发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种用于直埋热力管道保温层的防腐涂料制备方法,该方法制备出的防腐涂料具有较低的导热系数、高半球发射率、超强耐热老化性、优异的抗震性能、较高的断裂伸长率和超强附着力,保温防腐涂料形成的涂膜层能用于150℃高温环境,满足直埋敷设保温技术中保温层的需求。
为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:
一种用于直埋热力管道保温层的防腐涂料制备方法,所述防腐涂料包含去离子水、丙二醇、分散剂、润湿剂、消泡剂、腐蚀抑制剂、偶联剂、陶瓷纤维、针状晶须、钛白粉、隔热粉、片状填料、改性水性树脂乳液、成膜助剂、空心微珠、流平剂以及增稠剂。
所述分散剂或是TH-904,或是SN-5040。
所述润湿剂或是Hydropalat 875,或是X-405。
所述消泡剂或是SN-154,或是A10。
所述腐蚀抑制剂是FA-179。
所述偶联剂是硅烷偶联剂KH-560。
所述陶瓷纤维是高铝型纤维,要求高铝型纤维的长度达到5mm,直径达到0.2~0.5μm,耐热温度达到300~500℃。
所述针状晶须是针状结晶体,要求针状结晶体的平均直径达到3~50μm,平均长度达到20~100μm,红外反射率达到90%以上。
所述钛白粉是金红石型钛白粉,要求金红石型钛白粉的粒度达到800~1000目。
所述隔热粉是超细钛基热反射隔热粉,要求超细钛基热反射隔热粉的平均粒径达到1~2μm,红外反射率达到90~92%,密度达到2.5~3.0g/cm3。
所述片状填料是由325目且含量为2.0~5.0%的玻璃鳞片、160目且含量为2.0~10.0%的玻璃鳞片和含量为5.0~10.0%的绢云母粉构成。
所述改性水性树脂乳液是由水性氟碳树脂乳液、硅丙乳液和弹性乳液构成。
所述成膜助剂或是丙二醇甲醚,或是醇酯-12。
所述空心微珠是由600目玻璃微珠、200目陶瓷微珠和粒径在2~100μm玻璃微球构成,要求所述600目玻璃微珠的漂浮率达到90~92%,要求所述200目陶瓷微珠的漂浮率达到90~94%,要求所述粒径在2~100μm玻璃微球的漂浮率达到92~95%。
所述流平剂是RM-2020。
所述增稠剂是TT935。
本发明所述防腐涂料制备方法如下:
1)按重量份分别称取5.0~20.0的去离子水、1.0~5.0的丙二醇、0.5~1.5的分散剂、0.1~0.5的润湿剂、0.1~0.5的消泡剂、0.1~0.5的腐蚀抑制剂、1.0~2.0的偶联剂并一同加入到分散罐中,在所述分散罐300~500 r/min的转速下分散搅拌5~10分钟后得到混合物Ⅰ;
2)按重量份称取1.0~2.0的陶瓷纤维加入到所述混合物Ⅰ中,在所述分散罐1000~1500 r/min的转速下分散搅拌10~15分钟后得到混合物Ⅱ;
3)按重量份分别称取5.0~10.0的针状晶须、5.0~10.0的钛白粉、2.0~5.0的隔热粉、9.0~25.0的片状填料并一同加入到所述混合物Ⅱ中,在所述分散罐1000~1500 r/min的转速下分散搅拌20~25分钟后得到混合物Ⅲ;
4)按重量份称取15.0~30.0的改性水性树脂乳液加入到所述混合物Ⅲ中,在所述分散罐300~500 r/min的转速下分散搅拌5~10分钟,然后再缓慢加入0.5~1.5重量份的成膜助剂并在所述分散罐600~900 r/min的转速下搅拌均匀得到混合物Ⅳ;
5)按重量份称取8.0~21.0的空心微珠加入到所述混合物Ⅳ中,在所述分散罐300~500 r/min的转速下分散搅拌5~10分钟后得到混合物Ⅴ;
6)按重量份分别称取0.5~3.0的流平剂、0.5~1.5的增稠剂,在所述分散罐300~500 r/min的转速下分散搅拌5~10分钟后得到白色粘稠浆体,所述白色粘稠浆体即为所制备的防腐涂料。
