CN105778421A - 一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料及其制备方法与应用。该方法将5~80重量份的环氧树脂，8~45重量份的活性稀释剂，3~70重量份的保温填料，5~55重量份防腐填料，0~10重量份颜料，0~5重量份润湿分散剂，0~6重量份硅烷偶联剂混合搅拌得甲组分；将10~95重量份胺类固化剂，5~90份固化促进剂混合搅拌得乙组分；将甲、乙组分按重量比100:5~100:80常温混合搅拌得材料。该材料具有优异力学性能、防腐性能、耐高温、可常温固化性、导热系数低、保温性优异、施工简便的特点。该材料适用于长距离油气输送管道、中低温石油化工反应设备和管道等大型石化设备和管道的防腐保温工程中。

Description

一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及保温材料领域，具体涉及一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料及其制备方法与应用。
背景技术
在能源紧缺的情况下，技能减排成为现代工业所要达到的关键目标。我国“十二五规划”中也明确要求各地区各部门把节能减排作为调整经济结构、转变经济发展方式、推动科学发展的重要抓手和突破口。
目前在我国的石油炼化行业中，传统的保温材料，多为多孔性松散材料，如岩棉、玻璃棉、珍珠岩、发泡聚氨酯等，该材料吸水率很高，最高可超过200％，有资料显示一旦吸水率超过40％，保温效果会遭受严重破坏。为了解决该材料的吸水问题，一般又会在保温材料外套一根直径为1-2m的镀锌铁皮或铝皮，由此带来的直接后果是造价大幅度上升，导致生产成本高昂，造成施工困难；同时这种保温体系在管道的弯头、接口、阀门处不易包覆，使其裸露在空气中，更易遭受腐蚀。腐蚀不仅造成巨大的经济损失，同时给安全生产带来诸多隐患，设备腐蚀问题解决不好将严重影响正常生产。综上所述，研究一种石化管道用防腐保温、薄层高效的环境友好型材料迫在眉睫。
环氧树脂由于其力学强度高、耐腐蚀性能优异、固化收缩小、界面附着力强、固化方便等优点而被广泛应用做重防腐材料的主要基料。但是普通的缩水甘油醚型环氧树脂由于其环氧值一般都在0.7以下，固化成膜后不耐高温，在120℃左右即会完全分解；多交联型耐高温环氧树脂是一种多官能度，低粘度，活性高，环氧值高(一般为0.75～0.95)，交联密度大，粘接强度大，耐热性优异的复合型环氧树脂，固化成膜后不仅具有优异的力学性能和防腐性能，同时具有持久的耐高温性；较低的粘度又避免加入有机溶剂，因此以多交联型耐高温环氧树脂为基料，以空气隔热填料为保温填料辅以相关助剂可制备一种石化管道用可常温固化的无溶剂防腐保温材料。
空气隔热填料作为一种新型的无机填料，具有以下优点：(1)密度小，且可以在0.2-0.6g/cm3之间进行调节；(2)抗压能力强，可在2-80MPa之间进行调节，因此其在研磨、混合过程中不易破碎；(3)导热系数低，低于0.1W/(m·K)，最低可达0.04W/(m·K)；(4)稳定性优异，空心微珠属无机非金属材料，晶型稳定，一般不与除氢氟酸外的酸碱反应，因此其具有极其优异的耐腐蚀性；(5)易分散，空心微珠为微米级产品，不会因表面效应而发生团聚，且其为规则的球形，流动性好，因此其在应用过程中极容易在基体中均匀分散。因此以多交联型耐高温环氧树脂为基料、以空气隔热填料作为保温填料辅以相关助剂可制备一种石化管道用可常温固化的无溶剂防腐保温材料。
发明内容
本发明是针对石油化工设备和管道，尤其是长距离油气输送管道、中低温石油化工反应设备和管道现有的传统的防护措施的缺点和不足，提供了一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料及其制备方法与应用。针对石化管道传统防护措施中施工程序繁琐、施工成本过高、防腐底漆需高温固化且固含量过低、环境污染大、防腐性能一般、保温性能较差等缺点，该材料选用多交联型耐高温环氧树脂为基料，以空气隔热填料为保温填料，加入固化剂和促进剂，可实现常温固化。该材料与底材有长久的耐热性和优异的防腐蚀性能；同时具有较低的导热系数，保温性能优异，接近100％的固含量、无VOC挥发，是一种环境友好型的无溶剂防腐保温材料。
