CN102719195A - 一种管道涂料及其用途以及用其涂敷的管道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包含沥青组合物的管道涂料，所述涂料按重量百分比包括：沥青：30～80%、丁苯橡胶：10～30%、玻璃鳞片：1～20%、环氧树脂：5～40%。该发明还提供了涂以该管道涂料的管道，用该管道涂料涂敷管道的方法，以及该沥青组合物作为管道涂料的用途。本发明所述管道涂料制造方法简单，不仅具有优良的抗冲击性和柔韧性，并还显示优良的高温特性、附着力。

Description

一种管道涂料及其用途以及用其涂敷的管道

技术领域

本发明涉及管道涂料，涂敷管道的方法以及沥青组合物作为管道涂料的用途。

背景技术

管道是一种对环境影响最小的、远距离或近距离输送气体、液体和淤浆物料的有效设施。长的和大直径管道通常是由耐腐蚀的碳钢基材料、铁基材料制成的。腐蚀过程是一种自然发生的过程，在该过程中铁通过水和来自空气中氧的作用而转变成为氧化物。这个过程几乎对所有地上、地下和水中的铁质结构件产生影响。可看得见的和地上的结构件可通过涂敷普通油漆或某种其它形态的涂料而得以保护。然而，管线很少是可见的，因此它们在整个使用期间必须采用适当的耐腐蚀涂料来防止环境对其侵蚀。一种常用的防腐蚀方法是采用以玻璃纤维或聚酯材料包裹而增强的厚沥青瓷漆以及任选地涂覆作为机械防护的混凝土涂层。为了进一步确保其防腐性能，需要采用阴极保护以获得高整体性涂层。

管道涂料还可具有有利的绝缘作用。

虽然沥青在许多方面自然地适用作管道涂料，但它在某些物理性能方面存在固有的、极需改进的缺点。

用作管道涂料的沥青必须满足一系列严格的要求，如优良的抗冲击性和柔韧性。由于管材及其涂层在经受运输、堆放或使用过程中会遭到意外的损坏，因此需要具有优良的抗冲击性。由于管材在堆放期间常会发生一定程度的弯曲，因此需要具有优良的柔韧性，使管道涂层不会产生龟裂是很重要的。

此外，当某些管道预期用来输送热的物料时，则用作管道涂料的沥青组合物具有优良的高温性能是有利的。在这种输送热物料的管道系统中，用作管道涂层的沥青组合物往往会发生熔垂或滑动现象。这会导致管道涂层产生变形，并导致性能变坏。

已对通过向沥青添加包括某些共轭二烯橡胶、含乙烯的塑料(如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA))，氯丁二烯橡胶以及非晶态聚烯烃的聚合物来改进沥青性能进行了研究。苯乙烯嵌段共聚物(如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)已广泛用于这类沥青的改性。然而，这类嵌段共聚物特别是那些二烯嵌段已经氢化的嵌段共聚物有时是与沥青不相容的。这种不相容性最常见于较硬品级的沥青，这种不相容性已经限制了苯乙烯嵌段共聚物在管道涂料中，特别是用于高温的管道涂料中的应用。

WO92/06141已提供了一个包含苯乙烯嵌段共聚物的管道涂料的实例，该专利公开了一种采用聚合物改性的沥青瓷漆来保护材料如管材的方法。WO92/06141中公开的沥青瓷漆是以一种或多种选自乙烯基-丁二烯嵌段共聚物，任选地与聚烯烃相混合的聚合物改性的(见第7页，第24行至29行)，优选的乙烯基-丁二烯嵌段共聚物是线形和支化的乙烯基-丁二烯嵌段共聚物的混合物。在WO92/06141中用于沥青瓷漆的所有嵌段共聚物都涉及非氢化的嵌段共聚物。关于任选的聚烯烃已在第12页第7行-第8行作了说明，嵌段共聚物通常是与无规立构聚丙烯混合使用的。

