CN116060277B - 一种3lpe管道涂层补伤改良工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及管道防腐领域，具体公开了一种3LPE管道涂层补伤改良工艺，包括如下步骤：管道破损处经修齐、清理、打磨、除污，得到待补伤位置处；在待补伤位置处及其周边进行预热处理，然后均匀涂刷环氧富锌底漆，干燥后，均匀涂刷环氧云铁中间漆，干燥后，再均匀涂刷丙烯酸聚氨酯面漆，干燥后，对补伤位置处进行检查；环氧富锌底漆由重量比为3‑5:1的漆料和固化剂组成；漆料包括如下重量份的原料：环氧树脂15‑25份、碳纳米管改性锌粉80‑100份、消泡剂0.5‑1份、环氧稀释剂2‑6份；使3LPE管道涂层补伤位置处具有防腐蚀性好、克服阴极屏蔽的优点。

Description

一种3LPE管道涂层补伤改良工艺

技术领域

本申请涉及管道防腐领域，更具体地说，它涉及一种3LPE管道涂层补伤改良工艺。

背景技术

金属管道常被埋藏在地下或者置于巷道中，金属管道容易被地下石子划伤，或者在金属管道运输过程中表面发生的磨损，当降雨后，地下和巷道环境潮湿，而金属管道在潮湿环境中容易加速划伤处、磨损处腐蚀，导致金属管道的强度、塑性、韧性等力学性能降低，不仅破坏金属构件的几何形状，缩短管道的使用寿命，严重还容易造成火灾、爆炸等灾难性事故。

3LPE是指三层聚乙烯防腐层包覆的金属管道，3LPE技术具有在管道建设施工中损伤小、防护层稳定性好、阴极保护以及成本低等优点，适用于多种施工条件和环境，作用时长高达40-50年之久；但是3LPE管道补伤处防腐性能远低于管道无伤处的防腐蚀性，并且如果补伤位置处的防护层有破损，还容易导致管道表面聚乙烯层剥离，剥离的聚乙烯层对阴极保护电流具有强烈的屏蔽作用，并且还可能产生屏蔽层下的加速腐蚀。

因此，如何改良3LPE管道涂层补伤工艺，使其可以提高补伤处的防腐性能，并且能够克服阴极屏蔽的缺点，是一个有待解决的问题。

发明内容

为了使3LPE管道涂层补伤位置处具有防腐蚀性好、克服阴极屏蔽的优点，本申请提供一种3LPE管道涂层补伤改良工艺。

本申请提供的一种3LPE管道涂层补伤改良工艺，采用如下的技术方案：

一种3LPE管道涂层补伤改良工艺，包括如下步骤：

管道破损处经修齐、清理、打磨、除污，得到待补伤位置处；

在待补伤位置处及其周边进行预热处理，然后均匀涂刷环氧富锌底漆，干燥后，均匀涂刷环氧云铁中间漆，干燥后，再均匀涂刷丙烯酸聚氨酯面漆，干燥后，对补伤位置处进行检查；环氧富锌底漆由重量比为3-5:1的漆料和固化剂组成；漆料包括如下重量份的原料：环氧树脂15-25份、碳纳米管改性锌粉80-100份、消泡剂0.5-1份、环氧稀释剂2-6份。

通过采用上述技术方案，环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆、丙烯酸聚氨酯面漆相配合，待补伤位置处经预热处理后，便于环氧富锌底漆附着在金属管道表面，并且利用环氧富锌底漆的优异附着力、阴极保护作用、屏蔽作用和自修补作用，能够提高管道的防腐效果；然后利用环氧云铁中间漆与环氧富锌底漆良好的附着力，保护环氧富锌底漆免受损害，并对环氧富锌底漆起到较好的封闭作用，进一步提高金属管道的防腐效果；最后利用丙烯酸聚氨酯面漆与聚乙烯较好的附着稳定性，能够使修补位置处最外层漆层与金属管道上原聚乙烯膜较为稳定的粘结，并且具有较好的抗剪切力，同时丙烯酸聚氨酯面漆层允许阴极保护电流渗透，涂层对阴极保护完全没有屏蔽作用，因而使3LPE管道涂层补伤位置处具有防腐蚀性好、克服阴极屏蔽的优点。

环氧富锌底漆中环氧树脂、碳纳米管改性锌粉、分散剂相配合，利用碳纳米管较好的强度以及较好的导电性能，进一步提高漆膜的附着稳定性以及漆膜的阴极保护效果。

优选的，所述碳纳米管改性锌粉采用如下方法制备而成：

在锌粉中添加质量分数1-3％的松香胺溶液，锌粉与松香胺溶液重量比为1:1-2，混合搅拌均匀后，添加碳纳米管继续混合搅拌均匀，锌粉与碳纳米管的重量比为1:0.05-0.2，经干燥分散处理，制得成品。

