CN100343353C - 一种煤焦油沥青防腐漆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种埋地金属管道外用防腐煤焦油沥青漆，该漆以煤焦油为主要成膜物质，以矸石粉、煤粉为填充介质，组成该漆的各组分重量百分比为：煤焦油60%～75%、矿粉10%～20%、浮选精煤粉7%～15%、异青酸酯(TDI)8%～20%。该漆生产工艺简单，先将煤焦油加热脱水、脱除低馏点组分及部分酸性油，然后依次加入煤粉、矸石粉和异青酸酯混溶熬知即可。本发明煤焦油沥青漆提高了油漆的软化点，拓宽了耐温范围，增加了漆膜的硬度，固化后的涂层具有优良的附着力，漆膜机械性能好，耐微生物腐蚀和植物根茎穿透。

Description

一种煤焦油沥青防腐漆

技术领域  本发明涉及一种防腐涂料，尤其是一种以煤焦油沥青为主要成膜物质，以矿粉、煤粉为填充介质的埋地金属管道外用防腐沥青漆。

背景技术  金属腐蚀与防护科学是本世纪30年代发展起来的一门综合性技术科学，目前已成为一门独立的学科，并在不断发展。金属腐蚀是金属材料在各种环境作用下发生的破坏和变质，遍及国民经济的各部门，给国民经济带来巨大损失。根据工业发达国家的调查，每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的2％-4％，在英国金属腐蚀(一般是钢铁)的损失每年达几亿英镑。据T.N.NGUYEN等报道，美国每年因金属腐蚀造成的损失约占国民生产总值的(GNP)的4.2％。我国每年因腐蚀造成的经济损失至少二百亿人民币。搞好腐蚀防护工作，已不是单纯的技术问题，而是关系到保护资源，节约能源，节省材料，保护环境，保证正常生产和人身安全，发展新技术等一系列重大的社会和经济问题。

我国每年都有大量的水、汽、输油管线在地下铺设，这些金属管道因为深埋在土壤中，所以最容易受到土壤中水分、氯离子、硫酸根离子、微生物、植物根茎等的腐蚀与穿透。近年来埋地金属管道的外壁防腐越来越受到重视，与之相关的各种重防腐涂料也得到了大力的开发和研究。埋地金属管道的防腐蚀不仅仅是出于延长管道寿命这一简单目的，还有更多更重要的出于安全、环境等多方面的考虑。湖南省某炼油厂的油码斗到厂区的埋地输油管线曾因微生物腐蚀，出现穿孔漏油，每年达7-8次，给该厂带来了巨大的经济损失。如果管内的流体为可燃性物质或有毒物质时，还会引起灾祸和爆炸等恶性事故。南京市六合化肥厂曾因设备管道腐蚀，造成爆炸停产事故。我国西北地区某储油罐，虽外壁已涂漆维护，但内壁裸露，罐内水气腐蚀钢板，使钢板锈蚀变薄，最终导致一工人在罐顶工作时钢板穿破发生人身事故，管线孔腐蚀所造成的漏水漏油事件更是不胜枚举，由此可见管道防腐非常重要，我们必须引起重视。

目前国内大多数埋地管道或地下工程的防腐涂层以沥青涂料为主。煤焦油和沥青具有良好的防水性能，广泛用于防水防侵蚀涂料的生产。沥青型涂料因其价格低廉，具有良好的耐酸碱、耐候和防水性能，曾一度受到人们的青睐，但存在着强度低、弹性差，不能完全满足重腐蚀环境下金属防腐的要求。所以后来出现了聚氨酯、环氧树脂等改性的沥青漆，经过改性的沥青涂料以其强度高、粘结力强、吸水率低、绝缘性能好、耐细菌侵蚀等优点曾在国内一些大型工程上独领风骚。但是，环氧煤沥青漆存在着施工温度高、缠布时易产生收缩，环境温度高时易软化、易渗油，生产成本高、甚至开裂等问题，现在已经很少采用。国外六十年代开始发展水溶性树脂防锈漆，近年来又发展出水溶性丙稀酸酯树脂防锈漆，但是水溶性防锈漆价格昂贵、原料缺乏，在漆膜干燥速率、流平性、硬度等方面不如溶剂性防锈漆，目前市场上供应的水溶性防锈漆存在着附着力差，漆膜硬度不足，回填时漆膜容易受损，导致该漆使用寿命短，特别是涂层表面容易被污染，很难清洗。本发明所公开的煤焦油沥青漆以矿粉、煤粉为填充介质，不但具有煤焦沥青涂料所具有的优点，而且在漆膜硬度、强度、弹性、耐腐蚀等方面都有了很大的改进。

