CN107189658A - 用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆及其制备和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及防腐涂料技术领域，具体公开一种用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆及其制备和使用方法。所述面漆由A、B组分按质量比2.8:1‑3.2:1组成，所述A组分按重量份计包括以下组分：水性环氧乳液：50‑60份，水性聚苯胺乳液：10‑20份，分散剂：2‑3份，消泡剂：1‑2份，成膜助剂：3‑5份，防闪锈剂：2‑3份，流变助剂：2‑3份，附着力促进剂：1‑2份，流平剂：1‑2份，颜填料：30‑40份，去离子水：20‑30份；所述B组分按重量份计包括以下组分：异氰酸酯：20‑30份，溶剂：5‑15份。本发明能够适用于高湿低温环境下金属腐蚀领域，具有优异的耐水性、耐盐雾性和耐化学性。

Description

用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆及其制备和使用方法
技术领域
本发明属于防腐涂料技术领域，更具体地说，是涉及一种用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆及其制备和使用方法。
背景技术
金属腐蚀是日常生活中常见现象，不仅影响仪器设备美观，且对设备的安全也造成隐患，甚至可能造成仪器设备的失灵，给国民经济造成了巨大的损失，每年我国由于金属腐蚀造成的经济损失高达300亿元以上，大概占国民生产总值的4％。目前为止，对于金属防护的最有效方法之一是涂覆一种防腐蚀涂层，即美观又可起到防护的作用。
随着时代进步和环境保护意识的日益增强，人们对水性涂料的需求越来越迫切，水性涂料在我国涂料领域也越来越普及。在我国东部沿海和广东福建等地区，由于冬季阴冷潮湿，不利于水性漆的施工，会产生漆膜表面发白、不干及附着力差等缺点，且环氧涂料普遍存在的一个缺点就是耐酸性差，这对于一些油气管道、油罐等使用场合来讲，有很大限制。
发明内容
本发明提供一种用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆及其制备方法，旨在解决水性漆在高湿低温环境下不方便施工，且耐酸性差的问题。
进一步地，本发明还提供的了用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆的使用方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆，由A、B组分组成，所述A组分按重量份计包括以下组分：水性环氧乳液：50-60份，水性聚苯胺乳液：10-20份，分散剂：2-3份，消泡剂：1-2份，成膜助剂：3-5份，防闪锈剂：2-3份，流变助剂：2-3份，附着力促进剂：1-2份，流平剂：1-2份，颜填料：30-40份，去离子水：20-30份；所述B组分按重量份计包括以下组分：异氰酸酯：20-30份，溶剂：5-15份。
优选地，所述A组分按重量份计包括以下组分：水性环氧乳液：55份，水性聚苯胺乳液：13份，分散剂：2.4份，消泡剂：1.5份，成膜助剂：4.5份，防闪锈剂：2.3份，流变助剂：2.5份，附着力促进剂：1.6份，流平剂1.6份，颜填料：36份，去离子水：22份；所述B组分按重量份计包括以下组分：异氰酸酯24份，溶剂11份。
优选地，所述水性环氧乳液为固体双酚A环氧树脂的水分散液。
优选地，所述的异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的混合物，所述IPDI与HDI的质量比为2:1-3:1。
优选地，所述流变助剂为无溶剂的水性非离子型聚氨酯流变改性剂或有机膨润土中的一种。
优选地，所述溶剂为丙二醇二乙酸酯。
优选地，所述附着力促进剂为硅烷偶联剂。
用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆的制备方法，所述方法包括：
步骤1：按上述原料配比称取各组分；
步骤2：将称取的所述水性环氧乳液、水性聚苯胺乳液、去离子水、附着力促进剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、防闪锈剂、流平剂、流变助剂、颜填料进行混料处理，得到A组分；
步骤3：将异氰酸酯、溶剂进行混料处理，得到B组分。
优选地，所述步骤2的混料处理，包括以800-1200rpm的速度分散30min，形成均匀漆浆，研磨，研磨细度≤25um，然后用150-200目滤布过滤；所述步骤3的混料处理，以500～800rpm的搅拌速度进行搅拌。
优选地，将制备好的所述A、B组分按照质量比为2.8:1-3.2:1进行混料处理，并加入占A组分和B组分总质量0.1～10％的去离子水，搅拌至均匀，并且在2h内使用。
本发明提供的用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆的有益效果在于：
1、本发明能够适用于高湿低温环境下的金属腐蚀领域，有水稀释性、快干型的优点不含NPE等游离乳化剂，漆膜不起泡、橘皮、泛白。
