CN101153195B - 聚苯硫醚专用防腐涂料及聚苯硫醚复合钢管的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚苯硫醚专用防腐涂料及聚苯硫醚复合钢管的制作方法。所述复合层由聚苯硫醚、聚四氟乙烯、聚砜、氧化硅、乙醇、水组成，用于经多元催化的金属管的壁上制作复合层。用本发明生产的高防腐金属复合管，具有良好的物理、化学性能和极强的耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击性能。理论使用寿命五百年，实际使用寿命一百年以上，本发明生产的PPS复合钢管线是人类复合管史上的一重大突破，解决了我国各类介质输送管线存在的问题，使用量最大的供水、供气、供石油，以及高腐蚀管线(含氧强酸输送除外)的各种要求都得到了满足，且与未保护管线相比提高了产品使用寿命100倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚苯硫醚涂料专用防腐涂料及聚苯硫醚复合钢管的制作方法，用在经多元催化的金属管的壁上制作具有耐腐蚀、耐高温、高绝缘的复合层。从而成位高强度、高绝缘、耐腐蚀、耐冲击、耐压、耐磨、无污染的的复合管线
背景技术
为改善经多元催化的金属管的性能，拓展应用领域，在经多元催化的金属管的表面增设复合(保护)层是流行的做法，在许多领域广泛运用，耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高阻燃、耐压、耐冲击的天然气管线、石油管、各类化工管、供水管是我国工业及民用急需的管线。为此国家将复合管线列入国家“863”重点攻关项目(要求具有高强度、高绝缘、耐腐蚀、耐冲击、耐压、耐磨、不污染介质等特性，具有价格低廉，无毒无害等优势)。但从“863”计划下达至今近二十年，我国数百家高校、研究院所、数以万计的专家为此付出了毕生的精力，研究出各种复合管，如铝塑复合管、陶瓷复合管、塑料内衬管、PEP网孔钢带复合管，但真正能用于石油、化工、天然气、城市地下供水管网的复合管，一直没有研制成功。
采用现有的复合材料及复合方法制作的金属复合管制品，其理化性能比较单一，有其致命缺陷，都不能同时具备耐酸、耐碱、耐盐、耐高温，耐冲击、高强度、高绝缘的特性，例如：
a.镀锌、铬、镍复合管：不耐腐蚀，严重污染介质，在石、化、供水系统已禁用；
b.陶瓷复合管：底表分离、易碎，无法联接，成本高；
c.铝塑复合管：底表分离，强度差，不耐冲击，不阻燃；
d.钢塑复合管(即用塑料管做钢管内衬)：底表分离不耐高温，联接困难，易变形；
e.钢带孔网复合管(在金属网表面复合塑料)：不耐高温，强度差，成本高。
f、玻璃钢复合管：污染介质，易破裂，生产难度大，联接困难。
在中国公开专利中尚未见有纳米高分子合金同金属合成复合管的报导。
g、双金属复合管：加工工艺难度极高，联接十分困难，成本极高。
发明内容
本发明要解决的技术问题，是提供一种PPS专用防腐涂料的配方，该涂料用于在经多元催化的金属管的壁上制作具有耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击性能的复合层；并且提供该涂料的制备方法及用该涂料在金属钢管的壁上制作复合层的方法。
本发明的技术方案如下：
一种聚苯硫醚(PPS)改性涂料，由下列组分组成按重量百分比计：
聚苯硫醚(PPS)10--25％、聚四氟乙烯(PTFE)5--30％、聚砜(PSO)5-30％、二氧化硅(SiO2)7--30％、乙醇(CH3CH2OH)7--30％和水(H2O)4-18％。
较好的，由下列组分组成按重量百分比计：
聚苯硫醚(PPS)10--25％、聚四氟乙烯(PTFE)5--30％、聚砜(PSO)10-30％、二氧化硅(SiO2)15--30％、乙醇(CH3CH2OH)7--30％和水(H2O)20--18％。
