CN111205746B - 无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料及其制备方法，属于防腐涂料领域，解决了现有无溶剂型防腐涂料施工难度大，涂层容易挂垢等问题。该涂料由两个组分组成，组分一包括：双酚A环氧树脂、聚醚砜改性环氧树脂、芳族碳氢树脂、玻璃纤维粉、聚四氟乙烯蜡粉、六钛酸钾晶须、硅微粉、分散剂、流平剂、环氧活性稀释剂、聚乙烯蜡粉、滑石粉、酞菁蓝、柠檬黄、消泡剂；组分二由腰果壳油改性的酚醛胺类固化剂和树脂型改性脂肪胺类固化剂组成。制备方法：将组分一和组分二按质量比4‑12:1混合，搅拌均匀。本发明涂料具有良好的长效性、柔韧性、耐温耐化学品性、减阻效应，环保，易于施工。本发明制备方法简单，可以明显提高生产的效率。

Description

无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于防腐涂料领域，具体涉及一种无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料及其制备方法。
背景技术
腐蚀是引起钢制管道系统可靠性和使用寿命的关键因素。金属管道遭到腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，影响所输油品的质量，缩短输油管道的使用寿命，严重可能造成泄漏污染环境，甚至不能使用。目前油田集输管线采用的内涂层防腐技术有：水泥砂浆内衬里技术、水性带锈复合防锈涂料内涂技术、玻璃钢管道内衬技术、玻璃鳞片漆内防腐技术、环氧粉末涂料内防腐技术、涂塑钢管等。
目前应用最成熟的防腐技术是防腐涂层。防腐涂层有环氧沥青涂料、环氧粉末涂料和环氧复合重防腐材料，机理都是阻止原油中腐蚀因子的渗透腐蚀，但是目前大多采用的是溶剂型的防腐产品，含有较高的VOCs，安全系数低，在配制和施工过程中溶剂的挥发会对工作人员和环境带来威胁，且溶剂的存在有火灾隐患，给运输和储存带来很大的不便。溶剂型的防腐产品还存在涂装的管道内壁涂层存在易挂垢，输油效率低等弊端。随着环保要求的提高，无溶剂产品的开发应用越来越广泛，但在应用中施工难度大，操作复杂，产品粘度较大，施工时需要加热，影响施工的效率和质量，同时无溶剂防腐涂层容易挂垢，长期使用会出现管路堵塞，还影响输油的效率，这不仅增大了能源的损耗，还会造成很大的环境污染。此外，现阶段输油管线尤其是小口径输油管线内壁防腐，由于传统的涂料施工方式不能满足施工要求，无法进行内壁涂装，或涂装效率低下，故市场上主要采用金属镀层防腐或复合材料管材替代碳钢管，性价比和防腐效果均不能令行业满意。
发明内容
本发明的目的是提供一种无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料，以解决现有无溶剂型防腐涂料施工难度大，涂层容易挂垢，以及使用风送球形挤涂工艺易产生纹路的问题。
本发明的另一目的是提供一种无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料的制备方法。
本发明的技术方案是：一种无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料，其特征在于：由两个组分组成，
其中组分一包括下述质量份的原料：
双酚A环氧树脂20-34份、聚醚砜改性环氧树脂5-10份、芳族碳氢树脂4-8份、玻璃纤维粉8-15份、聚四氟乙烯蜡粉2-5份、六钛酸钾晶须5-10份、硅微粉8-22份、分散剂0.4-1份、流平剂0.2-0.5份、环氧活性稀释剂4-8份、聚乙烯蜡粉0.5-1份、滑石粉6-10份、酞菁蓝0.1-0.5份、柠檬黄8-10份、消泡剂0.6-1份；
其中组分二由下述质量份的原料组成：