通过采用上述技术方案，锌粉分散在较低质量分数的松香胺溶液中，然后添加碳纳米管，在干燥分散处理之前，锌粉和碳纳米管以松香胺溶液为连接剂均匀混合，制得碳纳米管改性锌粉；通过限定原料比，形成锌粉在外表面形成包覆，而碳纳米管被若干锌粉包覆在内的结构，包覆的连接剂为松香胺溶液。

碳纳米管改性锌粉、环氧树脂、环氧稀释剂等原料相配合，在制备环氧富锌底漆过程中，环氧稀释剂中醋酸乙酯等溶剂能够溶解松香胺，从而提高松香胺的流动性，一方面利用松香胺与金属较高的粘结力，提高环氧富锌底漆与金属管道的附着稳定性，另一方面，流动的松香胺便于提高锌粉、碳纳米管与环氧树脂等原料的相容结合性，提高环氧富锌底漆结构致密性；同时碳纳米管的两端便于与锌粉连接，借助碳纳米管的导电效果配合锌粉的阴极保护作用，进一步提高补伤位置处的防腐蚀性以及克服阴极屏蔽的效果。

优选的，所述预热处理具体步骤如下：

在55-65℃条件下预热2-5min，然后待补伤位置处周边的聚乙烯膜上均匀喷涂乙基纤维素溶液，当乙基纤维素溶液成膜后膜厚为5-20μm。

通过采用上述技术方案，在待补伤位置处进行预热处理，便于环氧富锌底漆稳定附着在金属管道表面，并且预热处理配合乙基纤维素溶液的涂刷，由于乙基纤维素溶于乙醇等溶剂，当环氧富锌底漆中的环氧稀释剂与乙基纤维素溶液接触，利用环氧稀释剂中的醋酸乙酯与乙基纤维素溶液的相容粘结效果，配合乙基纤维素溶液自身的粘性，提高环氧富锌底漆与聚乙烯膜的粘附性，使得环氧富锌底漆在金属管道表面附着稳定性良好，从而使金属管道补伤位置处具有较好的防腐蚀性以及克服阴极屏蔽的优点。

乙基纤维素溶液、聚乙烯、环氧富锌底漆相配合，利用乙基纤维素溶液较好的疏水性，使环氧富锌底漆与聚乙烯之间的粘结位置处不易渗水，从而使金属管道不易因水分而造成腐蚀影响；并且乙基纤维素溶液具有较好的粘结性，能够使聚乙烯与环氧富锌底漆粘结性较好，具有较高的粘结强度，配合环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆、丙烯酸聚氨酯面漆较高的强度，使金属管道补伤位置处强度较高，不易受土壤中石子的压迫和冲击而发生形变。

优选的，所述环氧云铁中间漆由重量比为100:10-18的甲组分和乙组分组成；

甲组分包含如下重量份的原料：环氧树脂20-40份、云母氧化铁35-60份、改性碳纤维15-20份、防锈剂1-4份、颜料1-2份、溶剂5-10份、消泡剂0.2-0.5份、分散剂0.5-1份。

通过采用上述技术方案，环氧树脂、云母氧化铁、改性碳纤维相配合，利用碳纤维较高的强度能够提高环氧云铁中间漆的强度，并且利用环氧云铁中间漆自身较好的防锈、防腐效果，阻隔水分、电解质渗透，从而使金属管道补伤位置处具有较好的防腐蚀性以及克服阴极屏蔽的优点。

优选的，所述改性碳纤维采用如下方法制备而成：

称取碳纤维与松香甘油酯溶液混合搅拌均匀，碳纤维与松香甘油酯溶液的质量比为1:2-5，然后经干燥分散处理，制得改性碳纤维。

通过采用上述技术方案，碳纤维、松香甘油酯相配合，使得碳纤维表面附着松香甘油酯，在配置环氧云母中间漆时，松香甘油酯包覆的碳纤维不易影响环氧云铁中间漆的黏度，即不易使碳纤维周围挂漆量较高，使环氧云铁中间漆具有较好的流动性，便于均匀附着在环氧富锌底漆表面。

随着环氧云铁中间漆在环氧富锌底漆表面附着时间的延长，由于松香甘油酯能溶于酯、酮类溶剂中，而环氧富锌底漆中的环氧稀释剂溶剂为酯、酮类溶剂，则松香甘油酯能够与环氧富锌底漆中环氧稀释剂相配合，进一步提高环氧云铁中间漆与环氧富锌底漆的粘结性，从而提高环氧云铁中间漆在环氧富锌底漆上的附着稳定性，使环氧云铁中间漆具有涂覆时流动性较好，而涂覆后粘结强度较高的优点。