更好的，由下列组分组成按重量百分比计：
聚苯硫醚(PPS)10--25％、聚四氟乙烯(PTFE)5--30％、聚砜(PSO)15-20％、二氧化硅(SiO2)20--30％、乙醇(CH3CH2OH)7--30％和水(H2O)13--18％。
优选的，由下列组分组成按重量百分比计：
聚苯硫醚(PPS)10--25％、聚四氟乙烯(PTFE)5--30％、聚砜(PSO)20-25％、二氧化硅(SiO2)10--30％、乙醇(CH3CH2OH)7--30％和水(H2O)30--18％。
上述(PPS)防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)按所述重量比取聚苯硫醚、聚四氟乙烯、聚砜和二氧化硅于混合罐中搅拌混合均匀；
2)将混合均匀的物料于研磨装置中研磨，制成300-500目的微粉；
3)将研磨后的微粉置于混合罐中，按所述重量比加入分散剂乙醇和水，搅拌混合均匀，成为悬浮液。
该涂料用于在经多元催化的金属管的壁上制作具有耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击性能的复合层；并且提供该涂料的制备方法及用该涂料在金属钢管的壁上制作复合层的方法。
上述(PPS)防腐涂料，用于在经多元催化的金属管的壁上制作具有耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击性能的复合层；
用经多元催化钢管为基础管，基础管表面经PPS专用防腐蚀涂料均匀喷涂后，进行烧结和淬火，而制得高抗蚀复合钢管。
用上述PPS防腐涂料在经多元催化的钢管的壁上制作复合层的方法，包括如下步骤：
1)将钢管的表面清理并脱脂后放入700℃的高温炉中，保温2小时，同时渗入等量氨气、天然气、二氧化硫，进行多元催化，开炉空冷至常温；
2)将PPS防腐涂料均匀喷于经多元催化的钢管表面，涂层厚度100-500μm；
3)将喷好涂料的经多元催化的钢管置于加热炉中烧结，温度300-420℃，时间20-60分钟；
4)将烧结后的复合制品置于常温水中自然冷却，然后烘干。
本发明的有益效果：
本发明与“聚苯硫醚树脂防腐涂料”(CN1133331A)相比，本涂料在经多元催化的钢管壁上制作的复合层具有高分子合金的多种性能，应用领域广，可以用作特殊防腐管的表面保护。
本发明与“一种用于重防腐的纳米复合涂料及其制备方法”(CN1346860A)相比，涂料制备方法简单，综合性能好，分散剂用乙醇和水成本低，回收容易不污染环境。
本发明与“聚苯硫醚改性涂料及其制备方法和用途”(ZL200410040940.X)相比，涂料微观结构发生了变化，在复合管上应用，具有其复合管无法达到的防腐性能。
本发明涂料是将PPS材料经合金化改性后，用于本发明制作复合层的方法烧结在金属表面上，或经多元催化的金属管内外表面上，从而在经多元催化的金属管上形成耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击性能的金属表面保护层。
经实验证明，采用本发明的技术方案生产的STF复合管具有如下综合性能：
1.液阻极小：在输送低粘度介质时可以减小输送压，节约能源，在输送高粘度介质时不会沉积阻塞。尤其在输送石油时更显其优越性。
2.耐磨性好：在输送固液混合体时，增强了耐磨性，尤其是在输送石油、天然气时管底泥沙与管底的摩擦极为严重，使用复合管线基本无摩擦。
3.耐腐蚀：本复合管线在常温下尚没有能溶解其内壁的化学试剂，故任何腐蚀介质对管壁都不具备腐蚀性，即复合管线能用于永久性输送任何介质。使用时间可达一百年以上。
