CN103013284B - 天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧涂料及其制备方法，所述水性环氧涂料包含A、B组份，A组份的原料含有水性环氧固化剂、丙二醇甲醚、去离子水、触变剂、消泡剂、分散剂、氧化铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝、硅微粉，B组份的原料含有水性环氧树脂和去离子水；所述A、B组份按质量比A:B=0.8～1.2:1配合使用；其制备步骤包含原料准备、配料与分散、研磨、过滤和包装。本发明的水性环氧涂料VOC含量极低，不会污染空气，产品不可燃和价格低，使生产、运输、贮存和使用过程中的安全性大大提高；此外，本涂料的减阻耐磨防腐性能好，其形成的涂层硬度高，可长期保护管壁，不仅能提高天然气输送速度，而且便于管道的清理和维护。

Description

天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工技术的涂料技术领域，具体地说，涉及天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧涂料及其制备方法。 

背景技术

本发明所述的“天然气管道”是指在石油天然气领域使用的直径在500mm以上的大口径长距离输送石油天然气的大型管道，为保证这些大型管道的防锈、防腐及降低管道内流体的输送阻力，通常要使用专门的涂料。本发明要涉及的就是这种大型管道内防锈、防腐和减阻的涂料，因此，其它涂料不在本专利申请的讨论范围之内。 

利用管道内的涂层达到减阻效果的技术起始于20世纪初，而这一技术大规模应用于长距离输送天然气管道上是在20世纪50年代。目前，管道内涂层减阻技术在比较先进的欧美国家已得到了普遍应用。由于种种原因，这一技术的应用在我国时间不长，与国外有较大的差距。但是，随着我国“西气东输”和“四川天然气外输”等项目的规划和建设，对天然气应用的越来越重视，管道内涂层减阻技术也受到了越来越多的重视，对技术和对相关产品的研究正在快速发展，管道内涂层减阻技术在我国有着极其广阔的应用前景。 

目前，国内外大型管道内的减阻涂料均为有机溶剂型涂料，其优点就不再说了，而其不足是：挥发性有机化合物（VOC）含量高、对环境中的潮气敏感、施工的操作性和涂料储存的稳定性较差、漆膜容易起泡。最重要的是：有机溶剂型涂料通常不环保、不安全、并且浪费石油溶剂资源。据统计，全世界每年向大气中释放的2000万吨碳氢化合物中，有机溶剂就占到1000万吨，其中大部分为用的有机溶剂型涂料所至。而这些排放到大气中的VOC能使人中毒或者引发癌症等一些疾病。正因为此，世界各国现在都在减少或限制有机溶剂型涂料的生产和使用，并用环保型涂料取而代之。而在环保型涂料的研究中水性涂料是一个最重要的研究方向。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧涂料，它以水为分散介质，挥发性有机化合物的含量极低，几乎不会污染空气，能满足环保的要求；有利于提高生产和涂装工人的身体健康；价格低廉、无气味、不可燃，生产、运输、贮存和使用过程中的安全性大大提高。本发明的第二目的是，提供所述天然气管道用减阻耐磨水性环氧涂料的制备方法。 

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。 

天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧涂料，其特征是，包含A组份和B组份，各组份原料的质量百分比为： 

