CN104449244A

CN104449244A - 无溶剂双组份环氧涂料在管道补口防腐中的应用

Info

Publication number: CN104449244A
Application number: CN201310415528.0A
Authority: CN
Inventors: 刘强; 徐昌学; 白树彬; 孙玉伟; 李建忠
Original assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Pipeline Bureau Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Pipeline Engineering Corp
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2033-09-12
Also published as: CN104449244B

Abstract

本发明公开了一种无溶剂双组份环氧涂料在管道补口防腐中的应用，属于涂料领域。所述环氧涂料包含具有约36个碳原子长度的脂肪链结构，应用于补口防腐时，将所述无溶剂双组份环氧涂料涂覆在三层聚乙烯涂层表面并高温加热，加热温度120-260℃，加热时间20s-20min。使环氧涂料能够与三层聚乙烯涂层形成熔融粘结，提高了涂层间的初始粘结力和耐久粘结力。

Description

无溶剂双组份环氧涂料在管道补口防腐中的应用

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别涉及一种无溶剂双组份环氧涂料在管道补口防腐中的应用，其可在埋地长输管道外与三层聚乙烯防腐涂层形成熔融粘结，提高补口防腐的质量。

背景技术

输油输气管道外大多采用三层聚乙烯防腐层，在管道连接区，一般不进行三层聚乙烯防腐处理，而是在施工现场进行补口防腐处理。在现有各种补口涂料中，无溶剂双组份环氧涂料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。

目前，用于管道补口防腐的无溶剂双组份环氧涂料通常由环氧基树脂、填料、功能性助剂等组成的A组份，以及由固化剂脂环胺和酚醛胺等组成的B组份构成。

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：聚乙烯为典型的非极性材料，表面能低，而无溶剂双组份环氧涂料，是含有醚键、羟基和氨基的高度交联的极性材料，其表面能远超过聚乙烯。因此，使用现有的无溶剂双组份环氧涂料作为补口防腐涂料时，三层聚乙烯防腐涂层和环氧涂层间的初始粘结力和耐久粘结力弱，无法满足管道补口防腐质量的要求，也无法满足埋地长输管道长期服役的需求。

发明内容

为了解决现有的无溶剂双组份环氧涂料与三层聚乙烯防腐涂层间的粘结力弱的问题，本发明实施例提供了一种无溶剂双组份环氧涂料在管道补口防腐中的应用，该无溶剂双组份环氧涂料包含具有约36个碳原子长度的脂肪链结构，通过高温加热，使环氧涂层中的长脂肪链与三层聚乙烯中的长脂肪链之间在熔融的状态下发生缠结，从而使所述环氧涂料涂层与三层聚乙烯防腐涂层之间形成熔融粘结，提高了补口涂层与三层聚乙烯涂层之间的粘结力，保证管道补口搭接区防腐涂层间长期具有较高的粘结力，满足埋地长输管道长期服役的需求。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种无溶剂双组份环氧涂料在管道补口防腐中的应用，所述无溶剂双组份环氧涂料包含具有分子链长度约为36个碳原子的脂肪链结构，

所述应用按照如下步骤进行操作：

1）用清水除去三层聚乙烯涂层表面的污物；

2）在清洁的三层聚乙烯涂层表面涂覆无溶剂双组份环氧涂料，涂覆厚度为50-2000um；

3）对涂覆无溶剂双组份环氧涂料的三层聚乙烯涂层加热，加热温度120-260℃，加热时间20s-20min。

进一步地，所述无溶剂双组份环氧涂料由A组分和B组分组成，且A组分和B组分的重量比为：100:（15-50）；所述A组分的组成及重量百分含量为：环氧树脂35-50%、活性稀释剂5-12%、助剂0.8-2.0%、填料36-58%、颜料0.05-0.3%；所述B组分的组成及质量百分含量为：聚酰胺25-75%、酚醛胺5-50%、脂肪胺5-25%。

