CN102504691A - 石油管专用uv快速固化涂料及其制备方法和施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种占地面积小、流水线短、涂装效率高、涂层综合性能好的石油管专用UV快速固化涂料，该涂料是以带有4~6官能度的聚氨酯丙烯酸酯树脂和带有2~3官能度的聚氨酯丙烯酸酯树脂的混合物为主树脂，添加活性稀释剂、光敏剂等通过UV深度快速固化反应成膜，并通过添加无毒着色染料、纳米微粉、无毒防锈颜料及添加剂、助剂等制成。该涂料性价比高、不含溶剂、阻燃性好、储存稳定性好、不易沉淀；施工性好，抗流挂性强；涂膜快速固化、附着力强，耐候、防锈、无毒、环保。本发明的石油管专用UV快速固化涂料专用设计作为防腐涂层，如油套管、钻杆的外壁涂装等。本发明还提供了这种涂料的制备方法和施工方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料，具体涉及一种石油管专用UV快速固化涂料及其制备方法和施工方法。主要作为防腐涂层，如油套管、钻杆的外壁涂装等。属化工涂料技术领域。
背景技术
油套管、油管、钻杆是以碳钢、微合金和低合金钢为主，化学腐蚀是造成其破损的主要原因。
油套管、油管、钻杆等破损将导致严重后果，甚至整个油井的报废，从而带来高额的经济损失。目前主要使用溶剂型丙烯酸树脂涂料等，由于该涂料VOC含量高，气味大，不环保, 涂膜厚度薄,长期附着力和防腐性能较差，干燥时间长,流水线长，占用场地面积大，生产效率不高，因此尚不能全面满足油套管、油管、钻杆的防腐要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种占地面积小、流水线短、快速固化、涂装效率高、涂层综合性能好、抗腐蚀且无毒、无VOC排放的石油管专用UV快速固化涂料及其制备方法和施工方法。
本发明的目的是这样来实现的：一种石油管专用UV快速固化涂料，该涂料是按重量百分比包括如下组份：
光敏树脂 15-50%
活性稀释剂 15-60%
光敏剂 2-10%
防锈添加剂 1-8%
纳米微粉 0.3-3%
染料 0.1-1%
促进剂 0.1-5%
涂料表面调整剂 0.1-3%
触变剂 0.3-3%
光稳定剂 0.5-5%
上述各组分之和为100%；
所述光敏树脂为聚氨酯丙烯酸酯树脂，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂为带有4~6官能度的聚氨酯丙烯酸酯树脂与带有2~3官能度的聚氨酯丙烯酸酯树脂的混合物，其二者的混合比为1：0.5-4；
所述活性稀释剂为IBOA（丙烯酸异冰片酯）、HDDA（1,6- 己二醇二丙烯酸酯）、EO3-TMPTA（乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯）、DPHA（双季戊四醇丙烯酸酯）的混合物，其四者的混合比为5：0.5-5：0.5-1.5：0.5-1.5；
所述光敏剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮 (1173)、1-羟基-环已基-苯基甲酮(184)、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)和异丙基硫杂蒽酮（ITX）的混合物，其四者的混合比为3：0.5-3：0.5-6：0.5-6；
所述防锈添加剂至少为防腐性好的磷酸锌、三聚磷酸铝、偏硼酸钡、璜酸钡盐、季胺盐中的一种；
所述纳米微粉至少为纳米二氧化硅、CoFe2O4纳米微粉、氧化锌纳米微粉的一种；
所述染料至少为耐候性优异的黑、红、紫红、兰、绿、黄、橙的一种；
所述促进剂至少为硅烷偶联剂、钛酸酯、磷酸酯中的一种。
所述涂料表面调整剂为润湿分散剂、流平剂、消泡剂。表面润湿分散剂优选为BYK168，流平剂优选为BYK310，消泡剂优选为BYK054。
所述触变剂至少为聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、聚合脲、氢化蓖麻油中的一种。
所述光稳定剂为紫外光吸收剂(UV-吸收剂)及受阻胺类光稳定剂（HALS）的混合物，其二者的混合比为2：0.5-2，紫外光吸收剂优选为TINUVIN 1130，受阻胺类光稳定剂优选为TINUVIN 292。