腰果壳油改性的酚醛胺类固化剂10-90份、树脂型改性脂肪胺类固化剂10-90份。
作为本发明的进一步改进，分散剂由0.2-0.5重量份的分散剂A和0.2-0.5重量份的分散剂B组成，所述分散剂A为低分子量不饱和多元羧酸聚合物与聚硅氧烷共聚体的溶液，分散剂B为含酸性基团的共聚物溶液。
一种无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料的制备方法，将组分一和组分二按质量比4-12:1混合，搅拌均匀；
其中组分一的制备包括以下步骤：
A、300-500转/min转速下，在干净搅拌釜中依次加入双酚A环氧树脂、聚醚砜改性环氧树脂、芳族碳氢树脂、环氧活性稀释剂、分散剂、消泡剂、聚乙烯蜡粉，搅拌均匀；
B、在500-600转/min转速搅拌下依次加入聚四氟乙烯蜡粉、六钛酸钾晶须、酞菁蓝、柠檬黄、滑石粉、硅微粉，搅拌至均匀；
C、将转速升至1100-1200转/min，高速分散30-40min，检测细度满足≤60微米；
D、细度合格后，在600-800转/min转速搅拌下加入消泡剂、玻璃纤维粉、流平剂，搅拌10-20min至均匀，检测粘度满足120-130KU、比重满足1.6±0.1、流挂性满足450-550μm后合格；
E、过滤，包装。
作为本发明的进一步改进，在步骤C中，搅拌温度≤50℃。
作为本发明的进一步改进，在步骤E中，过40目箩。
作为本发明的进一步改进，组分二的制备步骤为：在500-600转/min转速下，在干净搅拌釜依次加入腰果壳油改性的酚醛胺类固化剂和树脂型改性脂肪胺类固化剂，将转速升至700-800转/min转速搅拌10-20min至均匀，检测细度满足≤20μm，粘度满足100-110KU、比重满足1.1±0.1后过滤丝绢包装。
本发明的有益效果是：本发明无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料，其组分一以小分子双酚A环氧树脂、聚醚砜改性环氧树脂及长碳链结构的芳族碳氢树脂为主要成膜基料，加入一定比例玻璃纤维粉、聚四氟乙烯蜡粉和六钛酸钾晶须形成复合材料体系，同时复配硅微粉等体质填料，通过添加具有降粘作用的分散剂、触变性好的流变助剂、消泡剂、活性稀释剂形成分散均匀、储存稳定的液体组分；组份二由腰果壳油改性的酚醛胺和改性脂肪胺组成。其具有以下优点：
1. 长效性：产品采用小分子量的液体环氧树脂和玻璃纤维粉的复合材料体系，选择耐蚀性与厚涂干燥性优异的脂肪胺类和腰果壳油改性的酚醛胺固化剂交联，引入玻璃纤维粉、六钛酸钾晶须和聚四氟乙烯蜡粉，形成复合材料体系，为涂层提供优异的流平性及减阻特性，具有优异的耐酸碱腐蚀性能，耐盐雾性能可达5000h以上，可为输油管线提供20年以上防腐蚀保护，而目前应用的产品防腐年限一般在10年以内；且全项性能满足《钢质管道液体环氧涂料内防腐层技术标准SY/T 0457-2010》的要求。
2. 柔韧性好：由于小分子的液体环氧树脂和固化剂反应交联密度较大，使得漆膜柔韧性差，脆性大，因此通过加入聚醚砜改性环氧树脂和长碳链的芳族碳氢树脂来获得很好的柔韧性，芳族碳氢树脂为低分子量非晶形聚合物，软化温度低，表现粘着性，不参与固化交联反应，从而提高漆膜的柔韧性和对基材的附着力。
3. 环保性：产品以无溶剂涂料为设计理念，固体含量高达98%以上，不含有机挥发溶剂，可解决溶剂型涂料在管道内壁狭小空间内无法固化的难题，一次成膜厚，施工适应性强。对施工人员和环境无危害，符合国家涂料环保性发展方向需求。