事实上，WO92/06141中所述唯一的沥青瓷漆包含非氢化的线形苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，非氢化的支化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和非晶态聚烯烃(见第17页第15-19行和第18页第1-7行)。然而，业已发现，这种沥青瓷漆存在高温情况下性能常达不到要求的缺点。

WO96/07846介绍了以沥青组合物进行绝缘处理的海底管线。WO96/07846指出：聚合物改性剂可用于扩大沥青保持尺寸稳定的温度范围；无规立构聚丙烯能提高软化点而不提高脆化温度；当无规立构聚丙烯含量在18-30％(以组合物重量计)，软化点迅速提高(见第17页，第26-32行)。此文又指出：在并非没有无规聚丙烯的情况下，通过添加低分子量等规立构聚丙烯，还可进一步提高软化点；等规立构聚丙烯主要作为微粒填料；一种成本效率高的组合物含有77％沥青，18％无规立构聚丙烯和5％等规立构聚丙烯(见第17页第36行至第18页第8行)。

WO96/07846还提出可向组合物添加苯乙烯嵌段共聚物来补偿任何脆化。除了有节制地最好使用外，该专利没有提供苯乙烯嵌段共聚物的其它信息(见第18页第18-25行)。

因此，根据WO96/07846所述，技术熟练人员可得出：如果要提高沥青瓷漆的软化点，则必须添加相当于组合物重量的至少18重量％的无规立构聚丙烯；当采用很大量的无规立构聚丙烯时，可任选地包括低分子量等规立构聚丙烯；如果所得组合物太脆，可任选地添加非氢化苯乙烯嵌段共聚物。

WO 00/55271涉及一种包含混合沥青和预混的添加剂而获得的沥青组合物的管道涂料，该预混添加剂包含i)一种或多种乙烯基芳烃与共轭二烯的嵌段共聚物，ii)炭黑以及iii)混合助剂。在一个实施方案中，预混添加剂包含氢化的嵌段共聚物，炭黑和非晶态聚烯烃(见第13页第10-15行)。虽然WO 00/55271的管道涂料显示出极好的高温性能，但使用时需要预混步骤和有炭黑的存在。

EP-A-329836介绍了沥青组合物作为屋顶材料的用途，该沥青组合物可通过“热揩擦步骤”粘附到屋面上。该组合物包含由(a)约40％-约98重量％沥青，(b)约1％-约30重量％聚烯烃和(c)约1％-约30重量％包含至少两种聚合物嵌段的热塑性弹性体构成的共混物，其中一种所述聚合物嵌段是Tm高于40℃的结晶聚合物嵌段，一种所述聚合物嵌段是Tg为0℃或低于0℃的非晶态聚合物嵌段，其中结晶聚合物嵌段与非晶态聚合物嵌段的重量比在10∶90与80∶20范围之内。在EP-A-329836中作为例证的组合物中，聚烯烃或为MI为40的高密度聚乙烯或为无规立构聚丙烯，而热塑性弹性体是氢化的嵌段共聚物。EP-A-329836既未公开也未指出这种组合物可用作管道涂料。

CN1511181A提供了一种包含沥青组合物的管道涂料，该沥青组合物按重量百分比包含20~98%沥青、0.5~30%乙烯基芳烃与共轭二烯的嵌段共聚物，其中，嵌段共聚物中二烯烃嵌段是经清华的，和0.5~30%的有规立构聚烯烃。该发明还提供了涂以该管道涂料的管道，用该管道涂料涂敷管道的方法，以及该沥青组合物作为管道涂料的用途。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种以简便方法制造的、不仅具有优良的抗冲击性和柔韧性，并还显示优良的高温特性、附着力优异的管道涂料。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

所述包含沥青组合物的管道涂料，其特征在于，所述涂料按重量百分比包括：

作为优选技术方案，所述涂料按重量百分比包括：

作为优选技术方案，所述涂料按重量百分比包括：

所述沥青的重量百分比为30~80%，例如32%、34%、36%、38%、40%、42%、44%、46%、78%、76%、74%、72%、70%，优选35~75%，进一步优选40~70%。