发明专利01138886.2也公开了一种石油沥青金属防腐漆，该漆的主要成分是石油沥青、二甲苯、松香水，青油。该涂料虽然附着力强，容易清洗，能有效隔绝空气和水，但是该漆在耐微生物腐蚀方面不如煤焦油沥青漆。

发明专利97105378.2也公开了一种防腐沥青漆，该漆的主要成分是沥青、汽油，该漆虽然制造工艺简单，但防腐性能相对较差，而且用汽油做溶剂给制造和施工带来一定的危险性。

发明专利90108533.2也公开了一种以电炉粉尘为填充剂的沥青涂料，该涂料的主要成分是石油沥青、丁苯橡胶、氯丁橡胶、电炉粉尘和有机溶剂。该涂料最大的优点是涂膜机械性能好，能够很好的防水、抗冻。但该涂料制造工艺复杂，需要专门的工艺设备。

发明内容  本发明的目的是提供一种附着力强，机械性能好，成本低，制造工艺简单，防腐效果好的埋地金属管道外用防腐煤焦沥青漆。

本发明属于涂料组合物，具体是一种煤焦油沥青防腐漆，组成该漆的各组分重量配比为：(1)煤焦油(含50％以上沥青)60％～75％(2)矿粉(矸石磨细至300目以下)10％～20％(3)浮选精煤粉7％～15％(磨细至250目以下)(4)异氰酸酯(TDI)8～20％。本漆的特征在于以煤焦油为主要成膜物质，以矿粉、煤粉为填充介质。

本发明采用的成膜物质是煤焦油，煤焦油是焦化厂的副产品，在我年产量上百万吨，组成极其复杂，经蒸馏分离可得到多种馏分和沥青，其中沥青占50％(质量分数，下同)以上，超过1％的组分有12种，如萘8％～12％，α-甲基萘、芴、蒽1.2％～1.8％，菲4.5％～5.0％，咔唑1.5％等，其余组分小于1％，尽管含量很少，但都是极有用的化工原料。煤焦油沥青主要由芳烃类物质组成，化学性极为稳定，而石油沥青主要由烷烃类物质组成，化学性相对较不稳定，随着时间推移、其分子易降解、老化等。如前所述煤焦油中因含有大量的酚、蒽、醌，这些含酚化合物对于植物和细菌来说，是抑制其繁殖和生长的毒素，能抵抗植物根茎长入，耐细菌侵蚀。另一方面煤焦油吸水率很低，一般在0.3-0.5％左右，植物不能粘附其生长，从而使埋地钢管得到良好保护。所以该漆作为埋地金属管道和船舶的外用防腐涂料，具有优越的保护和防腐性能。

本发明采用的填充介质是矸石粉和浮选精煤粉，煤矸石是煤炭开采、洗选过程中的废弃物，含有黄铁矿、铝土矿、聚氯化铝等多种产品材原料，可制矸石砖、水泥、加气混凝土，还可用来发电等。近年来堆积入山的煤矸石给环境带来了严重的污染，本发明的公开给综合利用煤矸石，变废为宝提供了一条很好的途径。煤是我们大家所熟悉的燃料，随处看见。我们知道常规沥青涂料和煤焦沥青类涂料的防腐性能极好，但存在着对温度的敏感性，即温度低了变脆，温度高了流淌。本发明创造性地以矸石粉、煤粉为填充介质，经高温反应改性，可以克服上述这些缺点，提高其软化点，增加其韧性，极大地拓宽了耐温变范围和综合防腐性能。改性后的煤焦油沥青涂料具有象塘瓷一样的光亮和优异的耐腐蚀性，又具有对钢铁很好的附着力。另外矸石粉做为填充介质加入其中，它能够显著增加漆膜的硬度，增强漆膜的塑性和机械强度。

