一種消防管道塗塑用粉末塗料及其製作方法

2023-07-06 02:24:41

專利名稱：一種消防管道塗塑用粉末塗料及其製作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱固性粉末塗料，具體地說是一種消防管道塗塑用粉末塗料及其 製作方法。
背景技術：
普通消防用鍍鋅管及連接件由於其自身在防腐蝕、防結垢和抗菌等方面性能較 差，加之消防用水長期靜止性和突發急用性等特點，因此在實際使用中存在諸多問題首 先，由於鍍鋅鋼管防腐性能差，長期受到水的侵蝕，管材的內表面易生鏽，鏽層脫落後容易 堵塞噴頭；其次，管材內表面結垢後，容易使管材的內徑縮小或堵塞，使輸水、氣量減少基 至無法輸送，影響實際使用效果；再者，最關鍵的一點是，如果在消防救災過程中出現上述 情況，延誤救災，後果將不堪設想；上述缺陷的存在使得鍍鋅管的使用壽命較短，一般僅為 7-8年。另外，現在消防用管已經禁止使用對環境汙染嚴重的冷鍍鋅管，而採用熱鍍鋅管，但 是熱鍍鋅過程釋放出的鋅蒸汽對環境也有很大汙染，2008年3月5日媒體就曾紕漏了某金 屬表面處理廠(主要生產項目為熱鍍鋅)造成周圍許多老百姓紛紛換上血液病，甚至有幾 例死亡的情況。而且熱度鋅時「放炮」飛濺出的高溫鋅溶液也容易灼傷操作工人。已經做 了各種嘗試解決這一問題，包括製成外鍍鋅內襯塑聚乙烯複合管，但由於襯塑管與鍍鋅管 的熱膨脹係數不同，隨天氣變化或其它原因熱脹冷縮時，使得襯塑管與鍍鋅管之間的附著 力變差，最終導致襯塑管從鍍鋅管上剝落下來。為了避免上述情況，許多消防管道生產廠家改用塗塑鋼管代替以往常用的鍍鋅 管，如在鋼管外表面塗覆一層粉末塗料。塗塑後的鋼管內表面光滑，流體阻力小，增加流量， 而且不結垢，不易滋生微生物，可以充分保證流量和使用效果，節能環保；並且塗塑鋼管具 有優良的耐化學腐蝕性，耐水性和耐抗溶性、耐蛋白、高倍數泡沫滅火劑腐蝕，能夠解決因 輸水，埋地和酸、鹼、鹽對消防管道的腐蝕，將大大提高消防管道的使用壽命，使用年限可達 50年以上。另外，塗塑鋼管用粉末塗料不含對塗料生產人員和塗裝人員帶來健康危害的 有機溶劑；並且粉末塗料是在封閉體系中進行塗裝，噴逸的粉末塗料可以回收再用，塗料的 利用率高達98%以上，可以節省人類有限的大量資源。比較鍍鋅管與塗塑鋼管的價格鍍 鋅管大約為5000 6000元/噸；黑鐵管價格大約為3380元/噸，塗塑鋼管用粉末塗料在 35，000 40，000元/噸，由於50kg粉末塗料大約塗塑1噸黑鐵管，因此塗塑鋼管的價格大 約為5130 5380元/噸。單從成本上考慮鍍鋅管與塗塑鋼管差不多，但是由於塗塑鋼管 的使用壽命是鍍鋅管的6-7倍，綜合鍍鋅管與塗塑鋼管的成本價及使用壽命可以看出塗塑 鋼管比鍍鋅管便宜得多。由於以往塗塑消防管道沒有自己的標準，出廠檢驗大多按照中華人民共和國城鎮 建設行業標準《給水塗塑複合鋼管》(CJ/T120-2008)中的要求進行，對塗塑用的粉末塗料 也沒有特殊要求，因此供消防管道生產企業選擇的粉末塗料品種較多。但是近日公安部天 津消防研究所新制定出《自動噴水滅火系統第20部分塗敷鋼管》這樣一個標準，與《給 水塗塑複合鋼管》(CJ/T 120-2008)相比，新制定的標準中增加了以下幾個指標1.抗真空性能管段試件長度為(500 士 50) mm,使用適當的措施堵住管道進出口，從進口逐漸增加 負壓至660mm汞柱，保持lmin，試驗後檢查內塗層應無脫落。2.耐高溫性能管段試件長 度為(100士 10)mm，將試件放置在恆溫箱中，升溫至(300士5) °C，並恆溫lh，然後取出自然 冷至常溫。