本发明用于石油管专用UV快速固化涂料的制备方法是将光敏树脂、触变剂、涂料表面调整剂、部分活性稀释剂、防锈添加剂、纳米微粉、染料依次投入混合均匀后，浸泡24小时后高速分散至细度≤30μm，用少量活性稀释剂清洗设备，将光敏剂、光稳定剂与其混合均匀，投入附着力促进剂及其它组分等混合均匀后，用少量的活性稀释剂调粘至标准，经检验合格后过滤包装制得成品。
本发明用于石油管的UV快速固化涂料的施工方法包括如下步骤：
1、工作表面预处理：除掉工件表面的浮锈及污物；
2、加热涂料至施工粘度后用空气喷涂或无空气喷涂等工艺施工；
3、UV快速固化等工艺干燥；
本发明带有4~6官能度的聚氨酯丙烯酸酯树脂，其高反应活性低分子量，可提高漆膜强度；带有2~3官能度聚氨酯丙烯酸酯树脂，其中反应活性中低分子量，可提高漆膜柔韧性；以此二者混合作为主树脂，添加活性稀释剂来降低涂料在制备和施工过程中的粘度、稀释性、反应性及其它综合性能，添加光敏剂使涂料在UV光下深度快速固化反应成膜并达到设计要求的涂料综合性能要求等；并通过添加如下改性材料来达到进一步提高该石油管UV快速固化涂料的防护性能：添加硅烷偶联剂、钛酸酯、磷酸酯附着力促进剂提高附着力和防锈性能；添加磷酸锌、三聚磷酸铝、偏硼酸钡、璜酸钡盐、季胺盐提高防锈性能；添加纳米微粉减少针孔，提高附着力、耐候性、防腐性、抗流挂及贮存稳定性；添加黑、红、紫红、兰、绿、黄、橙等无毒耐候性染料可以给涂料着色，提高涂层遮盖石油管表面缺陷的能力，改善石油管的外观质量；添加表面润湿剂BYK168，提高表面润湿性；添加流平剂BYK310，提高表面平坦性、丰满度、光泽、抗划伤和耐磨性；添加BYK054消泡，消除表面针孔，减少表面缺陷。添加触变剂提高贮存稳定性、抗流挂；添加光稳定剂提高耐候性、防腐性。
本发明专用保护涂料是一种性价比高、储存稳定性好，不易沉淀；施
工性好，抗流挂；不含溶剂，阻燃性好，干性好，附着力好，耐候，防锈，无毒，环保的新型防护涂料，其性能特点如下：
1、原材料性价比高，市场竞争力强，该涂料性价比高于目前国内普通采用的丙烯酸漆。
2、储存稳定性好，不易沉淀，该性能高于目前国内普通采用的丙烯酸漆。
3、施工性好，抗流挂性强，适合各种施工方法。
4、无溶剂产品,阻燃性好，安全性强。
5、干燥快，实干1~2秒，该性能远优于目前国内普通采用的丙烯酸漆。
6、附着力强，附着力（划格法）≤1级，该性能优于目前国内普遍采用的丙烯酸漆。
7、防锈性好，耐候性≥1年，该性能优于目前国内普遍采用的丙烯酸漆。
8、环保，采用无毒颜料、环保添加剂，气味小，更符合环保要求。
具体实施方式
下面通过实例进一步具体描述本发明。
本发明以可提高漆膜强度的带有4~6官能度的高反应活性低分子量聚氨酯丙烯酸酯树脂和可提高漆膜柔韧性的带有2~3官能度的中反应活性中低分子量聚氨酯丙烯酸酯树脂为主树脂，添加活性稀释剂、光敏剂等通过UV深度快速固化反应成膜，并通过添加无毒着色染料、纳米微粉、无毒防锈颜料及添加剂、助剂等制成。本发明的石油管专用UV快速固化涂料主要作为防腐涂层，如油套管、钻杆的外壁涂装等。
石油管专用UV快速固化涂料，按重量百分比具体实施例1-6如表一：
表一：
| 原料名称 | 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 | 例6 |
| 带有4~6官能度的聚氨酯丙烯酸酯树脂 | 19 | 26 | 18 | 23.5 | 13.5 | 13.3 |
| 带有2~3官能度的聚氨酯丙烯酸酯树脂 | 19 | 13 | 22.5 | 13.5 | 23.5 | 27.6 |
| IBOA | 19 | 26 | 18.5 | 24 | 19.3 | 9.7 |
| HDDA | 15 | 5 | 14 | 9.5 | 14.5 | 23.8 |
| EO3-TMPTA | 5 | 7.3 | 3.1 | 5.5 | 4.1 | 2.9 |
| DPHA | 3 | 3 | 4.5 | 4 | 5 | 2.9 |
| 2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮 (1173) | 2 | 1.8 | 2 | 2 | 2 | 1.8 |
| 1-羟基-环已基-苯基甲酮(184) | 2 | 1.8 | 2 | 2 | 2 | 1.8 |
