CN111925726A - 一种海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

一种海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料及其制备方法，海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料包括以下重量份原料：水性聚酰亚胺树脂35～50份、去离子水10～15份、涂料助剂1～3份、片层石墨烯1～5份、耐腐蚀粉体5～8份和纳米填料27～38份；涂料助剂包括以下重量份组分：分散剂0.5～1份、润湿消泡剂0.1～0.3份、流变助剂0.5～0.8份和pH调节剂0.2～0.5份。本发明还包括上述海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料的制备方法。本发明将石墨烯引入到水性涂料中，有效解决了现有技术中使用寿命较短、综合性能较差和不能经受台风、水流及海水的腐蚀等问题。

Description

一种海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料及其制备方法。
背景技术
中国气象科学研究院初步探明，我国可开发和利用的陆地上风能储量2.53亿千瓦，近海可开发和利用的风能储量有7.5亿千瓦，海上风能储量远远大于陆上，有广阔的发展空间。但与陆上风能相比，海上风电运行技术要求更高，施工难度更大，并且海上风电的动行环境更为复杂：高湿度、高盐分的海风，盐雾，海水浸泡，海浪飞溅形成的干湿交替区等，从而对海上风电设备的防腐提出了更高的技术、性能要注。
钢管桩基础在码头、港口建设中比较常用，随着海上风电的大力开发，其钢管桩基础形式更是结构主流，但短板也日益凸显。如钢管桩防腐涂层厚度在水流冲刷作用下逐渐变薄；管桩加工过程中的质量缺陷导致基础在使用过程中破损；以及在沉桩过程时由于操作失误导致钢管桩桩壁撕裂等，为保证基础质量安全能正常使用需要定期对钢管桩进行修补，以确保正常的使用年限。
目前，海上风机钢管桩主要使用国外品牌溶剂型涂料，如佐敦、PPG、国际、海虹老人等产品，随着海上风电设备技术及工艺的不断提高，对防护涂层的耐磨、耐腐蚀性、耐候性、力学性等方面提出了更高的要求，传统的防腐涂料已经不能满足海上风电设备涂装要求，使得海上风电设备应用场景受限，在使用过程中不能经受台风、水流及海水的腐蚀，使用寿命较短。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料及其制备方法，将石墨烯引入到水性涂料中，有效解决了现有技术中使用寿命较短、综合性能较差和不能经受台风、水流及海水的腐蚀等问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料，包括以下重量份原料：水性聚酰亚胺树脂35～50份、去离子水10～15份、涂料助剂1～3份、片层石墨烯1～5份、耐腐蚀粉体5～8份和纳米填料27～38份；
涂料助剂包括以下重量份组分：分散剂0.5～1份、润湿消泡剂0.1～0.3份、流变助剂0.5～0.8份和pH调节剂0.2～0.5份。
进一步，海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料包括以下重量份原料：水性聚酰亚胺树脂50份、去离子水10份、涂料助剂2份、片层石墨烯1份、耐腐蚀粉体5份和纳米填料30份。
进一步，涂料助剂包括以下重量份组分：分散剂1份、润湿消泡剂0.3份、流变助剂0.5份和pH调节剂0.2份。
进一步，分散剂为有机高分子聚合物类SN5029、多价羧酸类和硅酸盐类SN5027中的至少一种。
进一步，润湿消泡剂为炔二醇双子结构的表面活性剂surfynol 107E和DYNOL 605中的至少一种。
进一步，流变助剂为聚氨酯类增粘剂法国高泰X83；pH调节剂为三乙胺。
进一步，耐腐蚀粉体为磷酸盐和有机氮化合物锌盐中的至少一种。
进一步，纳米填料为纳米沉淀硫酸钡、纳米云母粉。
上述海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
依次称取去离子水、分散剂、润湿消泡剂、片层石墨烯、耐腐蚀粉体和纳米填料混匀，研磨至20～40μm，然后加入水性聚酰亚胺树脂、pH调节剂混匀，再加入流变助剂混匀，得海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料。
进一步，加入流变助剂调节粘度至70～80KU。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明将石墨烯引入到水性涂料中，充分发挥石墨烯二维片层的优异特性，具有优异的机械性能、耐磨损性、耐候性、耐盐雾性和耐海水性，能够保护钢管桩在恶劣工况下，经受住台风、海浪、水流以及海水腐蚀的侵袭，延长其使用寿命，保证海上风机高效稳定的运行，有效解决了现有技术中使用寿命较短、综合性能较差和不能经受台风、水流及海水的腐蚀等问题。所得海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料广泛应用于国防核辐射防护、化工防腐设备、输油输气管道、石油油管和套管、设备机械等防腐介面材料及各种强电、弱电和电子材料的绝缘保护层。
2、海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料有中水性聚酰亚胺树脂具有成膜作用，为涂层提供防护，提高涂料的耐腐蚀性能，延长其使用寿命；多种涂料助剂用于提高涂料的吸附功能，提高涂料的综合性能；片层石墨烯利用其二维片层的优势，使得涂料具有优异的机械性能、耐磨损性、耐候性、耐盐雾性和耐海水性等，延长使用寿命；耐腐蚀粉体进一步提高其防腐蚀性能，而纳米填料则充分发挥其填充作用，使得涂料具有更好的稳定性，综合性能优异。
3、海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料料耐高温性能较好，达到400℃，在液氮环境中仍可保持稳定的特性，不会脆裂；可耐酸、盐及各种有机溶剂腐蚀，实用性较强。同时具有高绝缘性、良好的介电性能，介电常数低，一般小于3.5，介电强度为100～300KV/mm，电阻率高，是高压绝缘最好的材料，抗电击穿能力强。该涂料还具有较好的附着力，使用后不易脱落，减少维护成本，也具有较好的防腐蚀性、耐磨性和耐高低温交变性能，应用前景广泛。
附图说明
