CN104892857A - 一种用于深海修复设备的高分子灌注材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于深海修复设备的高分子灌注材料及其制备方法。技术特征在于：该材料由A、B两组分组成，A组分为：环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、离子液体、金属填料、触变性填料、分子筛活化粉、消泡剂，B组分为：胺类水下固化剂、刚性固化剂、微胶囊化催化剂、乙醇。A组分的制备方法为：将环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、离子液体、消泡剂混合后，再加入金属填料、触变性填料、分子筛活化粉高速分散60分钟冷却出料包装。B组分的制备方法为：将胺类水下固化剂、刚性固化剂、微胶囊化催化剂、乙醇混合后包装。本发明采用独具特色的配方设计得到了一种能在海水中固化并具有优秀力学性能、施工环境适应性广、能长距离灌注的高分子材料，可用于深海设备的灌注修复。

Description

一种用于深海修复设备的高分子灌注材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于深海修复设备的高分子灌注材料及其制备方法。 
技术背景：
在海洋工程中，当水下管线、结构等设备长时间受到海洋环境的腐蚀，达不到原设计要求时，就需要对其做修复。灌注修复作为一项重要的修复工艺被广泛使用，此法可以恢复设备的原有尺寸而不留下缝隙。通常使用水泥或者水下环氧树脂灌注料进行现场施工，因为拆卸或者更换设备代价巨大。特殊设计的水下环氧树脂灌注料性能通常优于水泥，但也存在如下一些缺陷： 
(1)普通的水下环氧树脂灌注料通过吸收或乳化金属基材表面的水分获得粘接力，但不能吸收基材表面的无机盐，造成基材表面盐浓度远高于海水盐浓度，会产生渗透压，渗透压会引起附着力的失效； 
(2)环氧树脂的粘度会随温度的降低而显著增大，即使在夏天100米深度亚热带海域海水温度只有14℃，由于高粘度，灌注管阻力大，普通的水下环氧树脂灌注料的灌注深度不超过80米，冬天可灌注深度更小； 
(3)环氧树脂灌注料两组分一旦混合，交联反应开始，粘度增加， 当粘度足够大时，灌注管会被堵塞，由于要平衡固化速度和操作时间，可操作时间一般低于40分钟，灌注100米以下深度堵管风险大。 
发明内容
要解决的问题： 
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于深海修复设备的高分子灌注材料及其制备方法，该灌注材料具有良好的性能和操作性，可以解决深海大型设备的灌注修复，恢复设备原有尺寸并加强。 
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 
一种用于深海修复设备的高分子灌注材料及其制备方法。技术特征在于：该材料由A、B两组分组成，所述A组分由如下重量百分数的组分组成： 
所述B组分由如下重量百分数的组分组成： 
A、B两组分的重量使用配比为：6∶1 
A组分的制备方法为：将环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、离子液体、消泡剂混合后，再加入金属填料、触变性填料、分子筛活化粉高速分散60分钟冷却出料包装；B组分的制备方法为：将胺类水下固化剂、刚性固化剂、微胶囊化催化剂、乙醇混合后包装。 
在上述用于深海修复设备的高分子灌注材料中，所述A组分中的环氧树脂为环氧当量低于250的双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、线性酚醛环氧树脂、间苯二酚环氧树脂、间苯二酚改性酚醛环氧树脂中的一种或几种混合物。 
在上述用于深海修复设备的高分子灌注材料中，所述A组分中的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酰胺盐中的一种或几种混合物。 
在上述用于深海修复设备的高分子灌注材料中，所述A组分中的金属填料为硅铁合金粉、铜粉、镍粉中的一种。 
在上述用于深海修复设备的高分子灌注材料中，所述A组分中的触变性填料为改性硫酸钡，表面经碳酸钡和硬脂酸处理过。 
在上述用于深海修复设备的高分子灌注材料中，所述A组分中 的分子筛活化粉为4A分子筛活化粉，细度800目以上。 
在上述用于深海修复设备的高分子灌注材料及其制备方法中，所述A组分中的消泡剂牌号为silok-4012。 
在上述用于深海修复设备的高分子灌注材料中，所述B组分中的水下固化剂是：空气化工Sur-Wet R固化剂、空气化工I-965水下固化剂、长沙普照生化MS-1085A固化剂中的一种或几种混合物。 
