CN114752282B - 一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料 - Google Patents

一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料，包括下述质量份的原料：双酚A型环氧树脂80‑100份、端羟基聚丁二烯‑聚苯胺‑蒙脱土复合材料15‑25份、颜填料20‑30份、固化剂25‑35份、流平剂0.5‑2份。本发明的环氧粉末涂料具有相当优异的防腐性能，而且具有优良的附着性和抗弯曲性能，能够满足石油管道用防腐涂料的使用要求。

Description

一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料
技术领域
本发明涉及粉末涂料技术领域，尤其涉及一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料。
背景技术
随着石油化工工业的迅速发展，对石油的开采、输送需求也不断增加。目前，我国石油的输送主要是依靠石油管道，由于这些管道通常布设在地下或者暴露于大气环境中，管道的外层容易被腐蚀，为了提高管道的使用寿命，对其进行防腐处理是十分重要的手段。
粉末涂料是一种不含有机溶剂的微粉状涂料，具有污染少、涂覆加工方便、性能优异的特点，在工业防护领域得到广泛的使用。其中，环氧粉末涂料是以环氧树脂为基料，添加填料、固化剂等配料得到的粉末涂料，以其良好的耐腐蚀性而应用于石油管道的防腐处理领域。但是，在实际应用中，由于石油管道往往需要在较为恶劣的环境中布设，且考虑到管道在运输、安装、使用过程中可能存在需要弯曲变形的情况，不仅要求应用于石油管道的环氧粉末涂料具有相当优异的防腐性能，而且对其附着性和抗弯曲性能也提出了很高的要求。因此，开发一种防腐性能优异且机械性能满足使用要求的石油管道用环氧粉末涂料，具有尤为重要的意义。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料，包括下述质量份的原料：双酚A型环氧树脂80-100份、端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料15-25份、颜填料20-30份、固化剂25-35份、流平剂0.5-2份。
优选地，所述端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料的制备方法包括：
(1)以阳离子季铵盐为插层剂，对蒙脱土进行插层改性，得到季铵盐插层蒙脱土；
(2)将苯胺单体、季铵盐插层蒙脱土加入盐酸的水溶液中，充分搅拌后，加入过硫酸铵，搅拌聚合，得到聚苯胺插层蒙脱土；
(3)将所述聚苯胺插层蒙脱土与端羟基聚丁二烯高速搅拌混合均匀，得到端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料。
优选地，步骤(1)中，按质量份计，将1份蒙脱土加入20-50份质量分数为0.5-1％的阳离子季铵盐的水溶液中，超声分散均匀，然后在40-80℃下保温搅拌20-30h，过滤、干燥，得到季铵盐插层蒙脱土，其中阳离子季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵中的一种或者几种的混合。
优选地，步骤(2)中，按质量份计，将0.1-0.2份苯胺单体、1-3份季铵盐插层蒙脱土加入100份浓度为0.5-1mol/L的盐酸的水溶液中，充分搅拌后，加入0.05-0.1份过硫酸铵，在0-20℃下搅拌聚合4-6h，然后过滤、干燥，得到聚苯胺插层蒙脱土。
优选地，步骤(3)中，聚苯胺插层蒙脱土与端羟基聚丁二烯的质量比为(2-5)：1；步骤(3)中，高速搅拌的转速为4000-6000r/min，时间为15-30min。
优选地，所述双酚A型环氧树脂由双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-20按质量比为1：(0.15-0.25)组成。
优选地，所述固化剂由聚酰胺固化剂、酚醛胺固化剂按质量比为1：(0.2-0.4)组成。
优选地，所述颜填料为云母粉、石英粉、钛白粉中的一种或者几种的混合；所述流平剂为有机硅流平剂。
本发明的优点是：
本发明对环氧粉末涂料的配方进行了优化，一方面通过加入端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料，使端羟基聚丁二烯和聚苯胺通过插层结合的方式与蒙脱土复合，利用端羟基聚丁二烯优异的抗弯曲韧性以提高环氧粉末涂料的抗弯曲性能，使其能满足管道用涂料对于抗弯曲性能的需求，同时由于端羟基聚丁二烯的引入会使防腐性能降低，因此利用聚苯胺的均匀掺杂以达到弥补防腐性能损失的效果，且由于端羟基聚丁二烯中的活性羟基能够参与固化反应，还可以避免聚苯胺的引入导致附着力下降，因此加入适量的端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料通过各组分之间的协同作用能够使环氧粉末涂料达到兼顾抗弯曲性能和防腐性能的目的；另一方面，通过双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-20的复配，可以更好地兼顾粉末涂料的防腐性能和抗弯曲性能，通过聚酰胺固化剂650、酚醛胺固化剂T-31的复配，还可以使环氧粉末涂料兼具优良的抗腐蚀性能和抗冲击性能。
综上，本发明的环氧粉末涂料具有相当优异的防腐性能，而且具有优良的附着性和抗弯曲性能，能够满足石油管道用防腐涂料的使用要求。
具体实施方式
实施例1
一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料，包括下述质量份的原料：双酚A型环氧树脂80份、端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料15份、云母粉20份、固化剂25份、BYK-333有机硅流平剂0.5份。
其中，双酚A型环氧树脂由双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-20按质量比为1：0.15组成；固化剂由聚酰胺固化剂650、酚醛胺固化剂T-31按质量比为1：0.2组成；
端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料的制备方法为：
(1)按质量份计，将1份蒙脱土加入20份质量分数为0.5％的十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中，超声分散均匀，然后在40℃下保温搅拌20h，过滤、干燥，得到季铵盐插层蒙脱土；
(2)按质量份计，将0.1份苯胺单体、1份季铵盐插层蒙脱土加入100份浓度为0.5mol/L的盐酸的水溶液中，充分搅拌后，加入0.05份过硫酸铵，在0℃下搅拌聚合4h，然后过滤、干燥，得到聚苯胺插层蒙脱土；
(3)将所述聚苯胺插层蒙脱土与端羟基聚丁二烯按质量比为2：1在转速为4000r/min的条件下高速搅拌混合15min，得到端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料。
粉末涂料的制备方法为：
将双酚A型环氧树脂、端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料、云母粉、固化剂、BYK-333有机硅流平剂混合均匀后，加入螺杆挤出机中熔融挤出，然后经过压片、冷却、磨粉、筛分，即得。
实施例2