| 2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0.9 |
| 异丙基硫杂蒽酮（ITX） | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0.9 |
| 表面润湿剂BYK168 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 流平剂BYK310 | 0.5 | 0.5 | 0.4 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| BYK054消泡剂 | 0.5 | 0.5 | 0.4 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 磷酸酯 | 1.6 | 2 | 1.8 | 2.3 | 1.9 | 2.4 |
| 纳米二氧化硅 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 染料 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 三聚磷酸铝 | 5.5 | - | - | 2．6 | - | 4 |
| 磷酸锌 | - | 5.5 | - | - | 4 | - |
| 偏硼酸钡 | - | - | 5.0 | 2．6 | - | - |
| 季胺盐 | - | - | - | - | 1.3 | 1.2 |
| 璜酸钡盐防锈剂 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 聚酰胺蜡 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 紫外光吸收剂TINUVIN 1130 | 1.6 | 1.4 | 1.5 | 1.3 | 1.6 | 1.5 |
| 光稳定剂TINUVIN 292 | 0.8 | 0.7 | 0.8 | 0.7 | 0.8 | 0.8 |
本发明用于石油管专用UV快速固化涂料的制备方法是将光敏树脂、触变剂、涂料表面调整剂、部分活性稀释剂、防锈添加剂、纳米微粉、无毒染料依次投入混合均匀后，浸泡24小时后高速分散至细度≤30um，用少量活性稀释剂清洗设备，将光敏剂、光稳定剂与其混合均匀，投入附着力促进剂及其它组分等混合均匀后，用少量的活性稀释剂调粘至标准，经检验合格后过滤包装制得成品。
本发明用于石油管的专用UV快速固化涂料的施工方法包括如下步骤：
1、工作表面预处理：除掉工件表面的浮锈及污物。
2、涂料加热至施工粘度后采用空气喷涂/无空气喷涂等工艺施工。
3、UV光固化等工艺干燥。
实验例1
（1）本实验以马口铁板为底材，规格为50×150，石油管专用UV快速固化涂料为黑色半透明（采用实施例1的具体配比）。漆膜样板的制备按GB/T1727进行，涂装时按2.0g/dm制板，产品性能和市售的丙烯酸漆对比见下表二
表二：
实验例2：石油管专用UV快速固化涂料在石油套管上的应用测试
在某单位生产线上应用后，对比市售的丙烯酸漆，施工性好，抗流挂性强，涂装好的石油套管外观好，客户投诉明显下降；涂料无VOC,闪点高，阻燃性好；快速固化；占地面积小，涂装效率高，产量明显提高；附着力强；涂料气味小，环保；耐候，防锈期长。
实验例3：石油管专用UV快速固化涂料在钻杆上的应用测试
在某单位生产线上应用后，对比市售的丙烯酸漆，这家客户进行了成本核算，平均每吨钻杆可节约3元，如该单位按10万吨/年计算，全部采用后可节约资金30万元。不但节约了资金，而且综合性能也得到提高。
Claims (10)
1.一种石油管专用UV快速固化涂料，其特征在于所述涂料是按重量百分比包括如下组份：
光敏树脂 15-50%
活性稀释剂 15-60%
光敏剂 2-10%
防锈添加剂 1-8%
纳米微粉 0.3-3%
染料 0.1-1%
促进剂 0.1-5%
涂料表面调整剂 0.1-3%
触变剂 0.3-3%
光稳定剂 0.5-5%
上述各组分之和为100%；
