CN105754445A - 固塑复合重防腐环氧粉末及其应用 - Google Patents

固塑复合重防腐环氧粉末及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种固塑复合重防腐环氧粉末，具有环氧树脂、改性热塑性树脂、固化剂、增韧剂、流平剂、颜料、抗氧剂和填料。本发明固塑复合重防腐环氧粉末使用环氧树脂和改性热塑性树脂复合，是热固性粉末和热塑性粉末有机的、完美的结合体。本发明固塑复合重防腐环氧粉末经静电喷涂，在加热熔融、固化过程中，通过环氧树脂和改性热塑性树脂复合，以及配合特定的固化体系，形成一个互穿网络致密的体型结构，构成钢管外表面整体网络体型结构的防腐防护层。本发明还公开了该固塑复合重防腐环氧粉末应用于防腐管的制备。

Description

固塑复合重防腐环氧粉末及其应用
技术领域
本发明涉及石油天然气管道的防腐领域，具体来说，涉及一种固塑复合重防腐环氧粉末及其制备方法，以及将该环氧粉末用于制备防腐管。
背景技术
随着我国经济建设的飞速发展，以及石油工业的不断发展，对管道防腐的要求越来越高，迫切需要开发出生产工艺简便，性价比更加合理的防腐结构。
传统的防腐涂层结构包括使用热固性防腐粉末和热塑性防腐粉末。热固性防腐粉末包括环氧树脂系、聚酯系、丙烯酸树脂系。热塑性防腐粉末包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氯乙烯、氯化聚醚系。其中，应用较多的分别为环氧树脂系、聚乙烯系。然而，传统环氧防腐粉末涂层耐冲击性、吸湿性差，传统聚乙烯防腐粉末涂层缺点是机械强度不高，对基体的附着力较差。同时，采用传统防腐粉末制备的防腐管道也存在众多缺陷，例如石油沥青防腐管生产过程污染严重，高温易流淌，低温易脆裂脱落、三层PE防腐管生产成本高、成型难度大，阴极屏蔽很难实现阴极保护；普通外防腐环氧粉末涂层抗冲击强度、耐磨性、耐紫外线性差等问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于通过热固性树脂和改性热塑性树脂复合，以及配合特定的固化体系提供一种性能优异的新型固塑复合重防腐环氧粉末及其制得的防腐管。
本发明固塑复合重防腐环氧粉末经静电喷涂，在加热熔融、固化时，由于热固性树脂与改性热塑性树脂固化动力参数不同、热特性不同，固化过程中环氧树脂在高温下与固化剂发生交联反应，下移固化于钢管表面，形成防腐层，改性热塑性树脂在高温下亦与固化剂反应，改性热塑性树脂向涂层外表“游离”于涂层表面，形成防护层，形成一个互穿网络(IPN)致密的体型结构，构成钢管外表面整体网络体型结构的防腐防护层。
在一个方面，本发明提供一种固塑复合重防腐环氧粉末，由以下组分组成:
环氧树脂100重量份；改性热塑性树脂100重量份；固化剂20-30重量份；增韧剂10-20重量份；流平剂5-10重量份；颜料20-30重量份；抗氧剂1-5重量份；填料40-60重量份。
进一步优选，环氧树脂100重量份；改性热塑性树脂100重量份；固化剂23-27重量份；增韧剂12-16重量份；流平剂6-8重量份；颜料24-28重量份；抗氧剂2-3重量份；填料45-55重量份。
在另一个方面，本发明提供根据上述配比制备固塑复合重防腐环氧粉末的方法，包括：1、所有物料按配比称取，置于高速混合机，600转/分混合5-10min；2、再用双螺杆挤出机挤出，螺杆排布为标准排布，挤出温度控制在90-110℃之间；3、挤出料经压片、风冷后，粉碎至35-55μm的颗粒；4、颗粒物过120目筛，收集、检验、包装备用。