一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料，包括下述质量份的原料：双酚A型环氧树脂100份、端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料25份、云母粉30份、固化剂35份、BYK-333有机硅流平剂2份。
其中，双酚A型环氧树脂由双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-20按质量比为1：0.25组成；固化剂由聚酰胺固化剂650、酚醛胺固化剂T-31按质量比为1：0.4组成；
端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料的制备方法为：
(1)按质量份计，将1份蒙脱土加入50份质量分数为1％的十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中，超声分散均匀，然后在80℃下保温搅拌30h，过滤、干燥，得到季铵盐插层蒙脱土；
(2)按质量份计，将0.2份苯胺单体、3份季铵盐插层蒙脱土加入100份浓度为1mol/L的盐酸的水溶液中，充分搅拌后，加入0.1份过硫酸铵，在20℃下搅拌聚合6h，然后过滤、干燥，得到聚苯胺插层蒙脱土；
(3)将所述聚苯胺插层蒙脱土与端羟基聚丁二烯按质量比为5：1在转速为6000r/min的条件下高速搅拌混合30min，得到端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料。
粉末涂料的制备方法同实施例1。
实施例3
一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料，包括下述质量份的原料：双酚A型环氧树脂90份、端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料20份、云母粉25份、固化剂30份、BYK-333有机硅流平剂1份。
其中，双酚A型环氧树脂由双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-20按质量比为1：0.2组成；固化剂由聚酰胺固化剂650、酚醛胺固化剂T-31按质量比为1：0.3组成；
端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料的制备方法为：
(1)按质量份计，将1份蒙脱土加入40份质量分数为0.8％的十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中，超声分散均匀，然后在60℃下保温搅拌24h，过滤、干燥，得到季铵盐插层蒙脱土；
(2)按质量份计，将0.15份苯胺单体、2份季铵盐插层蒙脱土加入100份浓度为0.8mol/L的盐酸的水溶液中，充分搅拌后，加入0.08份过硫酸铵，在5℃下搅拌聚合5h，然后过滤、干燥，得到聚苯胺插层蒙脱土；
(3)将所述聚苯胺插层蒙脱土与端羟基聚丁二烯按质量比为3：1在转速为5000r/min的条件下高速搅拌混合20min，得到端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料。
粉末涂料的制备方法同实施例1。
对比例1
对比例1与实施例3的区别仅为：采用端羟基聚丁二烯-蒙脱土复合材料代替端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料，具体如下：
一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料，包括下述质量份的原料：双酚A型环氧树脂90份、端羟基聚丁二烯-蒙脱土复合材料20份、云母粉25份、固化剂30份、BYK-333有机硅流平剂1份。
其中，双酚A型环氧树脂由双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-20按质量比为1：0.2组成；固化剂由聚酰胺固化剂650、酚醛胺固化剂T-31按质量比为1：0.3组成；
端羟基聚丁二烯-蒙脱土复合材料的制备方法为：
(1)按质量份计，将1份蒙脱土加入40份质量分数为0.8％的十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中，超声分散均匀，然后在60℃下保温搅拌24h，过滤、干燥，得到季铵盐插层蒙脱土；
(2)将所述季铵盐插层蒙脱土与端羟基聚丁二烯按质量比为3：1在转速为5000r/min的条件下高速搅拌混合20min，得到端羟基聚丁二烯-蒙脱土复合材料。
粉末涂料的制备方法为：
将双酚A型环氧树脂、端羟基聚丁二烯-蒙脱土复合材料、云母粉、固化剂、BYK-333有机硅流平剂混合均匀后，加入螺杆挤出机中熔融挤出，然后经过压片、冷却、磨粉、筛分，即得。
对比例2
对比例2与实施例3的区别仅为：采用聚苯胺插层蒙脱土代替端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料，具体如下：
一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料，包括下述质量份的原料：双酚A型环氧树脂90份、聚苯胺插层蒙脱土20份、云母粉25份、固化剂30份、BYK-333有机硅流平剂1份。
其中，双酚A型环氧树脂由双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-20按质量比为1：0.2组成；固化剂由聚酰胺固化剂650、酚醛胺固化剂T-31按质量比为1：0.3组成；
聚苯胺插层蒙脱土的制备方法为：
(1)按质量份计，将1份蒙脱土加入40份质量分数为0.8％的十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中，超声分散均匀，然后在60℃下保温搅拌24h，过滤、干燥，得到季铵盐插层蒙脱土；
(2)按质量份计，将0.15份苯胺单体、2份季铵盐插层蒙脱土加入100份浓度为0.8mol/L的盐酸的水溶液中，充分搅拌后，加入0.08份过硫酸铵，在5℃下搅拌聚合5h，然后过滤、干燥，得到聚苯胺插层蒙脱土。
粉末涂料的制备方法为：
将双酚A型环氧树脂、聚苯胺插层蒙脱土、云母粉、固化剂、BYK-333有机硅流平剂混合均匀后，加入螺杆挤出机中熔融挤出，然后经过压片、冷却、磨粉、筛分，即得。
对比例3
对比例3与实施例3的区别仅为：采用蒙脱土代替端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料，具体如下：
一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料，包括下述质量份的原料：双酚A型环氧树脂90份、蒙脱土20份、云母粉25份、固化剂30份、BYK-333有机硅流平剂1份。
其中，双酚A型环氧树脂由双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-20按质量比为1：0.2组成；固化剂由聚酰胺固化剂650、酚醛胺固化剂T-31按质量比为1：0.3组成；
粉末涂料的制备方法为：
将双酚A型环氧树脂、蒙脱土、云母粉、固化剂、BYK-333有机硅流平剂混合均匀后，加入螺杆挤出机中熔融挤出，然后经过压片、冷却、磨粉、筛分，即得。
试验例
对实施例3和对比例1-3的环氧粉末涂料进行性能测试。测试项目以及结果如表1所示：
表1环氧粉末涂料性能测试结果
Figure BDA0003573042550000071
注：耐盐雾性能合格标准：划线处单向腐蚀≤2mm，且未划线处无异常。
由此可见，本发明的环氧粉末涂料耐盐雾时间≥1000h，具有相当优异的防腐性能，而且具有优良的附着性和抗弯曲性能，在防腐性能和机械性能方面均能够满足石油管道用防腐涂料的使用要求。