图1为海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料与现有的环氧树脂涂层综合性能测试结果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料，包括以下重量份原料：水性聚酰亚胺树脂35份、去离子水15份、涂料助剂1.6份、片层石墨烯1份、磷酸盐8份和纳米沉淀硫酸钡30份、纳米云母粉8份；
涂料助剂包括以下重量份组分：SN5029 0.6份、surfynol 107E 0.2份、法国高泰X83 0.6份和三乙胺0.2份。
上述海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
依次称取去离子水、SN5029、surfynol 107E、片层石墨烯、磷酸盐和纳米沉淀硫酸钡、纳米云母粉混匀，研磨至20μm，然后加入水性聚酰亚胺树脂、三乙胺混匀，再加入法国高泰X83调节粘度至70KU混匀，得海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料。
实施例2
一种海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料，包括以下重量份原料：水性聚酰亚胺树脂50份、去离子水10份、涂料助剂2份、片层石墨烯1份、磷酸盐5份和纳米沉淀硫酸钡22份、纳米云母粉8份；
涂料助剂包括以下重量份组分：SN5029 1份、surfynol 107E 0.3份、法国高泰X830.5份和三乙胺0.2份。
上述海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
依次称取去离子水、SN5029、surfynol 107E、片层石墨烯、磷酸盐和纳米沉淀硫酸钡、纳米云母粉混匀，研磨至30μm，然后加入水性聚酰亚胺树脂、三乙胺混匀，再加入法国高泰X83调节粘度至75KU混匀，得海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料。
实施例3
一种海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料，包括以下重量份原料：水性聚酰亚胺树脂45份、去离子水15份、涂料助剂2.1份、片层石墨烯5份、磷酸盐8份和纳米沉淀硫酸钡19份、纳米云母粉8份；
涂料助剂包括以下重量份组分：SN5029 0.6份、surfynol 107E 0.2份、法国高泰X83 0.8份和三乙胺0.5份。
上述海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
依次称取去离子水、SN5029、surfynol 107E、片层石墨烯、磷酸盐和纳米沉淀硫酸钡、纳米云母粉混匀，研磨至40μm，然后加入水性聚酰亚胺树脂、三乙胺混匀，再加入法国高泰X83调节粘度至80KU混匀，得海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料。
将实施例2所得海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料与现有的最常用的双酚A型环氧树脂涂层同时进行综合性能测试，其结果见图1。
由图1可知，本发明所得海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料附着力较好，具有更好的硬度、耐冲击性、耐温性和耐生物性，能够耐多种化学介质，耐腐蚀性较好。
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：水性聚酰亚胺树脂35～50份、去离子水10～15份、涂料助剂1～3份、片层石墨烯1～5份、耐腐蚀粉体5～8份和纳米填料27～38份；
所述涂料助剂包括以下重量份组分：分散剂0.5～1份、润湿消泡剂0.1～0.3份、流变助剂0.5～0.8份和pH调节剂0.2～0.5份。
2.如权利要求1所述的海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：水性聚酰亚胺树脂50份、去离子水10份、涂料助剂2份、片层石墨烯1份、耐腐蚀粉体5份和纳米填料30份。
3.如权利要求1所述的海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料，其特征在于，所述涂料助剂包括以下重量份组分：分散剂1份、润湿消泡剂0.3份、流变助剂0.5份和pH调节剂0.2份。
4.如权利要求1或3所述的海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料，其特征在于，所述分散剂为有机高分子聚合物类SN5029、多价羧酸类和硅酸盐类SN5027中的至少一种。
5.如权利要求1或3所述的海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料，其特征在于，所述润湿消泡剂为炔二醇双子结构的表面活性剂surfynol 107E和DYNOL605中的至少一种。
6.如权利要求1或3所述的海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料，其特征在于，所述流变助剂为聚氨酯类增粘剂法国高泰X83；所述pH调节剂为三乙胺。
7.如权利要求1或2所述的海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料，其特征在于，所述耐腐蚀粉体为磷酸盐和有机氮化合物锌盐中的至少一种。
8.如权利要求1或2所述的海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料，其特征在于，所述纳米填料为纳米沉淀硫酸钡、纳米云母粉。
9.权利要求1～8任一项所述的海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
依次称取去离子水、分散剂、润湿消泡剂、片层石墨烯、耐腐蚀粉体和纳米填料混匀，研磨至20～40μm，然后加入水性聚酰亚胺树脂、pH调节剂混匀，再加入流变助剂混匀，得海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料。
10.如权利要求9所述的海上风机及钢管桩用改性重防腐涂料的制备方法，其特征在于，加入流变助剂调节粘度至70～80KU。
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