4. 施工适应性：该无溶剂涂料体系选用了具有较强极性官能团的分散剂，使得产品具有较低的施工粘度，添加的玻璃纤维粉采用高模量玻璃纤维长丝制作，纤维粉白度高，白度达到98%，细小纤维分散性在流动性好的液体中达到100%，纤维单丝直径是10-15um，长度为0.1-0.15mm，纤维粉长度均匀一致，可以在500℃以内的温度环境下长期使用，强度不衰退，玻璃纤维粉为填充材料以提高产品硬度、抗压强度，降低产品收缩率、磨痕宽度、磨耗、生产成本。在体系通过片状玻璃纤维粉和针状滑石粉的复配，加上触变性较强的防沉剂，使得产品在管道内施工时，一次成膜厚度达600微米以上，且达到流平性与流挂性的平衡，涂膜平整光滑，在常温下采用风送挤涂涂装工艺施工，一次可涂装3公里长输油管线，兼顾施工的可行性及高效性。
5. 出色的耐温耐化学品性：原油中含有大量杂质的污水，水中含有氯离子、二氧化碳、硫化氢、溶解氧、细菌等腐蚀介质，长时间使用会对普通漆膜造成腐蚀破坏，加入风洞状结构的六钛酸钾晶须，其中六钛酸钾晶体中的K+被包裹在风洞状的结构中，与外界隔开，从而表现出一定的化学惰性，不与酸、碱和盐发生化学反应，使得制成的产品具有优异的耐化学品性；且六钛酸钾晶须的导热系数较小，具有很高的耐热性能，在输油管道内通高温水进行清洗时，不会造成涂层的受热破坏，从而延长对管道的防腐年限。
6. 减阻效应：其中含有减阻材料聚四氟乙烯蜡粉，聚四氟乙烯蜡粉是用聚四氟乙烯改性的聚乙烯蜡微粉蜡，平均颗粒大小为7微米，由于混合有坚固的聚乙烯和爽滑的聚四氟乙烯，涂层更加光滑，输油效率高，可提供极佳的抗磨性和爽滑性来提高减阻性能，使得在输油过程中原油不易挂垢，输油效率可提高10%以上，可延长管道长时间输油后需要清洗除垢的时间，减少经济投入。
7. 低表面处理特性：腰果壳油改性的酚醛胺固化剂结构中含有酚羟基和C15长侧链，从而提供良好的浸润能力，渗透氧化层，可在ST级以下带锈潮湿表面涂装作业，且对底材优异的附着力能够提供优秀的抗阴极剥离能力，节约了对基材做表面处理的人工、时间和材料损耗。
8. 可在中小管径的管道施工中可采用风送球形挤涂的工艺，涂装工艺简便，该工艺能够保证管道内防腐的完整性和连续性，一次就能够对较长距离的管道进行防腐施工，可以连续通过弯管，避免在接缝或者焊缝位置出现漏涂。经过内挤涂后，也使管道内壁防腐均匀，涂膜层与金属管道表面牢牢粘贴在一起，施工一遍成膜厚度可达到600μm以上，施工效率高，施工中不需要加热，常温固化即可形成高防腐涂层，不会产生漆雾和VOCs，环保节能，对施工人员的人身健康和环境没有危害。
9. 本发明制备方法简单，可以明显提高生产的效率，降低能源的损耗，便于推广应用，且产品质量固含接近100%。
具体实施方式
下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何形式限制本发明。
以下实施例中，无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料的组分和规格如表1所示。
Figure 392895DEST_PATH_IMAGE001
实施例1、一种无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料组成如下：
组分一（即漆）按下述质量份准备原料：双酚A环氧树脂20份、聚醚砜改性环氧树脂10份、芳族碳氢树脂8份、环氧活性稀释剂8份、分散剂A 0.2份、分散剂B 0.3份、聚乙烯蜡粉0.5份，聚四氟乙烯蜡粉5份、六钛酸钾晶须5份、酞菁蓝0.1份，柠檬黄8份，滑石粉8份、硅微粉22份，消泡剂0.6份，玻璃纤维粉10份、流平剂0.3份；
组份二（即固化剂）按下述质量份准备原料：腰果壳油改性的酚醛胺类固化剂（CX105X固化剂）10份，树脂型改性脂肪胺类固化剂（CK5106固化剂）90份。
制备方法：将组分一和组分二按质量比12:1混合，搅拌均匀；
其中组分一的制备包括以下步骤：
A、300转/min转速下，在干净搅拌釜中依次加入双酚A环氧树脂、聚醚砜改性环氧树脂、芳族碳氢树脂、环氧活性稀释剂、分散剂、消泡剂、聚乙烯蜡粉，搅拌均匀；
