专利名称：一种消防管道涂塑用粉末涂料及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热固性粉末涂料，具体地说是一种消防管道涂塑用粉末涂料及其 制作方法。
背景技术：
普通消防用镀锌管及连接件由于其自身在防腐蚀、防结垢和抗菌等方面性能较 差，加之消防用水长期静止性和突发急用性等特点，因此在实际使用中存在诸多问题首 先，由于镀锌钢管防腐性能差，长期受到水的侵蚀，管材的内表面易生锈，锈层脱落后容易 堵塞喷头；其次，管材内表面结垢后，容易使管材的内径缩小或堵塞，使输水、气量减少基 至无法输送，影响实际使用效果；再者，最关键的一点是，如果在消防救灾过程中出现上述 情况，延误救灾，后果将不堪设想；上述缺陷的存在使得镀锌管的使用寿命较短，一般仅为 7-8年。另外，现在消防用管已经禁止使用对环境污染严重的冷镀锌管，而采用热镀锌管，但 是热镀锌过程释放出的锌蒸汽对环境也有很大污染，2008年3月5日媒体就曾纰漏了某金 属表面处理厂(主要生产项目为热镀锌)造成周围许多老百姓纷纷换上血液病，甚至有几 例死亡的情况。而且热度锌时“放炮”飞溅出的高温锌溶液也容易灼伤操作工人。已经做 了各种尝试解决这一问题，包括制成外镀锌内衬塑聚乙烯复合管，但由于衬塑管与镀锌管 的热膨胀系数不同，随天气变化或其它原因热胀冷缩时，使得衬塑管与镀锌管之间的附着 力变差，最终导致衬塑管从镀锌管上剥落下来。为了避免上述情况，许多消防管道生产厂家改用涂塑钢管代替以往常用的镀锌 管，如在钢管外表面涂覆一层粉末涂料。涂塑后的钢管内表面光滑，流体阻力小，增加流量， 而且不结垢，不易滋生微生物，可以充分保证流量和使用效果，节能环保；并且涂塑钢管具 有优良的耐化学腐蚀性，耐水性和耐抗溶性、耐蛋白、高倍数泡沫灭火剂腐蚀，能够解决因 输水，埋地和酸、碱、盐对消防管道的腐蚀，将大大提高消防管道的使用寿命，使用年限可达 50年以上。另外，涂塑钢管用粉末涂料不含对涂料生产人员和涂装人员带来健康危害的 有机溶剂；并且粉末涂料是在封闭体系中进行涂装，喷逸的粉末涂料可以回收再用，涂料的 利用率高达98%以上，可以节省人类有限的大量资源。比较镀锌管与涂塑钢管的价格镀 锌管大约为5000 6000元/吨；黑铁管价格大约为3380元/吨，涂塑钢管用粉末涂料在 35，000 40，000元/吨，由于50kg粉末涂料大约涂塑1吨黑铁管，因此涂塑钢管的价格大 约为5130 5380元/吨。单从成本上考虑镀锌管与涂塑钢管差不多，但是由于涂塑钢管 的使用寿命是镀锌管的6-7倍，综合镀锌管与涂塑钢管的成本价及使用寿命可以看出涂塑 钢管比镀锌管便宜得多。由于以往涂塑消防管道没有自己的标准，出厂检验大多按照中华人民共和国城镇 建设行业标准《给水涂塑复合钢管》(CJ/T120-2008)中的要求进行，对涂塑用的粉末涂料 也没有特殊要求，因此供消防管道生产企业选择的粉末涂料品种较多。但是近日公安部天 津消防研究所新制定出《自动喷水灭火系统第20部分涂敷钢管》这样一个标准，与《给 水涂塑复合钢管》(CJ/T 120-2008)相比，新制定的标准中增加了以下几个指标1.抗真空性能管段试件长度为(500 士 50) mm,使用适当的措施堵住管道进出口，从进口逐渐增加 负压至660mm汞柱，保持lmin，试验后检查内涂层应无脱落。2.耐高温性能管段试件长 度为(100士 10)mm，将试件放置在恒温箱中，升温至(300士5) °C，并恒温lh，然后取出自然 冷至常温。试验后，取出试件并检查内涂层(允许外观颜色变深、发暗现象)应无脱落、隆 起、开裂、剥离、损坏。