CN111334164A - 一种氮化硅增强内减阻防腐材料组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种重防腐材料，具体涉及一种氮化硅增强内减阻防腐材料。本发明专利基于长年对风送内挤涂工艺的研究，发明了一种新型的适用于长距离内挤涂、喷涂的重防腐内衬材料。其包括的组分：液体树脂35~40重量份，触变剂1~1.5份，增韧树脂7~10份，颜料2~5份，附着力促进剂1~3份，渗透剂1~1.5份，表面防油助剂1~3份，活性稀释剂5~8份，自润滑填料10~25，纳米填料10~15份，纤维短丝5~10份，消泡剂1~2份，固化剂25~30份。其通过特殊的工艺加工，施涂到管道内壁上，有较好的耐温耐压性能、减阻性能、超强的粘接能力以及长久的防腐性能。

Description

一种氮化硅增强内减阻防腐材料组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种防腐蚀、耐高温高压内减阻材料，具体涉及一种氮化硅增强内减阻防腐材料。

背景技术

近年来随着能源开采的发展，油田管道的腐蚀现象日益显现，对服役及新建管道的内防腐要求也日益提升。国内普遍采用的喷涂、挤涂工艺施涂的常温固化液体涂料，能够满足一部分的防腐要求。但其在附着力、力学强度、耐温耐压以及节能减阻的功能上尚有欠缺，且在长距离挤涂工艺的匹配性不高。从而限制了材料的使用场合及寿命。

国内普遍采用的喷涂、挤涂工艺施涂的常温固化液体涂料，能够满足一部分的防腐要求。但其在附着力、力学强度、耐温耐压以及节能减阻的功能上尚有欠缺，且在长距离挤涂工艺的适用性不高。从而限制了材料的使用场合及寿命。本发明专利基于长年对风送内挤涂工艺的研究，发明了一种新型的适用于长距离内挤涂、喷涂的重防腐内衬材料。

发明内容

本发明目的是为了避免上述缺点，提供一种常温固化，具有较高附着力，良好力学性能，耐高温高压性能、内减阻性能和使用寿命长、极佳的粘接能力等特点的重防腐内衬材料。

本发明的技术方案：原料组分及重量配比包括：液体树脂35重量份，触变剂1.5份，增韧树脂7份，颜料5份，附着力促进剂3份，渗透剂1份，表面防油助剂3份，活性稀释剂8份，自润滑填料10，纳米填料15份，纤维短丝5份，消泡剂2份，固化剂25份。

进一步地，所述液体树脂为陶氏化学DEN431酚醛改性环氧树脂与双酚A环氧树脂NPEL-128。

增韧树脂为反应性丁腈橡胶改性环氧树脂3691，环氧当量205g/Eq，所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚与丙二醇二丁基缩水甘油醚。

