CN112521831A - 一种输油管用耐磨热固性粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种输油管用耐磨热固性粉末涂料及其制备方法，该涂料由包括以下质量分数的原料制成：热固性环氧树脂：30%～60%，固化剂：4.5%～30%，颜料和/或填料：20%～30%，助剂：2%～12%；所述固化剂为双氰胺、改性双氰胺、癸二酸二酰肼中的一种或两种以上与酚羟基树脂的组合，所述酚羟基树脂为羟基值在0.5～0.7 mol/100g的含有羟基、酰胺基、胺基的多官能团的具有互穿型结构的酚类固化剂。本发明操作简单，易实现产业化生产，产品用于涂覆输油管道，涂装的劳动生产效率高；涂料的利用率可达98％以上；涂层与基材之间有很好的附着力，耐磨性能优异，而且更加环保。

Description

一种输油管用耐磨热固性粉末涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于热固性粉末涂料的技术领域，具体涉及一种输油管用耐磨热固性粉末涂料及其制备方法。
背景技术
由于石油在开采及其他环节中会产生一定的杂质，油气集输管道中常含有一定数量的固体颗粒。这些含砂流体冲击管道内壁并对其造成一定程度的冲蚀磨损，最终影响正常的生产并有可能造成管道的泄露。对于输油管来说，腐蚀、结垢、结蜡、磨损是其四大公害，始终伴随着这个寿命周期。为解决输油管问题，迫切需要研发一种可耐腐蚀、耐磨损、输送阻力小的管道涂层，但目前的输油管道上所使用的涂层不能同时满足这些要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输油管用耐磨热固性粉末涂料及其制备方法，该涂料可承受石油的腐蚀和其中杂质的磨损，涂塑后的涂层与基材之间有很好的附着力，以解决现有技术中涂层不能既耐石油的腐蚀又耐杂质的磨损问题。
为了实现本发明的目的，本发明的技术方案是：
本发明的一种输油管用耐磨热固性粉末涂料，其特征在于，由包括以下质量分数的原料制成：
热固性环氧树脂：30％～60％，固化剂：4.5％～30％，颜料和/或填料：20％～30％，助剂：2％～12％；
所述固化剂为双氰胺、改性双氰胺、癸二酸二酰肼中的一种或两种以上与酚羟基树脂的组合，所述酚羟基树脂为羟基值在0.5～0.7mol/100g的含有羟基、酰胺基、胺基的多官能团的具有互穿型结构的酚类固化剂；发明人发现，含有不同官能团的树脂固化剂固化的粉末涂料的硬度及韧性会有差别，采用多官能团互穿结构型固化剂可显著提高涂膜的硬度及韧性，使涂层耐磨性能明显提高；
所述热固性环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或酚醛环氧树脂；
所述颜料为氧化铁红、铬红、铬绿、炭黑中的一种或几种；所述填料为陶瓷微珠、玻璃微珠、云母粉、铝粉、不锈钢粉、镉粉、二氧化硅、硫酸钡中的一种或几种；
所述助剂为流平剂、脱气剂、松散剂、固化促进剂、抗氧化剂、消泡剂、偶联剂中的一种或两种以上；
所述流平剂为丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物，如：流平剂503或流平剂504；所述脱气剂为2-羟基-2-苯基苯乙酮(又称苯偶姻，俗称安息香)；所述固化促进剂为2-甲基咪唑、2-苯基咪唑啉、具有环脒、呱啶、胍、三嗪结构的化合物、尿素衍生物中的一种或两种以上；所述松散剂为气相二氧化硅(又称白炭黑)；所述氧化剂为受阻酚类抗氧剂；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
本发明所述的一种输油管用耐磨热固性粉末涂料，用于以静电喷涂的方式涂覆输油管道。
本发明所述的一种输油管用耐磨热固性粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将所述热固性环氧树脂、所述固化剂、所述颜料和/或填料及所述助剂进行充分混合；(2)将混合后的原料送入熔融挤出机中熔融挤出，经压片机压片得到片料，冷却至室温；(3)将所述片料进行粉碎、分离，筛选得到颗粒小于120目的粉末，即为本发明的输油管用耐磨热固性粉末涂料。
优选地，所述原料在400～600r/min的转速下搅拌混合5～10min。
优选地，所述熔融挤出机从进料口开始的螺杆温度平均分为三个区，其中一区温度控制在40～50℃，二区温度控制在60～70℃，三区温度控制在110～130℃。
与现有技术相比，本发明的优点为：
本发明的方法操作简单，易实现产业化生产，产品用于涂覆输油管道，一次涂装膜厚可达300～800μm，经一次烘烤固化即可达到性能要求，涂装的劳动生产效率高；而且涂装时未喷涂上去的粉末涂料可以回收再用，涂料的利用率可达98％以上；与热镀锌管道相比，采用本发明制作的输油管用耐磨热固性粉末涂料可承受石油的腐蚀和其中杂质的磨损，涂塑后的涂层与基材之间有很好的附着力，耐磨性能优异，而且更加环保。