所述光敏树脂为聚氨酯丙烯酸酯树脂，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂为带有4~6官能度的聚氨酯丙烯酸酯树脂与带有2~3官能度的聚氨酯丙烯酸酯树脂的混合物，其二者的混合比为1：0.5-4；
所述活性稀释剂为丙烯酸异冰片酯、1,6- 己二醇二丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双季戊四醇丙烯酸酯的混合物，其四者的混合比为5：0.5-5：0.5-1.5：0.5-1.5；
所述光敏剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环已基-苯基甲酮、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦和异丙基硫杂蒽酮的混合物，其四者的混合比为3：0.5-3：0.5-6：0.5-6。
2.根据权利要求1所述的一种石油管专用UV快速固化涂料，其特征在于：所述光稳定剂为紫外光吸收剂与受阻胺光稳定剂的混合物，其二者的混合比为2：0.5-2。
3.根据权利要求1所述的一种石油管专用UV快速固化涂料，其特征在于：所述防锈添加剂至少为防腐性好的磷酸锌、三聚磷酸铝、偏硼酸钡、璜酸钡盐和季胺盐中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种石油管专用UV快速固化涂料，其特征在于：所述纳米微粉至少为纳米二氧化硅、CoFe2O4纳米微粉和氧化锌纳米微粉的一种。
5.根据权利要求1所述的一种石油管专用UV快速固化涂料，其特征在于：所述附着力促进剂至少为硅烷偶联剂、钛酸酯、磷酸酯中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种石油管专用UV快速固化涂料，其特征在于：所述涂料表面调整剂为润湿分散剂、流平剂和消泡剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种石油管专用UV快速固化涂料，其特征在于：所述触变剂至少为聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、聚合脲、氢化蓖麻油中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种石油管专用UV快速固化涂料，其特征在于：所述涂料是按重量百分比包括如下组份：
带有4~6官能度的聚氨酯丙烯酸酯树脂 19
带有2~3官能度的聚氨酯丙烯酸酯树脂 19
丙烯酸异冰片酯 19
1,6- 己二醇二丙烯酸酯 15
乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 5
双季戊四醇丙烯酸酯 3
2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮 2
1-羟基-环已基-苯基甲酮 2
2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦 1
异丙基硫杂蒽酮 1
表面润湿剂BYK168 0.5
流平剂BYK310 0.5
消泡剂 BYK054 0.5
磷酸酯 1.6
纳米二氧化硅 0.5
黑色染料 0.5
三聚磷酸铝 5.5
璜酸钡盐防锈剂 1
聚酰胺蜡 1
紫外光吸收剂TINUVIN 1130 1.6
光稳定剂TINUVIN 292 0.8 。
9.一种如权利要求1所述的石油管专用UV快速固化涂料的制备方法，其特征在于所述方法是将光敏树脂、触变剂、涂料表面调整剂、部分稀释剂、防锈添加剂、纳米微粉、染料依次投入混合均匀后，浸泡24小时后高速分散至细度≤30um，用少量活性稀释剂清洗设备，将光敏剂、光稳定剂与其混合均匀，投入促进剂及其它组分,等混合均匀后，用少量的活性稀释剂调粘至标准，经检验合格后过滤包装制得成品。
10.一种如权利要求1所述的石油管专用UV快速固化涂料的施工方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
1）、工作表面预处理：除掉工件表面的浮锈及污物；
2）、加热涂料至施工粘度后用空气喷涂或无空气喷涂等工艺施工；
3）、UV快速固化等工艺干燥。
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