試驗後，取出試件並檢查內塗層(允許外觀顏色變深、發暗現象)應無脫落、隆 起、開裂、剝離、損壞。3.耐低溫性能管段試件尺寸長度為(100士 10)mm，將試件放置在低 溫箱中，降溫至(-30士2) °C，並恆溫lh，然後取出放置在溫度為(20士5) °C的環境下G 7)h。試驗周期結束後，取出試件檢查其內塗層應無脫落、損壞，然後按CJ/T120-2008中 7.4. 2的規定進行附著力試驗，塗層的附著力應為1 3級。4.壓力循環管段試件長度 為(500士50)mm，使用適當的措施堵住管道進出口，並與水壓供給系統相連接，充水排除空 氣，然後進行3000次從(0. 4士0. l)MPa至2. 5_0+°'5MPa的交變水壓試驗，每次試驗的周期不 大於2So試驗後檢查內塗層應無脫落、損壞，然後按CJ/T120-2008中7. 4. 2的規定進行附 著力試驗，塗層的附著力應為廣3級。5.溫度循環管段試件長度為(500士50)mm，將試件 按下列順序在每個溫度條件下放置24h。(50 士 2) 0C ； (-10 士 2) °C ； (50 士 2) °C ； (-10 士 2) °C ； (50士2)°C ;(_10士2)°C。試驗後試件放置在溫度為(20士5) °C的環境中Mh，檢查內塗層 應無脫落、損壞，然後按CJ/T120-2008中7. 4. 2的規定進行附著力試驗，塗層的附著力應為 1 3級。6.耐溫水老化管段試件尺寸長度約為100mm，管段兩端裸露處應進行相應的防 腐處理，將管段放置在(70 士》°C的蒸餾水中浸泡30d，試驗後取出自然冷卻至常溫，檢查 試件內塗層應無脫落、損壞。為了解決消防管道的塗塑問題，許多廠家已經行動起來，有直接用聚乙烯粉末塗 料塗塑鋼管制成消防管道的，但附著力很差。尤其是現在很多廠家要求在鍍鋅管上塗塑粉 末塗料，由於在熱水中鋅與鐵形成倒電位腐蝕，使得鍍鋅層與粉末塗料塗層之間的附著力更差。

發明內容
本發明的一個目的在於提供一種消防管道塗塑用粉末塗料，這種粉末塗料可承受 300°C的高溫以及-30°C的低溫，塗塑後的塗層與基材之間有很好的附著力。為了實現這一目的，本發明的技術方案是一種消防管道塗塑用粉末塗料，其特徵 是，所述的粉末塗料由熱固性樹脂、固化劑、顏料、填料和助劑按質量百分比組成，其中熱固 性樹脂30 60 %，固化劑用量佔4. 5 30 %，顏料和填料用量佔20 30 %，助劑用量佔 2 12%，各組分質量百分比的總和為100%。所述的熱固性樹脂為環氧樹脂。所述的環 氧樹脂可以是雙酚A型環氧樹脂，或酚醛環氧樹脂。固化劑可選用雙氰胺、或取代雙氰胺、 或癸二酸二醯胼、或酚羥基樹脂，優選酚羥基樹脂。所述的助劑為流平劑，或為脫氣劑，或為 鬆散劑或固化促進劑或抗氧化劑或為消泡劑。流平劑可以選用丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯 共聚物，如流平劑503或流平劑504;脫氣劑可以選用苯偶姻，又稱二苯乙醇酮(俗稱安 息香)；固化促進劑可以選用2-甲基咪唑、2-苯基咪唑啉、環脒、呱啶、胍、三嗪化合物、尿 素衍生物等；鬆散劑一般選用氣相二氧化矽(又稱白炭黑)；氧化劑一般選用受阻酚抗氧劑 1010;消泡劑可以選用湖北來斯化工新材料有限公司的YPE消泡劑，也可以選用杭州中順 化工工貿有限公司的普通消泡劑M-601或高效消泡劑M-603。所述的填料選自陶瓷微珠，玻璃微珠，雲母粉，鋁粉、不鏽鋼粉、鎘粉、二氧化矽、硫酸鋇等中的一種或幾種。所述的顏料選自氧化鐵紅、鉻紅等紅色顏料。