A组份

水性环氧固化剂      15.0～25.0%；

丙二醇甲醚           0.5～2.0%；

去离子水              6.3～15.0%；

触变剂                0.35～0.5%；

消泡剂                0.05～0.2%；

分散剂                 0.1～0.3%；

氧化铁红              4.0～8.0%；

磷酸锌                 1.0～3.0%；

三聚磷酸铝           0.8～2.0%；

硅微粉                 2.0～6.0%；

B组份

水性环氧树脂        45.0～60.0%；

去离子水               1.0～4.2%；

所述A组份与所述B组份按质量比A:B=0.8～1.2:1配合使用。

可选的，所述的水性环氧固化剂为H202B，其固含量为55%，是一种水性胺类固化剂。 

可选的，所述的水性环氧树脂为H1150，其固含量为60%。 

可选的，所述的消泡剂为含有机硅类的BYK 024，所述的分散剂为BYK180。 

可选的，所述的触变剂为BYK 420。 

为实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案。 

天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧涂料的制备方法，其特征是，包含以下步骤： 

（1）原料准备

包含A组份和B组份，所述A组份和B组份原料的质量百分比为：

A组份

水性环氧固化剂     15.0～25.0%；

丙二醇甲醚          0.5～2.0%；

去离子水            6.3～15.0%；

触变剂              0.35～0.5%；

消泡剂              0.05～0.2%；

分散剂               0.1～0.3%；

氧化铁红            4.0～8.0%；

磷酸锌               1.0～3.0%；

三聚磷酸铝         0.8～2.0%；

硅微粉               2.0～6.0%；

B组份

水性环氧树脂      45.0～60.0%；

去离子水             1.0～4.2%；

（2）配料与分散

①依次将水性环氧固化剂、丙二醇甲醚和去离子水放入拉缸中，启动分散机，按300～400转/分钟的转速进行分散，将其混合均匀；

②再将触变剂投入其中，以1000～1200转/分钟的转速搅拌20～30分钟；

③然后将按步骤（1）的质量百分比准备的其他A组份原料依次放入拉缸中，启动分散机，按500～600转/分钟的转速进行搅拌，边搅拌边加入A组份原料；A组份原料添加完毕后，按1000～1200转/分钟的转速搅拌20～30分钟，获得分散的A组份混合料；

④将按步骤（1）的质量百分比准备的B组份原料依次放入拉缸中，以300～600转/分钟的转速搅拌20～30分钟即可；

所述A组份与所述B组份分开配料与分散；

（3）研磨

将步骤（2）获得的A组份混合料放入砂磨机中进行研磨，将温度控制在40～60℃，研磨细度为50微米以下；

步骤（2）获得的B组份不需要研磨；

（4）过滤和包装

将步骤（3）研磨后的A组份混合料放入成品釜中，开启搅拌机进行搅拌，在搅拌机出口处设置过滤网，将出自成品釜的A组份混合料边过滤边进行产品包装；

将所述A组份和所述B组份分开包装。

本发明的积极效果是： 

（1）采用水性环氧树脂和水性胺类固化剂并复合使用多种防锈颜料体系，使得本发明的涂料具有良好的机械性能和耐盐雾、耐溶剂性能。

（2）该涂料喷涂后，涂层表面非常光滑，镜面光泽度达70°（Gardiner60°）（国外产品要求≥50以上），表面粗糙度Ra≤3μm（国外产品要求Ra≤5μm）,耐磨系数≥30（国外产品要求≥23），比普通的溶剂型减阻涂料具有更好的减阻耐磨效果。 

（3）挥发性有机化合物含量极低，不会造成空气的污染，能满足环境保护的要求。同时，大大降低了有机溶剂等石油资源的消耗，使产品的价格更低、无气味、不可燃，生产、运输、贮存和使用过程中的安全性大大提高。 

（4）本发明采用水性树脂体系复配多种防锈颜填料及超耐磨材料，使本涂料的物理化学性能能够满足大型管道减阻耐磨涂料的要求，可为天然气在输送过程中和中途储存时对管道的提供防腐保护，减小输送的流阻，改善天然气输送的流通环境，提高输气量。此外，本发明的涂料形成的涂层具有良好的耐磨性和硬度，能够经受管道内沙砾和清管器所造成的磨损，可长期保护管壁，不仅能提高天然气输送速度，而且便于管道的清理和维护。 

具体实施方式

以下给出本发明天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧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  一种天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧涂料，其制备方法包括以下步骤： 