3.耐低温性能管段试件尺寸长度为(100士 10)mm，将试件放置在低 温箱中，降温至(-30士2) °C，并恒温lh，然后取出放置在温度为(20士5) °C的环境下G 7)h。试验周期结束后，取出试件检查其内涂层应无脱落、损坏，然后按CJ/T120-2008中 7.4. 2的规定进行附着力试验，涂层的附着力应为1 3级。4.压力循环管段试件长度 为(500士50)mm，使用适当的措施堵住管道进出口，并与水压供给系统相连接，充水排除空 气，然后进行3000次从(0. 4士0. l)MPa至2. 5_0+°'5MPa的交变水压试验，每次试验的周期不 大于2So试验后检查内涂层应无脱落、损坏，然后按CJ/T120-2008中7. 4. 2的规定进行附 着力试验，涂层的附着力应为广3级。5.温度循环管段试件长度为(500士50)mm，将试件 按下列顺序在每个温度条件下放置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。试验后试件放置在温度为(20士5) °C的环境中Mh，检查内涂层 应无脱落、损坏，然后按CJ/T120-2008中7. 4. 2的规定进行附着力试验，涂层的附着力应为 1 3级。6.耐温水老化管段试件尺寸长度约为100mm，管段两端裸露处应进行相应的防 腐处理，将管段放置在(70 士》°C的蒸馏水中浸泡30d，试验后取出自然冷却至常温，检查 试件内涂层应无脱落、损坏。为了解决消防管道的涂塑问题，许多厂家已经行动起来，有直接用聚乙烯粉末涂 料涂塑钢管制成消防管道的，但附着力很差。尤其是现在很多厂家要求在镀锌管上涂塑粉 末涂料，由于在热水中锌与铁形成倒电位腐蚀，使得镀锌层与粉末涂料涂层之间的附着力更差。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种消防管道涂塑用粉末涂料，这种粉末涂料可承受 300°C的高温以及-30°C的低温，涂塑后的涂层与基材之间有很好的附着力。为了实现这一目的，本发明的技术方案是一种消防管道涂塑用粉末涂料，其特征 是，所述的粉末涂料由热固性树脂、固化剂、颜料、填料和助剂按质量百分比组成，其中热固 性树脂30 60 %，固化剂用量占4. 5 30 %，颜料和填料用量占20 30 %，助剂用量占 2 12%，各组分质量百分比的总和为100%。所述的热固性树脂为环氧树脂。所述的环 氧树脂可以是双酚A型环氧树脂，或酚醛环氧树脂。固化剂可选用双氰胺、或取代双氰胺、 或癸二酸二酰胼、或酚羟基树脂，优选酚羟基树脂。所述的助剂为流平剂，或为脱气剂，或为 松散剂或固化促进剂或抗氧化剂或为消泡剂。流平剂可以选用丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯 共聚物，如流平剂503或流平剂504;脱气剂可以选用苯偶姻，又称二苯乙醇酮(俗称安 息香)；固化促进剂可以选用2-甲基咪唑、2-苯基咪唑啉、环脒、呱啶、胍、三嗪化合物、尿 素衍生物等；松散剂一般选用气相二氧化硅(又称白炭黑)；氧化剂一般选用受阻酚抗氧剂 1010;消泡剂可以选用湖北来斯化工新材料有限公司的YPE消泡剂，也可以选用杭州中顺 化工工贸有限公司的普通消泡剂M-601或高效消泡剂M-603。所述的填料选自陶瓷微珠，玻璃微珠，云母粉，铝粉、不锈钢粉、镉粉、二氧化硅、硫酸钡等中的一种或几种。所述的颜料选自氧化铁红、铬红等红色颜料。