本发明的另一个目的是将传统的“防腐层+绝热层+防护层”合并成一种多功能复合材料，既简化了施工程序，大大降低施成本；又同时具有三种材料的功能，且各种性能进一步优化。
本发明的目的通过下述技术方案实现。
一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料，该材料由甲组分和乙组分组成，所述甲组分由以下重量份数计的组分组成：
所述乙组分由以下重量份数计的组分组成：
固化剂10～95；
促进剂5～90。
其中，甲、乙组分的重量比为100:5～100:80。
进一步地，所述的多交联型耐高温环氧树脂为缩水甘油醚型环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂中的一种或者两种的混合物。其中，缩水甘油醚型环氧树脂为E44、E51、F44和F51中的一种或者两种的混合物，缩水甘油胺型环氧树脂为JEH-011、JEH-012(常熟佳发化学有限责任公司)或CZ-601和CZ-701(深圳吉澎化工有限公司)中的一种或者两种的混合物。
进一步地，所述的活性增韧剂为聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚和C12烷基缩水甘油醚中的一种或多种的混合物。
进一步地，所述的空气隔热填料为空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠和膨胀珍珠岩中的一种或多种的混合物。所述的空心陶瓷微珠为HCB-1和HCB-2(上海格润亚纳米材料有限公司)中的一种或者多种的混合物；所述的空心玻璃微珠为HGB-1和HGB-2(美国3M公司)中的一种或多种的混合物；所述的膨胀珍珠岩为EPL(郑州市奥捷进出口贸易有限公司)。
进一步地，所述的防腐填料为滑石粉、云母粉、玻璃鳞片、云母氧化铁和多聚磷酸铝中的一种或者多种的混合物。
进一步地，所述的耐高温颜料为耐高温白色颜料、耐高温黑色颜料和耐高温黄色颜料中的一种或者多种的混合物。其中所述的耐高温白色颜料为钛白粉和氧化锌中的一种或者多种的混合物；所述的耐高温黑色颜料为炭黑和二氧化锰中的一种或者多种的混合物；所述的耐高温黄色颜料为锶黄和铬黄中的一种或者多种的混合物。
进一步地，所述的高效增容剂为烷基聚醚类物质AMP-95、CF-10、V966和X405(美国陶氏化学有限公司)中的一种或者多种的混合物。
进一步地，所述的有机硅增强剂为KH550、KH560、异丁基三乙氧基硅烷和(广州化工试剂有限公司)中的一种或者多种的混合物。
进一步地，所述的固化剂为胺类固化剂和改性胺类固化剂中的一种以上。胺类固化剂为二乙烯三胺、N，N-二乙胺基丙胺、间苯二胺和二氨基二苯甲烷中的一种或者多种的混合物；改性胺类固化剂为593#、910#、低分子聚酰胺类固化剂650#和651#中的一种或者多种的混合物。
进一步地，所述的促进剂为三乙醇胺、二甲基苯胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚和2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚的三-2-乙基己酸盐中的一种或者多种的混合物。
以上所述的一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料的制备方法，包括以下步骤：
将5～80重量份的多交联型耐高温环氧树脂，8～45重量份的活性增韧剂，3～70重量份的空气隔热填料，5～55重量份的防腐填料，0～10重量份的耐高温颜料，0～5重量份的高效增容剂，0～6重量份的有机硅增强剂混合搅拌得到甲组分；将10～95重量份的固化剂，5～90重量份的促进剂混合搅拌得到乙组分；将甲、乙组分按照重量比为100:5～100:80常温混合搅拌均匀得到一种可常温固化的无溶剂防腐保温材料。
以上所述的一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料应用于长距离油气输送管道、中低温石油化工反应设备和管道等大型石化设备和管道的防腐保温工程中。
本发明相对于现有技术具备如下的突出优点和效果：
