CN107502160A - 金属管道及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属管道及其制备方法，所述金属管道本体具有以下化学成分重量份的组分：Cu4.5‑6份、Mn1.5‑2.5份、Ti1.5‑2.5份、Al90‑95份、Zn5‑10份；所述金属管道本体的内侧壁涂有防腐涂层；所述防腐涂层包括如下重量份的组分：双酚A‑环氧氯丙烷型环氧树脂10‑30份、N‑甲基吡咯烷酮40‑60份、丁酮5‑10份、颜料5‑10份、磷钼酸锌20‑40份、氧化锌20‑40份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚10‑20份、聚苯胺20‑30份。本发明的有益效果为：金属管道本体既不被腐蚀介质溶胀、溶解，也不为腐蚀介质所破坏、分解。

Description

金属管道及其制备方法
技术领域
本发明涉及管道，特别涉及一种金属管道及其制备方法。
背景技术
腐蚀是引起金属管道破坏和失效的主要原因之一。导致金属材料发生腐蚀的环境主要有两大类：一类是自然环境，如自然大气、海洋、土壤等较弱腐蚀环境；另一类是工业环境，如强腐蚀性工业气体和工业溶液等。在通常自然环境的腐蚀中，其腐蚀类型属于电化学腐蚀及生化腐蚀，效果较弱，腐蚀速度较慢，短期腐蚀破坏较小，但潜在危害较大；而若用于强腐蚀性工业气体、溶液环境以及污水排放等用途时，其腐蚀类型属于化学腐蚀及生化腐蚀，效果强烈，腐蚀反应剧烈，破坏性很强。所以金属管道的腐蚀与其所处的环境以及输送介质有关。所以，为了提高金属管道的使用寿命，需要对金属管道的表面涂抹防腐涂层。
而现有的涂层并没有较好的耐腐蚀性，因此现有的涂层需要增加耐腐蚀性能。具体是指涂层对它所接触的腐蚀介质在物理上和化学上都是稳定的，既不被腐蚀介质溶胀、溶解，也不为腐蚀介质所破坏、分解。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属管道，其具有耐腐蚀的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种金属管道，所述金属管道本体具有以下化学成分重量份的组分：
Cu4.5-5.3份、Mn1.5-2.5份、Ti1.5-2.5份、Al90-95份、Zn5-10份；
所述金属管道本体的内侧壁涂有防腐涂层；
所述防腐涂层包括如下重量份的组分：双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂10-30份、N-甲基吡咯烷酮40-60份、丁酮5-10份、颜料5-10份、磷钼酸锌20-40份、氧化锌20-40份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚10-20份、聚苯胺20-30份。
通过采用上述技术方案，磷钼酸锌和氧化锌配合使用时，钼酸盐离子在氧化锌颗粒表面的正电荷之间相互吸引，这样就使得氢氧化锌的生成及磷钼酸锌的分解不再继续，同时一层阻隔层出现在金属表面涂层的防腐蚀性能得到进一步提高。另外选用双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂的目的是利用环氧树脂溶解于乙酸乙酯中，添加磷酸加温反应，其加成物添加到聚氨酯胶黏剂中，胶的初黏、耐热以及水解稳定性都能提高。双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂还可以利用多羟基组分具有较好的粘接强度。在涂层损坏后，金属和聚苯胺之间产生电偶对。金属发生阳极氧化反应，聚苯胺产生阴极还原反应，释放出掺杂阳离子。另一方面，在聚苯胺涂层和金属表面同时产生氧气还原反应，使得聚苯胺重新变化成氧化态，并在金属表面产生氢氧根离子，提高金属表面的PH值，并且聚苯胺涂层的氧气还原反应在铝金属中反应更加快速。
本发明进一步设置为：所述颜料中含有锌颗粒，所述锌颗粒的重量达到颜料质量分数的80-90％。
通过采用上述技术方案，锌含量在颜料中的质量分数达到80-90％，才能保证与锌颗粒能够与起到预防腐蚀的作用。锌与外界环境接触产生不溶于水，不导电的腐蚀产物，如：碱式碳酸锌(3Zn(OH)2·ZnCO3·H2O)。这些腐蚀产物可以填充到颜料的孔洞中，进一步增强颜料的防腐蚀性能以及使用寿命，从而具有双重防腐蚀的效果。
