CN104073176B - 一种提高三层聚乙烯涂层和液体补口涂层粘结性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高三层聚乙烯涂层和液体补口涂层粘结性的方法，属于埋地长输管道补口防腐技术领域。所述方法包括：先对三层聚乙烯涂层表面进行清洁和极化处理，然后均匀涂敷含有特定组成配比的硅烷偶联剂处理液，待处理液完全挥发后，涂敷液体补口涂料并进行加热。本发明实现了三层聚乙烯涂层和液体补口涂层之间以化学键粘结，从而不仅提高了管道补口搭接区三层聚乙烯涂层和液体补口涂层间的初始附着力，也使其具有了长期防腐性能，满足了埋地长输管道长期服役的需求。
Description
技术领域
本发明涉及埋地长输管道防腐补口技术领域，特别涉及一种提高三层聚乙烯涂层和液体补口涂层粘结性的方法。
背景技术
长距离油气管道是通过多个管道连接而成，管道外设有防腐层，为了施工过程中焊接的方便，在管道连接处会有一定长度不进行防腐处理，需要进行补口防腐处理。管道补口防腐质量的优劣，直接影响管道的整体防腐或保温质量，补口防腐技术是长输管道防腐质量控制的关键。
目前输油输气管道干支线防腐层大部分采用三层聚乙烯防腐层，在现有各种补口材料中，液体涂料补口技术因具有涂装过程简单，修补容易，检验结果可靠，没有阴极保护电流屏蔽等优点，发展迅速。
在使用液体涂料对三层聚乙烯防腐的管道进行补口防腐处理时，存在以下问题：聚乙烯为典型的非极性材料，表面能低。而液体环氧补口涂料固化后的环氧涂层是含有醚键、羟基和氨基的高度交联的极性材料，液体聚氨酯补口涂料固化后的涂层是含有醚键、和氨基甲酸酯基的交联极性材料，环氧涂层和聚氨酯涂层的内聚能和表面能远超过聚乙烯，导致补口搭接区的三层聚乙烯防腐层和液体涂层间形成的分子间作用力低，相互间的粘结力弱。
现有技术中，采用聚乙烯表面粗糙化、极化处理或者两种方式结合的方法，在三层聚乙烯涂层和液体补口涂层之间提供机械嵌合力、范德华力以及氢键作用等来增强补口搭接区涂层间的粘结力。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：埋地长输钢质管道在服役期间会受到水分、温度及土壤应力等多种因素的共同作用，使补口防腐涂层遭到破坏，埋地长输钢质管道服役时间越长，补口防腐涂层遭到破坏的可能性越大，因此，对于服役期长达数十年的埋地长输钢质管道，补口搭接区的涂层需要具有长期防腐的性能，才能确保补口处防腐的质量。而现有技术虽然能够增加聚乙烯层与液体补口涂层间的初始粘结力，但是不能确保其长期防腐性能。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供一种提高三层聚乙烯涂层和液体补口涂层粘结性的方法，所述方法包括：
先对三层聚乙烯涂层表面进行清洁处理和极化处理，然后涂敷硅烷偶联剂处理液，待硅烷偶联剂处理液完全挥发后，在所述的三层聚乙烯涂层表面涂敷液体涂料，并进行加热，所述硅烷偶联剂处理液包括硅烷偶联剂、去离子水和醇。
进一步的，所述硅烷偶联剂处理液的重量配比为：硅烷偶联剂0.2％～10％，去离子水0.1％～20％，醇溶剂70％～99.5％。
进一步的，所述硅烷偶联剂处理液的制备方法为：将所述硅烷偶联剂加入到醇溶剂中，然后加入去离子水，搅拌10-20min，混合均匀，并放置1-5天。
优选的，所述三层聚乙烯涂层表面涂敷液体涂料，并进行加热，具体为三层聚乙烯涂层表面涂敷液体环氧涂料，并加热到70～260℃，保持30s～30min。
优选的，所述液体环氧涂料为双组份无溶剂液体环氧涂料。
优选的，所述三层聚乙烯涂层表面涂敷液体聚氨酯涂料，并进行加热，具体为三层聚乙烯涂层表面涂敷液体聚氨酯涂料，并加热到45～200℃，保持20s～20min。
优选的，所述液体聚氨酯涂料为双组份无溶剂液体聚氨酯涂料。
具体的，所述清洁处理包括表面灰尘清除、火焰拉毛或者机械喷砂中的一种或几种。
具体的，所述极化处理包括火焰极化处理、介质阻挡常压电晕装置极化处理或常压低温射流等离子装置极化处理中的一种或几种。
具体的，所述涂覆包括手工刷涂或者机械喷涂中的一种或两种。
具体的，所述加热包括火焰喷枪加热、中频加热或红外线加热中的一种或几种。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明经过对三层聚乙烯涂层表面进行清洁和极化处理，然后涂敷含有特定组成配比的硅烷偶联剂处理液和液体涂料，并对液体涂料进行加热，使三层聚乙烯涂层和液体补口涂层分别与硅烷偶联剂处理液之间形成化学键，实现了三层聚乙烯涂层和液体补口涂层之间以化学键粘结，从而不仅提高了管道补口搭接区三层聚乙烯涂层和液体补口涂层间的初始附着力，也使其具有了长期防腐性能，满足了埋地长输管道长期服役的需求。
具体实施方式
首先制备硅烷偶联剂处理液，所述硅烷偶联剂处理液的组成配比为：硅烷偶联剂、去离子水和醇溶剂重量配比为硅烷偶联剂0.2％～10％，去离子水0.1％～20％，醇溶剂70％～99.5％。所述硅烷偶联剂优选γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷(KH560)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)中的一种或两种的混合物；所述醇为含有1～6C的伯醇或仲醇中的一种或几种的混合物，优选无水乙醇；将所述硅烷偶联剂加入到醇溶剂中，然后加入去离子水，搅拌10-20min，混合均匀，并放置1-5天。
