CN103725164B - 一种耐原油涂料组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐原油涂料组合物，在100质量份的A组分中，树脂基料25～33份，颜料和填料50～60份，助剂1～3份，余量为有机溶剂，其中，树脂基料为一种高分子量环氧树脂与一种或多种低分子量环氧树脂的混合物；在100质量份的B组分中，聚酰胺35～45份，改性胺40～55份，偶联剂0.1～1.5份，催化剂0.1～1.5份，余量为混合溶剂，其中，改性胺是用含有苯环的单官能度的环氧树脂对有机胺进行改性得到的，在所用100质量份原料中，有机胺35～55份，含有苯环的单官能度的环氧树脂10～25份，余量为混合溶剂。涂层性能达到原油船货油舱保护涂层性能标准，适合用作原油储运设备、设施的涂层保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐原油涂料组合物，特别适合作原油储运设备的底材防腐蚀保护涂层。
背景技术
原油本身含有水、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体，在含硫量较高的原油中，还含有硫醇和噻吩等有机硫化物；原油中一般还混有油田咸水。因此，原油本身就具有腐蚀性，而在原油储运的环境下，这些物质会变成更具腐蚀性的物质。此外，在原油的运输及装卸的过程中，一般需要加热，通常温度控制在60～70℃，最高温度一般不会超过80℃。由此可见，原油的本身腐蚀性和油船储运的特殊状态成为原油船货油舱腐蚀的最主要因素。为提高大型原油船的安全性，除从设计方面，要求单壳油船改成双壳油船外，对原油船的货油舱本身的防腐蚀涂层要求也更为严格。国际海事组织(IMO)于2010年决议案通过了的一项重要的船舶涂料标准《原油船货油舱保护涂层性能标准》，对原油舱的保护涂层的耐蚀性提出了高要求，涂层对原油舱的保护要有15年的寿命。而目前现有的防腐蚀涂料仍不能具有耐高温、耐原油、耐含油污水腐蚀及保护寿命长的特点。
发明内容
本发明的目的是:提供一种耐原油涂料组合物，该涂料具有柔韧性好、耐高温、耐原油及含油污水腐蚀、抗阴极剥离的优点，特别适合作原油储运设备的底材防腐蚀保护涂层。
实现本发明目的的技术方案是：一种耐原油涂料组合物，它是由A组分和B组分构成的常温固化的双组分环氧涂料，其特征在于，A组分由树脂基料、颜料、填料、助剂、有机溶剂组成，在100质量份的A组分中，树脂基料25～33份，颜料和填料50～60份，助剂1～3份，余量为有机溶剂，其中，树脂基料为一种高分子量环氧树脂与一种或多种低分子量环氧树脂的混合物，其中，高分子量环氧树脂与低分子量环氧树脂用量的质量比为1：1～3；
B组分由聚酰胺、改性胺、偶联剂、催化剂、混合溶剂组成，在100质量份的B组分中，聚酰胺35～45份，改性胺40～55份，偶联剂0.1～1.5份，催化剂0.1～1.5份，余量为混合溶剂，其中，改性胺是用含有苯环的单官能度的环氧树脂对有机胺进行改性得到的，改性时，在所用100质量份原料中，有机胺35～55份，含有苯环的单官能度的环氧树脂10～25份，余量为混合溶剂；偶联剂为含氮原子的硅烷偶联剂；聚酰胺为二聚酸与多乙烯多胺反应形成的聚酰胺，其25℃粘度＜10000mPa·s，胺值为300～400mgKOH/g。
使用时，分别将B组分、A组分搅拌均匀，按B组分：A组分的质量比1：10混合均匀，熟化15～30min即可使用。
上述耐原油涂料组合物中，构成所述A组分中树脂基料的高分子量环氧树脂为分子量在850～1500的环氧树脂；低分子量的环氧树脂为环氧值高于0.44的环氧树脂中的一种或几种。
上述耐原油涂料组合物中，构成所述A组分中树脂基料的高分子量环氧树脂为E-20、E-14、E-12中的一种；低分子量的环氧树脂为E-44、E-51、F-51、南亚环氧树脂有限公司的NPEF170中的一种或几种。
上述耐原油涂料组合物中，其所述A组分中的颜料为着色颜料二氧化钛、炭黑、中铬黄、酞菁蓝中的一种或几种；填料为滑石粉、硫酸钡、石英粉、云母粉、长石粉、硅灰粉、煅烧瓷土、硅微粉中的一种或几种；助剂为分散剂、消泡剂、触变剂中的一种或几种；有机溶剂为质量比4：1的二甲苯/丁醇混合液。