在所述片状填料占所述9.0~25.0重量份下,所述325目玻璃鳞片:所述160目玻璃鳞片:所述绢云母粉=2:3:4。
在所述改性水性树脂乳液占所述15.0~30.0重量份下,所述水性氟碳乳液:所述硅丙乳液:所述弹性乳液= 5:2:3。
在所述空心微珠占所述8.0~21.0重量份下,所述600目玻璃微珠: 所述200目陶瓷微珠: 所述粒径在2~100μm玻璃微球=3:3:2。
由于采用上述技术方案,本发明具有如下积极效果:
1、本发明所制备的防腐涂料有极低的导热系数,尤其在150℃时的导热系数达到0.040 W/m·k,半球发射率达到0.87~0.89,且具有极强的红外辐射能力,在埋地条件下只需涂层达3mm就可以使保温涂料外表面温度由150℃至少降至130℃,即聚氨酯泡沫的接触温度低于其老化温度130℃,实现了对聚氨酯泡沫层的长久保护。
2、本发明所制备的防腐涂料具有极强的耐热老化性能,能够长期在150℃下不开裂、不脱落,并具有超强的耐人工老化性能,能够实现2000h粉化1级和变色1级。
3、本发明所制备的防腐涂料具有优良的断裂伸长率、附着力等物理机械性能以及较好的耐水性和较低的吸水率,防止在地下环境吸潮渗水,避免管道锈蚀所带来安全隐患。
4、本发明所制备的防腐涂料具有良好的防腐效果和耐低温交变性。
5、本发明所制备的防腐涂料具有施工周期短,成本低,市场竞争力强等特点。
具体实施方式
本发明是一种用于直埋热力管道保温层的防腐涂料制备方法,所述防腐涂料包含去离子水、丙二醇、分散剂、润湿剂、消泡剂、腐蚀抑制剂、偶联剂、陶瓷纤维、针状晶须、钛白粉、隔热粉、片状填料、改性水性树脂乳液、成膜助剂、空心微珠、流平剂以及增稠剂。
所述分散剂或是TH-904,或是SN-5040,所述TH-904为山东泰和水处理有限公司生产,所述SN-5040为日本圣诺普科生产,所述分散剂的作用是让其粒子长期分散悬浮于防腐涂料中,防止防腐涂料再次絮凝,保证防腐涂料具有好的储存稳定性。
所述润湿剂或是Hydropalat 875,或是X-405,所述Hydropalat 875为德国科宁生产,所述X-405为美国陶氏生产,所述润湿剂的作用是能增加防腐涂料的亲和性,降低防腐涂料的表面张力,从而帮助分散设备很容易将材料团粒打开,提高生产效率。
所述消泡剂或是SN-154,或是A10,所述SN-154为日本圣诺普科生产,所述A10为德国科宁生产,所述消泡剂的作用是消除生产和施工中所产生的气泡,防止漆膜具有气泡、针孔等弊病,使涂层具有致密平整的外观。
所述腐蚀抑制剂是FA-179,所述FA-179为海明斯生产,所述腐蚀抑制剂的作用是防止水性涂料接触碳钢基材导致“闪蚀”的形成并短期内抑制其腐蚀。
所述偶联剂是硅烷偶联剂KH-560,所述偶联剂的作用是对球形微珠进行表面改性处理,增强微珠与树脂的粘结性,增强涂层与基材、涂层内部及涂层与聚氨酯泡沫的附着力。
所述陶瓷纤维是高铝型纤维,要求高铝型纤维的长度达到5mm,直径达到0.2~0.5μm,耐热温度达到300~500℃,所述陶瓷纤维的作用是增强涂层的抗裂性,防止涂层在厚膜时出现裂纹,同时提高漆膜的断裂伸长率。
所述针状晶须是针状六钛酸钾微型结晶体,要求针状结晶体的平均直径达到3~50μm,平均长度达到20~100μm,红外反射率达到90%以上,这对提高涂层的半球发射率,降低导热系数有重要作用。
所述钛白粉是金红石型钛白粉,要求金红石型钛白粉的粒度达到800~1000目,即用800~1000目的筛子过筛即可达到所述要求,折光指数达2.8,能大大提高涂层的遮盖力,同时通过高的折光率提高涂层的反射率,对隔热起到重要作用。
所述隔热粉是超细钛基热反射隔热粉,要求超细钛基热反射隔热粉的平均粒径达到1~2μm,红外反射率达到90~92%,密度达到2.5~3.0g/cm3,所述隔热粉通过高红外反射率能大大屏蔽热量,对提高半球发射率起到至关重要的作用。