所述触变剂为洛克伍德1958与BYK410。

所述的渗透剂为阳离子型JFC-2型。

所述的表面防油助剂为反应型型BYK3701与EFKA3777。

所述的附着力促进剂为多羟基硅烷偶联剂APW与KH560配合使用。

所述的颜料为钛白粉型号为R996；所述的自润滑填料为1250目二硫化钼、多层石墨烯，所述纳米填料为2500目氮化硅。

所述的纤维短丝为2mm，长径比45的玄武岩纤维。

所述的消泡剂为消泡剂泰格TECH430与非硅型无溶剂泰格TECH386N的混合物。

所述固化剂为脂肪胺Ancamine 2771与Ancamine聚酰胺2634。

所述固化剂为脂肪胺Ancamine 2771与聚酰胺2634按3:1比例混合均匀。

所述液体树脂的表面接触角为90~110°，所述表面防油助剂为可参加胺类固化剂反应的BYK3701与EFKA3777。

本发明还包括所述氮化硅增强内减阻防腐材料组合物的制备方法，包括如下步骤：

将触变剂与树脂及颜料进行充分分散研磨为物料1；

将偶联剂KH560使用去离子水水解24h为物料2；

将液体树脂与活性稀释剂投入到反应釜中，加热至40℃，分批投入纤维丝与偶联剂APW，投入完毕后，抽真空，真空度为-0.88MPa，搅拌1h，保压12h为物料3；

将剩余酚醛环氧树脂、增韧剂、自润滑填料、纳米填料按比例投入缸中，并充分混合均匀为物料4；

待24h后，分别将物料1、物料2、物料3、物料4按比例混合均匀合格后包装成为产品A组分。

固化剂为脂肪胺Ancamine 2771与Ancamine聚酰胺2634按3:1比例混合均匀，检验合格后包装为产品B组分。

使用时，将组合物A料与组合物B料混合后，在检验黏度为6500~7000mpa.s、表干时间4h、适用期1h、抗流挂675μm条件下进行施工。

本发明提供的组合物涂料，可采用挤涂法进行施工，采用挤涂法施工时，根据用料量混合组合物A料与组合物B料，在1h内使用完成，常温养护5d可投入使用。

本发明的工艺优点：本发明适用于风送内挤涂工艺施工的，一种应用于管道内防腐的内衬材料，它的黏度、表干、适用期以及抗流挂性能，能够确保单次挤涂长度可达1km以上，挤涂过程中空压机压力不高于0.7MPa，挤涂成型后管道内部涂层均匀，单次成膜厚度可达250±50μm，表面平整光滑，能够在涂装5天后投用，若通入热风可加速固化，2-3天投用。

本发明的性能优点：本发明在产品投用后，表面疏水疏油效果较好，表面粗糙度肖，可有效降低输送的介质的输送能耗，减阻率可达7%。对管道运行过程中的压力25MPa，温度80℃的工况下可保持防腐层长久防护有效。产品在钢质基材表面有着优异的附着力，可达20MPa以上，确保材料在喷砂Sa2.5及St3基材表面粘接牢固。防腐性能优于石油标准，可耐20%的硫酸90天以及3000h盐雾性能。力学性能优异，拉伸强度可达35MPa，断裂延伸率15%，冲击韧性8kJ/㎡。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

实施例1：

本例中，各原料用量如表1所示：

制备方法为：

将触变剂、双酚A环氧树脂及部分颜料混合，充分分散及浸泡，得物料1；

将偶联剂KH560用去离子水充分水解，得物料2；

将活性稀释剂与部分的DEN431酚醛改性环氧树脂40℃混合搅拌，分批投入纤维短丝、XIAMETER APW偶联剂，投入完毕后，抽真空搅拌1h，保压12h得物料3；

将自润滑填料、纳米填料、渗透剂、增韧树脂以及剩余的DEN431酚醛改性环氧树脂和颜料充分混合均匀，得物料4；

待24h后，分别将物料1、物料2、物料3、物料4按比例混合均匀，得组合物A料。

组合物B料由包括以下步骤的方法得到：脂环胺Ancamine 2771与聚酰胺Ancamide2634按质量比5:1混合均匀，得组合物B料。

室温条件下将A、B组分混合均匀搅拌（约2分钟），4h后表干，5天后可投入使用。

实施例2：

本例中，各原料用量如表2所示：

本例的制备工艺与实施例1相同。

实施例3

本例中，各原料用量如表3所示：

本例的制备工艺与实施例1相同。

实施例4

本例中，各原料用量如表4所示：

本例的制备工艺与实施例1相同。

实施例5

本例中，各原料用量如表5所示：

本例的制备工艺与实施例1相同。

对比例1

参照实施例1，本例与实施例1的区别在于，本例将纳米填料等量替换为等质量自润滑填料。将DEN431酚醛改性环氧树脂等量替换为双酚A树脂128。其余原料用量、工艺与实施例1完全相同。

对比例2

参照实施例1，本例与实施例1的区别在于，本例将组合物A料中的脂肪胺Ancamine2771与聚酰胺Ancamide 2634的质量比调整为7:3（小于3：1）。其余原料用量、工艺与实施例1完全相同。

对比例3

参照实施例1，本例与实施例1的区别在于，本例将组合物B料中的脂肪胺Ancamine2771与聚酰胺Ancamide 2634的质量比调整为5:1（大于3：1）。其余原料用量、工艺与实施例1完全相同。

对比例4

参照实施例1，本例与实施例1的区别在于，在物料3的制备过程中，未经过-0.88MPa真空度保压。物料1、物料2、物料3、物料4配制完成后，未经静置直接混合，得组合物A料。其余原料用量、工艺与实施例1完全相同。

评价测试

将实施例1与对比例1-4进行施工性、抗渗透率、耐温耐压性等5项测试，结果如表6所示：

结果显示，实施例1的施工性、抗渗透性、粘接力、耐盐雾性等对5项对比项性能均强于对比例。与对比例1比较结果显示耐温性强，这可能是因为DEN431树脂的耐温性能更佳优异。与对比例2比较结果显示减阻率更优、耐磨性更佳，这可能是因为脂肪胺Ancamine 2771的减阻能力更佳，以及自润滑填料的耐磨性良好。与对比例3比较结果显示粘接能力更佳，这可能是因为聚酰胺Ancamine 2634的粘接能力能优。与对比例4比较结果显示耐盐雾性能及减阻率更佳，这可能是因为工艺改变导致材料致密性下降以及防油助剂的变化影响表面疏水效果。