在上述用于深海修复设备的高分子灌注材料中，所述B组分中的刚性固化剂是：3,3-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷、4,4-二氨基二环己基甲烷、空气化工Ancamine MCA固化剂中的一种或几种混合物。 
在上述用于深海修复设备的高分子灌注材料中，所述B组分中的微胶囊化催化剂的囊芯为德国吕特格公司生产的液体石油树脂LA700，囊壁为热塑性丙烯酸树脂，微胶囊化催化剂的制备步骤为：将含有1％的十八烷基苯磺酸钠的去离子水溶液800份加入到反应釜中，然后将甲基丙烯酸甲酯100份、丙烯酸丁酯50份、过氧化苯甲酰2份、囊芯材料200份混合均匀，加入到反应釜中，通氮气置换釜内空气，缓慢升温到70℃，搅拌速度为300r／min，反应6h，加入2份过硫酸铵，继续反应2h，过滤、清洗，最后干燥得到微胶囊化催化剂。 
与现有的技术相比，本发明有以下有益效果： 
(1)产品中添加了可以溶解吸收无机盐的离子液体组分，降低了基材界面的盐含量，避免了渗透压； 
(2)选用A4分子筛活化粉，除了能吸收基材的残留水分，还能与固化剂中的乙醇反应放热，提高了施工材料的温度，降低了粘度，方便冬季施工，控制乙醇的添加量可以控制温升幅度，温度低时乙醇用量增加； 
(3)采用了微胶囊技术，将催化剂封闭，A、B组分混合后，微胶囊囊壁在甲基丙烯酸缩水甘油酯和离子液体的作用下缓慢溶解，释放了催化剂。在延长了操作时间的同时，不显著降低固化速度，灌注深度提高； 
(4)采用触变性填料改性硫酸钡，可不加防沉剂，简化了生产工艺，节省了成本。 
具体实施方式
下面结合实例对本发明的技术方案做进一步描述，但不受限于这些实施例。 
实施例1 
将30kg EEW=190双酚A环氧树脂、5kg甲基丙烯酸缩水甘油酯、5kg1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、0.2kg silok-4012消泡剂混合后，加入28kg硅铁合金粉、18kg改性硫酸钡、13.8kg1000目4A分子筛活化粉，用分散机高速分散60分钟，冷却至室温作为A组分备用；再将31kg I-965水下固化剂、43kg3,3-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷、18kg微胶囊化催化剂、8kg乙醇混合均匀作为B组分备用；按A∶B=6∶1重量比充分混合后制样测试性能如下： 
海水中粘合力：205kg／cm2ASTM D1002 
涂层耐蒸馏水：海水浸润的碳钢板上200μm涂层，100℃，90天不起泡 
温升：5min，3L材料混合为8.5℃ 
操作时间：120min 
实干时间：5h GB／T1728 
热变形温度：105℃ASTM D648 
抗压强度：1250kg／cm2ASTM D695 
实施例2 
将28kg EEW=170双酚F环氧树脂、5kg甲基丙烯酸缩水甘油酯、5kg1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、0.2kg silok-4012消泡剂混合后，加入29kg硅铁合金粉、19kg改性硫酸钡、13.8kg1000目4A分子筛活化粉，用分散机高速分散60分钟，冷却至室温作为A组分备用；再将31kg I-965水下固化剂、43kg3,3-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷、18kg微胶囊化催化剂、8kg乙醇混合均匀作为B组分备用；按A∶B=6∶1重量比充分混合后制样测试性能如下： 
海水中粘合力：195kg／cm2ASTM D1002 
涂层耐蒸馏水：海水浸润的碳钢板上涂层，200μm，100℃，90天不起泡 
温升：5min，3L材料混合为9.2℃ 
操作时间：110min 
实干时间：4.5h GB／T1728 
热变形温度：100℃ASTM D648 
抗压强度：1235kg／cm2ASTM D695 
实施例3 
将28kg EEW=190双酚A环氧树脂、5kg甲基丙烯酸缩水甘油酯、5kg1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、0.2kg si lok-4012消泡剂混合后，加入29kg硅铁合金粉、19kg改性硫酸钡、13.8kg1000目4A分子筛活化粉，用分散机高速分散60分钟，冷却至室温作为A组分备用；再将30kg Sur-Wet R固化剂、44kg3,3-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷、18kg微胶囊化催化剂、8kg乙醇混合均匀作为B组分备用；按A∶B=6∶1重量比充分混合后制样测试性能如下： 