所述片状填料是由325目且含量为2.0~5.0%的玻璃鳞片、160目且含量为2.0~10.0%的玻璃鳞片和含量为5.0~10.0%的绢云母粉构成。通过不同的所述片状填料形成层状结构并最终形成“迷宫效应”,延长腐蚀介质的侵蚀距离,能大大提高耐盐雾性、耐湿热性、耐水性等性能。
所述改性水性树脂乳液是由水性氟碳树脂乳液、硅丙乳液和弹性乳液构成,所述水性氟碳乳液是PH值为7-9的乳白色液体,其中乳液不挥发分占45±2%,氟含量占不挥发分的17±1%;所述硅丙乳液是PH值为7-9的乳白色微带蓝光液体,其中乳液不挥发分占46±1%,有机硅含量占不挥发分的35%-40%;所述弹性乳液是PH值为7-9的乳白蓝绿色液体,其中乳液不挥发分占55±1%。所述改性水性树脂乳液作为成膜物质,决定着防腐涂料具有超强的耐热老化性、优良的断裂伸长率、耐人工老化性以及其他防腐性能,同时通过粘结填料与基材,使涂层具有很好的附着力,是整个防腐涂料至关重要的成分。
所述成膜助剂或是丙二醇甲醚,或是醇酯-12,所述成膜助剂能够有效降低乳液的最低成膜温度,具有辅助成膜的作用。
所述空心微珠是由600目玻璃微珠、200目陶瓷微珠和粒径在2~100μm玻璃微球构成,要求所述600目玻璃微珠的漂浮率达到90~92%,要求所述200目陶瓷微珠的漂浮率达到90~94%,要求所述粒径在2~100μm玻璃微球的漂浮率达到92~95%。这里的漂浮率指体积漂浮率,即在水中漂浮的样品体积占样品总体积的百分比。所述空心微珠是主要保温填料,所述空心微珠具有密度小,能使防腐涂料具有较小的干密度,而且所述空心微珠具有较低的导热系数,在涂层里形成大量的、封闭的气体空间,阻止空气热传导和热对流,能够大大降低防腐涂料的导热系数,提高整体保温性。
所述流平剂是RM-2020,所述RM-2020由罗门哈斯生产。
所述增稠剂是TT935,所述TT935由罗门哈斯生产。
在上述各材料的协调下,本发明所述防腐涂料制备方法如下:
1)按重量份分别称取5.0~20.0的去离子水、1.0~5.0的丙二醇、0.5~1.5的分散剂、0.1~0.5的润湿剂、0.1~0.5的消泡剂、0.1~0.5的腐蚀抑制剂、1.0~2.0的偶联剂并一同加入到分散罐中,在所述分散罐300~500 r/min的转速下分散搅拌5~10分钟后得到混合物Ⅰ。
2)按重量份称取1.0~2.0的陶瓷纤维加入到所述混合物Ⅰ中,在所述分散罐1000~1500 r/min的转速下分散搅拌10~15分钟后得到混合物Ⅱ。
3)按重量份分别称取5.0~10.0的针状晶须、5.0~10.0的钛白粉、2.0~5.0的隔热粉、9.0~25.0的片状填料并一同加入到所述混合物Ⅱ中,在所述分散罐1000~1500 r/min的转速下分散搅拌20~25分钟后得到混合物Ⅲ。在所述片状填料占所述9.0~25.0重量份下,所述325目玻璃鳞片:所述160目玻璃鳞片:所述绢云母粉=2:3:4,所述2:3:4也是按重量份进行配比,其配成后的总量必须满足所述9.0~25.0重量份。
4)按重量份称取15.0~30.0的改性水性树脂乳液加入到所述混合物Ⅲ中,在所述分散罐300~500 r/min的转速下分散搅拌5~10分钟,然后再缓慢加入0.5~1.5重量份的成膜助剂并在所述分散罐600~900 r/min的转速下搅拌均匀得到混合物Ⅳ。在所述改性水性树脂乳液占所述15.0~30.0重量份下,所述水性氟碳乳液:所述硅丙乳液:所述弹性乳液= 5:2:3,所述5:2:3也是按重量份进行配比,其配成后的总量必须满足所述15.0~30.0重量份。