改性碳纤维、碳纳米管改性锌粉、乙基纤维素相配合，利用乙基纤维素成膜后的不导电性，阻止修补位置处电荷流出影响金属管道其他位置的防腐蚀性，并且配合碳纤维、碳纳米管的导电性以及锌粉的阴极保护效果，保护金属管道不被腐蚀；同时配合改性碳纤维赋予环氧云铁中间漆较高的结构致密度，碳纳米管改性锌粉赋予环氧富锌底漆较好的结构致密度，而乙基纤维素的疏水作用，使漆层不易渗水，补伤位置处与聚乙烯膜连接处也不易渗水，从而使补伤位置具有较好的防水性，进一步提高金属管道在潮湿环境下的防腐蚀效果。

优选的，所述丙烯酸聚氨酯面漆采用如下方法制备而成：

称取丙烯酸聚氨酯漆、固化剂混合搅拌均匀，制得混合料；然后添加聚氨酯稀释剂混合搅拌均匀，熟化12-20min，制得成品面漆；丙烯酸聚氨酯漆和固化剂的质量比为4-5:1，聚氨酯稀释剂的用量为混合料的5-20％；聚氨酯稀释剂的溶剂为醋酸乙酯。

通过采用上述技术方案，在丙烯酸聚氨酯面漆涂覆过程中，丙烯酸聚氨酯面漆具有较好的流动性，便于均匀涂覆且便于面漆在中间漆表面均匀成膜；在面漆涂覆后，聚氨酯稀释剂中醋酸乙酯容易与改性碳纤维表面松香甘油酯相配合，进一步提高面漆和中间漆的粘结强度，从而使面漆在中间漆表面具有较好的附着稳定性。

优选的，所述丙烯酸聚氨酯漆中包含1-5％的纳米填料。

通过采用上述技术方案，丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、纳米填料相配合，利用丙烯酸树脂和聚氨酯树脂较好的交联性以及纳米填料的填充作用，使面漆结构致密度较高，从而提高修补位置处最外层漆层的强度，使金属管道修补位置处不易受土壤中石子的冲击而影响金属管道的强度和形状。

优选的，所述纳米填料为粒径20-60nm的疏水二氧化硅。

通过采用上述技术方案，疏水二氧化硅使面漆层具有较好的防水疏水性，阻止外界潮湿环境中的水分进入修补位置处的漆层中，从而阻止修补位置处的金属管道被进一步腐蚀。

优选的，所述疏水二氧化硅是纳米二氧化硅经木脂素溶液改性制得。

通过采用上述技术方案，纳米二氧化硅、木脂素溶液、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂相配合，利用木脂素溶液较好的疏水性，使得二氧化硅具有较好的疏水效果，从而提高面漆层的疏水性，阻止潮湿土壤中的水分对金属管道造成腐蚀；并且木脂素溶液与丙烯酸树脂、聚氨酯树脂具有较好的相容、交联性，从而提高疏水二氧化硅在面漆层中的相容填充性，使面漆层具有较高的结构致密度，从而进一步阻止潮湿土壤中的水分对金属管道造成腐蚀。

优选的，所述消泡剂为聚硅氧烷。

通过采用上述技术方案，聚硅氧烷、疏水二氧化硅相配合，进一步提高面漆层的疏水性，从而阻止潮湿土壤环境中的水分对金属管道造成腐蚀影响。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆、丙烯酸聚氨酯面漆相配合，利用环氧富锌底漆的优异附着力、阴极保护作用、屏蔽作用和自修补作用，能够提高管道的防腐效果；然后利用环氧云铁中间漆与环氧富锌底漆良好的附着力，进一步提高金属管道的防腐效果；最后利用丙烯酸聚氨酯面漆与聚乙烯较好的附着稳定性，使3LPE管道涂层补伤位置处具有防腐蚀性好、克服阴极屏蔽的优点。

2、碳纳米管改性锌粉、环氧树脂、环氧稀释剂等原料相配合，利用松香胺与金属较高的粘结力，提高环氧富锌底漆与金属管道的附着稳定性，并且松香甘油酯与环氧富锌底漆中的环氧稀释剂以及丙烯酸聚氨酯面漆中的聚氨酯稀释剂相配合，提高环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆以及丙烯酸聚氨酯面漆之间的粘结效果，从而提高管道修补位置处的密封性和粘结强度。

3、乙基纤维素溶液、聚乙烯、环氧富锌底漆相配合，利用乙基纤维素溶液较好的疏水性，使环氧富锌底漆与聚乙烯之间的粘结位置处不易渗水，从而使金属管道不易因水分而造成腐蚀影响。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

碳纳米管改性锌粉的制备例

制备例1：碳纳米管改性锌粉采用如下方法制备而成：

在10kg锌粉中添加16kg质量分数2％的松香胺溶液，锌粉粒径为20目，松香胺溶液的溶剂为乙醇，在20kHz条件下超声分散5min，混合搅拌均匀后，添加1kg碳纳米管继续混合搅拌均匀，碳纳米管粒径为20nm，长度为5μm，在30℃条件下干燥30min，然后分散至锌粉和碳纳米管无大面积团聚，制得成品。

