难。涂膜的Tg决定了涂膜的耐高温性能，Tg下列，涂膜维持硬实的玻璃态，链段健身运动受限制，构造、特性及粘合力能够保持一致。但并不是交联密度越高就越好，干固涂膜过程中，过高的交联密度往往会造成很大的热应力，降低了涂膜的可靠性；此外涂膜刚度提升，促使原材料妥协工作能力降低，应对外力作用或是变色涂料造成的应变力时，造成地应力积累，导致涂膜损害。

本试验选用环氧树脂剂量为400~500的酚醛树脂改性材料环氧树脂EP2#来提升涂膜的交联密度，认证不一样配制Tg）下FBE涂层的温度循环测试效果（填料采用一般填料以突显对比效果），见表3。

1号：Tg2=97℃；2号：Tg2=105℃；3号：Tg2=112℃；

1号秘方涂膜交联密度最少（Tg最少），涂膜致密性差，浸蚀物质渗入较非常容易，造成了较多汽泡和掉落的状况；伴随着EP2#成分的提升，2号和3号秘方的实验结果达到最佳；4号秘方涂膜交联密度尽管最大（Tg最大），致密性最好是，但涂膜妥协工作能力最烂，地应力的毁坏最严重，测试结果下降。

2.4 环氧固化剂类型的危害

环氧树脂固化剂有许多，主要包含酚类化合物、丙烯胺、酸（酸酐）类、催化反应型（咪唑以及化合物）等。试验采用了重防腐环氧防腐涂料最常用的酚类化合物环氧固化剂和双氰胺固化剂做比照（填料采用一般填料以突显对比效果）。实验结果见表4。

根据试验看得出，双氰胺测试结果较弱，这应当是由于双氰胺自身防水性差，尤其是遇开水（80℃之上）会溶解，且其与环氧树脂胶相溶性差，溶点较高（209℃），冶炼挤压时不可以跟环氧树脂胶做到分子结构等级的混和。干固过程中仅双氰胺颗粒物表面的活力官能团参加反映，双氰胺颗粒遇水溶解或溶解，导致化学交联节点破裂（如下图4）。

此外，双氰胺不但能够做为环氧树脂胶的环氧固化剂，它还能催化反应环氧树脂胶中甲基的活力，使环氧树脂胶产生自汇聚，干固后环氧树脂涂膜中羟值降低，与板材的粘合力降低。总的来说，环氧粉末涂料配方设计时保证以下几个方面，可有效的改进涂膜耐温度循环的特性。

（1）填料量操纵在40%上下；

（2）挑选块状和球形填料混配应用；

（3）适当加上酚醛树脂改性材料环氧树脂，一定程度提升涂膜的交联密度；

（4）应用酚类化合物环氧固化剂，防止应用双氰胺。

决定之上构思设计了秘方（如表5），进行了中试产，测试结果如下图5所显示。

由图5可以看出，依据之上秘方制取的环氧粉末涂料用以铸铁排水管，温度循环试验后表面状况良好，无任何转变。

3 试验室温度循环试验检测仪器设计方案与运用

针对一般范围的粉末状生产厂商而言，规范的温度循环实验条件比较难做到，必须有不一样管经的管段和阀门管件，及其对其内腔涂敷的喷涂设备。因而必须设计方案一种合适粉末状生产厂商的检测实验室机器设备。我公司与机器设备企业合作设计方案的温度循环机器设备见如下所示各图。

①操纵电控柜；②电动推杆；③180度旋转器；④样品固定夹板（强磁铁）；⑤15℃凉水锅；⑥凉水锅电磁感应调压阀；⑦热水锅；⑧固定支架。

仪器设备务必组装在总体水平的橱柜台面，试验常用开水为热水锅本身加温的饮用水，凉水为制冷机组制冷的饮用水，冷水热水锅中皆有热电阻温度传感器设备。试验前先往操纵电控柜处设置电动推杆冉冉升起和着陆后停留的时间，调节电动推杆着陆后相对高度，使样品涂膜面渗入液位下列，未涂敷面曝露在空气中（仿真模拟管路具体情况，壁厚存有温度梯度方向）；2个恒温水浴锅中液位会全自动保持在排水孔部位，凉水锅中的温度会由于试样带上的热能慢慢上升，这时凉水锅中热电阻认知温度变化后，继电器启灌水方式至水的温度降到15℃；热水锅中因为水的温度较高（93℃），挥发迅速，因而灌水管维持小流水无间断灌水，以确保液位处在出水口相对高度。逐渐试验后，样品随电动推杆降到涂敷面处在液位下列的部位，滞留1min后，电动推杆提到，并根据旋转器互换2个试样部位，上空滞留1min，再度降低，这般循环1500次。

因为具体制造的制成品铸铁管道耐温度循环特性与锻造品质、表层处理有较大关联，且该设备选用6mm厚检验不锈钢板做试样，与管路有显著差异，并且未考虑到压力、流动速度等领域的危害，因而测试结果一般好于标准方法的检测结果。该仪器设备关键适用环氧涂料耐温度循环检测的平行面对比试验和好坏判断（如下图7），不能用以EN877中有关级别的认定。

4 结束语

排水铸铁管道环氧涂料涂层耐温度循环特性受各个方面危害，例如锻造品质，表层处理品质，涂敷生产制造的工艺条件，粉末状品质等。文中仅仅讨论了做为粉末状制造商有关配方设计层面的要素，及其检测实验室机器设备的推荐。针对生产经营活动中遇上的实际问题，应当依据详细情况，剖析从哪儿下手改进。

封面照片：Pexels 上的Avinash Patel拍照的照片

歌曲：Alone in kyoto（Air）-Kitchen

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