本發明的另一目的在於提供一種消防管道塗塑用粉末塗料的製作方法，通過該方 法製作的粉末塗料可承受300°C的高溫以及-30°C的低溫，塗塑後的塗層與基材之間有很 好的附著力。為了實現這一目的，本發明的技術方案是一種消防管道用粉末塗料的製作方法， 其特徵是，將質量百分比為30 60%的熱固性樹脂、4. 5 30%的固化劑、20 30%的顏 料和填料及2 12%的助劑經過高速混合機進行預混合(混合時間控制在5 IOmin)，然 後用熔融擠出機擠出(一區溫度控制在40-50°C，二區溫度控制在60-70°C，三區溫度控制 在110 130°C )，並通過冷卻輥和冷卻帶設備冷卻至室溫，再用破碎設備粉碎成薄片，將薄 片細粉碎，然後這些細粉碎物經過旋風分離器分離並篩選得到粉末塗料產品，粉末塗料產 品顆粒小於120目。本發明是專為塗塑消防管道而研製的一種粉末塗料，由熱固性樹脂、固化劑、顏填 料和助劑按質量百分比組成，使用本發明產品並採用靜電噴塗，一次塗裝可達膜厚300 400um，經一次烘烤固化即可達到性能要求，塗裝的勞動生產效率高。而且塗裝時未噴塗上 去的粉末塗料可以回收再用，塗料的利用率很高，可達98%以上。而且與熱鍍鋅消防管相 比，粉末塗料塗塑消防管道更加環保。
具體實施例方式一種消防管道塗塑用粉末塗料，其特徵是，所述的粉末塗料由熱固性樹脂、固化 劑、顏料、填料和助劑按質量百分比組成，其中熱固性樹脂30 60%，固化劑用量佔4. 5 30%，顏料和填料用量佔20 30%，助劑用量佔2 12%。其中熱固性樹脂包括含有環氧 基(縮水甘油基)環氧樹脂(包括不同環氧值和軟化點的雙酚A型環氧樹脂、酚醛環氧樹 脂)。固化劑可選用雙氰胺、或取代雙氰胺、或癸二酸二醯胼、或酚羥基樹脂，優選酚羥基樹 脂。由於消防管道塗塑用粉末塗料要求能夠耐300°C高溫，所以本發明中選用能夠耐高溫 的填料，如陶瓷微珠，玻璃微珠，雲母粉，鋁粉、不鏽鋼粉、鎘粉、二氧化矽、硫酸鋇等中的一 種或幾種。由於有機顏料耐溫性較差，所以本發明中以耐溫性好的無機顏料為主，優選氧化 鐵紅與鉻紅等紅色顏料。顏料和填料可以根據要求任意配置，只需滿足兩者質量之和的要 求。本發明中使用的助劑包括一般粉末塗料常用的為流平劑，或為脫氣劑，或為鬆散劑或固 化促進劑或抗氧化劑或為消泡劑。流平劑可以選用丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物；脫 氣劑可以選用苯偶姻，又稱二苯乙醇酮(俗稱安息香)；固化促進劑可以選用2-甲基咪唑、 2-苯基咪唑啉、環脒、呱啶、胍、三嗪化合物、尿素衍生物等；鬆散劑一般選用氣相二氧化矽 (又稱白炭黑)；氧化劑一般選用受阻酚抗氧劑1010 ；消泡劑可以選用湖北來斯化工新材料 有限公司的YPE消泡劑，也可以選用杭州中順化工工貿有限公司的普通消泡劑M-601或高 效消泡劑M-603。另外為了降低固化溫度或減少固化時間，本發明中還添加了固化促進劑FC31及 803A ；由於熱鍍鋅管在塗裝時塗膜容易產生質點(顆粒)或火山坑等弊病，本發明中添加了 消泡劑^-601 ；另外由於熱鍍鋅管與塗層之間的附著力較差，尤其是在熱水中煮時鋅與鐵 產生倒電位腐蝕後，塗層更是可以從鍍鋅管上整塊剝離，為了解決這一問題，本發明改進了 塗塑工藝，使得鍍鋅管塗塑後的附著力達到3級以下標準。本發明將粉末塗料產品按高壓靜電噴塗法施工，具體的塗裝方法是首先預熱管件至粉末塗料熔融溫度，然後將流化床流 化後的粉末塗料噴塗至管件上，然後在一定溫度下固化塗層，使其形成緻密的耐溫塗層，固 化溫度為160°C 200°C，固化時間為6 lOmin。