具体实施方式
本技术领域的一般技术人员应当认识到本实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实施范围内对实施例进行变换、变型都可在本发明权利要求的范围内。
实施例1
一种输油管用耐磨热固性粉末涂料，由包括以下质量分数的原料制成：双酚A型环氧树脂50％、固化剂(羟基值为0.56mol/100g的酚羟基树脂)10％、填料30％、流平剂5.0％、固化促进剂1.0％、除气剂1.0％、硅烷偶联剂3.0％；其中填料由硫酸钡、云母粉、玻璃微珠和陶瓷微珠混合而成；流平剂采用503固体流平剂，固化促进剂采用南海药化803A固化促进剂，除气剂采用安息香；
一种输油管用耐磨热固性粉末涂料的制作方法为：(1)称取双酚A型环氧树脂、固化剂、填料和各种助剂，在高速混合机中400r/min的转速下进行搅拌预混合，混合时间10min；(2)将混合后的原料送入熔融挤出机中熔融挤出，熔融挤出机的螺杆温度平均分为三个区，其中一区温度为40～50℃，二区温度为60～70℃，三区温度为110～130℃，经过压片机压片得到片料；(3)通过冷却辊和冷却带设备将片料冷却至室温，然后用破碎设备粉碎成薄片，用空气分级磨将薄片细粉碎，经过旋风分离器分离，通过120目旋转筛筛选得到颗粒小于120目的粉末，即为本发明的输油管用耐磨热固性粉末涂料，其固化条件为200℃下6～10min。
实施例2
一种输油管用耐磨热固性粉末涂料，由包括以下质量分数的原料制成：双酚A型环氧树脂40％、酚醛环氧树脂15％、固化剂(羟基值为0.56mol/100g的酚羟基树脂)10％、填料25％、流平剂5.0％、固化促进剂1.0％、除气剂1.0％、硅烷偶联剂3.0％；其中填料由硫酸钡、云母粉、玻璃微珠和陶瓷微珠混合而成；流平剂采用503固体流平剂，固化促进剂采用二甲基咪唑，除气剂采用安息香；
一种输油管用耐磨热固性粉末涂料的制作方法为：(1)称取双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、固化剂、填料和各种助剂，在高速混合机中500r/min的转速下进行搅拌预混合，混合时间8min；(2)将混合后的原料送入熔融挤出机中熔融挤出，熔融挤出机的螺杆温度平均分为三个区，其中一区温度为40～50℃，二区温度为60～70℃，三区温度为110～130℃，经过压片机压片得到片料；(3)通过冷却辊和冷却带设备将片料冷却至室温，然后用破碎设备粉碎成薄片，用空气分级磨将薄片细粉碎，经过旋风分离器分离，通过120目旋转筛筛选得到颗粒小于120目的粉末，即为本发明的输油管用耐磨热固性粉末涂料，其固化条件为180℃下6～8min。
实施例3
一种输油管用耐磨热固性粉末涂料，由包括以下质量分数的原料制成：双酚A型环氧树脂20％、酚醛环氧树脂22％、固化剂(羟基值为0.56mol/100g的酚羟基树脂)12％、固化剂(双氰胺)10％、颜料5％、填料13％、流平剂4.0％、固化促进剂1.0％、除气剂1.0％、松散剂1％、受阻酚类抗氧剂0.5％、硅烷偶联剂2.5％；其中填料由硫酸钡、云母粉、玻璃微珠和陶瓷微珠混合而成；流平剂采用503固体流平剂，固化促进剂采用二甲基咪唑，松散剂为气相二氧化硅，除气剂采用安息香；
一种输油管用耐磨热固性粉末涂料的制作方法为：(1)称取双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、固化剂、填料和各种助剂，在高速混合机中600r/min的转速下进行搅拌预混合，混合时间8min；(2)将混合后的原料送入熔融挤出机中熔融挤出，熔融挤出机的螺杆温度平均分为三个区，其中一区温度为40～50℃，二区温度为60～70℃，三区温度为110～130℃，经过压片机压片得到片料；(3)通过冷却辊和冷却带设备将片料冷却至室温，然后用破碎设备粉碎成薄片，用空气分级磨将薄片细粉碎，经过旋风分离器分离，通过120目旋转筛筛选得到颗粒小于120目的粉末，即为本发明的输油管用耐磨热固性粉末涂料，其固化条件为190℃下6～8min。
实施例4
一种输油管用耐磨热固性粉末涂料，由包括以下质量分数的原料制成：双酚A型环氧树脂20％、酚醛环氧树脂10％、固化剂(癸二酸二酰肼)10％、固化剂(羟基值为0.56mol/100g的酚羟基树脂)20％、颜料10％、填料20％、流平剂5.0％、固化促进剂1.0％、除气剂1.0％、受阻酚类抗氧剂0.5％、硅烷偶联剂2.5％；其中颜料为氧化铁红和炭黑，填料由硫酸钡、云母粉、玻璃微珠和陶瓷微珠混合而成；流平剂采用503固体流平剂，固化促进剂采用二甲基咪唑啉，除气剂采用安息香；