（1）原料准备

包含A组份和B组份，所述A组份和B组份原料的质量百分比为：

A组份： 

水性环氧固化剂 15.0%，采用上海汉中化工有限公司型号为H202B的产品，其固含量为55%；

丙二醇甲醚 0.5%，从市场上购买；

去离子水   8.0%，由本专利的申请人自制，其电导率≤0.1us/cm，25℃；

触变剂     0.35%，采用德国毕克化学助剂公司型号为BYK420的产品；

消泡剂     0.05%，采用德国毕克化学助剂公司型号为BYK024的产品；

分散剂     0.1%，采用德国毕克化学助剂公司型号为BYK180的产品；

氧化铁红   8.0%，采用淄博宝颜化工有限公司型号为Z-895#的产品；

磷酸锌     3.0%，采用石家庄市鑫盛化工有限公司型号为779-90-0的产品；

三聚磷酸铝 2.0%，采用青岛旭昕化工有限公司型号为1001的产品；

硅微粉     6.0%，采用连云港长通硅微粉公司的产品，产品名称1000目优质硅微粉；

B组份：

水性环氧树脂 55.0%，采用上海汉中化工有限公司型号为H1150的产品，其固含量为60%；

去离子水      2.0%，由本专利的申请人自制，其电导率≤0.1us/cm，25℃；

涂料在使用时，将所述A组份与所述B组份按质量比A:B=1.2:1配合使用。

（2）配料与分散 

①依次将水性环氧固化剂、丙二醇甲醚和去离子水放入拉缸中，启动分散机，按300转/分钟的转速进行分散，将其混合均匀。

②再将触变剂投入其中，以1000转/分钟的转速搅拌20分钟。 

③然后将按步骤（1）的质量百分比准备的其他A组份原料依次放入拉缸中，启动分散机，按500转/分钟的转速进行搅拌，边搅拌边加入A组份原料；A组份原料添加完毕后，按1000转/分钟的转速搅拌30分钟，获得分散的A组份混合料。 

④将按步骤（1）的质量百分比准备的B组份原料依次放入拉缸中，以600转/分钟的转速搅拌20分钟即可。 

注意：所述A组份与所述B组份应分开配料与分散。 

（3）研磨 

将步骤（2）获得的A组份混合料放入砂磨机中进行研磨，将温度控制在60℃，研磨细度为50微米以下；

步骤（2）获得的B组份不需要研磨。

（4）过滤和包装 

将步骤（3）研磨后的A组份混合料放入成品釜中，开启搅拌机进行搅拌，在搅拌机出口处设置过滤网，将出自成品釜的A组份混合料边过滤边进行产品包装。

注意：应将所述A组份和所述B组份分开包装。 

实施例1制备的天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧涂料及涂层的性能指标为：（见表1） 

表1. 天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧涂料及涂层的性能指标

 。

实施例2  一种天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧涂料，其制备方法包括以下步骤： 

（1）原料准备

包含A组份和B组份，所述A组份和B组份原料的质量百分比为：

A组份： （采用的原料与实施例1相同）

水性环氧固化剂     20.0%；

丙二醇甲醚          1.0%；

去离子水            6.3%；

触变剂               0.4%；

消泡剂               0.1%；

分散剂               0.2%；

氧化铁红            6.0%；

磷酸锌               2.0%；

三聚磷酸铝        1.0%；

硅微粉               2.0%；

B组份：（采用的原料与实施例1相同）

水性环氧树脂       60.0%；

去离子水              1.0%；

涂料在使用时，将A组份与B组份按质量比A:B=1:1配合使用。

（2）配料与分散 

①依次将水性环氧固化剂、丙二醇甲醚和去离子水放入拉缸中，启动分散机，按400转/分钟的转速进行分散，将其混合均匀。

②再将触变剂投入其中，以1200转/分钟的转速搅拌20分钟。 

③然后将按步骤（1）的质量百分比准备的其他A组份原料依次放入拉缸中，启动分散机，按600转/分钟的转速进行搅拌，边搅拌边加入A组份原料；A组份原料添加完毕后，按1200转/分钟的转速搅拌30分钟，获得分散的A组份混合料。 

