CN102311715B

CN102311715B - 一种化工管道用修补剂及制备方法

Info

Publication number: CN102311715B
Application number: CN 201010224160
Authority: CN
Inventors: 李厚堂; 张俊灏; 樊利东; 刘俊
Original assignee: SHANGHAI HAIYING BONDING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI HAIYING BONDING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2030-07-09
Also published as: CN102311715A

Abstract

本发明涉及一种化工管道用修补剂及制备方法，修补剂包括以下组分及重量份含量：改性环氧树脂40～60、偶联剂1～8、触变剂1～5、纳米耐化粉体10～40、防老剂0.5～10、色膏0～5，合成得到改性环氧树脂后，将改性环氧树脂置于反应釜中，加入偶联剂，加温并逐步加入纳米耐化粉体，真空保温高速分散搅拌2～4h，再依次加入防老剂、色膏和触变剂，继续密封釜盖真空高速分散搅拌1～2h即得到产品。与现有技术相比，本发明增加了胶粘剂粘附能力，大幅提高了拉伸强度和抗冲击性能，能够适应更为广泛的化学介质，专门针对化工管道的修补应用，外观美观。

Description

一种化工管道用修补剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种修补剂及制备方法，尤其是涉及一种化工管道用修补剂及制备方法。

背景技术

在冶金、化工生产中，管道起着输送流体、气体介质的作用。由于介质或大气的腐蚀，化工管道常常因此而泄漏，由此造成物料泄漏，并且给生产带来不安全因素，一些有害介质的排放还造成环境污染。临时性堵漏修补只能解决个别问题，对于严重老化的管道，时常泄漏问题已经不是堵漏可以解决的问题，若把管道全部进行更换，对生产造成的影响不可估计。

化工管道专用修补剂，就是一种包覆于化工管道表面，作为一层有机复合材料层，不仅能够紧密粘合在管道壁上，而且也是一层耐化性能特殊的功能高分子材料层，通过整体或局部包覆化工管道专用修补剂可以有效延长管道使用寿命，起到延寿和应急抢修的双重功效，保证设备正常运转和正常生产任务，同比更换管道成本更低。该技术至今还是一项技术空白，无论从国际还是国内来看，未见报道专门应用于此。从相关文献资料上可以查到，对于管道的修补主要是堵漏抢修，存在问题是操作局限，特别对于管壁上的漏点用一般胶粘剂堵漏时效短，容易复发；用焊接点漏，时间长了腐蚀更严重；包覆钢皮，增加管道承重，并且加工困难，并且以上作业后管道外观也不美观。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种增加胶粘剂粘附能力、大幅提高了拉伸强度和抗冲击性能、不会产生流挂、外观美观的化工管道用修补剂及制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种化工管道用修补剂，其特征在于，该修补剂包括以下组分及重量份含量：

改性环氧树脂 40～60；

偶联剂 1～8；

触变剂 1～5；

纳米耐化粉体 10～40；

防老剂 0.5～10；

色膏 0～5。

所述的改性环氧树脂采用以下步骤制备得到：

(1)将市售的E-51环氧树脂与端羟基丁腈橡胶(CTBN)、酯交换催化剂按重量比为(80～85)∶(15～20)∶(0.2～0.3)混合，控制反应温度为90～100℃，搅拌反应2～5h，然后用去离子水洗涤沉淀产物并经真空干燥，得到CTBN改性的环氧树脂预聚物M1；

(2)将甲苯二异氰酸酯(TDI)与聚醚多元醇按重量比为95∶5混合，在氮气保护下，控制反应温度为80～90℃，搅拌反应4～5h，得到澄清透明的聚氨酯低聚物M2；

(3)将环氧树脂预聚物M1与聚氨酯低聚物M2按重量比为(94～95)∶(6～5)混合，控制反应温度为90～100℃，搅拌反应3～4h，得到接枝改性环氧树脂聚合物M3；

(4)将接枝改性环氧树脂聚合物M3与市售的E-51环氧树脂按重量比为(30～40)∶(60～70)混合，控制反应温度为70～80℃，搅拌反应0.5h，即得到改性环氧树脂。