制备例2：碳纳米管改性锌粉采用如下方法制备而成：

在10kg锌粉中添加10kg质量分数3％的松香胺溶液，锌粉粒径为20目，松香胺溶液的溶剂为乙醇，在20kHz条件下超声分散5min，混合搅拌均匀后，添加0.5kg碳纳米管继续混合搅拌均匀，碳纳米管粒径为20nm，长度为5μm，在30℃条件下干燥30min，然后分散至锌粉和碳纳米管无大面积团聚，制得成品。

制备例3：碳纳米管改性锌粉采用如下方法制备而成：

在10kg锌粉中添加20kg质量分数1％的松香胺溶液，锌粉粒径为20目，松香胺溶液的溶剂为乙醇，在20kHz条件下超声分散5min，混合搅拌均匀后，添加2kg碳纳米管继续混合搅拌均匀，碳纳米管粒径为20nm，长度为5μm，在30℃条件下干燥30min，然后分散至锌粉和碳纳米管无大面积团聚，制得成品。

环氧富锌底漆的制备例

制备例4：环氧富锌底漆采用如下方法制备而成：

称取20kg环氧树脂、90kg碳纳米管改性锌粉、0.8kg消泡剂、4kg环氧稀释剂混合搅拌均匀，制得漆料；环氧树脂为E51环氧树脂；碳纳米管改性锌粉选用制备例1制备的碳纳米管改性锌粉；消泡剂为聚硅氧烷；环氧稀释剂的溶剂为醋酸乙酯；

称取40kg漆料与10kg固化剂混合搅拌均匀，熟化15min，制得成品环氧富锌底漆；固化剂为聚酰胺固化剂650。

制备例5：环氧富锌底漆采用如下方法制备而成：

称取15kg环氧树脂、80kg碳纳米管改性锌粉、0.5kg消泡剂、2kg环氧稀释剂混合搅拌均匀，制得漆料；环氧树脂为E51环氧树脂；碳纳米管改性锌粉选用制备例2制备的碳纳米管改性锌粉；消泡剂为聚硅氧烷；环氧稀释剂的溶剂为醋酸乙酯；

称取30kg漆料与10kg固化剂混合搅拌均匀，熟化15min，制得成品环氧富锌底漆；固化剂为聚酰胺固化剂650。

制备例6：环氧富锌底漆采用如下方法制备而成：

称取25kg环氧树脂、100kg碳纳米管改性锌粉、1kg消泡剂、6kg环氧稀释剂混合搅拌均匀，制得漆料；环氧树脂为E51环氧树脂；碳纳米管改性锌粉选用制备例3制备的碳纳米管改性锌粉；消泡剂为聚硅氧烷；环氧稀释剂的溶剂为醋酸乙酯；

称取50kg漆料与10kg固化剂混合搅拌均匀，熟化15min，制得成品环氧富锌底漆；固化剂为聚酰胺固化剂650。

改性碳纤维的制备例

制备例7：改性碳纤维采用如下方法制备而成：

称取1kg碳纤维与3.5kg松香甘油酯溶液混合搅拌均匀，碳纤维长度为5μm，松香甘油酯溶液的质量分数为2％，溶剂为醋酸乙酯，然后经干燥分散处理至醋酸乙酯完全挥发，制得改性碳纤维。

制备例8：改性碳纤维采用如下方法制备而成：

称取1kg碳纤维与2kg松香甘油酯溶液混合搅拌均匀，碳纤维长度5μm，松香甘油酯溶液的质量分数为2％，溶剂为醋酸乙酯，然后经干燥分散处理至醋酸乙酯完全挥发，制得改性碳纤维。

制备例9：改性碳纤维采用如下方法制备而成：

称取1kg碳纤维与5kg松香甘油酯溶液混合搅拌均匀，碳纤维长度5μm，松香甘油酯溶液的质量分数为2％，溶剂为醋酸乙酯，然后经干燥分散处理至醋酸乙酯完全挥发，制得改性碳纤维。

环氧云铁中间漆的制备例

制备例10：环氧云铁中间漆采用如下方法制备而成：

称取30kg环氧树脂、55kg云母氧化铁、18kg改性碳纤维、2.4kg防锈剂、1.6kg颜料、8kg溶剂、0.35kg消泡剂、0.65kg分散剂混合搅拌均匀，制得甲组分；环氧树脂为E51环氧树脂，改性碳纤维选用制备例7制备的改性碳纤维；防锈剂为葡萄糖酸钠；颜料为炭黑；溶剂为醋酸乙酯；消泡剂为巴斯夫生产的2550消泡剂、分散剂为巴斯夫生产的PX4585分散剂；