2、本发明以环氧树脂乳液为基体，具有环氧树脂的优点，耐腐蚀性强、硬度高，以异氰酸酯为为固化剂，具有聚氨酯的优点，具有优异的耐磨性和保护性能，防锈剂耐化学性好，可低温干燥。
3、本发明使用的水性聚苯胺乳液具有防腐蚀作用，聚苯胺被视为合成金属，比铁或铜的惰性还强，使涂料具有优异的耐脏污性能和耐化学性能，作用机制如下：
表面钝化作用：铁表面上涂过含有聚苯胺的底漆后，聚苯胺与铁发生作用，使铁表面生成Fe3O4和γ-Fe2O3的夹层钝化母体层，对底材上的电荷传递起到阻碍作用；
隔离阳极部分和阴极部分的反应：当水和腐蚀性离子穿透涂层并与铁接触时，聚苯胺可以起到阻碍电荷转移的作用，从而将腐蚀过程中的阳极和阴极反应隔离开，抑制腐蚀过程的持续进行，使铁表面所处的条件更有利于Fe3O4和γ-Fe2O3钝化层的形成与保持，促进聚苯胺底漆的长久附着和防腐蚀作用；
屏蔽作用：涂层长久使用性能有所下降，在界面就要过度碱化，并发生层间剥落，此时聚苯胺的屏蔽作用，使底材仍能受到聚苯胺的保护。
本发明制备工艺简单，使用方便。
附图说明
图1为未经处理的基材表面的SEM图片；
图2为经过本发明实施例1涂装后的基材表面的SEM图片。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
上述用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆以环氧树脂乳液为基体，以异氰酸酯为固化剂，并与聚苯胺乳液及其他组分相互协同作用，使干燥后的漆膜具有优异的耐水性、耐酸性、耐盐雾性，且具有快干特性，适用于环境湿度高且温度低的条件下施工，漆膜不起泡、橘皮、泛白。
实施例1
本实施例提供的油气管道的水性环氧聚氨酯面漆，原料按重量份计，所述A组分包括以下组分：水性环氧乳液：55份，水性聚苯胺：13份，分散剂：2.4份，消泡剂：1.5份，成膜助剂：4.5份，防闪锈剂：2.3份，流变助剂：2.5份，附着力促进剂：1.6份，流平剂1.6份，颜填料：36份，去离子水：22份；所述B组分包括以下组分：异氰酸酯24份，溶剂11份。
其中所述的异氰酸酯中异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)为17份，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为7份。
上述油气管道的水性环氧聚氨酯面漆的制备方法包括：
步骤1：按上述原料配比称取各组分；
步骤2：将水性环氧乳液、水性聚苯胺乳液、去离子水、附着力促进剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、防闪锈剂、流平剂、流变助剂、颜填料依次加入投料罐中，以800-1200rpm分散30min，形成均匀漆浆，研磨，研磨细度≤25um，然后用200目滤布过滤，即得组分A；
步骤3：将异氰酸酯、溶剂依次加入投料罐中，以转速500-800rpm搅拌,直至搅拌均匀，即得组分B；
将所述A、B组分分别包装，得到所述用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆。
实施例2
本实施例提供的油气管道的水性环氧聚氨酯面漆，原料按重量份计，所述A组分包括以下组分：水性环氧乳液：50份，水性聚苯胺乳液：10份，分散剂：2.1份，消泡剂：1.1份，成膜助剂：4.2份，防闪锈剂：2.0份，流变助剂：2.0份，附着力促进剂：1.2份，流平剂：1.2份，颜填料：30份，去离子水：20份；所述B组分包括以下组分：异氰酸酯：21份，溶剂：10份。
其中所述的异氰酸酯中IPDI为15份，HDI为6份。
上述油气管道的水性环氧聚氨酯面漆的制备方法同实施例1所述，不再赘述。
实施例3
本实施例提供的油气管道的水性环氧聚氨酯面漆，原料按重量份计，所述A组分包括以下组分：水性环氧乳液：53份，水性聚苯胺乳液：13份，分散剂：2.5份，消泡剂：1.6份，成膜助剂：4份，防闪锈剂：2.5份，流变助剂；2.2份，附着力促进剂：1.3份，流平剂：1.4份，颜填料：35份，去离子水：24份；所述B组分包括以下组分：异氰酸酯：25份，溶剂：12.4份。
其中所述的异氰酸酯中IPDI为17份，HDI为8份。
上述油气管道的水性环氧聚氨酯面漆的制备方法同实施例1所述，不再赘述。
实施例4
本实施例提供的油气管道的水性环氧聚氨酯面漆，原料按重量份计，所述A组分包括以下组分：水性环氧乳液：57份，水性聚苯胺乳液：15份，分散剂：2.7份，消泡剂：1.5份，成膜助剂：4.7份，防闪锈剂：2.5份，流变助剂：2.7份，附着力促进剂：1.8份，流平剂：1.8份，颜填料：34份，去离子水：26份；所述B组分包括以下组分：异氰酸酯：27份，溶剂：12.8份。
其中所述的异氰酸酯中IPDI为19份，HDI为8份。
上述油气管道的水性环氧聚氨酯面漆的制备方法同实施例1所述，不再赘述。
实施例5
本实施例提供的油气管道的水性环氧聚氨酯面漆，原料按重量份计，所述A组分包括以下组分：水性环氧乳液：60份，水性聚苯胺乳液：20份，分散剂：2.8份，消泡剂：1.7份，成膜助剂：5份，防闪锈剂：2.9份，流变助剂：3份，附着力促进剂：1.8份，流平剂：2份，颜填料：37份，去离子水：30份；所述B组分包括以下组分：异氰酸酯：30份，溶剂：13份。
其中所述的异氰酸酯中IPDI为21份，HDI为9份。
上述油气管道的水性环氧聚氨酯面漆的制备方法同实施例1所述，不再赘述。