4.无毒、无害、无污染：本复合管线内壁是一层被烧结并和经多元催化的金属管线融为一体的工程材料，用于输送水是一种最清洁的材料。
5.耐高温：本管线可以输送260℃下的各种流体。
6.耐冲击：本管线内壁在各种冲击力的作用下均不会龟裂、脱层，并具有自密封功能，便于管线连接密封。
7.高强度：本管线经复合并不改变原管线自身的刚性。其综合机械性能仍保持钢管自身的性能。
8.高绝缘性：在输送石油、、天然气时可抵御电化学腐蚀。
具体实施方式
实施例1-10以下表中是本发明PPS防腐专用涂料的10组配方(组分含量为重量百分比)
实施例11
一种PPS防腐涂料的制备方法：
1)取聚苯硫醚树脂粉23kg、聚四氟乙烯15kg、聚砜10kg、氧化硅10kg，于混合罐中搅拌混合均匀；2)将混合均匀的物料于研磨装置中研磨，制成约400目的微粉；3)将研磨后的微粉置于混合罐中，加入分散剂乙醇20kg、水22kg，搅拌混合均匀，成为悬浮液。
各种配比的PPS防腐专用涂料均按实施例11的方法制备。
实施例12
用PPS防腐专用涂料在经多元催化的金属管的壁上制作复合层，按以下步骤进行：
1)将经多元催化(专利：多元合金催化液及其制品加工工艺)的金属管的表面干燥；2)将PPS防腐专用涂料均匀喷于经多元催化的金属管内外表面上，喷涂三遍，涂层总厚度100μm；3)将喷好涂料的经多元催化的金属管置于加热炉中，在400℃左右温度下烧结3次，烧结总时间40分钟左右，经检测复合层无针孔即可；4)将烧结后的复合管在常温水中自然冷却，然后将复合管置热箱(温度80℃左右)烘干。
各种形状的经多元催化的金属管均按实施例12的方法制作复合层。
用本发明技术方案生产的复合经多元催化的金属管，具有良好的物理、化学性能，耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击。
现以PPS复合管为例说明其技术、经济效果：
用本发明技术方案生产的PPS复合管是中国复合管线史上一重大突破，完全解决了我国各类介质输送管线存在的问题，使我国用量最大的供水、供气、供石油、以及高腐蚀管线的各种要求都得到了满足，与普通钢管相比，提高了产品使用寿命100倍以上，综合成本低，市埸价可低至双金属复合管的五分之一以下。
采用本发明的技术方案生产的PPS复合管，经检验达到如下7-8页的表一、表二、表三的检验指标。其化学性能有如下特点：
1.耐酸性：PPS复合管样片在25％盐酸、10％碳酸、各种浓度的磷酸、氢氟酸、醋酸、冰醋酸、乳酸、草酸、苯磺酸、中浸泡四年未见腐蚀。
2.耐碱性：PPS复合管样片在任意氢氧化铵、氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钠，中浸泡六年未见腐蚀。
3.耐盐性：PPS复合管样片在酸性、碱性、中性盐，高锰酸钾、氰化钾、氰化钠、中浸泡八年未见腐蚀。
表一PPS复合管的力学性能
| 项目 | 测试方法 | 测试结果 | |
| 外观 | 目测 | 色泽均匀、平整光滑 | |
| 附作力 | 划圈法 | 一级 | |
| 硬度 | 铅笔法 | 4H | |
| 冲击韧性 | GB 1732-79 | 50KGCM | |
| 柔韧性 | 心轴弯曲 | 通过1MM轴 | |
| 接触角 | 水、度 | 82° | |
| 热分解温度 | 分析仪 | 400℃ | |
| 密度 | 比重测试 | 1.36～1.6 | |
| 弯曲度 | D-796 | 60-----95.8 | |
| 磨擦系数 | 0.13 | ||
| 磨损度 | MM-200试验机， 100N，200R/MIN，1h， 50m/min | 0.1<sup>*</sup>10-5mm3/N.M | |
| 收缩率 | ＜0.003 | ||
| 吸水性 | ＜0.002 | ||
| 燃烧安全性 | UL-94 | V-0/5v(最高级别) | |
| 拉伸强度 | D638 | 155 | |
| 布氏硬度 | A-200型载360.25N | 50MPa |
表二PPS复合管的化学性能(同时具有以下各种功能)
| 项目 | 测试方法 | 测试结果 |
| 耐热性 | 使用温度 | 220℃-260℃ |
| 热分解温度 | 热分析仪 | 425℃ |
| 耐候性 | 工作温度 | -100℃---260℃ |
| 毒性 | 加工使用无毒 | 425以上产生微量SO<sub>2</sub>、 COS、CO<sub>2</sub>CS |
| 食品卫生 | 美国FDA(第177.2490号) | 认可合格 |
| 日本厚生省食品卫生434号公告 | 认可合格 |
表三PPS复合管的电性能
| 项目 | 测试方祛 | 测试结果 |
| 体积电阻率 | D-257Ω.cm | 7.51<sup>*</sup>1015 |
| 表面电阻率 | D-257Ω | 7.66<sup>*</sup>1014 |
| 介电常数 | D-150(LMHz) | 3.13 |
| 击穿电压 | D-149kV/mm | 19.4 |
| 绝缘性 | 1000伏安摇表 | 7500MG |
Claims (8)
1.一种聚苯硫醚专用防腐蚀涂料的配比由下列组分组成按重量百分比计：
聚苯硫醚10--25％、聚四氟乙烯5--30％、聚砜5-30％、二氧化硅7--30％、乙醇7--30％和水4--18％。
2.如权利要求1所述的聚苯硫醚专用防腐蚀涂料的配比，其配比由下列组分组成按重量百分比计：
聚苯硫醚10--25％、聚四氟乙烯5--30％、聚砜10-30％、二氧化硅15--30％、乙醇7--30％和水20--18％。
3.如权利要求1所述的聚苯硫醚专用防腐蚀涂料的配比，其配比由下列组分组成按重量百分比计：
聚苯硫醚10--25％、聚四氟乙烯5--30％、聚砜15-20％、二氧化硅20--30％、乙醇7--30％和水13--18％。
4.如权利要求2所述的聚苯硫醚专用防腐蚀涂料配比，其配比由下列组分组成按重量百分比计：
聚苯硫醚10--25％、聚四氟乙烯5--30％、聚砜20-25％、二氧化硅10--30％、乙醇7--30％和水30--18％。
5.如权利要求1至4其中任一项所述聚苯硫醚专用防腐蚀涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量比取聚苯硫醚、聚四氟乙烯、聚砜和二氧化硅于混合罐中搅拌混合均匀；
(2)将混合均匀的物料于研磨装置中研磨，制成300--500目的微粉；
(3)将研磨后的微粉置于混合罐中，按重量比加入分散剂乙醇和水，搅拌混合均匀，成为悬浮液。
6.一种如权利要求1至4其中任一项所述聚苯硫醚专用防腐蚀涂料的用途，用于在经多元催化的钢管的壁上制作具有耐腐蚀、耐高温、高绝缘、高强度、耐冲击性能的复合层。
7.如权利要求6所述的聚苯硫醚专用防腐蚀涂料的用途，其特征在于用经多元催化钢管为基础管，基础管表面经聚苯硫醚专用防腐蚀涂料均匀喷涂后，进行烧结和淬火，而制得高抗蚀复合钢管。
8.一种如权利要求1所述的聚苯硫醚专用防腐蚀涂料用于聚苯硫醚复合钢管复合层的制作方法，包括如下步骤：
1)将钢管进行表面清理并脱脂后，放入700℃的高温炉中，保温2小时，同时渗入等量氨气、天然气、二氧化硫，进行多元催化，开炉空冷至常温；
2)将聚苯硫醚专用防腐蚀涂料均匀喷于经多元催化的钢管表面，涂层厚度100-500μm；
3)将喷好涂料的经多元催化的钢管置于加热炉中烧结，温度300-420℃，时间20-60分钟；
4)将烧结后的复合制品置于水中自然冷却，然后烘干。
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