乙组分为固化剂，固化剂为聚酰胺固化剂650；

称取100kg甲组分与15kg乙组分混合搅拌均匀，熟化15min，制得成品环氧云铁中间漆。

制备例11：本制备例与制备例10的不同之处在于：

称取20kg环氧树脂、35kg云母氧化铁、15kg改性碳纤维、1kg防锈剂、1kg颜料、5kg溶剂、0.2kg消泡剂、0.5kg分散剂混合搅拌均匀，制得甲组分；改性碳纤维选用制备例8制备的改性碳纤维；

称取100kg甲组分与10kg乙组分混合搅拌均匀，熟化15min，制得成品环氧云铁中间漆。

制备例12：本制备例与制备例10的不同之处在于：

称取40kg环氧树脂、60kg云母氧化铁、20kg改性碳纤维、4kg防锈剂、2kg颜料、10kg溶剂、0.5kg消泡剂、1kg分散剂混合搅拌均匀，制得甲组分；改性碳纤维选用制备例9制备的改性碳纤维；

称取100kg甲组分与18kg乙组分混合搅拌均匀，熟化15min，制得成品环氧云铁中间漆。

疏水二氧化硅的制备例

制备例13：疏水二氧化硅采用如下方法制备而成：

称取纳米二氧化硅置于木脂素溶液中分散浸泡，然后经干燥、分散，制得成品疏水二氧化硅；疏水纳米二氧化硅的粒径为40nm，木脂素溶液的溶剂为乙醇。

制备例14：本制备例与制备例13的不同之处在于：

疏水纳米二氧化硅的粒径为20nm。

制备例15：本制备例与制备例13的不同之处在于：

疏水纳米二氧化硅的粒径为60nm。

丙烯酸聚氨酯面漆的制备例

以下原料中的市售丙烯酸聚氨酯漆料购买于山东奥辉漆业集团有限公司，

制备例16：丙烯酸聚氨酯面漆采用如下方法制备而成：

称市售的丙烯酸聚氨酯漆料添加纳米填料，制得丙烯酸聚氨酯漆，丙烯酸聚氨酯漆中包含3％的纳米填料，纳米填料为制备例13制备的疏水二氧化硅；取4.5kg丙烯酸聚氨酯漆、1kg固化剂混合搅拌均匀，制得混合料，固化剂为二异氰酸酯；然后添加0.88kg聚氨酯稀释剂混合搅拌均匀，聚氨酯稀释剂的溶剂为醋酸乙酯，熟化15min，制得成品丙烯酸聚氨酯面漆。

制备例17：丙烯酸聚氨酯面漆采用如下方法制备而成：

称市售的丙烯酸聚氨酯漆料添加纳米填料，制得丙烯酸聚氨酯漆，丙烯酸聚氨酯漆中包含1％的纳米填料，纳米填料为制备例14制备的疏水二氧化硅；取4kg丙烯酸聚氨酯漆、1kg固化剂混合搅拌均匀，制得混合料，固化剂为二异氰酸酯；然后添加0.25kg聚氨酯稀释剂混合搅拌均匀，聚氨酯稀释剂的溶剂为醋酸乙酯，熟化12min，制得成品丙烯酸聚氨酯面漆。

制备例18：丙烯酸聚氨酯面漆采用如下方法制备而成：

称市售的丙烯酸聚氨酯漆料添加纳米填料，制得丙烯酸聚氨酯漆，丙烯酸聚氨酯漆中包含5％的纳米填料，纳米填料为制备例15制备的疏水二氧化硅；取5kg丙烯酸聚氨酯漆、1kg固化剂混合搅拌均匀，制得混合料，固化剂为二异氰酸酯；然后添加1.2kg聚氨酯稀释剂混合搅拌均匀，聚氨酯稀释剂的溶剂为醋酸乙酯，熟化20min，制得成品丙烯酸聚氨酯面漆。

