CN102079937B - 紫外光固化钢管内减阻涂料 - Google Patents

紫外光固化钢管内减阻涂料 Download PDF

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Abstract

本发明紫外光固化钢管内减阻涂料，采用环氧丙烯酸酯与聚酯丙烯酸酯作为预聚物复合使用，采用磷酸酯改性丙烯酸酯树脂作为附着力促进剂，使附着力大幅度提升；选用的活性单体为三丙二醇二丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯以及乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的两种或三种的混合，选择性地加入多种官能团单体进行复配，可同时兼顾固化速度、硬度、附着力以及柔韧性等要求；采用多种引发剂复配体系，可同时达到表层和深层固化；本发明的涂料在钢质底材上有良好的机械性能和耐化学性能，喷涂后的表面非常光滑，减阻效果好，能有效地提高涂层的耐盐雾、耐腐蚀性能及提高管道的输送效率，可在输油、输气、给排水等领域输送管道的减阻防腐上广泛应用。

Description

紫外光固化钢管内减阻涂料
技术领域
本发明涉及化工技术的涂料技术领域，涉及钢管用紫外光固化涂料和内减阻涂料，具体的说，是一种紫外光固化钢管内减阻涂料。
背景技术
紫外光固化涂料作为20世纪70年代开始崛起的一种新材料，其突出的优点为固化速度快（0.1-10s）；涂层性能优异；可涂装对热敏感的基材；节省能源（约为热固化材料能耗的1/5-1/10）；无溶剂排放，既安全又不污染环境；占地面积少，适用于自动化流水线涂装等。因此，紫外光固化涂料得到日益广泛的应用。
紫外光固化涂料是指在紫外光照射下可以发生光聚合或光交联反应，有快速固化性能，作为表面保护材料来使用的特殊涂料。由于其固化速度大大超过常规涂料，所以此类涂料固化时收缩率要比常规涂料大一倍以上。通常的涂料做法很难在碳钢表面起到良好的附着效果，加之考虑成本因素，此类涂料大多数采用自由基引发固化的方法固化涂层，这势必造成引发剂残留以及后固化现象不易消除的问题，最终影响钢管上涂层的附着力和耐溶剂浸泡的能力。通常，用具有着色力的紫外光固化的金属涂层的厚度一般很薄，不大于10um，超过50um的涂层固化就很难完全，这是因为紫外线难以穿透涂层导致引发不完全所致的。
国内现有的管道内减阻涂料均为溶剂型涂料，其缺点为：VOC含量高，对环境潮气敏感，施工性能和储存稳定性较差，漆膜容易起泡等等。随着对涂料有机挥发物的限制，在许多应用领域，例如：石油石化、船舶、核电、油料、化工仓储、供水等领域管道的防腐方面，溶剂型涂料将逐渐被环保型涂料所替代，而紫外光固化涂料就是环保型涂料之一。
目前，国内未见紫外光固化涂料用于金属基材的专利报道，国外在这方面的专利也很少。其中，美国专利US20030162859公开了“一种紫外光固化涂料”，可用于汽车方向盘、车轴、弹簧以及框架等；该涂料可显著提高涂膜的机械性能、耐化学性能、耐老化性能以及外观的美观性。但是，用于钢管内减阻的紫外光固化涂料目前还未见有供应，也未见到有文献报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种紫外光固化钢管内减阻涂料，并将其应用于钢管内的减阻，以期大幅度提高管线的输送能力，为用户创造最大的经济效益。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：
一种紫外光固化钢管内减阻涂料，其特征是，各原料组成的质量百分比为：
环氧丙烯酸酯树脂    10.0～30.0%；
聚氨酯丙烯酸酯树脂  10.0～30.0%；
附着力促进树脂       1.0～10.0%
活性单体            10.0～30.0%；
流平剂               0.1～0.5%；
消泡剂               0.1～0.5%；
分散剂               0.2～1.0%；
引发剂               2.0～10.0%
磷酸锌               5.0～25.0%；
三聚磷酸铝           2.0～20.0%；
钛白粉              10.0～30.0%。
可选的、所述的附着力促进树脂为磷酸酯改性甲基丙烯酸酯；所述的活性单体为三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）以及乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMP3EOTA）的两种或三种混合，既作为稀释剂，又能参与反应；所述的流平剂为有机硅类BYK3510；所述的消泡剂为含有机硅类的BYK 1790消泡剂；所述的分散剂为BYK 168；所述的引发剂为湖南新宇化学品有限公司生产的1173、184、907、369、TPO、ITX中的至少一种。
在所述的各原料组成的质量百分比中，环氧丙烯酸树脂为15～25%、聚氨酯丙烯酸酯树脂为13～26%、附着力促进树脂为2.0～8.0%。
在所述的各原料组成的质量百分比中，活性单体为12.0～28.0%。
在所述的各原料组成的质量百分比中，磷酸锌为8.0～20.0%、三聚磷酸铝为5.0～15.0%、钛白粉为15.0～25.0%。
在所述的各原料组成的质量百分比中，流平剂为0.2～0.4%、分散剂为0.3～0.6%、消泡剂为0.2～0.4%、引发剂为4.0～7.0%。