1)本发明以多交联型耐高温环氧树脂为基料，即将低粘度高活性的缩水甘油胺型与普通缩水甘油醚环氧树脂复配，加入固化剂和促进剂，常温固化所得材料不仅与基材有优异的粘接性、极佳的耐溶剂性和防腐蚀性，以及可常温固化性，而且具有优异的耐高温性，长期处于高温环境仍能保持优异的力学性能和防腐性能。总之，该材料强度高、耐久性优异，具有优异的粘接性、防腐性能及长久耐高温性；
2)本发明所述的无溶剂防腐保温材料使用保温填料代替传统的岩棉纤维或者硅酸铝毡，具有导热系数低、保温性优异的特点，可以实现疏水高效的隔热保温效果；同时克服传统保温材料施工难度大、施工程序繁琐和施工成本过高等缺点和不足。
3)本发明所述无溶剂防腐保温材料加入防腐填料，表面有一定的疏水性，阻隔了水蒸汽、二氧化碳等空气中的腐蚀与基材的直接接触，具有优异的防腐性能和耐化学介质性能。
4)本发明的无溶剂防腐保温材料可常温固化，为大面积施工提供可能；同时该材料有接近100％的固含量、无VOC挥发，属于环境友好型的无溶剂材料，适用于长距离油气输送管道、中低温石油化工反应设备和管道。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将2重量份缩水甘油醚型环氧树脂E44，3重量份缩水甘油胺型环氧树脂JEH-011，8重量份聚乙二醇二缩水甘油醚，70重量份空心陶瓷微珠HCB-1，5重量份滑石粉，0.6重量份氧化锌，0.4重量份二氧化锰，5重量份高效增容剂AMP-95，6重量份KH550混合搅拌均匀得甲组分；将95重量份胺类固化剂二乙烯三胺，5重量份促进剂三乙醇胺混合搅拌均匀得乙组分。使用时将甲乙组分(100g甲组分、5g乙组分)按100:5的重量比例混合搅拌均匀得到无溶剂防腐保温材料。
实施例2
将5重量份缩水甘油醚型环氧树脂E51，10重量份缩水甘油胺型环氧树脂JEH-011，45重量份聚丙二醇二缩水甘油醚，3重量份膨胀珍珠岩EPL(郑州市奥捷进出口贸易有限公司)，23重量份云母粉，6重量份钛白粉，4重量份二氧化锰，2.5重量份高效增容剂CF-10，1.5重量份KH560混合搅拌均匀得甲组分；将10重量份胺类固化剂N，N-二乙胺基丙胺，90重量份促进剂二甲基苯胺混合搅拌均匀得到乙组分。使用时将甲乙组分(100g甲组分、80g乙组分)按100:80的重量比例混合搅拌均匀得到无溶剂防腐保温材料。
实施例3
将10重量份缩水甘油醚型环氧树脂F44，10重量份缩水甘油胺型环氧树脂CZ-601，5重量份苄基缩水甘油醚，13.5重量份空心玻璃微珠HGB-1，55重量份玻璃鳞片，2.2重量份钛白粉，1.3重量份炭黑，1重量份高效增容剂V966，2重量份异丁基三乙氧基硅烷混合搅拌均匀得甲组分；将94重量份改性胺类固化剂593#，6重量份促进剂2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚混合搅拌均匀得到乙组分。使用时将甲乙组分(100g甲组分、23g乙组分)按100:23的重量比例混合搅拌均匀得到无溶剂防腐保温材料。
实施例4
将33重量份缩水甘油醚型环氧树脂F51，7重量份缩水甘油胺型环氧树脂CZ-601，8重量份苯基缩水甘油醚，23.5重量份空心陶瓷微珠HCB-2(上海格润亚纳米材料有限公司)，16.5重量份云母氧化铁，4.3重量份氧化锌，2.7重量份炭黑，2.2重量份高效增容剂X405(美国陶氏化学有限公司)，2.8重量份KH550混合搅拌均匀得甲组分；将90.2重量份改性胺类固化剂910#，9.8重量份促进剂2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚的三-2-乙基己酸盐混合搅拌均匀得乙组分。使用时将甲乙组分(100g甲组分、53g乙组分)按100:53的重量比例混合搅拌均匀得到无溶剂防腐保温材料。
实施例5
将35重量份缩水甘油醚型环氧树脂E44，45重量份缩水甘油胺型环氧树脂CZ-701，10重量份聚乙二醇二缩水甘油醚，3重量份空心玻璃微珠HGB-2(上海格润亚纳米材料有限公司)，5重量份多聚磷酸铝，0.5重量份铬黄，0.8重量份高效增容剂AMP-95，0.7重量份KH550混合搅拌均匀得甲组分；将92重量份胺类固化剂间苯二胺，8重量份促进剂三乙醇胺混合搅拌均匀得到乙组分。使用时将甲乙组分(100g甲组分、50g乙组分)按重量比100:50的比例混合搅拌均匀得到无溶剂防腐保温材料。