所述步骤(1)中的酯交换催化剂包括有机锡、季胺盐或叔胺。

所述步骤(2)中的聚醚多元醇包括N-330聚醚多元醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、乙二胺基聚醚多元醇、季戊四醇基聚醚多元醇、山梨醇聚醚多元醇或杂环聚醚多元醇。

所述的偶联剂包括γ-(2.3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、三乙氧基硅丙基四硫化物或端胺基多元醇酯改性剂中一种或几种。

所述的触变剂包括气相白炭黑、沉淀白炭黑或有机膨润土中一种或几种。

所述的纳米耐化粉体包括纳米碳酸钙、纳米氧化铝、纳米滑石粉、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米金属粉、纳米氧化锌、纳米氧化镁或纳米氧化锆中一种或几种。

所述的防老剂包括抗氧化剂168、抗氧剂1010、抗氧剂B215、抗氧剂B315、抗氧剂215、抗氧剂225、抗氧剂264、抗氧剂1076、紫外线吸收剂UV-9、紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UV-329或紫外线吸收剂UV-328中一种或几种。

所述的色膏包括银铝粉、银铝浆、金粉、氧化铁红、氧化铁黑、石墨、柴林艳绿或钛白粉中的一种或几种。

一种化工管道用修补剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)制备改性环氧树脂：

a、将市售的E-51环氧树脂与端羟基丁腈橡胶(CTBN)、酯交换催化剂按重量比为(80～85)∶(15～20)∶(0.2～0.3)混合，控制反应温度为90～100℃，搅拌反应2～5h，然后用去离子水洗涤沉淀产物并经真空干燥，得到CTBN改性的环氧树脂预聚物M1；

b、将甲苯二异氰酸酯(TDI)与聚醚多元醇按重量比为95∶5混合，在氮气保护下，控制反应温度为80～90℃，搅拌反应4～5h，得到澄清透明的聚氨酯低聚物M2；

c、将环氧树脂预聚物M1与聚氨酯低聚物M2按重量比为(94～95)∶(6～5)混合，控制反应温度为90～100℃，搅拌反应3～4h，得到接枝改性环氧树脂聚合物M3；

d、将接枝改性环氧树脂聚合物M3与市售的E-51环氧树脂按重量比为(30～40)∶(60～70)混合，控制反应温度为70～80℃，搅拌反应0.5h，即得到改性环氧树脂；

(2)按照以下组分及重量份含量备料：

改性环氧树脂 40～60，

偶联剂 1～8，

触变剂 1～5，

纳米耐化粉体 10～40，

防老剂 0.5～10，

色膏 0～5；

(3)将改性环氧树脂置于反应釜中，并按配比加入偶联剂，开启高速搅拌分散机，加温至60～70℃，逐步加入纳米耐化粉体，加料完毕后，密封釜盖，真空保温高速分散搅拌2～4h；

(4)打开釜盖，按照配比依次向反应釜中加入防老剂、色膏和触变剂，继续密封釜盖真空高速分散搅拌1～2h，将混合均匀的物料转到压缸中进行挤压放料，即得到产品。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)改性环氧树脂为丁腈橡胶-聚氨酯-环氧树脂三元共聚化合物，结合了CTBN改性环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂的两者共同的优点，增加胶粘剂粘附能力，同时又大幅提高了拉伸强度和抗冲击性能；

(2)三元复合结构的基体，明显提升了环氧树脂的耐化学性能，使固化物能够适应更为广泛的化学介质；

(3)纳米粉体的加入，不仅强化了基体的各项性能指标，而且调整了胶体的粘度，更加适合实际操作施工，使混合胶体可以在立面、底面、天花板上涂胶施工，不会产生流挂；

(4)所用固化剂为耐化学性能最佳的改性脂环族胺，配合上述配方胶液，专门针对化工管道的修补应用；

(6)本发明产品结合管道外观设计需要，调配管道外观所需颜色，施工完毕不再需要涂刷防腐涂料，外观美观。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种化工管道专用修补剂及制备方法，该方法包括以下工艺步骤：