产品检测

对实施例1制得的材料样品进行实验，将样品按照比例调配准备刷涂试样，检测项目如表7所示：

检测结果如表8所示：

检测结果显示，本发明在产品投用后，表面疏水疏油效果较好，表面粗糙度肖，可有效降低输送的介质的输送能耗，减阻率可达7%。对管道运行过程中的压力25MPa，温度80℃的工况下可保持防腐层长久防护有效。产品在钢质基材表面有着优异的附着力，可达20MPa以上，材料在St3基材表面附着力也可达到12MPa以上，可粘接牢固。防腐性能优于石油标准，可耐20%的硫酸90天以及3000h盐雾性能。力学性能优异，拉伸强度可达35MPa，断裂延伸率15%，冲击韧性8kJ/㎡。

Claims (8)

1.一种氮化硅增强内减阻防腐材料组合物，其特征在于，包括：

A料，由包括如下重量份的原料制得：

液体树脂35~40重量份，触变剂1~1.5份，增韧树脂7~10份，颜料2~5份，附着力促进剂1~3份，渗透剂1~1.5份，表面防油助剂1~3份，活性稀释剂5~8份，自润滑填料10~25，纳米填料10~15份，纤维短丝5~10份，消泡剂1~2份，固化剂25~30份；

B料，为按质量计25~30份的固化剂；

所述液体树脂包括陶氏化学DEN-431酚醛改性环氧树脂及双酚A型环氧树脂NPEL-128；

所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚与丙二醇二丁基缩水甘油醚的混合物；

所述的附着力促进剂包括XIAMETER APW偶联剂和偶联剂KH560；

所述防污表面助剂为BYK-3700流平剂与EFKA-3777助剂的混合物；

所述的增韧树脂为反应性丁腈橡胶改性环氧树脂；

所述固化剂为脂肪胺Ancamine 2771与聚酰胺Ancamide2634的混合物；

所述纳米填料为氮化硅。

2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述增韧树脂的环氧当量为205g/Eq；所述触变剂为洛克伍德BYK-1958流变助剂与BYK-410流变助剂的混合物；所述的渗透剂为阳离子型JFC-2渗透剂；所述的消泡剂为TECH-430与非硅型无溶剂消泡剂TECH-386N的混合物；所述的颜料为钛白粉；纳米填料为2500目的氮化硅；所述的自润滑填料为1250目的二硫化钼或多层石墨烯中的一种或多种；所述纳米填料为2500目氮化硅中的一种或多种；所述的纤维短丝为2mm、长径比45的玄武岩纤维。

3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，B料中脂肪胺Ancamine 2771与聚酰胺Ancamide 2634的质量比为3:1。

4.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述液体树脂的表面接触角为90~110°，所述表面防油助剂为可参加胺类固化剂反应的BYK-3700与EFKA-3777。

5.权利要求1-4任一项所述组合物的制备方法，其特征在于，组合物A料由包括以下步骤的方法得到：

将触变剂、消泡剂、表面防油助剂、双酚A型环氧树脂NPEL-128及部分颜料混合，充分分散研磨，得物料1；

将偶联剂KH560用去离子水充分水解，得物料2；

将活性稀释剂与部分的DEN-431酚醛改性环氧树脂40℃混合搅拌，分批投入纤维短丝、XIAMETER APW偶联剂，投入完毕后，抽真空搅拌1h，保压12h得物料3；

将自润滑填料、纳米填料、渗透剂、增韧树脂以及剩余的DEN-431酚醛改性环氧树脂和颜料高速分散混合均匀，得物料4；

待24h后，分别将物料1、物料2、物料3、物料4按比例混合均匀，即得组合物A料；

组合物B料由包括以下步骤的方法得到：脂肪胺Ancamine 2771与聚酰胺Ancamide2634按质量比3:1混合均匀，得组合物B料。

6.权利要求1-4任一项所述组合物的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：将组合物A料与组合物B料混合后，在检验黏度为6500~7000mpa·s、表干时间4h、适用期1h、抗流挂675μm条件下进行施工。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，可采用挤涂法进行施工，采用挤涂法施工时，根据用料量混合组合物A料与组合物B料，在1h内使用完成，常温养护5d可投入使用。

8.权利要求6或7所述方法得到的氮化硅增强内减阻防腐材料。