本发明进一步设置为：所述聚苯胺的颗粒大小选取600目。
通过采用上述技术方案，聚苯胺能够在金属表面形成致密的氧化钝化层。由于600目的聚苯胺颗粒的比表面积更大，所以作用面积更大。
本发明进一步设置为：所述聚氨酯胶黏剂为市售可得。
通过采用上述技术方案，使得人们可以方便地购置聚氨酯胶黏剂。
本发明进一步设置为：按重量份还包括有纳米CaCO35-10份、纳米SiO25-10份。
通过采用上述技术方案，纳米TiO2粒子对紫外线有散射作用，加入这一的纳米材料可有效增强材料的抗紫外线能力，使耐老化性限制提高，纳米CaCO3具有空间位阻效应，可大大改善体系的触变角，显著提高涂料的附着力，耐洗刷、耐油污性，提高涂层表面光洁度。通过纳米CaCO3和纳米SiO2增强了材料的密封性，达到更好的防水、防腐效果，而纳米CaCO3和纳米SiO2能够更好地填补聚苯胺颗粒之间的缝隙，增强整体的密封性。
本发明的另一个目的在于提供一种金属管道的制备方法，包括如下步骤制得：
步骤1：按照重量组分在金属管道本体内掺入Cu4.5-6份、Mn1.5-2.5份、Ti1.5-2.5份、Al90-95份、Zn5-10份，将混合后的金属液体塑成管型的金属管道本体；
步骤2：按照重量份分别称取双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂10-30份、N-甲基吡咯烷酮40-60份、丁酮5-10份、颜料5-10份、磷钼酸锌20-40份、氧化锌20-40份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚10-20份、聚苯胺20-30份；
步骤3：将上述原料放入搅拌机中并混合，在温度为70-90℃和压强为2MPa的条件下，让搅拌机以线速度15m/s搅拌15分钟后砂磨2小时得到防腐涂料；
步骤4：采用气动式普通喷涂机，在温度为20～25℃的环境温度下，驱动压力泵将上述步骤制得的涂料吸入，将其挤压至7.5～30MPa，通过高压软管、喷枪，最后经喷嘴喷出，并高度喷涂到金属管道本体的内壁，最终制得具有防腐层的金属管道。
通过采用上述技术方案，使得工作人员可以方便地获得具有耐腐蚀性能的金属管道本体。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、磷钼酸锌和氧化锌配合使用时，钼酸盐离子在氧化锌颗粒表面的正电荷之间相互吸引，这样就使得氢氧化锌的生成及磷钼酸锌的分解不再继续，同时一层阻隔层出现在金属表面涂层的防腐蚀性能得到进一步提高。另外选用双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂的目的是利用环氧树脂溶解于乙酸乙酯中，添加磷酸加温反应，其加成物添加到聚氨酯胶黏剂中，胶的初黏、耐热以及水解稳定性都能提高。双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂还可以利用多羟基组分具有较好的粘接强度。在涂层损坏后，金属和聚苯胺之间产生电偶对。金属发生阳极氧化反应，聚苯胺产生阴极还原反应，释放出掺杂阳离子。另一方面，在聚苯胺涂层和金属表面同时产生氧气还原反应，使得聚苯胺重新变化成氧化态，并在金属表面产生氢氧根离子，提高金属表面的PH值，并且聚苯胺涂层的氧气还原反应在铝金属中反应更加快速；
2、锌含量在颜料中的质量分数达到80-90％，才能保证与锌颗粒能够与起到预防腐蚀的作用。锌与外界环境接触产生不溶于水，不导电的腐蚀产物，如：碱式碳酸锌(3Zn(OH)2·ZnCO3·H2O)。这些腐蚀产物可以填充到颜料的孔洞中，进一步增强颜料的防腐蚀性能以及使用寿命，从而具有双重防腐蚀的效果；
3、纳米TiO2粒子对紫外线有散射作用，加入这一的纳米材料可有效增强材料的抗紫外线能力，使耐老化性限制提高，纳米CaCO3具有空间位阻效应，可大大改善体系的触变角，显著提高涂料的附着力，耐洗刷、耐油污性，提高涂层表面光洁度。通过纳米CaCO3和纳米SiO2增强了材料的密封性，达到更好的防水、防腐效果，而纳米CaCO3和纳米SiO2能够更好地填补聚苯胺颗粒之间的缝隙，增强整体的密封性。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1：