B、在600转/min转速搅拌下依次加入聚四氟乙烯蜡粉、六钛酸钾晶须、酞菁蓝、柠檬黄、滑石粉、硅微粉，搅拌至均匀；
C、将转速升至1100转/min，高速分散40min，注意搅拌中漆浆温度≤50℃，检测细度满足≤60微米；
D、细度合格后，在800转/min转速搅拌下加入消泡剂、玻璃纤维粉、流平剂，搅拌10min至均匀，检测粘度满足120-130KU、比重满足1.6±0.1、流挂性满足450-550μm后合格；
E、过滤40目铜网包装。
组分二的制备步骤为：
在500转/min转速下，在干净搅拌釜依次加入腰果壳油改性的酚醛胺类CX105X固化剂和树脂型改性脂肪胺类CK5106固化剂，将转速升至800转/min转速搅拌10min至均匀，检测细度满足≤20μm，粘度满足100-110KU、比重满足1.1±0.1后过滤丝绢包装。
按配比将两组分混合后，采用刷涂制性能板。按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 0457-2010《钢质管道液体环氧涂料内防腐层技术标准》要求，性能检测见表2。
实施例2、一种无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料组成如下：
组分一（即漆）按下述质量份准备原料：双酚A环氧树脂25份、聚醚砜改性环氧树脂8份、芳族碳氢树脂6份、环氧活性稀释剂5份、分散剂A 0.2份、分散剂B 0.2份、聚乙烯蜡粉0.8份，聚四氟乙烯蜡粉4份、六钛酸钾晶须6份、酞菁蓝0.3份，柠檬黄10份，滑石粉10份、硅微粉17份，消泡剂1份，玻璃纤维粉8份、流平剂0.2份；
组份二（即固化剂）按下述质量份准备原料：腰果壳油改性的酚醛胺类固化剂（CX105X固化剂）30份，树脂型改性脂肪胺类固化剂（CK5106固化剂）70份。
制备方法：将组分一和组分二按质量比9:1混合，搅拌均匀；
其中组分一的制备包括以下步骤：
A、500转/min转速下，在干净搅拌釜中依次加入双酚A环氧树脂、聚醚砜改性环氧树脂、芳族碳氢树脂、环氧活性稀释剂、分散剂、消泡剂、聚乙烯蜡粉，搅拌均匀；
B、在500转/min转速搅拌下依次加入聚四氟乙烯蜡粉、六钛酸钾晶须、酞菁蓝、柠檬黄、滑石粉、硅微粉，搅拌至均匀；
C、将转速升至1200转/min，高速分散30min，注意搅拌中漆浆温度≤50℃，检测细度满足≤60微米；
D、细度合格后，在800转/min转速搅拌下加入消泡剂、玻璃纤维粉、流平剂，搅拌10min至均匀，检测粘度满足120-130KU、比重满足1.6±0.1、流挂性满足450-550μm后合格；
E、过滤40目铜网包装。
组分二的制备步骤为：
在600转/min转速下，在干净搅拌釜依次加入腰果壳油改性的酚醛胺类CX105X固化剂和树脂型改性脂肪胺类CK5106固化剂，将转速升至700转/min转速搅拌20min至均匀，检测细度满足≤20μm，粘度满足100-110KU、比重满足1.1±0.1后过滤丝绢包装。
按配比将两组分混合后，采用刷涂制性能板。按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 0457-2010《钢质管道液体环氧涂料内防腐层技术标准》要求，性能检测见表2。
实施例3、一种无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料组成如下：
组分一（即漆）按下述质量份准备原料：双酚A环氧树脂30份、聚醚砜改性环氧树脂6份、芳族碳氢树脂6份、环氧活性稀释剂5份、分散剂A 0.5份、分散剂B 0.2份、聚乙烯蜡粉1份，聚四氟乙烯蜡粉3.5份、六钛酸钾晶须8份、酞菁蓝0.3份，柠檬黄10份，滑石粉6份、硅微粉12份，消泡剂0.8份，玻璃纤维粉15份、流平剂0.4份；