本发明紫外光固化钢管内减阻涂料的积极效果是：
（1）为一种目前市场上还没有的紫外光固化钢管内减阻涂料，其附着力好、可在几十秒内完全固化，干膜厚度为60微米左右，在钢质底材上有着良好机械性能和耐化学性能，喷涂后的表面非常光滑，镜面光泽度达90（Gardiner60°）以上，表面粗糙度Ra≤3μm（国外产品要求减阻涂料Ra≤5μm），具有很好的减阻效果；
（2）不含有机溶剂，提高了涂层的抗渗透和耐腐蚀性能，减少了对环境的污染并改善了生产和作业环境；
（3）采用环氧丙烯酸酯与聚酯丙烯酸酯作为预聚物复合使用，环氧丙烯酸酯成本较低，但收缩率较大，其固化后内应力比较集中，得到的涂膜附着力较差；因此，将其与低收缩的聚酯丙烯酸酯配合使用来调节其收缩度，改善了内应力集中的现象；
（4）采用一种磷酸酯改性丙烯酸酯树脂作为附着力促进剂，使得固化后的涂膜在钢管上的附着力有了大幅度提升；
（5）选用的活性单体为三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）以及乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMP3EOTA）的两种或三种混合，选择性加入多种官能团单体进行复配，可以同时兼顾固化速度、硬度、附着力以及柔韧性等的要求；
（6）采用多种引发剂复配体系，可以同时达到表层固化和深层固化的效果，使得本发明的涂料能在最短时间内完全固化并减少了黄变现象；
（7）本发明的涂料为白色，可合理使用多种防锈颜料体系，既易于完全固化，也能够有效地提高涂层的耐盐雾、耐腐蚀性能及提高管道输送效率，可在输油、输气、给排水等领域输送管道的减阻防腐上广泛应用。
具体实施方式
以下给出本发明紫外光固化钢管内减阻涂料的具体实施方式，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   紫外光固化钢管内减阻涂料的制备
（一）原料配比
各原料组成的质量百分比为：
环氧丙烯酸酯树脂    20.0%，采用长兴化学公司的产品；
聚氨酯丙烯酸酯树脂  20.0%，采用长兴化学公司的产品；
附着力促进树脂       4.0%，采用美国沙多玛化学公司的产品；
活性单体            20.0%；由海隆石油工业集团提供；
流平剂               0.2%，采用德谦化学的产品；；
消泡剂               0.2%，采用德国毕克化学助剂公司的产品；
分散剂               0.4%，采用德国毕克化学助剂公司的产品；
引发剂               5.0%，采用湖南新宇化学品有限公司的产品；
磷酸锌               8.0%，采用上海汇精亚纳米材料有限公司的产品；
三聚磷酸铝           5.0%，采用上海汇精亚纳米材料有限公司的产品；
钛白粉              17.2%，采用杜邦公司的产品。
（二）制备方法
以上所述的紫外光固化钢管内减阻涂料，其具体的制备步骤包括：
（1）准备原料
按上述各原料组成的质量百分比准备原料；
（2）配料与分散
将上述各原料（除引发剂外）依次加入拉缸中，同时启动分散机低速搅拌，边搅拌边加入原料，原料配加完毕后，以高速（1000转/min）分散30min，获得分散的混合料；
（3）研磨
将步骤（2）分散好的混合料放入砂磨机中进行砂磨，细度达到40微米以下；
（4）加入引发剂
将引发剂根据配比加入到研磨好的混合料中，以高速（1000转/min）分散30min，直至引发剂完全溶解在混合料中；
（5）检测
将研磨完成的涂料进行检测，要求各项检测指标均符合产品标准；
（6）过滤和包装
将砂磨好的混合料放入成品釜中，开启搅拌机搅拌，在出口处接上过滤网，边过滤边包装。
实施例2   紫外光固化钢管内减阻涂料的制备
（一）原料配比
各原料组成的质量百分比为：
环氧丙烯酸酯树脂   22.0%；
聚氨酯丙烯酸酯树脂 15.0%
附着力促进树脂      4.0%
活性单体           17.0%；
流平剂              0.3%；
消泡剂              0.2%；
分散剂              0.5%；
引发剂              4.5%
磷酸锌             10.0%；
三聚磷酸铝        6.0%；
钛白粉             20.5%。  
（以上原料的来源同实施例1）
（二）制备方法同实施例1。
实施例3   紫外光固化钢管内减阻涂料的制备
（一）原料配比
各原料组成的质量百分比为：
环氧丙烯酸酯树脂   18.0%；
聚氨酯丙烯酸酯树脂 18.0%
附着力促进树脂      3.0%
活性单体           18.5%；
流平剂              0.4%；
消泡剂              0.3%；
分散剂              0.6%；
引发剂              6.0%
磷酸锌             12.0%；
三聚磷酸铝          8.0%；
钛白粉             15.2%；
（以上原料的来源同实施例1）
（二）制备方法同实施例1。
本发明紫外光固化钢管内减阻涂料及涂层的性能指标为：
 涂料及涂层的性能指标表：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
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 (6)