5)按重量份称取8.0~21.0的空心微珠加入到所述混合物Ⅳ中,在所述分散罐300~500 r/min的转速下分散搅拌5~10分钟后得到混合物Ⅴ。在所述空心微珠占所述8.0~21.0重量份下,所述600目玻璃微珠: 所述200目陶瓷微珠: 所述粒径在2~100μm玻璃微球=3:3:2,所述3:3:2也是按重量份进行配比,其配成后的总量必须满足所述8.0~21.0重量份。
6)按重量份分别称取0.5~3.0的流平剂、0.5~1.5的增稠剂,在所述分散罐300~500 r/min的转速下分散搅拌5~10分钟后得到白色粘稠浆体,所述白色粘稠浆体即为所制备的防腐涂料,该防腐涂料是一种单组份、水溶性并呈白色的均匀粘稠浆体,储存非常方便,只需打开盖后搅匀即可用于直埋热力管道的保温层。这里的单组份是指成膜过程中不需要使用固化剂来做固化交联,只是防腐涂料单独的物理成膜过程。
上述1-6个步骤构成本发明的所述防腐涂料制备方法。
上述重量份或以克为统一取值单位,或以千克为统一取值单位。
上述所述300~500 r/min称之为低转速,上述所述600~900 r/min称之为中转速,上述所述1000~1500 r/min称之为高转速。
本发明所制备的防腐涂料,其参考技术指标见下表:
本发明在平均温度150℃下,采用标准YB/T4130-2005测量的导热系数为0.040 W/m·k,该测试数据在国家耐火材料质量监督检验中心检测而得。
通过上表所列数据可以看出,本发明所制备的防腐涂料具有安全、环保之特点,防腐涂料形成的涂层具有优异的保温性能和长效的防腐性能,防腐涂料形成的涂膜具有极低的导热系数和较高的半球发射率,在埋地条件下只需涂层达3mm就可以使保温涂料外表面温度由150℃至少降至130℃,即聚氨酯泡沫的接触温度低于其老化温度130℃,实现了对聚氨酯泡沫层的长久保护。同时具有极强的耐热老化性能、超强的耐人工老化性能、良好的防腐效果和耐低温交变性,完全能够长期适用于直埋管道所处环境的要求。此外,还具有优良的断裂伸长率、附着力等物理机械性能、较好的耐水性和较低的吸水率,本发明所制备的防腐涂料具有施工周期短,成本低,市场竞争力强等特点。
在上述防腐涂料制备方法下,给出几种防腐涂料的实际配方。实施例中所述原材料的量均为重量份。
实施例1
按重量份分别称取5.0的去离子水、1.0的丙二醇、0.5的TH-904、0.5的X-405、0.5的SN-154、0.5的FA-179、1.0的KH-560并一同加入到分散罐中,在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟,然后添加2.0的陶瓷纤维在1000~1500 r/min转速下分散搅拌10~15分钟,紧接着添加5.0的针状晶须、10.0的钛白粉、5.0的隔热粉、9.0的片状填料并在1000~1500 r/min转速下分散搅拌20~25分钟。其次,按重量份称取30.0的改性水性树脂乳液在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟,再缓慢加入1.5重量份的丙二醇甲醚并在600~900 r/min转速下搅拌均匀。随后按重量份添加21.0的空心微珠并在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟,最后按重量份缓慢添加3.0的RM-2020、0.5的TT935,在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟后得到白色粘稠浆体,所述白色粘稠浆体即为所制备的防腐涂料。
实施例2
