CN101974282A - 管道用减阻耐磨无溶剂涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道用减阻耐磨无溶剂涂料及其制备方法和应用，无溶剂涂料包含A、B组份，其原料的质量百分比为：A组份：环氧树脂30～40%、增韧树脂5～10%、活性稀释剂和磷酸锌各4～8%、流平剂和消泡剂各0.2～0.5%、分散剂0.4～0.8%、防沉增稠剂0.2～1.0%、氧化铁红粉8～20%、三聚磷酸铝和白陶磁粉各5～15%；B组份为改性胺5～20%、改性聚酰胺2～10%；A、B组份按质量比3～5:1配合使用。该涂料经配料—分散—研磨—过滤包装进行制备，可应用于石油及天然气输送管道内；其积极效果是：不含挥发性溶剂，有良好的附着力、柔韧性、耐盐雾、耐溶剂性能，涂层表面光滑，减阻耐磨效果好，便于施工，节省资源，具有良好的推广应用前景。

Description

管道用减阻耐磨无溶剂涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及化工技术的涂料技术领域，具体地说，涉及一种管道用减阻耐磨无溶剂涂料及其制备方法以及该无溶剂涂料在大型管道内应用（喷涂）的方法。

背景技术

本发明所述的大型管道是指在石油领域中使用的直径在500mm以上的大口径长距离石油及天然气输送管道，为保证这些管道的防锈、防腐及降低管道内流体的输送阻力，通常要使用专门的涂料。本发明主要涉及的是管道内的减阻涂料，因此，就不再讨论其它的涂料了。

现有的（国内）大型管道内减阻涂料均为溶剂型涂料。而溶剂型涂料的不足是：VOC含量高，对环境中的潮气敏感，施工的操作性和涂料储存的稳定性较差，漆膜容易起泡，更主要的是，溶剂型涂料通常不环保。随着对这些领域中使用的大型管道涂料中有机挥发物的限制，溶剂型涂料将逐渐被环保型涂料所代替，而无溶剂涂料将是环保型涂料的主要类型之一。

无溶剂涂料的优点是：因漆膜中无溶剂挥发，可消除涂层中的针孔，提高漆膜抗渗透和耐腐蚀的性能；可消除操作人员中毒和施工现场发生火灾的危险，可减少通风设备的使用，可避免溶剂挥发而造成的资源性浪费并减少对环境的影响。但是，无溶剂涂料也有缺点，例如，涂料粘度较大，施工不很方便，喷涂时需要对涂料进行加热；由于粘度较大，难以得到较薄的涂层，往往适用于厚涂；因主要成膜物质为低分子量树脂，所以其涂层一般比较脆。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种管道用减阻耐磨无溶剂涂料；本发明的第二目的在于提供所述的管道用减阻耐磨无溶剂涂料的制备方法；本发明的第三目的在于提供所述的管道用减阻耐磨无溶剂涂料的应用方法，将无溶剂涂料应用到石油及天然气输送管道内作为减阻耐磨的涂层。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：

一种管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征是，包含A组份和B组份，各组份原料的质量百分比为：

A组份： 

环氧树脂    30.0～40.0%；

增韧树脂     5.0～10.0%；

活性稀释剂   4.0～8.0%；

流平剂       0.2～0.5%；

消泡剂       0.2～0.5%；

分散剂       0.4～0.8%；

防沉增稠剂   0.2～1.0%；

磷酸锌       4.0～8.0%；

氧化铁红粉     8～20%；

三聚磷酸铝   5.0～15.0%；

白陶磁粉     5.0～15.0%；

B组份：

改性胺       5～20%；

改性聚酰胺   2～10%；

所述的A组份与B组份按质量比A:B = 3～5：1配合使用。

所述的环氧树脂为E-51、CYD128、828、或与之环氧当量相似的环氧树脂中的至少一种；所述的增韧树脂为具有反应性官能团的二聚酸类的环氧树脂或者端羧基的橡胶改性环氧树脂，在增韧的同时不影响涂层的硬度、耐磨性及耐腐蚀性。