上述耐原油涂料组合物中，其所述B组分中，改性胺的具体制备工艺如下：在装有分水器的反应釜内，加入有机胺和混合溶剂，搅拌均匀后，加热升温至40℃，滴加含有苯环的单官能度的环氧树脂的溶液，滴加完毕，升温至80℃并保温1小时，在分水器注满混合溶剂，升温至110℃～120℃进行回流脱水，直至分水器基本没有水珠脱出，再继续回流60分钟，即制得改性胺。
上述耐原油涂料组合物中，制备所述改性胺时，所用含有苯环的单官能度的环氧树脂为卡德莱公司的产品，其产品牌号为Cardolite LITE2513HP或Cardolite NC513；所用有机胺为4,4-二氨基二环己基甲烷、异佛尔酮二胺、间苯二甲胺、二乙氨基丙胺中的一种或几种；所用混合溶剂是甲基异丁基酮与二甲苯的混合物，两者的质量比为1/2。
上述耐原油涂料组合物中，其所述B组分中，聚酰胺为科宁公司的Versmide v-140、福州百盛精细化学品有限公司的BS815、BS830中的一种；偶联剂为德谦公司的1121、道康宁公司的Z-6020、日本信越化学工业株式会社的KBM-603中的一种；催化剂为苯酚、水杨酸、苯甲醇、常州山峰化工有限公司的DMP-30中的一种。
本发明的技术效果是：本发明技术方案的耐原油涂料组合物具有下述技术效果：
①A组分的基料树脂是一种高分子量环氧树脂与一种或多种低分子量环氧树脂的混合物，而且高、低分子量的环氧树脂比例适宜，其中高分子量环氧树脂分子量较大，分子链长，提高了漆膜的柔韧性，低分子量的液态环氧树脂，降低了体系的粘度，提高了漆膜交联密度，由此可以使涂料组合物的固体含量到达80wt％以上，
②在B组分中的改性胺是用含有苯环的单官能度的环氧树脂对有机胺进行改性得到的，改性胺所用的环氧树脂粘度低，但具有低挥发性，可以增强漆膜的抗冲击性、耐化学性、耐水性的性能，含有的苯环增加了氢离子进攻氨基位阻，同时降低了氨基分布的密度，改善提高了小分子有机胺的耐酸性，另外，该单官能度的环氧树脂的分子量较小，一端与有机胺交联改性有机胺，另一端可在交联后的分子链中自由活动，在交错的分子链中起到增韧缓冲的作用，从而提高漆膜的柔韧性能。因此，改性后的有机胺，固化环氧所得漆膜的耐酸性和柔韧性都得到了明显的改善和提高；
③在B组分中的偶联剂为含氮原子的硅烷偶联剂，当涂料涂覆在底材表面时，硅烷偶联剂与底材上的水分子作用水解形成硅羟基，与底材上的羟基形成化学键合从而提高了附着力，含氮原子的硅烷偶联剂能够明显提高涂料在老化车间底漆上的湿附着力和抗剥离性；
④在B组分中的聚酰胺粘度低，其分子链一端具有二聚酸的长碳链的疏水结构，另一端为多胺的亲水结构，因此对许多底材有良好的润湿作用。
本发明耐原油涂料组合物的B组分贮存稳定性好，密封于玻璃瓶中，常温放置6个月，肉眼观察外观无变化仍为透明状。
本发明耐原油涂料组合物各个组分搭配合理、用量适宜，相互具有协同作用。由该涂料组合物制备的样板漆膜经4200小时的耐海水试验未起泡，耐阴极剥离试验＜8mm，按《原油船货油舱保护涂层性能标准》进行气密柜试验和原油浸没试验检测，90天的气密柜试验和180天的原油浸泡试验都通过，符合要求(见表4)。适合用作原油船货油舱、原油储罐等原油储运设备、设施的涂层保护。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不局限于此。
实施例及比较例所用原材料除另有说明外均为市售工业用品，可通过商业渠道购得。
实施例1制备A组分A1和A2
①配方
本发明耐原油涂料组合物中，在100质量份的A组分中，树脂基料25～33份，颜料和填料50～60份，助剂1～3份，余量为有机溶剂，其中，树脂基料为一种高分子量环氧树脂与一种或多种低分子量环氧树脂的混合物，其中，高分子量环氧树脂与低分子量环氧树脂用量的质量比为1：1～3，具体配方见表1。
表1
②制备工艺
在分散罐中，按表1配方加入树脂基料、有机溶剂、分散剂，搅拌均匀后加入触变剂，高速搅拌15min，然后分别加入颜料钛白粉、填料滑石粉、长石粉，搅拌均匀，转至砂磨机，经研磨分散至细度80μm，过滤、包装，分别得到A组分A1和A2，保存备用。
实施例2制备改性胺1和改性胺2
①配方
本发明的改性胺是用含有苯环的单官能度的环氧树脂对有机胺进行改性得到的，改性时，在所用100质量份原料中，有机胺35～55份，含有苯环的单官能度的环氧树脂10～25份，余量为混合溶剂，具体配方见表2。
表2
②制备工艺