④将按步骤（1）的质量百分比准备的B组份原料依次放入拉缸中，以300转/分钟的转速搅拌30分钟即可； 

注意：所述A组份与所述B组份应分开配料与分散。

（3）研磨 

将步骤（2）获得的A组份混合料放入砂磨机中进行研磨，将温度控制在40℃，研磨细度为50微米以下；

步骤（2）获得的B组份不需要研磨。

（4）过滤和包装（同实施例1）。 

实施例3  一种天然气管道用减阻耐磨水性环氧涂料，其制备方法包括以下步骤： 

（1）原料准备 （采用的原料与实施例1相同）

包含A组份和B组份，所述A组份和B组份原料的质量百分比为：

水性环氧固化剂     25.0%；

丙二醇甲醚          2.0%；

去离子水            15.0%；

触变剂                0.5%；

消泡剂                0.2%；

分散剂                0.3%；

氧化铁红             4.0%；

磷酸锌                1.0%；

三聚磷酸铝          0.8%；

硅微粉                2.0%；

B组份：（采用的原料与实施例1相同）

水性环氧树脂       45.0%；

去离子水              4.2%；

涂料在使用时，将A组份与B组份按质量比A:B=0.8:1配合使用。

（2）～（4）的制备内容同实施例1。 

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，在不脱离本发明质量百分比范围的前提下，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 (2)

1.天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧涂料，其特征在于，包含A组份和B组份，各组份原料的质量百分比为：

A组份

水性环氧固化剂  15.0～25.0%，所述水性环氧固化剂为H202B，其固含量为55%；

丙二醇甲醚        0.5～2.0%；

去离子水           6.3～15.0%；

触变剂             0.35～0.5%，所述触变剂为BYK 420；

消泡剂             0.05～0.2%，所述消泡剂为含有机硅类的BYK 024；

分散剂               0.1～0.3%，所述分散剂为BYK180；

氧化铁红            4.0～8.0%；

磷酸锌               1.0～3.0%；

三聚磷酸铝         0.8～2.0%；

硅微粉               2.0～6.0%；

B组份

水性环氧树脂     45.0～60.0%，所述水性环氧树脂为H1150，其固含量为60%；

去离子水             1.0～4.2%；

所述A组份与所述B组份按质量比A:B=0.8～1.2:1配合使用。

2.一种如权利要求1所述的天然气管道用减阻耐磨防腐水性环氧涂料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

（1）原料准备

包含A组份和B组份，所述A组份和B组份原料的质量百分比为：

A组份

水性环氧固化剂  15.0～25.0%，所述水性环氧固化剂为H202B，其固含量为55%；

丙二醇甲醚        0.5～2.0%；

去离子水          6.3～15.0%；

触变剂             0.35～0.5%，所述触变剂为BYK 420；

消泡剂             0.05～0.2%，所述消泡剂为含有机硅类的BYK 024；

分散剂              0.1～0.3%，所述分散剂为BYK180；

氧化铁红           4.0～8.0%；

磷酸锌              1.0～3.0%；

三聚磷酸铝        0.8～2.0%；

硅微粉              2.0～6.0%；

B组份

水性环氧树脂     45.0～60.0%，所述水性环氧树脂为H1150，其固含量为60%；

去离子水             1.0～4.2%；

（2）配料与分散

①依次将水性环氧固化剂、丙二醇甲醚和去离子水放入拉缸中，启动分散机，按300～400转/分钟的转速进行分散，将其混合均匀；

②再将触变剂投入其中，以1000～1200转/分钟的转速搅拌20～30分钟；

③然后将按步骤（1）的质量百分比准备的其他A组份原料依次放入拉缸中，启动分散机，按500～600转/分钟的转速进行搅拌，边搅拌边加入A组份原料；A组份原料添加完毕后，按1000～1200转/分钟的转速搅拌20～30分钟，获得分散的A组份混合料；

④将按步骤（1）的质量百分比准备的B组份原料依次放入拉缸中，以300～600转/分钟的转速搅拌20～30分钟即可；

所述A组份与所述B组份分开配料与分散；

（3）研磨

将步骤（2）获得的A组份混合料放入砂磨机中进行研磨，将温度控制在40～60℃，研磨细度为50微米以下；

步骤（2）获得的B组份不需要研磨；

（4）过滤和包装

将步骤（3）研磨后的A组份混合料放入成品釜中，开启搅拌机进行搅拌，在搅拌机出口处设置过滤网，将出自成品釜的A组份混合料边过滤边进行产品包装；

将所述A组份和所述B组份分开包装。