上述实施例1至实施例5性能检测结果如表1所示。
表1 性能检测结果
由表1结果可以得出，本发明所述油气管道的水性环氧聚氨酯面漆具有优异的耐水性、耐酸性、耐盐雾性，满足一般油气管道、油罐等的耐水性、耐酸性、耐腐蚀性的要求，且表干快速，避免由于低温髙湿环境造成的水分挥发慢，漆膜泛白、附着力差等问题。
将本发明实施例1所述的油气管道的水性环氧聚氨酯面漆涂在基材表面，未经处理与经过涂装后的基材表面的SEM图片分别如图1、图2所示。分别将图1中标识的A区域及图2中标识的B区域做EDS分析，结果如表2所示。
表2是未经处理及经过涂装后基材表面的EDS分析
元素含量(wt％) 区域A 区域B
Fe 92.9 70.3
C 0.21 0.15
Si 0.33 0.29
Ni 0.18 0.17
Mn 0.55 0.48
O 0.3 28.52
Cu 0.14 0.12
--
由SEM照片及EDS分析数据，可知：
将本发明实施例1所述的油气管道的水性环氧聚氨酯面漆涂在基材表面上，如图2所示，基材表面形成一层致密的氧化物，经EDS元素分析后得出是Fe3O4和γ-Fe2O3的钝化层，对底材上的电荷传递起到阻碍作用。当水和腐蚀性离子穿透涂层并与铁接触时，聚苯胺可以起到阻碍电荷转移的作用，从而将腐蚀过程中的阳极和阴极反应隔离开，抑制腐蚀过程的持续进行，使铁表面所处的条件更有利于Fe3O4和γ-Fe2O3钝化层的形成与保持，促进聚苯胺底漆的长久附着和防腐蚀作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆，其特征在于：由A、B组分组成，所述A、B组分质量比为2.8:1-3.2:1；
所述A组分按重量份计包括以下组分：水性环氧乳液：50-60份，水性聚苯胺乳液：10-20份，分散剂：2-3份，消泡剂：1-2份，成膜助剂：3-5份，防闪锈剂：2-3份，流变助剂：2-3份，附着力促进剂：1-2份，流平剂：1-2份，颜填料：30-40份，去离子水：20-30份；
所述B组分按重量份计包括以下组分：异氰酸酯：20-30份，溶剂：5-15份。
2.根据权利要求1所述的用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆，其特征在于：所述A组分按重量份计包括以下组分：水性环氧乳液：55份，水性聚苯胺乳液：13份，分散剂：2.4份，消泡剂：1.5份，成膜助剂：4.5份，防闪锈剂：2.3份，流变助剂：2.5份，附着力促进剂：1.6份，流平剂1.6份，颜填料：36份，去离子水：22份；所述B组分按重量份计包括以下组分：异氰酸酯24份，溶剂11份。
3.根据权利要求1~2任一项所述的用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆，其特征在于：所述水性环氧乳液为固体双酚A环氧树脂的水分散液。
4.根据权利要求1~2任一项所述的用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆，其特征在于：所述的异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）和六亚甲基二异氰酸酯（HDI）的混合物，所述IPDI与HDI的质量比为2:1-3:1。
5.根据如权利要求1~2任一项所述的用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆，其特征在于：所述流变助剂为无溶剂的水性非离子型聚氨酯流变改性剂或有机膨润土中的一种。
6.根据权利要求1~2任一项所述的用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆，其特征在于：所述溶剂为丙二醇二乙酸酯。
7.根据权利要求1~2任一项所述的用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆，其特征在于：所述附着力促进剂为硅烷偶联剂。
8.根据权利要求1-7任一项所述的用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于：所述方法至少包括以下步骤：
步骤1：按上述原料配比称取各组分；
步骤2：将称取的所述水性环氧乳液、水性聚苯胺乳液、去离子水、附着力促进剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、防闪锈剂、流平剂、流变助剂、颜填料进行混料处理，得到A组分；
步骤3：将异氰酸酯、溶剂进行混料处理，得到B组分。
9.根据权利要求8所述的一种用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于：所述步骤2的混料处理，包括以800-1200rpm的速度分散30min，形成均匀漆浆，研磨，研磨细度≤25um，然后用150-200目滤布过滤；所述步骤3的混料处理，以500~800rpm的搅拌速度进行搅拌。
10.根据权利要求8所述的用于油气管道的水性环氧聚氨酯面漆的使用方法，其特征在于：将制备好的所述A、B组分按照质量比为2.8:1-3.2:1进行混料处理，并加入占A组分和B组分总质量0.1~10%的去离子水，搅拌至均匀，并且在2h内使用。
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