在装有分水器的反应釜内，按表2配方量加入有机胺和混合溶剂，搅拌均匀后，加热升温至40℃，滴加含有苯环的单官能度的环氧树脂溶液，滴加完毕，升温至80℃并保温1小时，在分水器注满混合溶剂，升温至110℃～120℃进行回流脱水，直至分水器基本没有水珠脱出，再继续回流60分钟，分别制得改性胺1和改性胺2，保存备用。
实施例3制备B组分B1和B2
①配方
本发明耐原油涂料组合物中，在100质量份的B组分中，聚酰胺35～45份，改性胺40～55份，偶联剂0.1～1.5份，催化剂0.1～1.5份，余量为混合溶剂，具体配方见表3。
表3
②制备工艺
按表3配方量，在反应瓶中加入聚酰胺，再加入改性胺、偶联剂、催化剂和混合溶剂搅拌均匀，过滤包装，分别得到B组分B1和B2，包装，保存备用。
实施例4制备耐原油涂料组合物
使用时，分别将实施例3制得的B组分B1、B2和实施例1制得的A组分A1、A2分搅拌均匀，将B1和A 1按质量比1：10混合均匀即为本发明耐原油涂料组合物1；将B2和A2按质量比1：10混合搅拌均匀即为本发明耐原油涂料组合物2，熟化15～30min即可使用。
比较例1涂料
①比较例1涂料的A组分采用A1(实施例1制)；
②比较例1涂料的B组分B3的配方与B1基本相同，不同点是：用28质量份间苯二甲胺取代49质量份改性胺1，混合溶剂为31质量份；采用常温下将上述配方量的各组分混合均匀，即为比较例1的B组分B3；
③比较例1涂料制备方法与实施例4相同。
比较例2涂料
①比较例2涂料的A组分A4基本与A1相同，不同点是：A4的树脂基料未使用高分子量环氧树脂，仅使用30质量份低分子量环氧树脂E-44；
②比较例2涂料的B组分采用B1(实施例3制)；
③比较例2涂料制备方法与实施例4相同。
比较例3涂料
①比较例3涂料的A组分A3基本与A1相同，不同点是：A3的树脂基料未使用低分子量环氧树脂，仅使用30质量份高分子量环氧树脂E-20；
②比较例3涂料的B组分B4采用60质量份的甲基异丁基酮/二甲苯(质量比为1：2)的混合溶剂与40质量份的聚酰胺Versmide v-140常温混合均匀制得的。
③比较例3涂料制备方法与实施例4相同。
检测本发明耐原油涂料组合物及比较例涂料性能
(一)检测方法
①柔韧性按GB/T 1731-1993测定，试板为马口铁板，膜厚23±3μm；
②冲击试验按GB/T 1732-1993，试板为马口铁板，膜厚23±3μm；
③拉开法附着力试验按GB/T 5210-2006，试板为喷砂钢板，膜厚320±20μm；
④耐海水按GB/T 9274-1988，试板为喷砂钢板，膜厚320±20μm；
⑤阴极剥离按GB/T 7790-2008，试板为喷砂钢板，膜厚320±20μm；
⑥气密柜试验和原油浸没试验按《原油船货油舱保护涂层性能标准》，试板为喷砂钢板，膜厚320±20μm。
(二)检测结果见表4。
表4
由表4检测结果可知：
①本发明涂料1和2涂层的柔韧性和耐冲击性能良好，4200小时的耐海水试验未起泡，耐阴极剥离试验＜8mm，90天的气密柜试验和180天的原油浸泡试验也都通过，达到原油船货油舱保护涂层性能标准的技术要求，明显优于比较例1～3涂料，证明本发明涂料具有明显的技术效果，适合用作原油储运设备、设施的涂层保护；
②与本发明涂料1的性能相比，比较例1涂料的涂层4200小时的耐海水试验起泡，阴极剥离扩蚀较大，原油浸没试验结果较差，起泡，证明改性胺对提高本发明涂料涂层的耐海水性，阴极剥离及耐原油浸性具有明显的技术效果；
③比较例2涂料的A组分A4为单一的低分子量的环氧树脂，虽然B组分采用B1，但是，比较例2涂料涂层的柔韧性和耐冲击性能不如本发明涂料1，原油浸没试验起泡，未达到原油船货油舱保护涂层性能标准的技术要求；
④比较例3涂料的A组分A3为单一的分子量较高的环氧树脂，B组分B4为单一的聚酰胺，虽然涂层柔韧性和耐冲击性能可以达到本发明涂料1、2的水平，但阴极剥离、气密柜试验和原油浸没试验的最后结果是起泡、有锈蚀，均未达到原油船货油舱保护涂层性能标准的技术要求。
由上述比较例涂料的涂层性能检验结果表明，本发明耐原油涂料组合物各个组分搭配合理、用量适宜，相互具有协同作用。
Claims (4)
1.一种耐原油涂料组合物，它是由A组分和B组分构成的常温固化的双组分环氧涂料，其特征在于，A组分由树脂基料、颜料、填料、助剂、有机溶剂组成，在100质量份的A组分中，树脂基料25～33份，颜料和填料50～60份，助剂1～3份，余量为有机溶剂，其中，树脂基料为一种高分子量环氧树脂与一种低分子量环氧树脂的混合物，高分子量环氧树脂为E-20，低分子量的环氧树脂为E-51、南亚环氧树脂有限公司的NPEF170中的一种，其中，高分子量环氧树脂与低分子量环氧树脂用量的质量比为1：1～3；