一种金属管道，包括金属管道本体和防腐涂层；金属管道本体从中国宝武钢铁集团有限公司市售可得。按照化学成分重量份，金属管道本体内含有Cu4.5份、Mn1.5份、Ti1.5份、Al90份、Zn5份；
防腐涂层包括双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂10份、N-甲基吡咯烷酮40份、丁酮5份、掺入锌颗粒的颜料5份、磷钼酸锌20份、氧化锌20-40份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚10份、聚苯胺20份、纳米CaCO35份、纳米SiO25份。上述聚苯胺的颗粒大小选取600目。上述聚氨酯胶黏剂为市售可得。上述颜料为市售得到。上述颜料中锌颗粒的重量达到颜料质量分数的80％。
上述防腐涂层通过如下步骤制备获得：
步骤1：步骤1：购置中国宝武钢铁集团有限公司市售金属管道放入熔融炉中直至金属管道融化，按照重量组分掺入Cu4.5份、Mn1.5份、Ti1.5份、Al90份、Zn5份，将混合后的金属液体塑成管型的金属管道本体；
步骤2：按照重量份称取颜料5份后，在颜料中掺入锌颗粒让锌颗粒的质量分数达到80％，接着按照重量份分别称取双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂10份、N-甲基吡咯烷酮40份、丁酮5份、磷钼酸锌20份、氧化锌20份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚10份、聚苯胺20份、纳米CaCO35份、纳米SiO25份；
步骤3：将上述原料放入搅拌机中并混合，在温度为70-90℃和压强为2MPa的条件下，让搅拌机以线速度15m/s搅拌15分钟后砂磨2小时得到防腐涂料；
步骤4：采用气动式普通喷涂机，在温度为20～25℃的环境温度下，驱动压力泵将上述步骤制得的涂料吸入，将其挤压至7.5～30MPa，通过高压软管、喷枪，最后经喷嘴喷出，并高度喷涂到金属管道本体的内壁，最终制得具有防腐涂层的金属管道。
实施例2：
一种金属管道，包括金属管道本体和防腐涂层；金属管道本体市售可得。按照化学成分重量份，金属管道本体内含有Cu5份、Mn2份、Ti2份、Al92份、Zn6份；
防腐涂层包括双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂12份、N-甲基吡咯烷酮45份、丁酮6份、掺入锌颗粒的颜料6份、磷钼酸锌25份、氧化锌25份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚12份、聚苯胺23份、纳米CaCO36份、纳米SiO26份。上述聚苯胺的颗粒大小选取600目。上述聚氨酯胶黏剂为市售可得。上述颜料为市售得到。上述颜料中锌颗粒的重量达到颜料质量分数的83％。
上述防腐涂层通过如下步骤制备获得：
步骤1：步骤1：购置中国宝武钢铁集团有限公司市售金属管道本体放入熔融炉中直至金属管道融化，按照重量组分掺入Cu5份、Mn2份、Ti2份、Al92份、Zn6份，将混合后的金属液体塑成管型的金属管道本体；
步骤2：按照重量份称取颜料6份后，在颜料中掺入锌颗粒让锌颗粒的质量分数达到83％，接着按照重量份分别称取双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂12份、N-甲基吡咯烷酮45份、丁酮6份、磷钼酸锌25份、氧化锌25份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚12份、聚苯胺23份、纳米CaCO36份、纳米SiO26份；
步骤3：将上述原料放入搅拌机中并混合，在温度为70-90℃和压强为2MPa的条件下，让搅拌机以线速度15m/s搅拌15分钟后砂磨2小时得到防腐涂料；
步骤4：采用气动式普通喷涂机，在温度为20～25℃的环境温度下，驱动压力泵将上述步骤制得的涂料吸入，将其挤压至7.5～30MPa，通过高压软管、喷枪，最后经喷嘴喷出，并高度喷涂到金属管道本体的内壁，最终制得具有防腐涂层的金属管道。
实施例3：
一种金属管道，包括金属管道本体和防腐涂层；金属管道本体市售可得。按照化学成分重量份，金属管道本体内含有Cu5份、Mn2份、Ti2份、Al93份、Zn8份；