1.一种紫外光固化钢管内减阻涂料，其特征在于，各原料组成的质量百分比为：
环氧丙烯酸酯树脂    10.0～30.0%；
聚氨酯丙烯酸酯树脂  10.0～30.0%；
附着力促进树脂       1.0～10.0%
活性单体            10.0～30.0%；
流平剂               0.1～0.5%；
消泡剂               0.1～0.5%；
分散剂               0.2～1.0%；
引发剂               2.0～10.0%
磷酸锌               5.0～25.0%；
三聚磷酸铝           2.0～20.0%；
钛白粉              10.0～30.0%。
2.根据权利1所述的紫外光固化钢管内减阻涂料，其特征在于，所述的附着力促进树脂为磷酸酯改性甲基丙烯酸酯；所述的活性单体为三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）以及乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMP3EOTA）的两种或三种混合，既作为稀释剂，又能参与反应；所述的流平剂为有机硅类BYK3510；所述的消泡剂为含有机硅类的BYK 1790消泡剂；所述的分散剂为BYK 168；所述的引发剂为湖南新宇化学品有限公司生产的1173、184、907、369、TPO、ITX中的至少一种。
3.根据权利1或2所述的紫外光固化钢管内减阻涂料，其特征在于，在所述的各原料组成的质量百分比中，环氧丙烯酸酯树脂为15～25%、聚氨酯丙烯酸酯树脂为13～26%、附着力促进树脂为2.0～8.0%。
4.根据权利1或2所述的紫外光固化钢管内减阻涂料，其特征在于，在所述的各原料组成的质量百分比中，活性单体为12.0～28.0%。
5.根据权利1或2所述的紫外光固化钢管内减阻涂料，其特征在于，在所述的各原料组成的质量百分比中，磷酸锌为8.0～20.0%、三聚磷酸铝为5.0～15.0%、钛白粉为15.0～25.0%。
6.根据权利1或2所述的紫外光固化钢管内减阻涂料，其特征在于，在所述的各原料组成的质量百分比中，流平剂为0.2～0.4%、分散剂为0.3～0.6%、消泡剂为0.2～0.4%、引发剂为4.0～7.0%。
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