实施例

实施例1：一种3LPE管道涂层补伤改良工艺；

S1、把金属管道表面PE防腐层破损处的边缘修齐，防止破损处扩大，修理破损处的边缘坡脚为25°；金属管道为钢管；

S2、损伤区域的污物清理干净后，去除金属管道表面的毛刺、焊渣、飞溅物、焊瘤等，把搭接宽度100mm范围内的防腐层打毛；

S3、用砂纸除去金属管道上的铁锈，打磨需要修补的区域，直至管道表面粗糙度在Rz30μm-75μm；

S4、使用真空吸尘器清理表面灰尘，要求达到GB/T18570.3-2005规定的2级；

S5、对待修补位置处及周边在60℃条件下预热4min，然后在待补伤位置处及周边位置的聚乙烯膜上均匀喷涂乙基纤维素溶液；

S6、然后在待补伤位置处均匀涂刷制备例4制备的环氧富锌底漆，经干燥，乙基纤维素溶液形成乙基纤维素膜，膜厚10μm，环氧富锌底漆形成的漆膜厚度为150μm；

S7、在环氧富锌底漆形成的漆膜表面均匀涂刷制备例10制备的环氧云铁中间漆，经干燥后，环氧云铁中间漆的漆膜厚度200μm；

S8、在环氧云铁中间漆的漆膜表面均匀涂刷制备例16制备的丙烯酸聚氨酯面漆，可分批涂覆多层，达到与金属管道表面聚乙烯层的高度一致；

S9、对修补处的外观进行检查，表面平整、无褶皱、无气泡，即为合格，修补完成。

实施例2：本实施例与实施例1的不同之处在于：

S5、对待修补位置处及周边在55℃条件下预热5min，然后在待修补位置处及周边位置的聚乙烯膜上均匀喷涂乙基纤维素溶液；

S6、然后在待修补位置处均匀涂刷制备例5制备的环氧富锌底漆，经干燥，乙基纤维素溶液形成乙基纤维素膜，膜厚5μm，环氧富锌底漆形成的漆膜厚度为150μm；

S7中环氧云铁中间漆选用制备例11制备的环氧云铁中间漆；

S8中丙烯酸聚氨酯面漆选用制备例17制备的丙烯酸聚氨酯面漆。

实施例3：本实施例与实施例1的不同之处在于：

S5、对待修补位置处及周边在65℃条件下预热2min，然后在待修补位置处及周边位置的聚乙烯膜上均匀喷涂乙基纤维素溶液；

S6、然后在待修补位置处均匀涂刷制备例6制备的环氧富锌底漆，经干燥，乙基纤维素溶液形成乙基纤维素膜，膜厚20μm，环氧富锌底漆形成的漆膜厚度为150μm；

S7中环氧云铁中间漆选用制备例12制备的环氧云铁中间漆；

S8中丙烯酸聚氨酯面漆选用制备例18制备的丙烯酸聚氨酯面漆。

实施例4：本实施例与实施例1的不同之处在于：

环氧富锌底漆中碳纳米管改性锌粉原料中以同等质量的羟甲基纤维素钠水溶液替换松香胺溶液，羟甲基纤维素钠水溶液质量分数为1％。

实施例5：本实施例与实施例1的不同之处在于：

S5、对待修补位置处及周边在60℃条件下预热4min。

实施例6：本实施例与实施例1的不同之处在于：

环氧云铁中间漆原料中以同等质量的二氧化硅替换改性碳纤维，二氧化硅粒径2μm。

实施例7：本实施例与实施例1的不同之处在于：

环氧云铁中间漆原料中以同等质量的碳纤维替换改性碳纤维。

实施例8：本实施例与实施例1的不同之处在于：

环氧云铁中间漆原料中以同等质量的羟甲基纤维素钠水溶液替换松香甘油酯溶液，羟甲基纤维素钠水溶液质量分数1％。

实施例9：本实施例与实施例1的不同之处在于：

丙烯酸聚氨酯漆中纳米填料为二氧化硅，二氧化硅粒径为40nm。

实施例10：本实施例与实施例1的不同之处在于：

丙烯酸聚氨酯漆中疏水二氧化硅原料中以同等质量的KH-570替换木脂素溶液。

对比例

对比例1：本对比例与实施例1的不同之处在于：

采用PE补伤片对3LPE管道上的缺陷孔进行补伤；

具体步骤如下：在补伤处均匀涂覆胶粘剂(胶粘剂为东莞市方贯工业材料有限公司生产的PE胶水，型号HJ-T388)，然后贴上PE补伤片，PE补伤片的大小与其边缘距聚乙烯层的孔洞边缘为120mm；贴补过程中，在60℃条件下边加热边用辊子滚压，以排出空气，直至补伤片四周胶粘剂均匀溢出。

对比例2：本对比例与实施例1的不同之处在于：

采用黏弹体对3LPE管道上的缺陷孔进行补伤；

具体步骤如下：在补伤处填满黏弹膏(粘弹膏购买于济宁迅大管道防腐材料有限公司)，在填满的过程中保证单方向涂抹，涂抹要均匀，然后贴上黏弹体胶带(购买于南京卓煌工业技术有限公司)，缠绕完成后，保证胶带的外表光滑，搭接处没有褶皱。

对比例3：本对比例与实施例1的不同之处在于：

采用冷缠带对3LPE管道上的缺陷孔进行补伤；

具体步骤如下：在补伤处填满丁基胶，不得漏涂，涂胶后立即缠聚丙烯冷缠带(冷缠带购买于济宁迅大管道防腐材料有限公司)，缠时需要使接触面紧密，表面平整无鼓包，部分胶液从冷缠带表面渗出，缠好后立即在冷缠带上再均匀涂刷一层定型胶(定型胶购买于河北联扩管道有限公司)。