本发明的另一目的在于提供一种消防管道涂塑用粉末涂料的制作方法，通过该方 法制作的粉末涂料可承受300°C的高温以及-30°C的低温，涂塑后的涂层与基材之间有很 好的附着力。为了实现这一目的，本发明的技术方案是一种消防管道用粉末涂料的制作方法， 其特征是，将质量百分比为30 60%的热固性树脂、4. 5 30%的固化剂、20 30%的颜 料和填料及2 12%的助剂经过高速混合机进行预混合(混合时间控制在5 IOmin)，然 后用熔融挤出机挤出(一区温度控制在40-50°C，二区温度控制在60-70°C，三区温度控制 在110 130°C )，并通过冷却辊和冷却带设备冷却至室温，再用破碎设备粉碎成薄片，将薄 片细粉碎，然后这些细粉碎物经过旋风分离器分离并筛选得到粉末涂料产品，粉末涂料产 品颗粒小于120目。本发明是专为涂塑消防管道而研制的一种粉末涂料，由热固性树脂、固化剂、颜填 料和助剂按质量百分比组成，使用本发明产品并采用静电喷涂，一次涂装可达膜厚300 400um，经一次烘烤固化即可达到性能要求，涂装的劳动生产效率高。而且涂装时未喷涂上 去的粉末涂料可以回收再用，涂料的利用率很高，可达98%以上。而且与热镀锌消防管相 比，粉末涂料涂塑消防管道更加环保。
具体实施例方式一种消防管道涂塑用粉末涂料，其特征是，所述的粉末涂料由热固性树脂、固化 剂、颜料、填料和助剂按质量百分比组成，其中热固性树脂30 60%，固化剂用量占4. 5 30%，颜料和填料用量占20 30%，助剂用量占2 12%。其中热固性树脂包括含有环氧 基(缩水甘油基)环氧树脂(包括不同环氧值和软化点的双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树 脂)。固化剂可选用双氰胺、或取代双氰胺、或癸二酸二酰胼、或酚羟基树脂，优选酚羟基树 脂。由于消防管道涂塑用粉末涂料要求能够耐300°C高温，所以本发明中选用能够耐高温 的填料，如陶瓷微珠，玻璃微珠，云母粉，铝粉、不锈钢粉、镉粉、二氧化硅、硫酸钡等中的一 种或几种。由于有机颜料耐温性较差，所以本发明中以耐温性好的无机颜料为主，优选氧化 铁红与铬红等红色颜料。颜料和填料可以根据要求任意配置，只需满足两者质量之和的要 求。本发明中使用的助剂包括一般粉末涂料常用的为流平剂，或为脱气剂，或为松散剂或固 化促进剂或抗氧化剂或为消泡剂。流平剂可以选用丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物；脱 气剂可以选用苯偶姻，又称二苯乙醇酮(俗称安息香)；固化促进剂可以选用2-甲基咪唑、 2-苯基咪唑啉、环脒、呱啶、胍、三嗪化合物、尿素衍生物等；松散剂一般选用气相二氧化硅 (又称白炭黑)；氧化剂一般选用受阻酚抗氧剂1010 ；消泡剂可以选用湖北来斯化工新材料 有限公司的YPE消泡剂，也可以选用杭州中顺化工工贸有限公司的普通消泡剂M-601或高 效消泡剂M-603。另外为了降低固化温度或减少固化时间，本发明中还添加了固化促进剂FC31及 803A ；由于热镀锌管在涂装时涂膜容易产生质点(颗粒)或火山坑等弊病，本发明中添加了 消泡剂^-601 ；另外由于热镀锌管与涂层之间的附着力较差，尤其是在热水中煮时锌与铁 产生倒电位腐蚀后，涂层更是可以从镀锌管上整块剥离，为了解决这一问题，本发明改进了 涂塑工艺，使得镀锌管涂塑后的附着力达到3级以下标准。本发明将粉末涂料产品按高压静电喷涂法施工，具体的涂装方法是首先预热管件至粉末涂料熔融温度，然后将流化床流 化后的粉末涂料喷涂至管件上，然后在一定温度下固化涂层，使其形成致密的耐温涂层，固 化温度为160°C 200°C，固化时间为6 lOmin。