优选地，所述A组分和所述B组分的重量比为：100:（15-30）。

更优选地，所述A组分和所述B组分的重量比为：100:15。

具体地，所述助剂的组成及重量百分含量为：分散剂0.3-0.6%、消泡剂0.3-0.8%、流平剂0.2-0.6%；所述填料的组成及重量百分含量为：三聚磷酸二氢铝10-15%、滑石粉18-28%、硫酸钡8-15%；所述颜料的组成及重量百分含量为：炭黑0.05-0.3%。

优选地，所述A组分的组成及重量百分含量为：环氧树脂35%、活性稀释剂5%、分散剂0.3%、消泡剂0.8%、流平剂0.6%、三聚磷酸二氢铝15%、滑石粉25%、硫酸钡15%、炭黑0.3%。

优选地，所述B组分的组成及质量百分含量为：聚酰胺25-50%、酚醛胺35-50%、脂肪胺15-25%。

更优选地，所述B组分的组成及质量百分含量为：聚酰胺25%、酚醛胺50%、脂肪胺25%。

具体地，所述B组分的脂肪胺选自三乙烯四胺、三甲基六亚甲基己二胺中的一种或两种的混合物。

具体地，步骤3）中所述加热采用火焰喷枪加热、中频加热和红外线加热中的一种。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明通过将包含具有分子链长度约为36个碳原子的脂肪链结构的无溶剂双组份环氧涂料涂覆于三层聚乙烯防腐层上，通过高温加热，使三层聚乙烯结构中的长脂肪链与无溶剂双组份环氧涂料结构中的长脂肪链之间在熔融状态下发生缠结，从而使三层聚乙烯防腐涂层与无溶剂双组份环氧涂层之间形成熔融粘结，提高了管道补口防腐涂层间的初始粘结力和耐久粘结力，使补口防腐质量得到了提高，能够满足埋地长输管道长期服役的需求。

具体实施方式

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。

埋地长输管道在服役期间由于受到水分、温度及土壤应力等多种因素的共同作用，补口防腐涂层会遭到破坏，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，补口涂层与聚乙烯涂层之间不仅需要有较高的初始粘结力，也需要具有长期粘接力，才能确保补口处防腐的质量。

目前，为了解决环氧涂层与三层聚乙烯涂层之间的粘结力弱的问题，研究者们致力于从工艺上提高涂层之间的粘结力。例如，对聚乙烯表面进行粗糙化、极化处理或者两种方式结合的方法，使三层聚乙烯涂层和环氧涂层之间通过机械嵌合力、范德华力以及氢键作用等来增强补口涂层间的初始粘结力。但上述工艺的改进增加了施工步骤，并且也不能保证补口环氧涂层与聚乙烯涂层之间具备耐久粘结力。

本发明为了解决现有的用于管道补口防腐的无溶剂双组份环氧涂层与三层聚乙烯涂层间的初始粘结力和耐久粘结力弱的问题，通过将包含具有分子链长度约为36个碳原子的脂肪链结构的无溶剂双组份环氧涂料涂覆于三层聚乙烯防腐层上，并高温加热，使三层聚乙烯结构中的长脂肪链与无溶剂双组份环氧涂料结构中的长脂肪链之间在熔融状态下发生缠结，提高环氧涂层与三层聚乙烯涂层之间的初始粘结力和耐久粘结力。

本发明实施例提供的无溶剂双组份环氧涂料，按照如下步骤进行制备：

首先按照组成A组分的各物质的重量百分含量称取原料，将活性稀释剂和助剂依次加入环氧树脂中，常温下搅拌均匀，再加入填料和颜料，常温下搅拌均匀，最后将上述搅拌均匀的混合物研磨至粒度小于60微米，即为A组分；

按照组成B组分的各物质的重量百分含量称取原料，将称取的原料混合，常温搅拌均匀，即为B组分；

使用前，将A组分与B组分按照配比混合均匀。

其中，A组分的环氧树脂选自双酚A环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或两种的混合物。具体地，双酚A环氧树脂和酚醛环氧树脂的环氧值均为0.42—0.52。