所述丁苯橡胶的重量百分比为10~30%，例如12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%、26%、28%、29%，优选12~25%，进一步优选15~25%。

所述玻璃鳞片的重量百分比为1~20%，例如2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、19%，优选3~18%，进一步优选5~15%。

所述环氧树脂的重量百分比为5~40%，例如8%、11%、14%、17%、20%、23%、27%、31%、35%、38%、39%，优选8~35%，进一步优选10~30%。

沥青组合物中的沥青可以是天然存在的沥青或源自矿物油的沥青。此外，以裂解方法制得石油衍生物，木沥青和煤焦油以及各种沥青的混合物都可用作沥青组合物中的沥青。

适用沥青的实例包括蒸馏即“直馏”沥青，沉淀沥青如丙烷沥青、吹制沥青以及它们的混合物。其它适用的沥青包括一种或多种所述沥青与增充剂如石油提取物(例如芳族提取物、馏出液或残渣)的混合物，或与油的混合物。根据本发明优选的沥青是蒸馏沥青和丙烷沥青，而丙烷沥青是特别优选的。

优选的沥青是针入度在10-80dmm(根据BS2000：Part 49，在25℃测定)的沥青，更优选是针入度为15-50dmm，再更优选为15-25dmm的沥青。

沥青的软化点(根据BS 2000：Part 58测定)优选为60-78℃，例如62℃、64℃、66℃、68℃、70℃、72℃、74℃、76℃、77℃。

所述玻璃鳞片的厚度为1~10μm，例如2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm，优选2~8μm，进一步优选3~5μm；

优选地，所述玻璃鳞片的直径为20~150μm，例如30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm，优选30~120μm，进一步优选50~100μm。

本发明所述组合物可以仅包含有沥青30~80%、丁苯橡胶10~30%、玻璃鳞片1~20%、环氧树脂5~40%。同时，本发明所述组合物还可以添加其他成分，例如所述管道涂料还包括活性稀释剂、防沉剂、防锈填料、消泡剂中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如活性稀释剂和防沉剂的混合物，防锈填料和消泡剂的混合物，活性稀释剂和防锈填料的混合物，防沉剂和消泡剂的混合物，活性稀释剂、防沉剂和防锈填料的混合物，活性稀释剂、防沉剂和消泡剂的混合物。

所述活性稀释剂选自甲酚缩水甘油醚、1,4乙二醇二缩水甘油醚、三甲基丙烷三缩水甘油醚、C₁₂~C₁₄醇的缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如烯丙基缩水甘油醚和C₁₂~C₁₄醇的缩水甘油醚的混合物，三甲基丙烷三缩水甘油醚和1,4乙二醇二缩水甘油醚的混合物，甲酚缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的混合物，C₁₂~C₁₄醇的缩水甘油醚和三甲基丙烷三缩水甘油醚的混合物，1,4乙二醇二缩水甘油醚和甲酚缩水甘油醚的混合物，烯丙基缩水甘油醚、C₁₂~C₁₄醇的缩水甘油醚和三甲基丙烷三缩水甘油醚的混合物，1,4乙二醇二缩水甘油醚、甲酚缩水甘油醚、C₁₂~C₁₄醇的缩水甘油醚和1,4乙二醇二缩水甘油醚的混合物。

本发明典型但非限制性的活性稀释剂的重量百分比为1~5%，例如1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、4.9%。

所述防沉剂选自聚酰胺蜡浆、膨润土、气相二氧化硅、人造玻璃纤维中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如聚酰胺蜡浆和膨润土的混合物，气相二氧化硅和人造玻璃纤维的混合物，气相二氧化硅和膨润土的混合物，聚酰胺蜡浆和人造玻璃纤维的混合物，人造玻璃纤维、气相二氧化硅和膨润土的混合物，聚酰胺蜡浆、人造玻璃纤维和气相二氧化硅的混合物。