对比例4：本对比例与实施例1的不同之处在于：

环氧富锌底漆原料中以同等质量的市售锌粉替换碳纳米管改性锌粉。

对比例5：本对比例与实施例1的不同之处在于：

环氧富锌底漆中以同等质量的二氧化硅改性锌粉替换碳纳米管改性锌粉；二氧化硅改性锌粉制备过程中，以同等质量的二氧化硅替换碳纳米管，其余步骤相同，二氧化硅粒径为100nm。

性能检测试验

1、粘结力检测

分别采用实施例1-10以及对比例1-5的制备方法修补管道，参考GB/T23257-2009中附录J对补伤位置处的剥离强度(25℃±5℃)进行检测，记录数据；并参考附录D对阴极剥离(65℃，48h)进行检测，记录实施例1-8以及对比例5的数据；剥离强度高说明粘结力好，阴极剥离小说明粘结力好。

2、耐水性检测

分别采用实施例1-10以及对比例1-5的制备方法修补管道，修补后补伤位置处在相对湿度80％、温度30℃的湿热条件下储存7d，然后再次参考GB/T23257-2009中附录J对补伤位置处的剥离强度(25℃±5℃)进行检测，记录数据；并参考附录D对阴极剥离(65℃，48h)进行检测，记录实施例1-8以及对比例5的数据。

3、密封性检测

分别采用实施例1-6以及对比例1-3、5的制备方法修补管道，即为试件，试件在室温下调节12h，将试件浸入电解质溶液中，测试端部漏失电流，数值限制在1μA之内；(参见：管道防腐层补伤材料密封性能检测研究，陈亚楠等)。

注：上述修补的金属管道上缺陷为人为制造的缺陷孔，每项检测数据仅存在试样实施例1-10以及对比例1-5的改变，其他测试条件均相同。

结合实施例1-3并结合表1可以看出，本申请修补位置处具有较高的剥离强度，并且阴极剥离较小，即使经过湿热处理，剥离强度和阴极剥离变化仍较小，说明修补位置处的三层漆料具有较好的附着力与粘结效果，而且具有较好的耐湿效果，能够尽量避免湿热条件下出现涂层剥离的现象；同时漏失电流接近0，说明三层漆料与金属管道、聚乙烯之间的密封效果较好，使3LPE管道涂层补伤位置处具有防腐蚀性好、克服阴极屏蔽的优点。

结合实施例1和实施例4-10并结合表1可以看出，实施例4环氧富锌底漆中碳纳米管改性锌粉原料中以同等质量的羟甲基纤维素钠水溶液替换松香胺溶液，相比于实施例1，实施例4正常条件下剥离强度小于实施例1，实施例4正常条件与湿热处理的剥离强度差值大于实施例1对应差值，并且实施例4阴极剥离大于实施例1，实施例4湿热处理与正常条件的阴极剥离差值大于实施例1对应差值，漏失电流高于实施例1；说明羟甲基纤维素钠水溶液虽然具有粘性，但无法与金属管道、乙基纤维素溶液形成较好的粘结效果，并且其具有吸湿性，潮湿条件下容易使得水分进入，从而容易使水分与金属管道接触，影响金属管道的防腐蚀性能。

实施例5预热后未涂刷乙基纤维素溶液，相比于实施例1，实施例5正常条件下剥离强度小于实施例1，实施例5正常条件与湿热处理的剥离强度差值大于实施例1对应差值，并且实施例5阴极剥离大于实施例1，实施例5湿热处理与正常条件的阴极剥离差值大于实施例1对应差值，漏失电流高于实施例1；说明乙基纤维素溶液、聚乙烯、环氧富锌底漆相配合，利用乙基纤维素溶液较好的疏水性，使环氧富锌底漆与聚乙烯之间的粘结位置处不易渗水，从而使金属管道不易因水分而造成腐蚀影响；并且乙基纤维素溶液具有较好的粘结性，能够使聚乙烯与环氧富锌底漆粘结性较好，具有较高的粘结强度。

实施例6环氧云铁中间漆原料中以同等质量的二氧化硅替换改性碳纤维，相比于实施例1，实施例6正常条件下剥离强度小于实施例1，实施例6正常条件与湿热处理的剥离强度差值大于实施例1对应差值，并且实施例6阴极剥离大于实施例1，实施例6湿热处理与正常条件的阴极剥离差值大于实施例1对应差值，漏失电流高于实施例1；说明二氧化硅不具有导电性，而且无法提高环氧云铁中间漆与环氧富锌底漆和聚乙烯的粘结效果，从而对涂层补伤位置处的防腐蚀性、克服阴极屏蔽性有影响。