所述的活性稀释剂为多官能团的缩水甘油醚树脂，环氧丙烷丁基醚和乙二醇二缩水甘油醚中的一种或两种的混合，对涂膜具有增韧作用。

所述的流平剂为有机硅类BYK 320；所述的消泡剂为含有机硅类的BYK A-530消泡剂；所述的分散剂为BYK P-104S。

所述的防沉增稠剂为HX-9110聚酰胺蜡与N-200气相SiO₂的混合物，其比例为聚酰胺蜡:气相SiO₂ =1～3:1。

所述的改性胺与改性聚酰胺为酚醛改性胺与改性聚酰胺混合的环氧树脂固化剂。 

一种管道用减阻耐磨无溶剂涂料的制备方法，其特征是，其具体步骤为：

（1）配料

包含A组份和B组份，按A组份和B组份原料的质量百分比为进行配料：

A组份： 

环氧树脂    30.0～40.0%；

增韧树脂    5.0～10.0%；

活性稀释剂  4.0～8.0%； 

流平剂      0.2～0.5%；

消泡剂      0.2～0.5%；

分散剂      0.4～0.8%；

防沉增稠剂  0.2～1.0%；

磷酸锌      4.0～8.0%；

氧化铁红粉    8～20%；

三聚磷酸铝  5.0～15.0%；

白陶磁粉    5.0～15.0%；

B组份：

改性胺       5～20%；

改性聚酰胺   2～10%； 

（2）分散

将步骤（1）配好的A组份依次加入拉缸中，同时启动分散机按300～600转/分钟的转速进行搅拌，边搅拌边加入原料；原料添加完毕后，再于40～70℃的温度条件下按1000～1200转/分钟的转速进行30～50分钟的搅拌，获得分散的A组份混合料；

（3）研磨

将步骤（2）获得的A组份混合料放入砂磨机中进行砂磨，温度控制在40～70℃，细度达到40微米以下；B组份不需要研磨，只需按配方比例配料以300～600转/分钟的转速进行搅拌40～60分钟即可；

（4）过滤包装

将砂磨后的A组份混合料放入成品釜中，开启搅拌机进行搅拌，在出口处设置过滤网，边过滤边进行产品包装；A组份和B组份分开包装。

一种管道用减阻耐磨无溶剂涂料在石油及天然气输送管道内的应用。

所述应用的具体步骤包括：

（1）将A组分和B组分涂料分别置于60℃水浴中，搅拌并保温20～30分钟；

（2）将步骤（1）处理后的A组分和B组分涂料按质量比A:B = 3～5:1用高压无气喷涂机快速混合，以150～250公斤的压力在石油及天然气输送管道内壁上进行喷涂，使干膜厚度控制在60～80微米之间或符合技术规范要求的厚度。

本发明管道用减阻耐磨无溶剂涂料的积极效果是：

（1）采用改性二聚酸类的增韧环氧树脂或者端羧基的橡胶改性环氧树脂并采用酚醛改性胺与改性聚酰胺的混合物作为固化剂，复合使用多种防锈颜料体系，使得该涂料有良好的附着力、柔韧性和耐盐雾、耐溶剂性能；

（2）该涂料喷涂后，涂层表面非常光滑，镜面光泽度达80（Gardiner60°）（国外产品要求≥50）以上，表面粗糙度Ra≤3μm（国外产品要求Ra≤5μm）,耐磨系数≥28（国外产品要求≥23）比普通的溶剂型减阻涂料具有更好的减阻耐磨效果；

（3）由于该涂料不含任何可挥发性溶剂，可消除涂层针孔，提高抗渗透性、耐磨性和耐腐蚀性能；

（4）可消除对施工人员造成的身体伤害和施工现场发生火灾的危险，可减少通风设备的使用，避免了溶剂挥发而造成的资源浪费，减少了对环境的影响，因而具有推广应用的前景。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施方式，给出3个实施例。但是，应当指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。