海水中粘合力：200kg／cm2ASTM D1002 
涂层耐蒸馏水：海水浸润的碳钢板上涂层，200μm，100℃，90天不起泡 
温升：5min，3L材料混合为7.5℃ 
操作时间：150min 
实干时间：7h GB／T1728 
热变形温度：105℃ASTM D648 
抗压强度：1362kg／cm2ASTM D695 
实施例4 
将28kg EEW=190双酚A环氧树脂、5kg甲基丙烯酸缩水甘油酯、 5kg1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、0.2kg silok-4012消泡剂混合后，加入29kg硅铁合金粉、19kg改性硫酸钡、13.8kg1000目4A分子筛活化粉，用分散机高速分散60分钟，冷却至室温作为A组分备用；再将30kg Sur-Wet R固化剂、44kg3，3-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷、18kg微胶囊化催化剂、3kg乙醇混合均匀作为B组分备用；按A：B=6∶1重量比充分混合后制样测试性能如下： 
海水中粘合力：225kg／cm2ASTM D1002 
涂层耐蒸馏水：海水浸润的碳钢板上涂层，200μm，100℃，90天不起泡 
温升：5min，3L材料混合为4.5℃ 
操作时间：160min 
实干时间：7.5h GB／T1728 
热变形温度：110℃ASTM D648 
抗压强度：1380kg／cm2ASTM D695。 

Claims (10)

1.一种用于深海修复设备的高分子灌注材料及其制备方法，技术特征在于：
该材料由A、B两组分组成，所述A组分由如下重量百分数的组分组成：
所述B组分由如下重量百分数的组分组成：
A、B两组分的重量使用配比为：6∶1
A组分的制备方法为：将环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、离子液体、消泡剂混合后，再加入金属填料、触变性填料、分子筛活化粉高速分散60分钟冷却出料包装；B组分的制备方法为：将胺类水下固化剂、刚性固化剂、微胶囊化催化剂、乙醇混合后包装。
2.如权利要求1所述的用于深海修复设备的高分子灌注材料，其特征在于：所述A组分中的环氧树脂为环氧当量低于250的双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、线性酚醛环氧树脂、间苯二酚环氧树脂、间苯二酚改性酚醛环氧树脂中的一种或几种混合物。
3.如权利要求1所述的用于深海修复设备的高分子灌注材料，其特征在于：所述A组分中的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酰胺盐中的一种或几种混合物。
4.如权利要求1所述的用于深海修复设备的高分子灌注材料，其特征在于：所述A组分中的金属填料为硅铁合金粉、铜粉、镍粉中的一种。
5.如权利要求1所述的用于深海修复设备的高分子灌注材料，其特征在于：所述A组分中的触变性填料为改性硫酸钡，表面经碳酸钡和硬脂酸处理过。
6.如权利要求1所述的用于深海修复设备的高分子灌注材料，其特征在于：所述A组分中的分子筛活化粉为4A分子筛活化粉，细度800目以上。
7.如权利要求1所述的用于深海修复设备的高分子灌注材料，其特征在于：所述A组分中的消泡剂牌号为silok-4012。
8.如权利要求1所述的用于深海修复设备的高分子灌注材料，其特征在于：所述B组分中的水下固化剂是：空气化工Sur-Wet R固化剂、空气化工I-965水下固化剂、长沙普照生化MS-1085A固化剂中的一种或几种混合物。
9.如权利要求1所述的用于深海修复设备的高分子灌注材料，其特征在于：所述B组分中的刚性固化剂是：3，3-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷、4,4-二氨基二环己基甲烷、空气化工Ancamine MCA固化剂中的一种或几种混合物。
10.如权利要求1所述的用于深海修复设备的高分子灌注材料，其特征在于：所述B组分中的微胶囊化催化剂的囊芯为德国吕特格公司生产的液体石油树脂LA700，囊壁为热塑性丙烯酸树脂，微胶囊化催化剂的制备步骤为：将含有1％的十八烷基苯磺酸钠的去离子水溶液800份加入到反应釜中，然后将甲基丙烯酸甲酯100份、丙烯酸丁酯50份、过氧化苯甲酰2份、囊芯材料200份混合均匀，加入到反应釜中，通氮气置换釜内空气，缓慢升温到70℃，搅拌速度为300r／min，反应6h，加入2份过硫酸铵，继续反应2h，过滤、清洗，最后干燥得到微胶囊化催化剂。
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