在另一方面中，本发明提供所述固塑复合重防腐环氧粉末制备的具有固塑复合重防腐环氧粉末涂层的防腐管。
在另一个方面，本发明提供一种防腐管的制备方法，包括：1、表面处理：A高温速烧，除去表面的油、锈和其它疏松积淀物、水分等。B喷砂或喷丸处理至Sa2.5级，锚纹深度40-100μm。C清理管壁表面，除尘至近白级。2、工件预热，一般控制在220-240℃范围内，不得超过260℃，以防止氧化。3、将固塑复合重防腐环氧粉末喷涂于工件表面至要求厚度。4、按固化要求进行固化。固化条件：230℃固化时间：快型、30秒；慢型、60秒；5、涂层冷却。6、工件降温至90℃以下时进行表面检验。所述涂膜厚度：普通级300-400μm，加强级500-700μm。
在另一个方面，本发明提供一种固塑复合重防腐环氧粉末在制备防腐管中的应用。
在本发明的一个或多个优选地实施方案中，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂，其中双酚A优选E-12；所述双酚A型环氧树脂韧性好，具有高的软化点，酚醛环氧树脂涂膜硬度高，耐热性、耐磨性、耐化学腐蚀及对基材附着力好，使用者复合能够赋予涂层优异的柔性和强度；优选，两者质量比为40-60:60-40，更进一步，优选50:50。
一个或多个优选地实施方案中，所述热塑性树脂选自马来酸酐接枝聚乙烯，所述聚乙烯为低密度聚乙烯和高密度聚乙烯混合物；所述马来酸酐接枝聚乙烯，在高温下能够与固化剂反应，从而向涂层外表“游离”于涂层表面，形成防护层，能够调节涂层抗冲击性，耐磨性，耐化学腐蚀，提高附着力。
一个或多个优选地实施方案中，所述固化剂选自高分子端羟基化合物和咪唑类固化剂的复配物，其中，高分子端羟基化合物和咪唑类固化剂的质量比为100:1-10，优选100:3-7。通过二者的协同作用，能够赋予本发明固塑复合重防腐环氧粉末具有良好的柔韧性以及较快的反应速度。所述高分子端羟基化合物为端羟基酚醛树脂和端羟基聚醚树脂，优选地，端羟基酚醛树脂与端羟基聚醚树脂的重量比为1:2；所述咪唑类固化剂选自咪唑，2-甲基咪唑，2-苯基咪唑，考虑到固化温度的降低以及涂层柔韧性的提高，优选2-甲基咪唑。
一个或多个优选地实施方案中，所述增韧剂为丁基胶乳。
一个或多个优选地实施方案中，所述流平剂为788流平剂。
一个或多个优选地实施方案中，选自炭黑、氧化铁红、氧化锌的一种或2种以上。
一个或多个优选地实施方案中，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168的一种或2种以上。
一个或多个优选地实施方案中，所述填料为硫酸钡、石英粉、碳酸钙、滑石粉的一种或2种以上。
一个或多个优选地实施方案中，所述喷砂除锈用砂应干燥，采用石英砂。石英砂颗粒应均匀且无杂质，粒径在2mm～4mm之间。喷砂工作压力宜为0.4MPa～0.6MPa。
本发明具有以下有益的技术效果
本发明固塑复合重防腐环氧粉末使用环氧树脂和改性热塑性树脂复合，是热固性粉末和热塑性粉末有机的、完美的结合体：既有环氧粉末附着力强，抗冲击强度大，耐磨耐划伤，又有热塑性粉末涂层耐候性好、不粉化，涂层表面硬度好。同时，有机溶剂挥发物(VOC)等于零，既节省能源，又无环境污染，相对而言，无三废问题，无危害，无危险。生产和操作比较安全，无臭，无毒，对人体无生理上的影响。
本发明使用特定的高分子端羟基化合物和咪唑类固化剂的复配物进行固化，通过二者的协同作用，能够赋予本发明固塑复合重防腐环氧粉末良好的柔韧性以及较快的反应速度。因此，本发明固塑复合重防腐环氧粉末施工方便、无需底漆、固化迅速，可实现高效率的流水线作业，而且管道检测和修补简便，涂层质量容易控制。