实施例1 

（1）管道用减阻耐磨无溶剂涂料的组份

包含A组份和B组份，各组份原料的质量百分比为：

A组份：

环氧树脂     35.00%，采用宏昌电子材料股份有限公司或中石化岳阳石化厂的产品；

增韧树脂     6.50%，采用上海鸿科化工有限公司的产品；

活性稀释剂   5.60%；采用卡德莱公司的产品；

流平剂       0.33%，采用德国毕克化学助剂公司的产品；

消泡剂       0.35%，采用德国毕克化学助剂公司的产品；

分散剂       0.60%，采用德国毕克化学助剂公司的产品；

防沉增稠剂   0.28%，采用华夏助剂公司的产品；

磷酸锌       6.50%，采用上海一品颜料有限公司的产品；

氧化铁红粉  12.00%，采用湖南三环颜料有限公司的产品；

三聚磷酸铝   8.84%，采用上海一品颜料有限公司的产品；

白陶磁粉     4.00%，采用上海汇精亚纳米材料有限公司的产品；

B组份：

改性胺          14%，采用卡德莱公司的产品；

改性聚酰胺     6%，采用上海鸿科公司的产品； 

涂料使用时成分A组份与B组份按质量比A:B = 4:1配合使用。

（2）制备的具体步骤

① 配料

按上述各组份原料的质量百分比为进行配料；

②分散

将步骤①配好的A组份依次加入拉缸中，同时启动分散机按300～600转/分钟的转速进行搅拌，边搅拌边加入原料；原料添加完毕后，再于40～70℃的温度条件下按1000～1200转/分钟的转速进行30～50分钟的搅拌，获得分散的A组份混合料；

③研磨

将步骤②获得的A组份混合料放入砂磨机中进行砂磨，温度控制在40～70℃，细度达到40微米以下；B组份不需要研磨，只需按配方比例配料以300～600转/分钟的转速进行搅拌40～60分钟即可；

④过滤包装

将砂磨后的A组份混合料放入成品釜中，开启搅拌机进行搅拌，在出口处设置过滤网，边过滤边进行产品包装；A组份和B组份需要分开包装。

（3）应用方法

①将管道用减阻耐磨无溶剂涂料的A组分和B组分涂料分别置于60℃水浴中，搅拌并保温20～30分钟；

②将步骤①处理后的A组分和B组分按质量比A:B = 4:1用高压无气喷涂机快速混合，以150～250公斤的压力在天然气管道内壁上进行喷涂，使干膜厚度控制在60～80微米之间或符合技术规范要求的厚度。