组份二（即固化剂）按下述质量份准备原料：腰果壳油改性的酚醛胺类固化剂（CX105X固化剂）50份，树脂型改性脂肪胺类固化剂（CK5106固化剂）50份。
制备方法：将组分一和组分二按质量比6:1混合，搅拌均匀；
其中组分一的制备包括以下步骤：
A、500转/min转速下，在干净搅拌釜中依次加入双酚A环氧树脂、聚醚砜改性环氧树脂、芳族碳氢树脂、环氧活性稀释剂、分散剂、消泡剂、聚乙烯蜡粉，搅拌均匀；
B、在500转/min转速搅拌下依次加入聚四氟乙烯蜡粉、六钛酸钾晶须、酞菁蓝、柠檬黄、滑石粉、硅微粉，搅拌至均匀；
C、将转速升至1200转/min，高速分散30min，注意搅拌中漆浆温度≤50℃，检测细度满足≤60微米；
D、细度合格后，在800转/min转速搅拌下加入消泡剂、玻璃纤维粉、流平剂，搅拌10min至均匀，检测粘度满足120-130KU、比重满足1.6±0.1、流挂性满足450-550μm后合格；
E、过滤40目铜网包装。
组分二的制备步骤为：
在600转/min转速下，在干净搅拌釜依次加入腰果壳油改性的酚醛胺类CX105X固化剂和树脂型改性脂肪胺类CK5106固化剂，将转速升至700转/min转速搅拌20min至均匀，检测细度满足≤20μm，粘度满足100-110KU、比重满足1.1±0.1后过滤丝绢包装。
按配比将两组分混合后，采用刷涂制性能板。按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 0457-2010《钢质管道液体环氧涂料内防腐层技术标准》要求，性能检测见表2。
实施例4、一种无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料组成如下：
组分一（即漆）按下述质量份准备原料：双酚A环氧树脂34份、聚醚砜改性环氧树脂5份、芳族碳氢树脂4份、环氧活性稀释剂4份、分散剂A 0.5份、分散剂B 0.5份、聚乙烯蜡粉1份，聚四氟乙烯蜡粉2份、六钛酸钾晶须10份、酞菁蓝0.5份，柠檬黄10份，滑石粉6份、硅微粉8份，消泡剂0.8份，玻璃纤维粉8份、流平剂0.5份；
组份二（即固化剂）按下述质量份准备原料：腰果壳油改性的酚醛胺类固化剂（CX105X固化剂）90份，树脂型改性脂肪胺类固化剂（CK5106固化剂）10份。
制备方法包括以下步骤：
制备方法：将组分一和组分二按质量比4:1混合，搅拌均匀；
A、500转/min转速下，在干净搅拌釜中依次加入双酚A环氧树脂、聚醚砜改性环氧树脂、芳族碳氢树脂、环氧活性稀释剂、分散剂、消泡剂、聚乙烯蜡粉，搅拌均匀；
B、在500转/min转速搅拌下依次加入聚四氟乙烯蜡粉、六钛酸钾晶须、酞菁蓝、柠檬黄、滑石粉、硅微粉，搅拌至均匀；
C、将转速升至1200转/min，高速分散30min，注意搅拌中漆浆温度≤50℃，检测细度满足≤60微米；
D、细度合格后，在600转/min转速搅拌下加入消泡剂、玻璃纤维粉、流平剂，搅拌20min至均匀，检测粘度满足120-130KU、比重满足1.6±0.1、流挂性满足450-550μm后合格；
E、过滤40目铜网包装。
组分二的制备步骤为：
在600转/min转速下，在干净搅拌釜依次加入腰果壳油改性的酚醛胺类CX105X固化剂和树脂型改性脂肪胺类CK5106固化剂，将转速升至700转/min转速搅拌20min至均匀，检测细度满足≤20μm，粘度满足100-110KU、比重满足1.1±0.1后过滤丝绢包装。
按配比将两组分混合后，采用刷涂制性能板。按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 0457-2010《钢质管道液体环氧涂料内防腐层技术标准》要求，性能检测见表2。