本发明还用到10～20％的异氰酸酯(TDI)，这是为了增强漆膜对金属表面的附着力，加快其固化速度。在漆膜固化机理上，异青酸基作为固化反应集团，因煤焦油中含有约1％的活泼氢，1％～3％的胺及酚、蒽、醌等羟基结构的组分，所以异青酸基可直接与煤焦油发生均匀的固化交联反应，使固化交联立体化，从而增强漆膜的强度与硬度，改善漆膜的机械性能。

本发明是这样实现的，首先是原材料的准备，包括将矸石磨细到300目以下备用，精煤粉经加热脱水后，磨细到250目以下备用，准备好煤焦油和异氰酸酯。其次是油漆成品的制备：先将煤焦油加入到密封的搅拌器内(搅拌器须设有尾气回收装置)，开动搅拌器，持续升温至160℃以上，真空脱水及脱除煤焦油中的低馏点组分及部分酸性油5分钟，然后加入精煤粉，缓慢均匀加入并不断搅拌，加完后保持温度在160℃以上并持续加热40分钟，在高温状态下将煤粉充分软化、分散、润湿，除去煤中的酸性油和黄煤气。经过40分钟加热之后，跟前面所述添加煤粉的方法一样再往煤焦油和煤粉的熔融体中添加矸石粉，使矸石粉和煤粉在高温软化的状态下充分混匀、分散，完全被煤焦油润湿并溶于其中，矸石粉加完之后，紧接着加入异氰酸酯，加完异氰酸酯后，还需使整个混合熔融体温度保持在160℃以上持续熬制1小时。最后停止加热，当温度降到70℃以上100℃以下时即可进行热涂施工，一次刷涂即可得到漆膜厚200±5um。

本发明与现有煤焦油沥青类涂料相比，提高了油漆的软化点，拓宽了漆膜的耐温范围，以矸石粉为填充介质使漆膜硬度得到明显的提高，而且使漆膜具有黑亮的光泽和良好的弹性。

具体实施方式  以下通过几个实施例来具体阐述本发明的实际应用。

实施例1：

组分名称：                           重量％

煤焦油(太原焦化厂)                   64

矸石粉(太原选煤厂，300目以下)        14

浮选精煤粉(太原选煤厂，250目以下)    12

异氰酸酯(TDI)                        10

共计                                 100

根据本发明实例1所做的涂层样板，经检测数据如下：

项  目		指  标	试验方法
				粘  度		40～70	GB1723-79
外  观		平整	GB1729-79
				光  泽		光亮	GB1729-79
干燥时间	表干(h)	＜0.3-2	GB1728-79
				实干(h)	＜2-24	GB1728-79
	冲击强度(kg.cm)		≥50				GB1732-79
硬  度				4～5H	GB/T6739-86
		附着力(级)				2	GB1720-79
耐盐水性(5％NaCL)				不起泡、不脱落	GB1733-79
		耐硫酸(50％H2SO4)＞6个月				不起泡、不脱落	GB1763-79
耐盐酸(18％HCL)＞6个月				同上	GB1763-79

耐碱(25％NaOH)＞6个月	同上	GB1763-79
			耐油性	无变化	JISK5664-1983
耐溶剂、耐水性＞6个月	不起泡、不脱落	GB1763-79
			吸水率(％)	≤0.3	SYJ28-87

实施例2：

组分名称：                          重量％

煤焦油(太原焦化厂)                  66

矸石粉(太原选煤厂，300目以下)       13

浮选精煤粉(太原选煤厂，250目以下)   11

异氰酸酯(TDI)                       10

共计                                100

实施例3：

组分名称：                          重量％

煤焦油(太原焦化厂)                  67

矸石粉(太原选煤厂，300目以下)       13

浮选精煤粉(太原选煤厂，250目以下)   10

异氰酸酯(TDI)                       10

共计                                100

Claims (3)

1.一种煤焦油沥青防腐漆，其特征在于：以煤焦油为主要成膜物质，以矸石粉、煤粉为填充介质；各组分重量百分比为：

煤焦油60％～75％；

矿粉10％～20％；

浮选精煤粉7％～15％；

异氰酸酯(TDI)8％～20％；

以上各组分之和为100％；

其中，煤焦油含沥青的重量百分比为50％～75％。

2.根据权利要求1所述煤焦油沥青防腐漆，其特征在于：矸石粉粒度为300目以下。

3.根据权利要求1所述煤焦油沥青防腐漆，其特征在于：浮选精煤粉粒度为250目以下。