防腐涂层包括双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂15份、N-甲基吡咯烷酮50份、丁酮8份、掺入锌颗粒的颜料8份、磷钼酸锌30份、氧化锌30份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚15份、聚苯胺25份、纳米CaCO38份、纳米SiO28份。上述聚苯胺的颗粒大小选取600目。上述聚氨酯胶黏剂为市售可得。上述颜料为市售得到。上述颜料中锌颗粒的重量达到颜料质量分数的85％。
上述防腐涂层通过如下步骤制备获得：
步骤1：步骤1：购置中国宝武钢铁集团有限公司市售金属管道本体放入熔融炉中直至金属管道融化，按照重量组分掺入Cu5份、Mn2份、Ti2份、Al93份、Zn8份，将混合后的金属液体塑成管型的金属管道本体；
步骤2：按照重量份称取颜料8份后，在颜料中掺入锌颗粒让锌颗粒的质量分数达到85％，接着按照重量份分别称取双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂15份、N-甲基吡咯烷酮50份、丁酮8份、磷钼酸锌30份、氧化锌30份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚15份、聚苯胺25份、纳米CaCO38份、纳米SiO28份；
步骤3：将上述原料放入搅拌机中并混合，在温度为70-90℃和压强为2MPa的条件下，让搅拌机以线速度15m/s搅拌15分钟后砂磨2小时得到防腐涂料；
步骤4：采用气动式普通喷涂机，在温度为20～25℃的环境温度下，驱动压力泵将上述步骤制得的涂料吸入，将其挤压至7.5～30MPa，通过高压软管、喷枪，最后经喷嘴喷出，并高度喷涂到金属管道本体的内壁，最终制得具有防腐涂层的金属管道。
实施例4：
一种金属管道，包括金属管道本体和防腐涂层；金属管道本体市售可得。按照化学成分重量份，金属管道本体内含有Cu5.5份、Mn2份、Ti2份、Al94份、Zn9份；
防腐涂层包括双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂25份、N-甲基吡咯烷酮55份、丁酮9份、掺入锌颗粒的颜料9份、磷钼酸锌35份、氧化锌35份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚18份、聚苯胺28份、纳米CaCO39份、纳米SiO29份。上述聚苯胺的颗粒大小选取600目。上述聚氨酯胶黏剂为市售可得。上述颜料为市售得到。上述颜料中锌颗粒的重量达到颜料质量分数的88％。
上述防腐涂层通过如下步骤制备获得：
步骤1：步骤1：购置中国宝武钢铁集团有限公司市售金属管道本体放入熔融炉中直至金属管道融化，按照重量组分掺入Cu5.5份、Mn2份、Ti2份、Al94份、Zn9份，将混合后的金属液体塑成管型的金属管道本体；
步骤2：按照重量份称取颜料9份后，在颜料中掺入锌颗粒让锌颗粒的质量分数达到88％，接着按照重量份分别称取双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂25份、N-甲基吡咯烷酮55份、丁酮9份、磷钼酸锌35份、氧化锌35份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚18份、聚苯胺28份、纳米CaCO39份、纳米SiO29份；
步骤3：将上述原料放入搅拌机中并混合，在温度为70-90℃和压强为2MPa的条件下，让搅拌机以线速度15m/s搅拌15分钟后砂磨2小时得到防腐涂料；
步骤4：采用气动式普通喷涂机，在温度为20～25℃的环境温度下，驱动压力泵将上述步骤制得的涂料吸入，将其挤压至7.5～30MPa，通过高压软管、喷枪，最后经喷嘴喷出，并高度喷涂到金属管道本体的内壁，最终制得具有防腐涂层的金属管道。
实施例5：
一种金属管道，包括金属管道本体和防腐涂层；金属管道本体市售可得。按照化学成分重量份，金属管道本体内含有Cu6份、Mn2.5份、Ti2.5份、Al95份、Zn10份；
防腐涂层包括双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂30份、N-甲基吡咯烷酮60份、丁酮10份、掺入锌颗粒的颜料10份、磷钼酸锌40份、氧化锌40份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚20份、聚苯胺30份、纳米CaCO310份、纳米SiO210份。上述聚苯胺的颗粒大小选取600目。上述聚氨酯胶黏剂为市售可得。上述颜料为市售得到。上述颜料中锌颗粒的重量达到颜料质量分数的90％。