其中，活性稀释剂包括但不限于丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、双缩水甘油醚、乙二醇双缩甘油醚。

A组分中所用的分散剂、消泡剂、流平剂分别为：脂肪酸改性聚酯分散剂、聚硅氧烷消泡剂、和聚硅氧烷流平剂。本发明实施例中，B组分的聚酰胺分子中含有的具有约36个碳原子的长脂肪链结构，由二聚十八碳脂肪酸与多烯多胺合成，其中，二聚十八碳脂肪酸由两个十八碳脂肪酸分子聚合而成。含有具有约36个碳原子的长脂肪链结构的聚酰胺的活泼氢当量为75-300。

本发明实施例中，B组分的酚醛胺选用市售的产品，其活泼氢当量为50-300。

本发明实施例中，将所述无溶剂双组份环氧涂料应用于管道补口防腐按照如下步骤进行操作：

首先用清水除去三层聚乙烯涂层表面的污物，然后在清洁的三层聚乙烯涂层表面涂覆无溶剂双组份环氧涂料，涂覆厚度为50-2000um，最后对涂覆无溶剂双组份环氧涂料的三层聚乙烯涂层加热，加热温度120-260℃，加热时间20min-20s。其中，涂覆可以采用手工刷涂或者机械喷涂的方式，加热可以采用火焰喷枪加热、中频加热或红外线加热的方式。

在加热的过程中，三层聚乙烯涂层处于熔融状态，其结构中的长脂肪链与无溶剂双组份环氧涂料结构中的长脂肪链之间发生缠结。采用拉拔法（按照国标GB/T5120的规定进行操作）对三层聚乙烯涂层与无溶剂双组份环氧涂层间的初始粘结力和耐久粘结力进行测试。本发明实施例中，所述初始粘结力定义为：对形成熔融粘结的涂层，直接采用拉拔法测得的涂层间粘结力为初始粘结力；所述耐久粘结力定义为：将形成熔融粘结的涂层在90℃高温热水中浸泡45天或者在70℃高温热水中浸泡120天后，采用拉拔法测得的涂层间粘结力为耐久粘结力。

本发明实施例中，经拉拔法测试发现，无溶剂双组份环氧涂层与三层聚乙烯涂层之间的初始粘结力大于14Mpa。经过90℃高温热水浸泡45天或者70℃高温热水浸泡120天后，无溶剂双组份环氧涂层与三层聚乙烯涂层之间的粘结力大于5Mpa，说明经过长期的使用后，在高温热水的长期作用下，无溶剂双组份环氧涂层与三层聚乙烯涂层之间的粘结力仍然符合补口防腐质量的要求。因此，将包含具有约36个碳原子长度的脂肪链结构的无溶剂双组份环氧涂料用于管道外补口防腐，不仅能够提高管道外补口涂层与三层聚乙烯涂层之间的初始粘结力，也使耐久粘结力提高，从而满足埋地长输管道长期服役的需求。

以上所述本发明实施例中所用的A组分和B组分各组成物质均为市售产品。

实施例1

本发明实施例提供了一种用于补口防腐的无溶剂双组份环氧涂料，所述环氧涂料由A组分和B组分组成，且所述A组分和所述B组分的重量比为：100:15；所述A组分的组成及重量百分含量为：双酚A环氧树脂（商品牌号E51）15%、酚醛环氧树脂（商品牌号F51）20%、丁基缩水甘油醚5%、脂肪酸改性聚酯分散剂（EFKA6230）0.3%、聚硅氧烷消泡剂（德谦6800）0.8%、聚硅氧烷流平剂（EFKA3239）0.6%、三聚磷酸二氢铝15%、炭黑0.3%、云母粉13%、滑石粉15%、硫酸钡15%；所述B组份的组成及重量百分含量为：聚酰胺（购自：美国空气化工；商品型号：Ancamide2353）25%、酚醛胺（购自：美国空气化工；商品型号：Ancamide2724）50%、三甲基六亚甲基己二胺25%。