本发明典型但非限制性的防沉剂的重量百分比为1~5%，例如1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、4.9%。

所述防锈填料选自云母氧化铁、沉淀硫酸钡、磷钛粉、三聚磷酸铝、磷酸锌、铁钛粉中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如铁钛粉和磷酸锌的混合物，三聚磷酸铝和磷钛粉的混合物，沉淀硫酸钡和云母氧化铁的混合物，磷酸锌和三聚磷酸铝的混合物，磷钛粉和沉淀硫酸钡的混合物，云母氧化铁和铁钛粉的混合物，铁钛粉、磷酸锌和三聚磷酸铝的混合物，磷钛粉、沉淀硫酸钡和云母氧化铁的混合物，磷酸锌、三聚磷酸铝和磷钛粉的混合物，沉淀硫酸钡、云母氧化铁、铁钛粉和三聚磷酸铝的混合物。

本发明典型但非限制性的防锈填料的重量百分比为1~5%，例如1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、4.9%。

所述消泡剂例如有天然油脂（豆油、玉米油）、聚醚类消泡剂、高碳醇消泡剂、聚二甲基硅氧烷消泡剂、聚醚改性硅消泡剂。所述消泡剂可以选择其中的任意一种，或者两种或两种以上的混合物。所述混合物例如聚醚改性硅消泡剂和聚二甲基硅氧烷消泡剂的混合物，高碳醇消泡剂和聚醚类消泡剂的混合物，玉米油和豆油的混合物，聚二甲基硅氧烷消泡剂和高碳醇消泡剂的混合物，聚醚类消泡剂和玉米油的混合物，豆油和聚二甲基硅氧烷消泡剂的混合物，高碳醇消泡剂、聚醚类消泡剂和玉米油的混合物，豆油、高碳醇消泡剂、聚醚类消泡剂和聚醚改性硅消泡剂的混合物。

本发明典型但非限制性的消泡剂的重量百分比为1~5%，例如1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、4.9%。

本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述组合物不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。不管本发明所述组合物包括何种成分，所述组合物的质量百分比之和为100%。

例如本发明所述管道涂料还可以添加填料，例如玻璃纤维、板岩粉、滑石和岩石粉。其它聚合物改性剂也可包含在本发明的沥青组合物中，也可以添加附着力促进剂。

本发明典型但非限制性的附着力促进剂的重量百分比为1~5%，例如1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、4.9%。

根据本发明的管道涂料可用于涂敷任何一类材料制的管道，例如铁、钢和其它金属及合金，以及混凝土制的管道。

能用根据本发明管道涂料涂敷的管道材料的实例是用作石油、煤气和水的输送管线的钢管。

本发明还提供一种用本发明管道涂料涂敷管道的方法。根据该方法，管道涂料可直接涂敷于管道上或任选地涂敷在已预涂底涂层的管道上。

涂敷管道的常规方法是先涂底层涂料，然后涂敷沥青瓷漆(组合物)或焦油瓷漆，同时可任选地将一层或多层包裹材料包裹在液态瓷漆上。该方法的最后步骤是施加另外一层包裹材料。对于用于海底的管道来说，通常涂敷最后的混凝土涂层以保护管道并提供对抗浮力的作用力，尤其是所述管道是空载的时候。本发明还提供涂以根据本发明管道涂料的管道。

本发明还提供了所述沥青组合物作为管道涂料的用途，其中，所述沥青组合物包括：沥青：30~80%、丁苯橡胶10~30%、玻璃鳞片：1~20%、环氧树脂5~40%。前述对于本发明管道涂料是优选的沥青组合物对于所述沥青组合物作为管道涂料的用途同样也是优选的。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的目的之一在于提供一种以简便方法制造的、不仅具有优良的抗冲击性和柔韧性，并还显示优良的高温特性、附着力优异的管道涂料。