一种输油管用耐磨热固性粉末涂料的制作方法为：(1)称取双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、固化剂、填料和各种助剂，在高速混合机中450r/min的转速下进行搅拌预混合，混合时间10min；(2)将混合后的原料送入熔融挤出机中熔融挤出，熔融挤出机的螺杆温度平均分为三个区，其中一区温度为40～50℃，二区温度为60～70℃，三区温度为110～130℃，经过压片机压片得到片料；(3)通过冷却辊和冷却带设备将片料冷却至室温，然后用破碎设备粉碎成薄片，用空气分级磨将薄片细粉碎，经过旋风分离器分离，通过120目旋转筛筛选得到颗粒小于120目的粉末，即为本发明的输油管用耐磨热固性粉末涂料，其固化条件为180℃下6～8min。
对比例1
相较于实施例1，将羟基值为0.56mol/100g的酚羟基树脂换为双氰胺，其他与实施例1相同，制得产品。
测试例
将实施例1～4和对比例1得到的输油管用耐磨热固性粉末涂料，以静电喷涂的方式涂覆输油管道，一次涂装膜厚450μm，在200℃下经一次烘烤固化。然后对涂膜进行测试，按照CJ/T 120规定的方法进行针孔试验，要求无电火花产生；按照CJ/T 120规定的方法进行压扁试验，要求涂层无脱落、断裂；按照SY/T 0315-2013规定的方法进行24小时附着力、抗弯曲、抗冲击，要求24小时附着力为1级，抗弯曲试验涂层无脱落、断裂，抗冲击试验涂层无脱落、断裂、无针孔；按照GB/T 23988规定的方法进行耐磨性测试，大于标准要求的3.0L/μm。
表1实施例1～4和对比例的涂膜性能测试结果
Figure BDA0002821269920000071
由表1可以看出，本发明采用含有不同官能团的树脂固化剂并在配方中配以耐磨填料，在不降低机械性能的前提下，提高涂料的交联密度，提高涂膜的硬度及韧性，从而使涂层既满足防腐要求又满足耐磨要求，是本发明的优越性。

Claims (9)

1.一种输油管用耐磨热固性粉末涂料，其特征在于，由包括以下质量分数的原料制成：
热固性环氧树脂：30%～60%，固化剂：4.5%～30%，颜料和/或填料：20%～30%，助剂：2%～12%；
所述固化剂为双氰胺、改性双氰胺、癸二酸二酰肼中的一种或两种以上与酚羟基树脂的组合，所述酚羟基树脂为羟基值在0.5～0.7 mol/100g的含有羟基、酰胺基、胺基的多官能团的具有互穿型结构的酚类固化剂。
2.根据权利要求1所述的输油管用耐磨热固性粉末涂料，其特征在于，所述热固性环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或酚醛环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的输油管用耐磨热固性粉末涂料，其特征在于，所述颜料为氧化铁红、铬红、铬绿、炭黑中的一种或几种；所述填料为陶瓷微珠、玻璃微珠、云母粉、铝粉、不锈钢粉、镉粉、二氧化硅、硫酸钡中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的输油管用耐磨热固性粉末涂料，其特征在于，所述助剂为流平剂、脱气剂、松散剂、固化促进剂、抗氧化剂、消泡剂、偶联剂中的一种或两种以上。
5.根据权利要求4所述的输油管用耐磨热固性粉末涂料，其特征在于，所述流平剂为丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物；所述脱气剂为2-羟基-2-苯基苯乙酮；所述固化促进剂为2-甲基咪唑、2-苯基咪唑啉、具有环脒、呱啶、胍、三嗪结构的化合物、尿素衍生物中的一种或两种以上；所述松散剂为气相二氧化硅；所述氧化剂为受阻酚类抗氧剂；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的输油管用耐磨热固性粉末涂料，其特征在于，用于以静电喷涂的方式涂覆输油管道。
7.根据权利要求1～5任意一项所述的输油管用耐磨热固性粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将所述热固性环氧树脂、所述固化剂、所述颜料和/或填料及所述助剂进行充分混合；（2）将混合后的原料送入熔融挤出机中熔融挤出，经压片机压片得到片料，冷却至室温；（3）将所述片料进行粉碎、分离，筛选得到颗粒小于120目的粉末，即为本发明的输油管用耐磨热固性粉末涂料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述原料在400～600r/min的转速下搅拌混合5～10min。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出机从进料口开始的螺杆温度平均分为三个区，其中一区温度控制在40～50℃，二区温度控制在60～70℃，三区温度控制在110～130℃。
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