按重量份分别称取20.0的去离子水、5.0的丙二醇、1.5的SN-5040、0.1的Hydropalat 875、0.1的A10、0.1的FA-179、2.0的KH-560并一同加入到分散罐中,在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟,然后添加1.0的陶瓷纤维在1000~1500 r/min转速下分散搅拌10~15分钟,紧接着添加10.0的针状晶须、5.0的钛白粉、2.0的隔热粉、25.0的片状填料并在1000~1500 r/min转速下分散搅拌20~25分钟。其次,按重量份称取15.0的改性水性树脂乳液在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟,再缓慢加入0.5重量份的醇酯-12并在600~900 r/min转速下搅拌均匀。随后按重量份添加8.0的空心微珠并在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟,最后按重量份缓慢添加0.5的RM-2020、1.5的TT935,在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟后得到白色粘稠浆体,所述白色粘稠浆体即为所制备的防腐涂料。
实施例3
按重量份分别称取15.0的去离子水、3.0的丙二醇、1.0的TH-904、0.2的X-405、0.3的SN-154、0.3的FA-179、1.6的KH-560并一同加入到分散罐中,在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟,然后添加1.5的陶瓷纤维在1000~1500 r/min转速下分散搅拌10~15分钟,紧接着添加8.0的针状晶须、7.0的钛白粉、4.0的隔热粉、20.0的片状填料并在1000~1500 r/min转速下分散搅拌20~25分钟。其次,按重量份称取20.0的改性水性树脂乳液在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟,再缓慢加入1.0重量份的丙二醇甲醚并在600~900 r/min转速下搅拌均匀。随后按重量份添加15.0的空心微珠并在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟,最后按重量份缓慢添加1.5的RM-2020、1.0的TT935,在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟后得到白色粘稠浆体,所述白色粘稠浆体即为所制备的防腐涂料。
实施例4
按重量份分别称取17.0的去离子水、4.0的丙二醇、1.2的SN-5040、0.4的Hydropalat 875、0.4的A10、0.4的FA-179、1.2的KH-560并一同加入到分散罐中,在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟,然后添加1.8的陶瓷纤维在1000~1500 r/min转速下分散搅拌10~15分钟,紧接着添加6.0的针状晶须、6.0的钛白粉、4.0的隔热粉、13.0的片状填料并在1000~1500 r/min转速下分散搅拌20~25分钟。其次,按重量份称取27.0的改性水性树脂乳液在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟,再缓慢加入1.2重量份的醇酯-12并在600~900 r/min转速下搅拌均匀。随后按重量份添加15.0的空心微珠并在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟,最后按重量份缓慢添加0.8的RM-2020、2.0的TT935,在300~500 r/min转速下分散搅拌5~10分钟后得到白色粘稠浆体,所述白色粘稠浆体即为所制备的防腐涂料。
上述实施例1-4的参考技术指标见下表 :
为了公开本发明而在本文中选用的实施例,当前认为是适宜的,但是应了解的是,本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。