实施例6
将15重量份缩水甘油醚型环氧树脂E51，17重量份缩水甘油胺型环氧树脂CZ-701(深圳吉鹏化工有限公司)，8重量份聚丙二醇二缩水甘油醚，10重量份空心玻璃微珠HGB-1，14重量份空心陶瓷微珠HCB-1，28重量份云母粉，4重量份锶黄，1.7重量份高效增容剂CF-10，2.3重量份KH560混合搅拌均匀得甲组分；将88.5重量份胺类固化剂二氨基二苯甲烷，11.5重量份促进剂二甲基苯胺的三-2-乙基己酸盐混合搅拌均匀得到乙组分。使用时将甲乙组分(100g甲组分、77g乙组分)按重量比100:77的比例混合搅拌均匀得到无溶剂防腐保温材料。
实施例7
将6重量份缩水甘油醚型环氧树脂F44，30重量份缩水甘油胺型环氧树脂JEH-012(常熟佳发化学有限责任公司)，10重量份苯基缩水甘油醚，21重量份空心玻璃微珠HGB-2，9重量份膨胀珍珠岩EPL(郑州市奥捷进出口贸易有限公司)，20重量份滑石粉，2重量份钛白粉，0.6重量份炭黑，0.9重量份高效增容剂V966，0.5重量份异丁基三乙氧基硅烷混合搅拌均匀得甲组分；将75重量份改性胺类固化剂650#，25重量份促进剂2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚混合搅拌均匀得到乙组分。使用时将甲乙组分(100g甲组分、18g乙组分)按重量比100:18的比例混合搅拌均匀得到无溶剂防腐保温材料。
实施例8
将18重量份缩水甘油醚型环氧树脂F51，5重量份缩水甘油胺型环氧树脂JEH-012(常熟佳发化学有限责任公司)，10重量份C12烷基缩水甘油醚，22.5重量份空心玻璃微珠HGB-2，22.5重量份空心陶瓷微珠HCB-2(上海格润亚纳米材料有限公司)，15重量份玻璃鳞片，0.9重量份氧化锌，0.6重量份炭黑，3.2重量份高效增容剂X405(美国陶氏化学有限公司)，2.3重量份异丁基三乙氧基硅烷混合搅拌均匀得甲组分；将86.7重量份改性胺类固化剂651#，13.3重量份促进剂2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚的三-2-乙基己酸盐混合搅拌均匀得乙组分。使用时将甲乙组分(100g甲组分、43g乙组分)按100:43的重量比例混合搅拌均匀得到无溶剂防腐保温材料。
表1、表2为实例1-8制得的无溶剂防腐保温材料的性能参数表。
表1
表2
a测试条件：23℃养护7天后,150℃灼烧24小时
通过以上实施例结果的分析可知：
1)本发明提供了一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料，该材料具有可常温固化性，优异的力学性能及防腐性能，极佳的耐高温性，该材料强度高，耐久性优异。
2)本发明提供了一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料，使用保温填料代替传统的岩棉纤维或者硅酸铝毡，具有导热系数低、保温性优异的特点，可以实现疏水高效的隔热保温效果。
3)本发明提供了一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料及其制备方法，该材料可常温固化、适合大面积施工，接近100％的固含量，无VOC挥发，是一种环境友好型的无溶剂防腐保温材料，适用于长距离油气输送管道、中低温石油化工反应设备和管道。
上述实施事例是本发明提供的可常温固化的无溶剂防腐保温材料及其制备方法与其在中低温石油化工设备和管道应用的较优实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施事例限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料，其特征在于，该材料由甲组分和乙组分组成，所述甲组分由以下重量份数计的组分组成：
多交联型耐高温环氧树脂5~80；
活性增韧剂8~45；
空气隔热填料3~70；
防腐填料5~55；
耐高温颜料0~10；
高效增容剂0~5；
有机硅增强剂0~6；
所述乙组分由以下重量份数计的组分组成：
固化剂10~95；
促进剂5~90；
其中，甲、乙组分的重量比为100:5~100:80。