基本配方组成：50kg改性环氧树脂、1.5kg端胺基多元醇酯改性剂、3kg气相白炭黑、20kg纳米二氧化硅、1.5kg抗氧剂1010、0.05kg石墨、1kg银铝粉。

(1)改性环氧树脂的配制：

a、按配比称取E-51环氧树脂85kg与15kg的CTBN、0.25kg的酯交换催化剂辛酸亚锡置于三口烧瓶中，一口插入温度计，加热搅拌，控制温度在100℃，反应4.5h，随后用过量的去离子水沉淀洗涤产物，真空干燥后得到CTBN改性环氧树脂的预聚物M1，其反应如下所示：

b、合成聚氨酯预聚体，将95kg的TDI与5kg的N-330聚醚多元醇混合加人三口瓶中，并通入氮气保护，加热到80℃温度下保温反应4h，当反应物粘度变大，反应液呈澄清透明状，即制得的聚氨酯低聚物M2；

c、将94kgM1和6kgM2进行接枝合成，控制反应温度为90℃，搅拌反应4h，通过M1中含有的羟基与M2中的异氰酸酯基反应，将M2结构接枝到M1结构上，得到综合耐化性能优异的改性环氧树脂聚合物M3，其反应如下所示：

d、将35kg的M3和65kg的E-51配合混合均匀，控制反应温度为70℃，搅拌反应0.5h，配成改性环氧树脂M4；

(2)将改性环氧树脂M4加入反应釜中，加入偶联剂端胺基多元醇酯改性剂，主要为了让纳米粉体与基料充分浸润，开启高速搅拌分散机，加温至60℃，逐步加入纳米二氧化硅，加料完毕后，密封釜盖，真空保温高速分散搅拌2h；

(3)打开釜盖，按照配料依次加入抗氧剂1010、石墨粉、银铝粉和气相白炭黑，继续密封釜盖真空高速分散搅拌1h，测定相应技术指标合格后，转到压缸挤压放料，即得到产品。

实施例2

基本配方组成：60kg改性环氧树脂、1.5kg偶联剂KH-560、1kg触变剂气相白炭黑、30kg纳米二氧化硅、1.5kg抗氧剂B315及0.5kg紫外线吸收剂UV-9作为防老剂、3kg银铝粉。

(1)改性环氧树脂的配制：

a、按配比称取E-51环氧树脂80kg、20kg的CTBN、0.25kg的酯交换催化剂有机锡置于三口烧瓶中，一口插入温度计，加热搅拌，控制温度在100℃，反应5h，随后用过量的去离子水沉淀洗涤产物，真空干燥后得到CTBN改性环氧树脂的预聚物M1；

b、合成聚氨酯预聚体：将95kg的TDI与5kg的N-330聚醚多元醇混合加人三口瓶中，并通入氮气保护，加热到90℃温度下保温反应4h，当反应物粘度变大，反应液呈澄清透明状，即制得的聚氨酯低聚物M2；

c、将95kg的M1和5kg的M2进行接枝合成，控制反应温度为100℃，搅拌反应3h，通过M1中含有的羟基与M2中的异氰酸酯基反应，将M2结构接枝到M1结构上，得到综合耐化性能优异的改性环氧树脂聚合物M3；

d、将35kg的M3和65kg的E-51配合混合均匀，控制反应温度为80℃，搅拌反应0.5h，配成所需改性环氧树脂M4；

(2)将M4加入反应釜中，加入KH-560偶联剂，主要为了让纳米粉体与基料充分浸润，开启高速搅拌分散机，加温至70℃，逐步加入纳米二氧化硅，加料完毕后，密封釜盖，真空保温高速分散搅拌2h；

(3)打开釜盖，按照配料依次加入抗氧剂B315、紫外线吸收剂UV-9、银铝粉和气相白炭黑，继续密封釜盖真空高速分散搅拌1h，测定相应技术指标合格后，转到压缸挤压放料，即得到产品。