上述防腐涂层通过如下步骤制备获得：
步骤1：步骤1：购置中国宝武钢铁集团有限公司市售金属管道本体放入熔融炉中直至金属管道融化，按照重量组分掺入Cu6份、Mn2.5份、Ti2.5份、Al95份、Zn10份，将混合后的金属液体塑成管型的金属管道本体；
步骤2：按照重量份称取颜料10份后，在颜料中掺入锌颗粒让锌颗粒的质量分数达到90％，接着按照重量份分别称取双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂30份、N-甲基吡咯烷酮60份、丁酮10份、磷钼酸锌40份、氧化锌40份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、
环氧丙烷丁基醚20份、聚苯胺30份、纳米CaCO310份、纳米SiO210份；
步骤3：将上述原料放入搅拌机中并混合，在温度为70-90℃和压强为2MPa的条件下，让搅拌机以线速度15m/s搅拌15分钟后砂磨2小时得到防腐涂料；
步骤4：采用气动式普通喷涂机，在温度为20～25℃的环境温度下，驱动压力泵将上述步骤制得的涂料吸入，将其挤压至7.5～30MPa，通过高压软管、喷枪，最后经喷嘴喷出，并高度喷涂到金属管道本体的内壁，最终制得具有防腐涂层的金属管道。
表1为本发明中的防腐涂层测试指标与参考标准
表2为本发明的防腐涂层的性能指标

Claims (6)

1.一种金属管道，其特征是：所述金属管道本体具有以下化学成分重量份的组分：
Cu 4.5-6份、Mn1.5-2.5份、Ti1.5-2.5份、Al90-95份、Zn5-10份；
所述金属管道本体的内侧壁涂有防腐涂层；
所述防腐涂层包括如下重量份的组分：双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂10-30份、N-甲基吡咯烷酮40-60份、丁酮5-10份、颜料5-10份、磷钼酸锌20-40份、氧化锌20-40份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚10-20份、聚苯胺20-30份。
2.根据权利要求1所述的金属管道，其特征是：所述颜料中含有锌颗粒，所述锌颗粒的重量达到颜料质量分数的80-90%。
3.根据权利要求1所述的金属管道，其特征是：所述聚苯胺的颗粒大小选取600目。
4.根据权利要求1所述的金属管道，其特征是：所述聚氨酯胶黏剂为市售可得。
5.根据权利要求1所述的金属管道，其特征是：按重量份还包括有纳米CaCO35-10份、纳米 SiO25-10份。
6.一种金属管道的制备方法，其特征是：包括如下步骤制得：
步骤1：按照重量组分在金属管道本体内掺入Cu4.5-6份、Mn1.5-2.5份、Ti1.5-2.5份、Al90-95份、Zn5-10份，将混合后的金属液体塑成管型的金属管道本体；
步骤2：按照重量份分别称取双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂10-30份、N-甲基吡咯烷酮40-60份、丁酮5-10份、颜料5-10份、磷钼酸锌20-40份、氧化锌20-40份、乙酸乙酯50份、聚氨酯胶黏剂40份、石墨粉60份、环氧丙烷丁基醚10-20份、聚苯胺20-30份；
步骤3：将上述原料放入搅拌机中并混合，在温度为70-90℃和压强为2MPa的条件下，让搅拌机以线速度15m/s搅拌15分钟后砂磨2小时得到防腐涂料；
步骤4：采用气动式普通喷涂机，在温度为20~25℃的环境温度下，驱动压力泵将上述步骤制得的涂料吸入，将其挤压至7.5~30MPa，通过高压软管、喷枪，最后经喷嘴喷出，并高度喷涂到金属管道本体的内壁，最终制得具有防腐层的金属管道。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103290332A (zh) * 2013-06-18 2013-09-11 张康 一种具有内防腐涂层的金属耐磨管道

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