Claims (5)

1.一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料，其特征在于，包括下述质量份的原料：双酚A型环氧树脂80-100份、端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料15-25份、颜填料20-30份、固化剂25-35份、流平剂0.5-2份；
所述端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料的制备方法包括：
（1）以阳离子季铵盐为插层剂，对蒙脱土进行插层改性，得到季铵盐插层蒙脱土；
（2）将苯胺单体、季铵盐插层蒙脱土加入盐酸的水溶液中，充分搅拌后，加入过硫酸铵，搅拌聚合，得到聚苯胺插层蒙脱土；
（3）将所述聚苯胺插层蒙脱土与端羟基聚丁二烯高速搅拌混合均匀，得到端羟基聚丁二烯-聚苯胺-蒙脱土复合材料；聚苯胺插层蒙脱土与端羟基聚丁二烯的质量比为（2-5）：1；
所述双酚A型环氧树脂由双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-20按质量比为1：（0.15-0.25）组成；
所述固化剂由聚酰胺固化剂、酚醛胺固化剂按质量比为1：（0.2-0.4）组成。
2.根据权利要求1所述的一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料，其特征在于，步骤（1）中，按质量份计，将1份蒙脱土加入20-50份质量分数为0.5-1%的阳离子季铵盐的水溶液中，超声分散均匀，然后在40-80℃下保温搅拌20-30h，过滤、干燥，得到季铵盐插层蒙脱土，其中阳离子季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵中的一种或者几种的混合。
3.根据权利要求1所述的一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料，其特征在于，步骤（2）中，按质量份计，将0.1-0.2份苯胺单体、1-3份季铵盐插层蒙脱土加入100份浓度为0.5-1mol/L的盐酸的水溶液中，充分搅拌后，加入0.05-0.1份过硫酸铵，在0-20℃下搅拌聚合4-6h，然后过滤、干燥，得到聚苯胺插层蒙脱土。
4.根据权利要求1所述的一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料，其特征在于，步骤（3）中，高速搅拌的转速为4000-6000r/min，时间为15-30min。
5.根据权利要求1所述的一种石油管道用耐腐蚀环氧粉末涂料，其特征在于，所述颜填料为云母粉、石英粉、钛白粉中的一种或者几种的混合；所述流平剂为有机硅流平剂。
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