Page 43 - 涂层与防护2020-04电子版

师立功，等：钢质管道顶管专用 ARO 涂层开发及应用

以上顶管涂层大多数以 FBE 为基础，FBE 目前已 表 3 ARO 涂层的配方
在各种极端的气候条件和苛刻化学介质侵蚀的环境 原材料 质量份/份
双酚 A 环氧树脂 25
中如陆上、水下、海底等管线的防腐涂装上得到广泛
环氧树脂 酚醛改性环氧树脂 5
应用。 FBE 涂层与钢管以化学键附着方式牢固结合，
增韧环氧树脂 15
作为管道外防护层、耐土壤腐蚀，无阴极保护屏蔽。
有机酚类固化剂+固化促进剂 10
一般来讲，增加防腐层厚度可提高涂层抗机械损
抗氧剂 0.5
伤和耐磨损能力。 但随着涂层厚度的增加，也会降低
脱气消泡剂 2
涂层的柔韧性，受到冲击时，涂层往往更容易发生开 助剂
流平剂 1
裂。 但是由于顶管施工时管段不会弯曲很大角度，耐
含氟改性蜡 0.6
磨涂层也不会受到干线管道下沟作业时那样的冲击
硅微粉 10~20
损伤，因此不必过于担心顶管施工耐磨层的柔韧性和
颜填料 硅灰石粉 25
抗 冲 击 性 要 求 。 2008 年 第 7 届 国 际 管 道 会 议 上
碳黑 0.6
Mallozzi 等人首次提出在抗机械损伤性能与柔韧性之
[5]
间折中的新概念 ，即在 FBE 涂层结构内部，通过技术 物释放，不会有针孔和气泡产生，可以对管道进行厚
改良涂层的性能（IPC 2008 Paper No. 64591），使涂层 涂装以适合顶管的要求。
具有良好的柔韧性， 其低温柔韧性接近单层 FBE 涂 配方中树脂含量应控制在合适的范围内，过高的
层，甚至涂层较厚的时候，也不会降低防腐层的抗冲 树脂含量涂层硬度一般，而过低的树脂含量则涂层的
击性能和抗划伤性能，而不必减少填充剂的量。 柔韧性较差。 ARO 涂层的树脂含量宜控制在 50%~
基于以上 FBE 的特性以及设计思路，可以结合单 55%之间，既可保证功能填料的有效填充，又能保证涂
层 FBE 以及双层 FBE 的特点， 专门设计柔韧性耐磨 层的韧性。
涂层。 该涂层称为 ARO 涂层，是基于 FBE 技术经特殊 3.2.2 助剂的选择
改性设计的增强耐磨 FBE， 但施工工艺大大简化，仅
配方中流平剂、抗氧剂按正常量添加。
需单层涂装，在保留单层 FBE 优异的附着力及防腐性
由于顶管涂层膜厚较厚，较高温度涂覆时，容易
能的同时，其耐磨性达到或超过双层 FBE，可以一次
产生“爆泡”，因此配方中使用消泡剂配合普通脱气剂
涂装达到很厚的膜厚 （>1 000 μm）， 同时达到双层
安息香使用，可杜绝气泡的产生。
FBE 的硬度和性能。
使用含氟改性蜡，增加涂层的表面硬度以及降低
涂层的表面摩擦系数以减少顶进施工的土壤阻力。
3.2 ARO 涂层的配方设计
3.2.3 颜填料的选择
ARO 涂层的设计重点是高膜厚下涂层的增韧与
配方中除使用常规的沉淀硫酸钡外，还需要加入
耐磨，其配方基本结构见表 3。
一些功能性填料以提高涂层的硬度。 粉末涂料中一些
3.2.1 树脂与固化剂的选择
常用填料的硬度见表 4。
由于二步法环氧树脂具有相对分子质量大，分布 表 4 粉末涂料中常用填料的硬度
窄，固化时无小分子释放，故 ARO 涂层主要选用二步 填料 莫氏硬度 吸油量
法双酚 A 环氧树脂做主要成膜树脂，此外另需配合使 滑石粉 1 50~90
用酚醛改性环氧树脂，以提高涂层的交联密度、涂层 煅烧高岭土 3~4 50~95
的硬度。 硅灰石 4.5~5 25~50
硫酸钡 4.3 11
配方中掺合部分高相对分子质量的增韧环氧树
硅微粉 7 22~40
脂用以提高环氧粉末涂层的柔韧性。
固化剂选用含有酚羟基的有机酚类固化剂，与环 顶管施工涂层要求有更好的抗划伤性能，耐划伤
氧树脂的反应是加成反应，因此成膜期间无反应副产 性反映的是材料在大应力短时间作用下的表面性质，

27
涂层技术 COATING TECHNOLOGY