一种消防管道用粉末涂料的制作方法，其特征是，将质量百分比为30 60%的热 固性树脂、4 30%的固化剂、20 30%的颜填料及2 5%的助剂经过高速混合机进行预 混合(混合时间控制在5 lOmin)，然后用熔融挤出机挤出(一区温度控制在40_50°C，二 区温度控制在60-70°C，三区温度控制在110 130°C )，并通过冷却辊和冷却带设备冷却至 室温，再用破碎设备粉碎成薄片，用空气分级磨将薄片细粉碎，然后这些细粉碎物经过旋风 分离器分离并通过120目旋转筛得到粉末涂料产品。其中涉及的加工设备均为现有技术， 在此不再赘述。实施例1消防管道涂塑用粉末涂料配方例双酚A型环氧树脂55份、癸二酸二酰胼4. 5份、 颜料和填料30份、流平剂5. O份、促进剂0. 5份、除气剂0. 5份、其它助剂4. 5份。这种粉 末涂料的固化条件为180°C/20min。其中颜料采用能够耐高温的红色有机包膜颜料或红色 无机包膜颜料；填料由硫酸钡、云母粉、玻璃微珠、陶瓷微珠等耐高温组分混合而成；流平 剂采用503 ；促进剂采用FC31 ；除气剂采用安息香；其它助剂主要是抗氧化剂，采用受阻酚 1010。实施例2消防管道涂塑用粉末涂料配方例双酚A型环氧树脂50份、酚羟基树脂10份、颜 料和填料30份、流平剂5. O份、促进剂1. O份、除气剂1. O份、其它助剂3. O份。这种粉末 涂料的固化条件为180°C /6-lOmin。其中颜料采用能够耐高温的红色有机包膜颜料或红色 无机包膜颜料；填料由硫酸钡、云母粉、玻璃微珠、陶瓷微珠等耐高温组分混合而成；流平 剂采用503 ；促进剂采用803A ；除气剂采用安息香；其它助剂主要是抗氧化剂，采用受阻酚 1010。实施例3消防管道涂塑用粉末涂料配方例双酚A型环氧树脂35份、酚醛环氧树脂15份、 酚羟基树脂10份、颜料和填料30份、流平剂5. O份、促进剂1. O份、除气剂1. O份、其它助 剂3. O份。这种粉末涂料的固化条件为180°C/6-8min。其中颜料采用能够耐高温的红色 有机包膜颜料或红色无机包膜颜料；填料由硫酸钡、云母粉、玻璃微珠、陶瓷微珠等耐高温 组分混合而成；流平剂采用503 ；促进剂采用二甲基咪唑；除气剂采用安息香；其它助剂主 要是抗氧化剂，采用受阻酚1010。实施例4消防管道涂塑用粉末涂料配方例双酚A型环氧树脂20份、双氰胺10份、酚醛环 氧树脂10份、酚羟基树脂20份、颜料和填料30份、流平剂5. O份、促进剂1. O份、除气剂 1.0份、其它助剂3. O份。这种粉末涂料的固化条件为180°C/6-8min。其中颜料采用能够 耐高温的红色有机包膜颜料或红色无机包膜颜料；填料由硫酸钡、云母粉、玻璃微珠、陶瓷 微珠等耐高温组分混合而成；流平剂采用503 ；促进剂采用二甲基咪唑啉；除气剂采用安息 香；其它助剂主要是抗氧化剂，采用受阻酚1010。实施例5
消防管道涂塑用粉末涂料配方例双酚A型环氧树脂30份、双氰胺10份、酚醛环 氧树脂20份、酚羟基树脂10份、颜料和填料20份、流平剂5. 0份、促进剂1. 0份、除气剂 1. O份、其它助剂3. 0份。这种粉末涂料的固化条件为180°C /6-8min。其中颜料采用能够 耐高温的红色有机包膜颜料或红色无机包膜颜料；填料由硫酸钡、云母粉、玻璃微珠、陶瓷 微珠等耐高温组分混合而成；流平剂采用503 ；促进剂采用二甲基咪唑啉；除气剂采用安息 香；其它助剂主要是抗氧化剂，采用受阻酚1010。实施例6消防管道涂塑用粉末涂料配方例双酚A型环氧树脂30份、酚醛环氧树脂20份、 酚羟基树脂20份、颜料和填料25份、流平剂3. 0份、促进剂0. 5份、除气剂0. 5份、其它助 剂1.0份。这种粉末涂料的固化条件为180°C/6-8min。其中颜料采用能够耐高温的红色 有机包膜颜料或红色无机包膜颜料；填料由硫酸钡、云母粉、玻璃微珠、陶瓷微珠等耐高温 组分混合而成；流平剂采用503 ；促进剂采用二甲基咪唑啉；除气剂采用安息香；其它助剂 主要是抗氧化剂，采用受阻酚1010。这种粉末涂料的涂膜性能达到如下指标