本发明获得固塑复合重防腐环氧粉末涂层的防腐管为可代替沥青防腐管、普通环氧粉末防腐管、三层PE防腐管的理想防腐管道。涂层附着力强、耐磨耐划伤、抗冲击，耐候性好、不粉化，在国内各油田的输油、输气管线，城市供水、供气管线的防腐均可使用。
附图说明
附图纳入到本说明书中，并形成本说明书的一部分。附图用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1本发明固塑复合重防腐环氧粉末涂层电镜扫描测试照片。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1
一种固塑复合重防腐环氧粉末，其组成及重量份数为：
环氧树脂100重量份、改性热塑性树脂100重量份、端羟基酚醛树脂10重量份、端羟基聚醚树脂10重量份、咪唑1重量份、丁基胶乳15重量份、788流平剂6重量份、炭黑20重量份、抗氧剂10103重量份、硫酸钡30重量份、石英粉25重量份。所述环氧树脂选自40重量份双酚A型环氧树脂和60重量份酚醛环氧树脂；所述热塑性树脂选自马来酸酐接枝聚乙烯，所述聚乙烯为低密度聚乙烯和高密度聚乙烯混合物。
将上述物料按配比称取，置于高速混合机，600转/分混合5min；再用双螺杆挤出机挤出，螺杆排布为标准排布，挤出温度控制在90℃；挤出料经压片、风冷后，粉碎至35-55μm的颗粒；颗粒物过120目筛，收集、检验、包装备用。
实施例2
一种固塑复合重防腐环氧粉末，其组成及重量份数为：
环氧树脂100重量份、改性热塑性树脂100重量份、端羟基酚醛树脂8重量份、端羟基聚醚树脂16重量份、2-甲基咪唑1重量份、丁基胶乳15重量份、788流平剂8重量份、氧化铁红25重量份、抗氧剂1683重量份、碳酸钙25重量份、滑石粉25重量份。所述环氧树脂选自60重量份双酚A型环氧树脂和40重量份酚醛环氧树脂；所述热塑性树脂选自马来酸酐接枝聚乙烯，所述聚乙烯为低密度聚乙烯和高密度聚乙烯混合物。
将上述物料按配比称取，置于高速混合机，600转/分混合8min；再用双螺杆挤出机挤出，螺杆排布为标准排布，挤出温度控制在100℃；挤出料经压片、风冷后，粉碎至35-55μm的颗粒；颗粒物过120目筛，收集、检验、包装备用。
实施例3
一种固塑复合重防腐环氧粉末，其组成及重量份数为：
环氧树脂100重量份、改性热塑性树脂100重量份、端羟基酚醛树脂10重量份、端羟基聚醚树脂15重量份、2-苯基咪唑2重量份、丁基胶乳15重量份、788流平剂8重量份、氧化锌30重量份、抗氧剂1682重量份、抗氧剂10102重量份、碳酸钙25重量份、滑石粉20重量份。所述环氧树脂选自50重量份双酚A型环氧树脂和50重量份酚醛环氧树脂；所述热塑性树脂选自马来酸酐接枝聚乙烯，所述聚乙烯为低密度聚乙烯和高密度聚乙烯混合物。
将上述物料按配比称取，置于高速混合机，600转/分混合10min；再用双螺杆挤出机挤出，螺杆排布为标准排布，挤出温度控制在110℃；挤出料经压片、风冷后，粉碎至35-55μm的颗粒；颗粒物过120目筛，收集、检验、包装备用。
实施例4
一种具有固塑复合重防腐环氧粉末涂层的防腐管，制备方法如下:
1、钢管表面处理：A高温速烧，除去表面的油、锈和其它疏松积淀物、水分等。B喷砂或喷丸处理至Sa2.5级，锚纹深度40-100μm。C清理管壁表面，除尘至近白级。2、工件预热，一般控制在220-240℃范围内，不得超过260℃，以防止氧化。3、将上述实施例1-3制备的任一种固塑复合重防腐环氧粉末喷涂于工件表面至要求厚度。4、按固化要求进行固化。固化条件：230℃固化时间：快型、30秒；慢型、60秒；5、涂层冷却。6、工件降温至90℃以下时进行表面检验。所述涂膜厚度：普通级300-400μm，加强级500-700μm。