实施例2

本发明实施例提供了一种用于补口防腐的无溶剂双组份环氧涂料，所述环氧涂料由A组分和B组分组成，且所述A组分和所述B组分的重量比为：100:25；所述A组分的组成及重量百分含量为：双酚A环氧树脂（商品牌号E51）35%、酚醛环氧树脂（商品牌号F51）5%、苯基缩水甘油醚12%、脂肪酸改性聚酯分散剂（EFKA6230）0.6%、聚硅氧烷消泡剂（德谦6800）0.7%、聚硅氧烷流平剂（EFKA3239）0.5%、三聚磷酸二氢铝10%、炭黑0.2%、云母粉10%、滑石粉15%、硫酸钡11%；所述B组份的组成及重量百分含量为：聚酰胺（购自：美国空气化工；商品型号：Ancamide2643）50%、酚醛胺（购自：美国空气化工；商品型号：Ancamide2724）35%、三乙烯四胺15%。

实施例3

本发明实施例提供了一种用于补口防腐的无溶剂双组份环氧涂料，所述环氧涂料由A组分和B组分组成，且所述A组分和所述B组分的重量比为：100:50；所述A组分的组成及重量百分含量为：双酚A环氧树脂（商品牌号E51）35%、酚醛环氧树脂（商品牌号F51）15%，丙烯基缩水甘油醚5%、脂肪酸改性聚酯分散剂（EFKA6230）0.3%、聚硅氧烷消泡剂（德谦6800）0.8%、聚硅氧烷流平剂（EFKA3239）0.6%、三聚磷酸二氢铝10%、炭黑0.3%、云母粉8%、滑石粉15%、硫酸钡10%；所述B组份的组成及重量百分含量为：聚酰胺（购自：美国空气化工；商品型号：Ancamide2643）75%、酚醛胺（购自：美国空气化；商品型号：Ancamide2724）20%、三甲基六亚甲基己二胺5%。

实施例4

本发明实施例提供了一种用于补口防腐的无溶剂双组份环氧涂料，所述环氧涂料由A组分和B组分组成，且所述A组分和所述B组分的重量比为：100:30；所述A组分的组成及重量百分含量为：双酚A环氧树脂（商品牌号E51）45%、乙二醇双缩甘油醚5%、脂肪酸改性聚酯分散剂（EFKA6230）0.3%、聚硅氧烷消泡剂（德谦6800）0.8%、聚硅氧烷流平剂（EFKA3239）0.6%、三聚磷酸二氢铝10%、炭黑0.3%、云母粉8%、滑石粉15%、硫酸钡10%；所述B组份的组成及重量百分含量为：聚酰胺（购自：美国空气化；商品型号：Ancamide2643）75%、酚醛胺（购自：美国空气化工；商品型号：Ancamide2724）5%、三乙烯四胺20%。

对比例1

本对比例提供了一种无溶剂双组份环氧涂料，所述环氧涂料由A组分和B组分组成，且所述A组分和所述B组分的重量比为：100:25；所述A组分的组成及重量百分含量为：双酚A环氧树脂（商品牌号E51）35%、乙二醇双缩甘油醚5%、脂肪酸改性聚酯分散剂（EFKA6230）0.2%、聚硅氧烷消泡剂（德谦6800）0.8%、聚硅氧烷流平剂（EFKA3239）0.7%、三聚磷酸二氢铝10%、炭黑0.3%、云母粉8%、滑石粉25%、硫酸钡10%；所述B组份的组成及重量百分含量为：酚醛胺（购自：美国空气化工，商品型号：Ancamide2724）75%、三甲基六亚甲基己二胺25%。