一種消防管道用粉末塗料的製作方法，其特徵是，將質量百分比為30 60%的熱 固性樹脂、4 30%的固化劑、20 30%的顏填料及2 5%的助劑經過高速混合機進行預 混合(混合時間控制在5 lOmin)，然後用熔融擠出機擠出(一區溫度控制在40_50°C，二 區溫度控制在60-70°C，三區溫度控制在110 130°C )，並通過冷卻輥和冷卻帶設備冷卻至 室溫，再用破碎設備粉碎成薄片，用空氣分級磨將薄片細粉碎，然後這些細粉碎物經過旋風 分離器分離並通過120目旋轉篩得到粉末塗料產品。其中涉及的加工設備均為現有技術， 在此不再贅述。實施例1消防管道塗塑用粉末塗料配方例雙酚A型環氧樹脂55份、癸二酸二醯胼4. 5份、 顏料和填料30份、流平劑5. O份、促進劑0. 5份、除氣劑0. 5份、其它助劑4. 5份。這種粉 末塗料的固化條件為180°C/20min。其中顏料採用能夠耐高溫的紅色有機包膜顏料或紅色 無機包膜顏料；填料由硫酸鋇、雲母粉、玻璃微珠、陶瓷微珠等耐高溫組分混合而成；流平 劑採用503 ；促進劑採用FC31 ；除氣劑採用安息香；其它助劑主要是抗氧化劑，採用受阻酚 1010。實施例2消防管道塗塑用粉末塗料配方例雙酚A型環氧樹脂50份、酚羥基樹脂10份、顏 料和填料30份、流平劑5. O份、促進劑1. O份、除氣劑1. O份、其它助劑3. O份。這種粉末 塗料的固化條件為180°C /6-lOmin。其中顏料採用能夠耐高溫的紅色有機包膜顏料或紅色 無機包膜顏料；填料由硫酸鋇、雲母粉、玻璃微珠、陶瓷微珠等耐高溫組分混合而成；流平 劑採用503 ；促進劑採用803A ；除氣劑採用安息香；其它助劑主要是抗氧化劑，採用受阻酚 1010。實施例3消防管道塗塑用粉末塗料配方例雙酚A型環氧樹脂35份、酚醛環氧樹脂15份、 酚羥基樹脂10份、顏料和填料30份、流平劑5. O份、促進劑1. O份、除氣劑1. O份、其它助 劑3. O份。這種粉末塗料的固化條件為180°C/6-8min。其中顏料採用能夠耐高溫的紅色 有機包膜顏料或紅色無機包膜顏料；填料由硫酸鋇、雲母粉、玻璃微珠、陶瓷微珠等耐高溫 組分混合而成；流平劑採用503 ；促進劑採用二甲基咪唑；除氣劑採用安息香；其它助劑主 要是抗氧化劑，採用受阻酚1010。實施例4消防管道塗塑用粉末塗料配方例雙酚A型環氧樹脂20份、雙氰胺10份、酚醛環 氧樹脂10份、酚羥基樹脂20份、顏料和填料30份、流平劑5. O份、促進劑1. O份、除氣劑 1.0份、其它助劑3. O份。這種粉末塗料的固化條件為180°C/6-8min。其中顏料採用能夠 耐高溫的紅色有機包膜顏料或紅色無機包膜顏料；填料由硫酸鋇、雲母粉、玻璃微珠、陶瓷 微珠等耐高溫組分混合而成；流平劑採用503 ；促進劑採用二甲基咪唑啉；除氣劑採用安息 香；其它助劑主要是抗氧化劑，採用受阻酚1010。實施例5
消防管道塗塑用粉末塗料配方例雙酚A型環氧樹脂30份、雙氰胺10份、酚醛環 氧樹脂20份、酚羥基樹脂10份、顏料和填料20份、流平劑5. 0份、促進劑1. 0份、除氣劑 1. O份、其它助劑3. 0份。這種粉末塗料的固化條件為180°C /6-8min。其中顏料採用能夠 耐高溫的紅色有機包膜顏料或紅色無機包膜顏料；填料由硫酸鋇、雲母粉、玻璃微珠、陶瓷 微珠等耐高溫組分混合而成；流平劑採用503 ；促進劑採用二甲基咪唑啉；除氣劑採用安息 香；其它助劑主要是抗氧化劑，採用受阻酚1010。實施例6消防管道塗塑用粉末塗料配方例雙酚A型環氧樹脂30份、酚醛環氧樹脂20份、 酚羥基樹脂20份、顏料和填料25份、流平劑3. 0份、促進劑0. 5份、除氣劑0. 5份、其它助 劑1.0份。這種粉末塗料的固化條件為180°C/6-8min。其中顏料採用能夠耐高溫的紅色 有機包膜顏料或紅色無機包膜顏料；填料由硫酸鋇、雲母粉、玻璃微珠、陶瓷微珠等耐高溫 組分混合而成；流平劑採用503 ；促進劑採用二甲基咪唑啉；除氣劑採用安息香；其它助劑 主要是抗氧化劑，採用受阻酚1010。這種粉末塗料的塗膜性能達到如下指標