实施例3

(1)制备改性环氧树脂：

a、将80kg市售的E-51环氧树脂、20kg端羟基丁腈橡胶(CTBN)、0.2kg酯交换催化剂季铵盐混合，控制反应温度为90～100℃，搅拌反应5h，然后用去离子水洗涤沉淀产物并经真空干燥，得到CTBN改性的环氧树脂预聚物M1；

b、将95kg甲苯二异氰酸酯(TDI)与5kg乙二胺基聚醚多元醇混合，在氮气保护下，控制反应温度为80℃，搅拌反应4h，得到澄清透明的聚氨酯低聚物M2；

c、将95kg环氧树脂预聚物M1与5kg聚氨酯低聚物M2混合，控制反应温度为90℃，搅拌反应4h，得到接枝改性环氧树脂聚合物M3；

d、将30kg接枝改性环氧树脂聚合物M3与70kg市售的E-51环氧树脂混合，控制反应温度为70℃，搅拌反应0.5h，即得到改性环氧树脂；

(2)按照以下组分及重量份含量备料：40kg改性环氧树脂、1kg偶联剂γ-(2.3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、1kg触变剂有机膨润土、10kg纳米氧化锌、0.5kg抗氧剂225；

(3)将改性环氧树脂置于反应釜中，并按配比加入偶联剂γ-(2.3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，开启高速搅拌分散机，加温至65℃，逐步加入纳米氧化锌，加料完毕后，密封釜盖，真空保温高速分散搅拌3h；

(4)打开釜盖，按照配比依次向反应釜中加入抗氧剂225和触变剂有机膨润土，继续密封釜盖真空高速分散搅拌1h，将混合均匀的物料转到压缸中进行挤压放料，即得到产品。

实施例4

(1)制备改性环氧树脂：

a、将85kg市售的E-51环氧树脂、15kg端羟基丁腈橡胶(CTBN)、0.3kg酯交换催化剂叔胺混合，控制反应温度为100℃，搅拌反应2h，然后用去离子水洗涤沉淀产物并经真空干燥，得到CTBN改性的环氧树脂预聚物M1；

b、将95kg甲苯二异氰酸酯(TDI)与5kg季戊四醇基聚醚多元醇混合，在氮气保护下，控制反应温度为90℃，搅拌反应4h，得到澄清透明的聚氨酯低聚物M2；

c、将95kg环氧树脂预聚物M1与5kg聚氨酯低聚物M2混合，控制反应温度为90℃，搅拌反应3h，得到接枝改性环氧树脂聚合物M3；

d、将40kg接枝改性环氧树脂聚合物M3与60kg市售的E-51环氧树脂混合，控制反应温度为80℃，搅拌反应0.5h，即得到改性环氧树脂；

(2)按照以下组分及重量份含量备料：60kg改性环氧树脂，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷各4kg作为偶联剂，2kg气相白炭黑及3kg沉淀白炭黑的混合物作用触变剂，纳米氧化镁及纳米氧化锆各20kg作为纳米耐化粉体，紫外线吸收剂UV-531及紫外线吸收剂UV-329各5kg作为防老剂，5kg氧化铁黑；

(3)将改性环氧树脂置于反应釜中，并按配比加入偶联剂，开启高速搅拌分散机，加温至70℃，逐步加入纳米耐化粉体，加料完毕后，密封釜盖，真空保温高速分散搅拌2.5h；

(4)打开釜盖，按照配比依次向反应釜中加入防老剂、氧化铁黑和触变剂，继续密封釜盖真空高速分散搅拌1.5h，将混合均匀的物料转到压缸中进行挤压放料，即得到产品。

Claims

1.一种化工管道用修补剂，其特征在于，该修补剂包括以下组分及重量份含量：

改性环氧树脂 40～60；

偶联剂 1～8；

触变剂 1～5；

纳米耐化粉体 10～40；

防老剂 0.5～10；

色膏 0～5；

所述的改性环氧树脂采用以下步骤制备得到：

（1）将市售的E-51环氧树脂与端羟基丁腈橡胶、酯交换催化剂按重量比为(80～85)︰(15～20)︰（0.2～0.3）混合，控制反应温度为90～100℃，搅拌反应2～5h，然后用去离子水洗涤沉淀产物并经真空干燥，得到端羟基丁腈橡胶改性的环氧树脂预聚物M1；