所述喷砂除锈用砂应干燥，采用石英砂。石英砂颗粒应均匀且无杂质，粒径在2mm～4mm之间。喷砂工作压力宜为0.4MPa～0.6MPa。
表1固塑复合重防腐环氧粉末涂层性能指标:
表2固塑复合重防腐环氧粉末涂层与其它防腐材质对比
本发明固塑复合重防腐环氧粉末检验执行SY/T0315-2005《埋地钢质钢管道熔结环氧粉末外涂层技术规范》。

Claims (10)

1.一种固塑复合重防腐环氧粉末，其组成及重量份数为：
环氧树脂100重量份；改性热塑性树脂100重量份；固化剂20-30重量份；增韧剂10-20重量份；流平剂5-10重量份；颜料20-30重量份；抗氧剂1-5重量份；填料40-60重量份；
所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂，其中，双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂的质量比为40-60:60-40；所述热塑性树脂选自马来酸酐接枝聚乙烯，所述聚乙烯为低密度聚乙烯和高密度聚乙烯的混合物；所述固化剂选自高分子端羟基化合物和咪唑类固化剂的复配物，其中，高分子端羟基化合物和咪唑类固化剂的质量比为100:1-10；所述增韧剂为丁基胶乳。
2.根据权利要求1所述的固塑复合重防腐环氧粉末，所述高分子端羟基化合物为端羟基酚醛树脂和端羟基聚醚树脂，所述咪唑类固化剂选自咪唑，2-甲基咪唑，2-苯基咪唑的一种。
3.根据权利要求1-2任一项所述的固塑复合重防腐环氧粉末，所述双酚A优选E-12。
4.根据权利要求1-2任一项所述的固塑复合重防腐环氧粉末，所述流平剂为788流平剂。
5.根据权利要求1-2任一项所述的固塑复合重防腐环氧粉末，所述颜料选自炭黑、氧化铁红、氧化锌的一种或2种以上。
6.根据权利要求1-2任一项所述的固塑复合重防腐环氧粉末，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168的一种或2种以上。
7.权利要求1-6任一项所述固塑复合重防腐环氧粉末的制备方法，包括：1、所有物料按配比称取，置于高速混合机，600转/分混合5-10min；2、再用双螺杆挤出机挤出，螺杆排布为标准排布，挤出温度控制在90-110℃之间；3、挤出料经压片、风冷后，粉碎至35-55μm的颗粒；4、颗粒物过120目筛，收集、检验、包装备用。
8.一种防腐管，具有如权利要求1-6任一项所述的固塑复合重防腐环氧粉末防腐涂层。
9.一种防腐管的制备方法，包括：1、表面处理：A高温速烧，除去表面的油、锈和其它疏松积淀物、水分等；B喷砂或喷丸处理至Sa2.5级，锚纹深度40-100μm。C清理管壁表面，除尘至近白级；2、工件预热，一般控制在220-240℃范围内，不得超过260℃，以防止氧化；3、将权利要求1-6任一项所述的重防腐环氧粉末喷涂于工件表面至要求厚度；4、按固化要求进行固化，固化条件：230℃固化时间：快型、30秒；慢型、60秒；5、涂层冷却；6、工件降温至90℃以下时进行表面检验；所述涂膜厚度：普通级300-400μm，加强级500-700μm。
10.权利要求1-6任一项所述固塑复合重防腐环氧粉末在制备防腐管中的应用。
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