以上4个实施例主要是调整双酚A环氧树脂的用量及两种固化剂的搭配比例来分别满足该产品在-10-0℃、0-10℃、10-30℃、30-40℃四个环境温度下，能采用风送球形挤涂进行正常的施工，由于该施工方式对产品的胶化时间和干燥时间有一定的要求，所以设计四个实施例产品满足在不同温度段，胶化时间1.5-2h和干燥时间24-36h的要求，且其他性能满足《钢质管道液体环氧涂料内防腐层技术标准SY/T 0457-2010》的要求。
Figure 575615DEST_PATH_IMAGE003
本发明产品考虑输油管线实际防腐运行性能需求，在上述标准要求基础上又添加了高温耐化学稳定性能，并将盐雾性能指标要求提升至5000h，检测项目和检测结果如续表2所示。
Figure 214406DEST_PATH_IMAGE004

Claims (5)

1.一种无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料，其特征在于：由两个组分组成，
其中组分一包括下述质量份的原料：
双酚A环氧树脂20-34份、聚醚砜改性环氧树脂5-10份、芳族碳氢树脂4-8份、玻璃纤维粉8-15份、聚四氟乙烯蜡粉2-5份、六钛酸钾晶须5-10份、硅微粉8-22份、分散剂0.4-1份、流平剂0.2-0.5份、环氧活性稀释剂4-8份、聚乙烯蜡粉0.5-1份、滑石粉6-10份、酞菁蓝0.1-0.5份、柠檬黄8-10份、消泡剂0.6-1份；所述分散剂由0.2-0.5重量份的分散剂A和0.2-0.5重量份的分散剂B组成，所述分散剂A为低分子量不饱和多元羧酸聚合物与聚硅氧烷共聚体的溶液，分散剂B为含酸性基团的共聚物溶液；
其中组分二由下述质量份的原料组成：
腰果壳油改性的酚醛胺类固化剂10-90份、树脂型改性脂肪胺类固化剂10-90份。
2.一种权利要求1所述的无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料的制备方法，其特征在于：将组分一和组分二按质量比4-12:1混合，搅拌均匀；
其中组分一的制备包括以下步骤：
A、300-500转/min转速下，在干净搅拌釜中依次加入双酚A环氧树脂、聚醚砜改性环氧树脂、芳族碳氢树脂、环氧活性稀释剂、分散剂、消泡剂、聚乙烯蜡粉，搅拌均匀；
B、在500-600转/min转速搅拌下依次加入聚四氟乙烯蜡粉、六钛酸钾晶须、酞菁蓝、柠檬黄、滑石粉、硅微粉，搅拌至均匀；
C、将转速升至1100-1200转/min，高速分散30-40min，检测细度满足≤60微米；
D、细度合格后，在600-800转/min转速搅拌下加入消泡剂、玻璃纤维粉、流平剂，搅拌10-20min至均匀，检测粘度满足120-130KU、比重满足1.6±0.1、流挂性满足450-550μm后合格；
E、过滤，包装。
3.根据权利要求2所述的无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料的制备方法，其特征在于：在步骤C中，搅拌温度≤50℃。
4.根据权利要求3所述的无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料的制备方法，其特征在于：在步骤E中，过40目筛。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的无溶剂输油管道防腐减阻特种涂料的制备方法，其特征在于：所述组分二的制备步骤为：在500-600转/min转速下，在干净搅拌釜依次加入腰果壳油改性的酚醛胺类固化剂和树脂型改性脂肪胺类固化剂，将转速升至700-800转/min转速搅拌10-20min至均匀，检测细度满足≤20μm，粘度满足100-110KU、比重满足1.1±0.1后过滤丝绢包装。
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