（1）本发明所述管道涂料具有良好的高温性能，优选的软化点至少为120℃,（根据IP/58测定），更优选至少140℃。

（2）本发明所述管道涂料克服了现有管道涂料的附着力差的缺点，附着力测试可以达到5B等级。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例

本发明所述管道涂料的制备过程是：将沥青加热到165℃，添加丁苯橡胶、环氧树脂以及玻璃鳞片，混合均匀，得到管道涂料。

实施例1-3所述管道涂料按重量百分比的组成如表1所示。

表1实施例1-3管道涂料组成

	实施例1	实施例2	实施例3
				沥青%	30	80	35
丁苯橡胶%	15	10	30
				玻璃鳞片%	15	1	20
环氧树脂%	40	5	10
				膨润土%		2	3
云母氧化铁%		2	2
				玻璃鳞片厚度μm	5	1	10
玻璃鳞片直径μm	50	150	20

对比例1

对比例1为CN1511181A所公开的实施例1。

对比例2

对比例2为CN101602912A所公开的实施例1。

对实施例1-3和对比例1-2所述管道涂料进行测试，结果如表2所示。

表2实施例1-2和对比例1-2性能测试结果

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2
						软化点℃	150	152	155	141.8	140
冲击	5800	5900	6000	6100	6150
						弯曲	>15	>15	>15	>15	>15
熔垂	0.3	0.2	0.35	0.5	0.6
						附着力	5B	5B	5B	5B	4B

软化点：(BS 2000：58)

冲击，于-10℃（mm²）

弯曲，于-10℃（mm）

熔垂，于100℃（mm）

附着力的测定方法：ASTMD3359

冲击、弯曲和熔垂试验是根据1980年出版的British Standard BS 4147关于“供保护铁和钢材的沥青基热涂敷涂料(包括要求的相应底漆)的规范”进行的。

冲击：BS 4147；(工业标准最小6500平方毫米，0℃)

弯曲：BS 4147；(工业标准最小15毫米，0℃)

熔垂：BS 4147；(工业标准最大1.5毫米，70℃)

通过表2可以看出，本发明所述管道涂料具有优良的抗冲击性和弯曲性能，且熔垂性能非常良好，高温性能和附着力性能同样十分优异，与现有技术相比，该发明具有显著的进步。

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种包含沥青组合物的管道涂料，其特征在于，所述涂料按重量百分比包括：

2.如权利要求1所述的管道涂料，其特征在于，所述涂料按重量百分比包括：

3.如权利要求1或2所述的管道涂料，其特征在于，所述涂料按重量百分比包括：

4.如权利要求1-3之一所述的管道涂料，其特征在于，所述玻璃鳞片的厚度为1~10μm，优选2~8μm，进一步优选3~5μm；

优选地，所述玻璃鳞片的直径为20~150μm，优选30~120μm，进一步优选50~100μm。

5.如权利要求1-4之一所述的管道涂料，其特征在于，所述管道涂料还包括活性稀释剂、防沉剂、防锈填料、消泡剂中的一种或者至少两种的混合物。

6.如权利要求5所述的管道涂料，其特征在于，所述活性稀释剂选自甲酚缩水甘油醚、1,4乙二醇二缩水甘油醚、三甲基丙烷三缩水甘油醚、C₁₂~C₁₄醇的缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚中的一种或者至少两种的混合物。

7.如权利要求5或6所述的管道涂料，其特征在于，所述防沉剂选自聚酰胺蜡浆、膨润土、气相二氧化硅、人造玻璃纤维中的一种或者至少两种的混合物。

8.如权利要求5-7之一所述的管道涂料，其特征在于，所述防锈填料选自云母氧化铁、沉淀硫酸钡、磷钛粉、三聚磷酸铝、磷酸锌、铁钛粉中的一种或者至少两种的混合物。

9.用权利要求1-8任一项所述的管道涂料涂敷的管道。

10.权利要求1-7任何一项的管道涂料涂敷管道的方法。