（2）将甲苯二异氰酸酯（TDI）与聚醚多元醇按重量比为95︰5混合，在氮气保护下，控制反应温度为80～90℃，搅拌反应4～5h，得到澄清透明的聚氨酯低聚物M2；

（3）将环氧树脂预聚物M1与聚氨酯低聚物M2按重量比为（94～95）︰（6～5）混合，控制反应温度为90～100℃，搅拌反应3～4h，得到接枝改性环氧树脂聚合物M3；

（4）将接枝改性环氧树脂聚合物M3与市售的E-51环氧树脂按重量比为（30～40）︰（60～70）混合，控制反应温度为70～80℃，搅拌反应0.5h，即得到改性环氧树脂。

2.根据权利要求1所述的一种化工管道用修补剂，其特征在于，所述步骤（1）中的酯交换催化剂包括有机锡、季胺盐或叔胺。

3.根据权利要求1所述的一种化工管道用修补剂，其特征在于，所述步骤（2）中的聚醚多元醇包括N-330聚醚多元醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、乙二胺基聚醚多元醇、季戊四醇基聚醚多元醇、山梨醇聚醚多元醇或杂环聚醚多元醇。

4.根据权利要求1所述的一种化工管道用修补剂，其特征在于，所述的偶联剂包括γ-（2.3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、三乙氧基硅丙基四硫化物或端胺基多元醇酯改性剂中一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种化工管道用修补剂，其特征在于，所述的触变剂包括气相白炭黑、沉淀白炭黑或有机膨润土中一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种化工管道用修补剂，其特征在于，所述的纳米耐化粉体包括纳米碳酸钙、纳米氧化铝、纳米滑石粉、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米金属粉、纳米氧化锌、纳米氧化镁或纳米氧化锆中一种或几种。

7.根据权利要求1所述的一种化工管道用修补剂，其特征在于，所述的防老剂包括抗氧化剂168、抗氧剂1010、抗氧剂B215、抗氧剂B315、抗氧剂215、抗氧剂225、抗氧剂264、抗氧剂1076、紫外线吸收剂UV-9、紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UV-329或紫外线吸收剂UV-328中一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种化工管道用修补剂，其特征在于，所述的色膏包括银铝粉、银铝浆、金粉、氧化铁红、氧化铁黑、石墨、柴林艳绿或钛白粉中的一种或几种。

9.一种化工管道用修补剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）制备改性环氧树脂：

a、将市售的E-51环氧树脂与端羟基丁腈橡胶、酯交换催化剂按重量比为(80～85)︰(15～20)︰（0.2～0.3）混合，控制反应温度为90～100℃，搅拌反应2～5h，然后用去离子水洗涤沉淀产物并经真空干燥，得到端羟基丁腈橡胶改性的环氧树脂预聚物M1；

b、将甲苯二异氰酸酯（TDI）与聚醚多元醇按重量比为95︰5混合，在氮气保护下，控制反应温度为80～90℃，搅拌反应4～5h，得到澄清透明的聚氨酯低聚物M2；

c、将环氧树脂预聚物M1与聚氨酯低聚物M2按重量比为（94～95）︰（6～5）混合，控制反应温度为90～100℃，搅拌反应3～4h，得到接枝改性环氧树脂聚合物M3；

d、将接枝改性环氧树脂聚合物M3与市售的E-51环氧树脂按重量比为（30～40）︰（60～70）混合，控制反应温度为70～80℃，搅拌反应0.5h，即得到改性环氧树脂；

（2）按照以下组分及重量份含量备料：

改性环氧树脂 40～60，

偶联剂 1～8，

触变剂 1～5，

纳米耐化粉体 10～40，

防老剂 0.5～10，

色膏 0～5；

（3）将改性环氧树脂置于反应釜中，并按配比加入偶联剂，开启高速搅拌分散机，加温至60～70℃，逐步加入纳米耐化粉体，加料完毕后，密封釜盖，真空保温高速分散搅拌2～4h；

（4）打开釜盖，按照配比依次向反应釜中加入防老剂、色膏和触变剂，继续密封釜盖真空高速分散搅拌1～2h，将混合均匀的物料转到压缸中进行挤压放料，即得到产品。