权利要求
1.一种消防管道涂塑用粉末涂料，其特征是，所述的粉末涂料由热固性树脂、固化剂、 颜料、填料和助剂按质量百分比组成，其中热固性树脂30 60%，固化剂用量占4. 5 30%，颜料和填料用量占20 30%，助剂用量占2 12%。
2.如权利要求1所述的粉末涂料，其特征在于所述的热固性树脂为环氧树脂，所述的 环氧树脂是双酚A型环氧树脂，酚醛环氧树脂中的至少一种；所述的助剂为流平剂，脱气 剂，松散剂，固化促进剂，抗氧化剂，消泡剂中的一种或几种；所述的填料为陶瓷微珠，玻璃 微珠，云母粉，铝粉、不锈钢粉、镉粉、二氧化硅、硫酸钡中的一种或几种；所述的颜料为氧化 铁红或铬红。
3.如权利要求1或2所述的粉末涂料，其特征在于该粉末涂料的颗粒小于120目。
4.如权利要求3所述的粉末涂料，其特征在于将粉末涂料产品按高压静电喷涂法施 工，具体的涂装方法是首先预热管件至粉末涂料熔融温度，然后将流化床流化后的粉末 涂料喷涂至管件上，然后在一定温度下固化涂层，使其形成致密的耐温涂层，固化温度为 160°C 200°C，固化时间为6 lOmin。
5.一种消防管道用粉末涂料的制作方法，其特征是，将质量百分比为30 60 %的热 固性树脂、4. 5 30%的固化剂、20 30%的颜料和填料及2 12%的助剂经过高速混 合机进行预混合(混合时间控制在5 IOmin)，然后用熔融挤出机挤出(一区温度控制在 40-500C，二区温度控制在60-70°C，三区温度控制在110 130°C )，并通过冷却辊和冷却带 设备冷却至室温，再用破碎设备粉碎成薄片，将薄片细粉碎，然后这些细粉碎物经过旋风分 离器分离并筛选得到粉末涂料产品，粉末涂料产品颗粒小于120目。
6.如权利要求4所述的制作方法，其特征在于所述的热固性树脂为环氧树脂，所述的 环氧树脂是双酚A型环氧树脂，酚醛环氧树脂中的至少一种；所述的助剂为流平剂，脱气 剂，松散剂，固化促进剂，抗氧化剂，消泡剂中的一种或几种；所述的填料为陶瓷微珠，玻璃 微珠，云母粉，铝粉、不锈钢粉、镉粉、二氧化硅、硫酸钡中的一种或几种；所述的颜料为氧化 铁红或铬红。
全文摘要
本发明公开了一种消防管道涂塑用粉末涂料，其特征是，所述的粉末涂料由热固性树脂、固化剂、颜料、填料和助剂按质量百分比组成，其中热固性树脂30～60％，固化剂用量占4.5～30％，颜料和填料用量占20～30％，助剂用量占2～12％。使用本发明产品并采用静电喷涂，一次涂装可达膜厚300～400um，经一次烘烤固化即可达到性能要求，涂装的劳动生产效率高。而且涂装时未喷涂上去的粉末涂料可以回收再用，涂料的利用率很高，可达98％以上。这种粉末涂料可承受300℃的高温以及-30℃的低温，涂塑后的涂层与基材之间有很好的附着力。而且与热镀锌消防管相比，粉末涂料涂塑消防管道更加环保。
文档编号B05D1/06GK102101966SQ20091020125
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者张权, 李磊, 梁琳俐, 肖善红 申请人:上海船舶工艺研究所