B组分由聚酰胺、改性胺、偶联剂、催化剂、混合溶剂组成，在100质量份的B组分中，聚酰胺35～45份，改性胺40～55份，偶联剂0.1～1.5份，催化剂0.1～1.5份，余量为混合溶剂，其中，改性胺是用含有苯环的单官能度的环氧树脂对有机胺进行改性得到的，改性时，在所用100质量份原料中，有机胺35～55份，含有苯环的单官能度的环氧树脂10～25份，余量为混合溶剂，制备所述改性胺时，所用含有苯环的单官能度的环氧树脂为卡德莱公司的产品，其产品牌号为Cardolite LITE2513HP或Cardolite NC513；所用有机胺为4,4-二氨基二环己基甲烷、异佛尔酮二胺、间苯二甲胺、二乙氨基丙胺中的一种或几种；所用混合溶剂是甲基异丁基酮与二甲苯的混合物，两者的质量比为1/2；偶联剂为含氮原子的硅烷偶联剂；聚酰胺为二聚酸与多乙烯多胺反应形成的聚酰胺，其25℃粘度＜10000mPa·s，胺值为300～400mgKOH/g；
使用时，分别将B组分、A组分搅拌均匀，按B组分：A组分的质量比1：10混合均匀，熟化15～30min即可使用。
2.根据权利要求1所述的耐原油涂料组合物，其特征在于，所述A组分中的颜料为着色颜料二氧化钛、炭黑、中铬黄、酞菁蓝中的一种或几种；填料为滑石粉、硫酸钡、石英粉、云母粉、长石粉、硅灰粉、煅烧瓷土、硅微粉中的一种或几种；助剂为分散剂、消泡剂、触变剂中的一种或几种；有机溶剂为质量比4：1的二甲苯/丁醇混合液。
3.根据权利要求1所述的耐原油涂料组合物，其特征在于，所述B组分中，改性胺的具体制备工艺如下：在装有分水器的反应釜内，加入有机胺和混合溶剂，搅拌均匀后，加热升温至40℃，滴加含有苯环的单官能度的环氧树脂的溶液，滴加完毕，升温至80℃并保温1小时，在分水器注满混合溶剂，升温至110℃～120℃进行回流脱水，直至分水器基本没有水珠脱出，再继续回流60分钟，即制得改性胺。
4.根据权利要求1所述的耐原油涂料组合物，其特征在于，所述B组分中，聚酰胺为科宁公司的Versmide v-140、福州百盛精细化学品有限公司的BS815、BS830中的一种；偶联剂为德谦公司的1121、道康宁公司的Z-6020、日本信越化学工业株式会社的KBM-603中的一种；催化剂为苯酚、水杨酸、苯甲醇、常州山峰化工有限公司的DMP-30中的一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Chinese CNOOC Building No. 25 Beijing 100010 Dongcheng District Chaoyangmen North Street, room 1414 Applicant after: China National Offshore Oil Corporation Applicant after: CNOOC CHANGZHOU PAINT CHEMICAL RESEARCH INSTITUTE CO., LTD. Applicant after: CNOOC Energy Development Co., Ltd. Applicant after: CNOOC Changzhou EP Coating Co., Ltd. Address before: Chinese CNOOC Building No. 25 Beijing 100010 Dongcheng District Chaoyangmen North Street, room 1414 Applicant before: China National Offshore Oil Corporation Applicant before: CNOOC Changzhou Paint & Coatings Industry Research Institute Applicant before: CNOOC Energy Development Co., Ltd. Applicant before: CNOOC Changzhou EP Coating Co., Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |