王文军，刘士安，郑正威，朱以江 ( 广东睿智环保科技股份有限公司 )
摘要：传统钢制管道抗紫外线三层熔结粉末涂层一般是由底层、中间层和面层构成，底层一般为环氧粉末层，它具有优异的附着力和耐腐蚀性能，有效保护钢管表面免受化学物质腐蚀；中间层是接枝共聚物粉末层，主要作用是粘结底层和面层，确保三层之间的紧密结合；面层为聚酯粉末层，具有良好的机械性能、抗紫外线性能及耐候性。国标GB/T 37594-2019《钢制管道抗紫外线三层熔结粉末防腐外涂层技术规范》对上述粉末涂层性能要求都有明确规定，上述粉末涂层广泛应用于石油天然气管道、化工管道、市政供水管道、供热管道以及消防管道等。熔结环氧粉末粉末主要成分是双酚A型(或酚醛改性)环氧树脂，具有优秀的防腐蚀能力，在管道防腐领域应用十分广泛，但是环氧树脂中的双酚A基团不抗紫外线，紫外线会导致环氧树脂快速分解、脆化和分化。聚酯粉末主要成分是饱和聚酯树脂，粉末涂料用饱和聚酯树脂具有优异的抗紫外线能力，但其附着力和耐腐蚀性能一般不及环氧树脂。三层熔结粉末涂层工艺实现了环氧树脂和聚酯树脂的性能优势互补，但是工艺相对复杂，能耗高，成本高，而且层间附着力也容易出现问题。本文研究的目标是通过单层的熔结粉末涂料，能够同时达到优秀的抗紫外线性能和重防腐性能，以解决传统工艺的弊端。
0 引言
聚酯树脂粉末涂料是以热固性饱和聚酯树脂为基体，与固化剂、流平剂、填料等多种材料混炼而成，具有优秀的抗紫外线性能、物理机械性能和耐腐蚀性能等。饱和聚酯树脂一般可分为羧基聚酯树脂和羟基聚酯树脂，也有同时含有以上2种官能团的聚酯树脂。其中应用最广泛是羧基聚酯树脂，在制成粉末涂料时，一般采用的固化剂是异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)，TGIC具有环氧基，能够和聚酯树脂中的羧基在高温下发生交联反应，达到固化成膜。单层抗紫外线重防腐粉末涂料研究的方向是在聚酯树脂粉末的基础上，保留原来聚酯树脂优异的抗紫外线性能，通过对饱和聚酯树脂的改性和粉末配方优化，增加粉末涂料固化的交联密度和非活性强极性基团，实现提高附着力和耐腐蚀性能。
1原材料的选择
1.1改性饱和聚酯树脂(定制)：改性后的聚酯树脂会产生位阻以及屏蔽效应，使水分子难以进攻酯键，难以水解，提高了树脂的耐水性；而且树脂分子链中同时含有端羧基和端羟基，并且有较高的酸价和羟基值，以至聚酯树脂固化后，具有较高的交联密度。
1.2 固化剂
1.2.1异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)：国产或进口优等品，极低的游离氯残留；
1.2.2 异氰酸酯固化剂(定制)：具有较低的解蔽温度和较高的反应活性，同饱和聚酯树脂中的端羟基反应，反应后产生较多的非活性强极性基团；
1.3 固化促进剂：提高反应活性，增加交联密度，并且能提供非活性强极性基团；
1.4 耐腐蚀助剂：增加附着力，提高耐腐蚀性能；
1.5 耐腐蚀填料：具有优异的耐紫外线性能和提高耐腐蚀性；
1.6 抗氧剂和紫外线吸收剂；
1.7 流平剂等常规助剂；
1.8 耐温耐紫外线颜料。
2 固化原理：
2.1 饱和聚酯树脂和TGIC饱和聚酯树脂中的羧基和TGIC中的环氧基发生加成反应，在分子链中会产生非活性的羟基，非活性羟基是涂层附着力的重要因素，本文研究采用带有高酸价的聚酯树脂，固化反应后，就会有更多的非活性羟基的产生，从而提高了交联密度、附着力和耐腐蚀性能。
2.2 饱和聚酯树脂和异氰酸酯
聚酯树脂中的端羟基和异氰酸酯中的NCO基团发生缩合反应，固化反应后，NCO基团接入到聚酯树脂分子链中，形成交联网状结构，分子结构中H-NCO极性基团能够增加附着力和耐腐蚀性能，端羟基值和固化剂含量增加，H-NCO基团增加，附着力和耐腐蚀性能相应提高。
3 试验结果
按照以上原理和思路设计试验配方，制作成粉末涂料样粉和试板，进行以下关键性能测试，结果如表1。
4 结语
饱和聚酯树脂和固化剂是该聚酯粉末涂料的基体，对涂层的附着力、抗紫外线和耐化学腐蚀性能起到决定性的作用。固化促进剂一般采用季铵盐类和二丁基二月桂酸锡，不仅提高了粉末体系在固化过程中的反应活性，而且提供了部分极性基团，增加了附着力和耐腐蚀性。防腐助剂含有极性基团，对提高附着力和耐腐蚀具有辅助作用。防腐填料一类是能够增加涂层的致密性，降低腐蚀性介质的渗透率，对腐蚀性介质起着屏蔽作用；二类是磷酸盐使金属表面钝化，引起阳极极化，而锌离子和铝离子则在阴极反应生成难溶物引起阴极极化，可大大提高了涂膜的耐腐蚀能力。抗氧剂和紫外线吸收剂对涂层提供了一定的保护作用，能提高一定的抗紫外线和耐腐蚀性能。
参考文献：
[1] GB/T 37594-2019 《钢制管道抗紫外线三层熔结粉末防腐外涂层技术规范》.
[2] 《粉末涂料与涂装技术》/南仁植/化学工业出版社.
来源：《粉末涂料与涂装》2025年第六期
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