權利要求
1.一種消防管道塗塑用粉末塗料，其特徵是，所述的粉末塗料由熱固性樹脂、固化劑、 顏料、填料和助劑按質量百分比組成，其中熱固性樹脂30 60%，固化劑用量佔4. 5 30%，顏料和填料用量佔20 30%，助劑用量佔2 12%。
2.如權利要求1所述的粉末塗料，其特徵在於所述的熱固性樹脂為環氧樹脂，所述的 環氧樹脂是雙酚A型環氧樹脂，酚醛環氧樹脂中的至少一種；所述的助劑為流平劑，脫氣 劑，鬆散劑，固化促進劑，抗氧化劑，消泡劑中的一種或幾種；所述的填料為陶瓷微珠，玻璃 微珠，雲母粉，鋁粉、不鏽鋼粉、鎘粉、二氧化矽、硫酸鋇中的一種或幾種；所述的顏料為氧化 鐵紅或鉻紅。
3.如權利要求1或2所述的粉末塗料，其特徵在於該粉末塗料的顆粒小於120目。
4.如權利要求3所述的粉末塗料，其特徵在於將粉末塗料產品按高壓靜電噴塗法施 工，具體的塗裝方法是首先預熱管件至粉末塗料熔融溫度，然後將流化床流化後的粉末 塗料噴塗至管件上，然後在一定溫度下固化塗層，使其形成緻密的耐溫塗層，固化溫度為 160°C 200°C，固化時間為6 lOmin。
5.一種消防管道用粉末塗料的製作方法，其特徵是，將質量百分比為30 60 %的熱 固性樹脂、4. 5 30%的固化劑、20 30%的顏料和填料及2 12%的助劑經過高速混 合機進行預混合(混合時間控制在5 IOmin)，然後用熔融擠出機擠出(一區溫度控制在 40-500C，二區溫度控制在60-70°C，三區溫度控制在110 130°C )，並通過冷卻輥和冷卻帶 設備冷卻至室溫，再用破碎設備粉碎成薄片，將薄片細粉碎，然後這些細粉碎物經過旋風分 離器分離並篩選得到粉末塗料產品，粉末塗料產品顆粒小於120目。
6.如權利要求4所述的製作方法，其特徵在於所述的熱固性樹脂為環氧樹脂，所述的 環氧樹脂是雙酚A型環氧樹脂，酚醛環氧樹脂中的至少一種；所述的助劑為流平劑，脫氣 劑，鬆散劑，固化促進劑，抗氧化劑，消泡劑中的一種或幾種；所述的填料為陶瓷微珠，玻璃 微珠，雲母粉，鋁粉、不鏽鋼粉、鎘粉、二氧化矽、硫酸鋇中的一種或幾種；所述的顏料為氧化 鐵紅或鉻紅。
全文摘要
本發明公開了一種消防管道塗塑用粉末塗料，其特徵是，所述的粉末塗料由熱固性樹脂、固化劑、顏料、填料和助劑按質量百分比組成，其中熱固性樹脂30～60％，固化劑用量佔4.5～30％，顏料和填料用量佔20～30％，助劑用量佔2～12％。使用本發明產品並採用靜電噴塗，一次塗裝可達膜厚300～400um，經一次烘烤固化即可達到性能要求，塗裝的勞動生產效率高。而且塗裝時未噴塗上去的粉末塗料可以回收再用，塗料的利用率很高，可達98％以上。這種粉末塗料可承受300℃的高溫以及-30℃的低溫，塗塑後的塗層與基材之間有很好的附著力。而且與熱鍍鋅消防管相比，粉末塗料塗塑消防管道更加環保。
文檔編號B05D1/06GK102101966SQ20091020125
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月16日 優先權日2009年12月16日
發明者張權, 李磊, 梁琳俐, 肖善紅 申請人:上海船舶工藝研究所