2.根据权利要求1所述的一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料，其特征在于，所述多交联型耐高温环氧树脂为缩水甘油醚型环氧树脂和缩水甘油胺型环氧树脂中的一种或者两种的混合物；其中，缩水甘油醚型环氧树脂为E44、E51、F44和F51中的一种或者两种的混合物，缩水甘油胺型环氧树脂为JEH-011、CZ-601、常熟佳发化学有限责任公司的JEH-012和深圳吉鹏化工有限公司的CZ-701中的一种或者多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料，其特征在于，所述活性增韧剂为聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚和C12烷基缩水甘油醚中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料，其特征在于，所述空气隔热填料为空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠和膨胀珍珠岩中的一种或多种的混合物；所述空心陶瓷微珠为HCB-1和上海格润亚纳米材料有限公司的HCB-2中的一种或者多种的混合物；所述空心玻璃微珠为HGB-1和美国3M公司的HGB-2中的一种或者多种的混合物；所述膨胀珍珠岩为郑州市奥捷进出口贸易有限公司的EPL。
5.根据权利要求1所述的一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料，其特征在于，所述防腐填料为滑石粉、云母粉、玻璃鳞片、云母氧化铁和多聚磷酸铝中的一种或者多种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料，其特征在于，所述耐高温颜料为耐高温白色颜料、耐高温黑色颜料和耐高温黄色颜料中的一种或多种的混合物；其中，所述耐高温白色颜料为钛白粉和氧化锌中的一种或多种的混合物；所述耐高温黑色颜料为炭黑和二氧化锰中的一种或者多种的混合物；所述耐高温黄色颜料为锶黄和铬黄中的一种或者多种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料，其特征在于，所述高效增容剂为AMP-95、CF-10、V966和美国陶氏化学有限公司的X405中的一种或者多种的混合物；所述有机硅增强剂为KH550、KH560、异丁基三乙氧基硅烷和广州化工试剂有限公司的正辛基三乙氧基硅烷中的一种或者多种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料，其特征在于，所述固化剂为胺类固化剂和改性胺类固化剂中的一种或者多种的混合物；所述胺类固化剂为二乙烯三胺、N，N-二乙胺基丙胺、间苯二胺和二氨基二苯甲烷中的一种或者多种的混合物；所述改性胺类固化剂为593#、910#、低分子聚酰胺类固化剂650#和651#中的一种或者多种的混合物；所述促进剂为三乙醇胺、二甲基苯胺、2,4,6-三（二甲基氨基甲基）苯酚和2,4,6-三（二甲基氨基甲基）苯酚的三-2-乙基己酸盐中的一种或者多种的混合物。
9.制备权利要求1所述的一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
先将5~80重量份的多交联型耐高温环氧树脂，8~45重量份的活性增韧剂，3~70重量份的空气隔热填料，5~55重量份的防腐填料，0~10重量份的耐高温颜料，0~5重量份的高效增容剂，0~6重量份的有机硅增强剂混合搅拌均匀，得甲组分；再将10~95重量份的固化剂，5~90重量份的促进剂混合搅拌均匀，得乙组分；最后将甲、乙组分按照重量比为100:5~100:80常温混合搅拌均匀，得一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料。
10.权利要求1~8任一项所述的一种石化管道用的可常温固化的无溶剂防腐保温材料应用于长距离油气输送管道、中低温石油化工反应设备和管道的大型石化设备和管道的防腐保温工程中。
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