对比例2

本对比例提供了一种无溶剂双组份环氧涂料，所述环氧涂料由A组分和B组分组成，且所述A组分和所述B组分的重量比为：100:25；所述A组分的组成及重量百分含量为：双酚A环氧树脂（商品牌号E51）35%、乙二醇双缩甘油醚5%、脂肪酸改性聚酯分散剂（EFKA6230）0.2%、聚硅氧烷消泡剂（德谦6800）0.8%、聚硅氧烷流平剂（EFKA3239）0.7%、三聚磷酸二氢铝10%、炭黑0.3%、云母粉8%、滑石粉25%、硫酸钡10%；所述B组份的组成及重量百分含量为：聚酰胺（购自：美国空气化工；商品型号：Ancamide2643）100%。

本发明实施例1-4及对比例1-2中所用的A组分和B组分各组成物质均为市售产品。

本发明实施例1-4及对比例1-2提供的用于补口防腐的无溶剂双组份环氧涂料的制备、将所述环氧涂料用于补口防腐的方法和操作步骤，以及三层聚乙烯涂层与无溶剂双组份环氧涂层之间的初始粘结力和耐久粘结力的测试均按以上所述的步骤和方法进行，具体操作条件及测试结果如表1所示。

表1实施例1-4及对比例1-2的操作条件及测试结果

从上表可以看出，与现有的无溶剂双组份环氧涂料在补口防腐中的应用相比，本发明实施例提供的无溶剂双组份环氧涂料用于补口防腐时，由于包含具有一定长度的长脂肪链结构，同时又因采用了高温加热的方式，使该长脂肪链可在熔融状态下与三层聚乙烯结构中的长脂肪链发生缠结，从而使环氧涂层能够与三层聚乙烯涂层发生熔融粘结，因此，本发明实施例提供的无溶剂双组份环氧涂料形成的涂层与三层聚乙烯涂层之间的初始粘结力和耐久粘结力都得到了极大的提高，满足了管道补口防腐质量的要求，也满足了埋地长输管道长期服役的需求。

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

1.一种无溶剂双组份环氧涂料在管道补口防腐中的应用，其特征在于，所述无溶剂双组份环氧涂料包含具有分子链长度约为36个碳原子的脂肪链结构，所述应用按照如下步骤进行操作：

1）用清水除去三层聚乙烯涂层表面的污物；

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述无溶剂双组份环氧涂料由A组分和B组分组成，且A组分和B组分的重量比为：100:（15-50）；所述A组分的组成及重量百分含量为：环氧树脂35-50%、活性稀释剂5-12%、助剂0.8-2.0%、填料36-58%、颜料0.05-0.3%；所述B组分的组成及质量百分含量为：聚酰胺25-75%、酚醛胺5-50%、脂肪胺5-25%。

3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述A组分和所述B组分的重量比为：100:（15-30）。

4.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述A组分和所述B组分的重量比为：100:15。

5.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述助剂的组成及重量百分含量为：分散剂0.3-0.6%、消泡剂0.3-0.8%、流平剂0.2-0.6%；所述填料的组成及重量百分含量为：三聚磷酸二氢铝10-15%、滑石粉18-28%、硫酸钡8-15%；所述颜料的组成及重量百分含量为：炭黑0.05-0.3%。

6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述A组分的组成及重量百分含量为：环氧树脂35%、活性稀释剂5%、分散剂0.3%、消泡剂0.8%、流平剂0.6%、三聚磷酸二氢铝15%、滑石粉25%、硫酸钡15%、炭黑0.3%。

7.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述B组分的组成及质量百分含量为：聚酰胺25-50%、酚醛胺35-50%、脂肪胺15-25%。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述B组分的组成及质量百分含量为：聚酰胺25%、酚醛胺50%、脂肪胺25%。

9.如权利要求2-8任一项所述的应用，其特征在于，所述B组分的脂肪胺选自三乙烯四胺、三甲基六亚甲基己二胺中的一种或两种的混合物。

10.如权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤3）中所述加热采用火焰喷枪加热、中频加热和红外线加热中的一种。