其次将按照上述方法制备的硅烷偶联剂处理液用于提高三层聚乙烯涂层和液体补口涂层粘结性，包括以下步骤：
先对三层聚乙烯防腐涂层表面进行清洁和极化处理，使聚乙烯表面产生羧基；所述清洁和极化处理可以采用现有技术完成。然后均匀涂敷所述硅烷偶联剂处理液，硅烷偶联剂处理液发生水解反应，产生硅醇基团，硅醇基团相互间发生缩聚反应，形成化学键连接的交联网络，同时硅醇基团和三层聚乙烯防腐涂层表面的羧基发生硅醇缩合反应，形成化学键；所述涂敷的方式和厚度可以采用现有技术完成。待处理液完全挥发后，涂敷液体环氧或者液体聚氨酯补口涂料，并进行加热；所述涂敷和加热方式可以采用现有技术，如果三层聚乙烯防腐涂层表面涂敷液体环氧涂料，加热温度为70～260℃，加热时间为30s～30min，环氧补口涂料中的环氧基和硅烷偶联剂处理液中的胺基发生化学反应，形成化学键；如果三层聚乙烯防腐涂层表面涂敷液体聚氨酯涂料，加热温度为45～200℃，加热时间为20s～20min，聚氨酯补口涂料中的异氰酸酯会和硅烷偶联剂中的胺基发生化学反应，形成化学键。
采用本实施例所提供的提高三层聚乙烯防腐涂层补口粘结性的方法，采用拉拔法测试，在三层聚乙烯防腐涂层表面涂敷的液体补口涂料对聚乙烯基材的初始附着力一般大于14Mpa，并且均为环氧或者聚氨酯内聚破坏。特别是在经过90℃高温热水浸泡30天或45天后，补口涂层与PE基材的附着力仍旧在5Mpa以上，因此通过硅烷偶联剂处理液分别与三层聚乙烯防腐涂层和液体补口涂层间形成化学键，提高了补口搭接区三层聚乙烯防腐涂层和液体补口涂层之间的粘结性能。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述，硅烷偶联剂处理液的组成配比和制备参数如表1所示，硅烷偶联剂处理液用于提高涂层补口搭接区的粘结性的操作条件和实施效果如表2所示。
表1 硅烷偶联剂处理液的组成配比和制备参数
表2 硅烷偶联剂处理液用于提高补口搭接区的粘结性操作条件和实施效果
硅烷偶联剂处理液水解，产生硅醇基团，硅醇相互间发生缩聚反应，形成交联网络，同时硅醇基团和三层聚乙烯防腐涂层表面的羧基发生硅醇缩合反应，形成化学键；待涂敷液体补口涂料并加热后，环氧补口涂料中的环氧基和硅烷偶联剂处理液中的胺基发生化学反应，形成化学键；聚氨酯补口涂料中的异氰酸酯会和硅烷偶联剂中的胺基发生化学反应，形成化学键。因此，在补口施工过程中，通过硅烷偶联剂处理液硅醇基团间形成交联网络，并分别与三层聚乙烯防腐涂层和液体补口涂层间形成化学键，提高了补口搭接区三层聚乙烯防腐涂层和液体补口涂层之间的粘结性能。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高三层聚乙烯涂层和液体补口涂层粘结性的方法，其特征在于，所述方法包括：
先对三层聚乙烯涂层表面进行清洁处理和极化处理，然后涂敷硅烷偶联剂处理液，待硅烷偶联剂处理液完全挥发后，在所述的三层聚乙烯涂层表面涂敷液体涂料，并进行加热，所述硅烷偶联剂处理液包括硅烷偶联剂、去离子水和醇；
所述硅烷偶联剂处理液的重量配比为：硅烷偶联剂0.2％～10％，去离子水0.1％～20％，醇溶剂70％～99.5％。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂处理液的制备方法为：将所述硅烷偶联剂加入到醇溶剂中，然后加入去离子水，搅拌10-20min，混合均匀，并放置1-5天。
3.如权利要求1所述的提高三层聚乙烯涂层和液体补口涂层粘结性的方法，其特征在于，具体为：三层聚乙烯涂层表面涂敷液体环氧涂料，并加热到70～260℃，保持30s～30min。
4.如权利要求3所述的提高三层聚乙烯涂层和液体补口涂层粘结性的方法，其特征在于，所述液体环氧涂料为双组份无溶剂液体环氧涂料。
5.如权利要求1所述方法，其特征在于，具体为：三层聚乙烯涂层表面涂敷液体聚氨酯涂料，并加热到45～200℃，保持20s～20min。
6.如权利要求5所述方法，其特征在于，所述液体聚氨酯涂料为双组份无溶剂液体聚氨酯涂料。
7.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述清洁处理包括表面灰尘清除、火焰拉毛或者机械喷砂中的一种或几种。
8.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述极化处理包括火焰极化处理、介质阻挡常压电晕装置极化处理或常压低温射流等离子装置极化处理中的一种或几种。
9.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述涂覆包括手工刷涂或者机械喷涂中的一种或两种。
10.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述加热包括火焰喷枪加热、中频加热或红外线加热中的一种或几种。
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