实施例2

（1）管道用减阻耐磨无溶剂涂料的组份

包含A组份和B组份，各组份原料的质量百分比为：

A组份：

环氧树脂     38.00%；

增韧树脂     8.00%

活性稀释剂   5.00%；

流平剂       0.30%；

消泡剂       0.32%；

分散剂       0.50%；

防沉增稠剂   0.42%

磷酸锌       5.00%；

氧化铁红粉   10.00%；

白陶磁粉     4.55%

三聚磷酸铝   5.91%；

B组份：

改性胺         12%；

改性聚酰胺   10%； 

涂料使用时成分A组份与B组份按质量比A:B =3.5:1配合使用。

（2）制备的具体步骤

（同实施例1）。

（3）应用方法

（同实施例1）。

实施例3

（1）管道用减阻耐磨无溶剂涂料的组份

包含A组份和B组份，各组份原料的质量百分比为：

A组份：

环氧树脂      32.00%；

增韧树脂       7.50%；

活性稀释剂     6.00%；

流平剂         0.35%；

消泡剂         0.40%；

分散剂         0.65%；

防沉增稠剂     0.50%；

磷酸锌         6.50%；

氧化铁红粉    14.00%；

三聚磷酸铝     8.60%；

白陶磁粉       5.50%；

B组份：

改性胺          14%；

改性聚酰胺     4% 

涂料使用时成分A组份与B组份按质量比A:B = 4.5:1配合使用。

（2）制备方法

（同实施例1）。

（3）应用方法

（同实施例1）。

本发明的管道用减阻耐磨无溶剂涂料及涂层的性能指标，参见下表：

表、管道用减阻耐磨无溶剂涂料及涂层的性能指标

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，包含A组份和B组份，各组份原料的质量百分比为：

A组份： 

环氧树脂    30.0～40.0%；

增韧树脂     5.0～10.0%；

活性稀释剂   4.0～8.0%；

流平剂       0.2～0.5%；

消泡剂       0.2～0.5%；

分散剂       0.4～0.8%；

防沉增稠剂   0.2～1.0%；

磷酸锌       4.0～8.0%；

氧化铁红粉     8～20%；

三聚磷酸铝   5.0～15.0%；

白陶磁粉     5.0～15.0%；

B组份：

改性胺       5～20%；

改性聚酰胺   2～10%；

所述的A组份与B组份按质量比A:B = 3～5：1配合使用。

2.根据权利1所述的管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，所述的环氧树脂为E-51、CYD128、828、或与之环氧当量相似的环氧树脂中的至少一种；所述的增韧树脂为具有反应性官能团的二聚酸类的环氧树脂或者端羧基的橡胶改性环氧树脂，在增韧的同时不影响涂层的硬度、耐磨性及耐腐蚀性。

3.根据权利1所述的管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，所述的活性稀释剂为多官能团的缩水甘油醚树脂，环氧丙烷丁基醚和乙二醇二缩水甘油醚中的一种或两种的混合，对涂膜具有增韧作用。

4.根据权利1所述的管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，所述的流平剂为有机硅类BYK 320；所述的消泡剂为含有机硅类的BYK A-530消泡剂；所述的分散剂为BYK P-104S。

5.根据权利1所述的管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，所述的防沉增稠剂为HX-9110聚酰胺蜡与N-200气相SiO₂的混合物。

6.根据权利1所述的管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，所述的改性胺与改性聚酰胺为酚醛改性胺与改性聚酰胺混合的环氧树脂固化剂。

7.一种管道用减阻耐磨无溶剂涂料的制备方法，其特征在于，其具体步骤为：

（1）配料

包含A组份和B组份，按A组份和B组份原料的质量百分比为进行配料：

A组份： 

环氧树脂    30.0～40.0%；

增韧树脂     5.0～10.0%；

活性稀释剂   4.0～8.0%； 

流平剂       0.2～0.5%；

消泡剂       0.2～0.5%；

分散剂       0.4～0.8%；

防沉增稠剂   0.2～1.0%；

磷酸锌       4.0～8.0%；

氧化铁红粉     8～20%；

三聚磷酸铝   5.0～15.0%；

白陶磁粉     5.0～15.0%；

B组份：

改性胺       5～20%；

改性聚酰胺   2～10%； 

（2）分散

将步骤（1）配好的A组份依次加入拉缸中，同时启动分散机按300～600转/分钟的转速进行搅拌，边搅拌边加入原料；原料添加完毕后，再于40～70℃的温度条件下按1000～1200转/分钟的转速进行30～50分钟的搅拌，获得分散的A组份混合料；

（3）研磨

将步骤（2）获得的A组份混合料放入砂磨机中进行砂磨，温度控制在40～70℃，细度达到40微米以下；B组份不需要研磨，只需按配方比例配料以300～600转/分钟的转速进行搅拌40～60分钟即可；

（4）过滤包装

将砂磨后的A组份混合料放入成品釜中，开启搅拌机进行搅拌，在出口处设置过滤网，边过滤边进行产品包装；A组份和B组份分开包装。

8.一种如权利要求1所述的管道用减阻耐磨无溶剂涂料在石油及天然气输送管道内的应用。

9.根据权利8所述的管道用减阻耐磨无溶剂涂料在石油及天然气输送管道内的应用，其特征在于，所述应用的具体步骤包括：

（1）将A组分和B组分涂料分别置于60℃水浴中，搅拌并保温20～30分钟；

（2）将步骤（1）处理后的A组分和B组分涂料按质量比A:B = 3～5:1用高压无气喷涂机快速混合，以150～250公斤的压力在石油及天然气输送管道内壁上进行喷涂，使干膜厚度控制在60～80微米之间或符合技术规范要求的厚度。