实施例7环氧云铁中间漆原料中以同等质量的碳纤维替换改性碳纤维，相比于实施例1，实施例7正常条件下剥离强度小于实施例1，实施例7正常条件与湿热处理的剥离强度差值大于实施例1对应差值，并且实施例7阴极剥离大于实施例1，实施例7湿热处理与正常条件的阴极剥离差值大于实施例1对应差值；说明碳纤维、松香甘油酯相配合，松香甘油酯能提高环氧云铁中间漆在环氧富锌底漆上的附着稳定性，配合松香甘油酯的疏水性，进一步提高金属管道在潮湿环境下的防腐蚀效果，从而使涂层补伤位置处的具有较好的防腐蚀性、克服阴极屏蔽性。

实施例8环氧云铁中间漆原料中以同等质量的羟甲基纤维素钠水溶液替换松香甘油酯溶液，相比于实施例1，实施例8湿热处理前后剥离强度差值大于实施例1对应差值，阴极剥离湿热处理后与阴极剥离湿热处理前的差值大于实施例1对应差值；说明羟甲基纤维素钠水溶液虽然能使碳纤维粘结在环氧云铁中间漆中，但是羟甲基纤维素钠水溶液具有吸湿性，在湿热处理后，容易导致水分进入补伤位置处，并且漏失电流量增加，影响管道的防腐蚀效果；同时羟甲基纤维素钠水溶液无法溶于酯、酮，对环氧云铁中间漆和环氧富锌底漆的粘结效果也有影响。

实施例9丙烯酸聚氨酯漆中纳米填料为二氧化硅，相比于实施例1，实施例9湿热处理前后剥离强度差值大于实施例1对应差值；说明二氧化硅不导电，容易对补伤位置处的阴极屏蔽性产生影响，而且二氧化硅不疏水，容易使补伤位置在湿热条件下水分进入漆层内部，影响补伤位置处的附着稳定性以及密封效果，从而影响金属管道的防腐蚀效果。

实施例10丙烯酸聚氨酯漆中疏水二氧化硅原料中以同等质量的KH-570替换木脂素溶液，相比于实施例1，实施例10剥离强度小于实施例1；说明KH-570虽然具有疏水效果，但是木脂素溶液能够提高底漆与金属管道、聚乙烯的粘结效果，从而使补伤位置处具有较好的附着效果，提高补伤位置处的密封效果。

结合实施例1和对比例1-5并结合表1可以看出，对比例1经补伤片补伤，对比例2采用黏弹体补伤，对比例3采用冷缠带补伤，相比于实施例1，对比例1、2、3剥离强度小于实施例1，正常条件与湿热处理的剥离强度差值大于实施例1对应差值，漏失电流大于实施例1；说明本申请依次经底漆、中间漆、面漆的附着，具有较好的粘结力和密封性，能够提高补伤效果，避免了阴极屏蔽现象的发生，提高了补伤后金属管道的使用寿命和防腐性能，有效降低了后期的维护成本，节约资源。

对比例4环氧富锌底漆原料中以同等质量的市售锌粉替换碳纳米管改性锌粉，相比于实施例1，对比例4剥离强度小于实施例1，正常条件与湿热处理的剥离强度差值大于实施例1对应差值；说明锌粉未经碳纳米管、松香胺溶液处理，影响了底漆的耐水性、导电性，从而对金属管道的防腐蚀性、阴极屏蔽效果有影响。

对比例5环氧富锌底漆中以同等质量的二氧化硅改性锌粉替换碳纳米管改性锌粉，相比于实施例1，对比例5阴极剥离大于实施例1，正常条件与湿热处理的剥离强度差值大于实施例1对应差值，漏失电流大于实施例1；说明二氧化硅虽然能够保证底漆强度，但是二氧化硅不导电，对阴极屏蔽效果有影响。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种3LPE管道涂层补伤改良工艺，其特征在于，包括如下步骤：

管道破损处经修齐、清理、打磨、除污，得到待补伤位置处；

在待补伤位置处及其周边进行预热处理，然后均匀涂刷环氧富锌底漆，干燥后，均匀涂刷环氧云铁中间漆，干燥后，再均匀涂刷丙烯酸聚氨酯面漆，干燥后，对补伤位置处进行检查；

环氧富锌底漆由重量比为3-5:1的漆料和固化剂组成；漆料包括如下重量份的原料：环氧树脂15-25份、碳纳米管改性锌粉80-100份、消泡剂0.5-1份、环氧稀释剂2-6份；环氧稀释剂的溶剂为醋酸乙酯；

所述碳纳米管改性锌粉采用如下方法制备而成：

在锌粉中添加质量分数1-3%的松香胺溶液，锌粉与松香胺溶液重量比为1:1-2，混合搅拌均匀后，添加碳纳米管继续混合搅拌均匀，锌粉与碳纳米管的重量比为1:0.05-0.2，经干燥分散处理，制得成品；松香胺溶液的溶剂为乙醇；

所述预热处理具体步骤如下：

在55-65℃条件下预热2-5min，然后待补伤位置处周边的聚乙烯膜上均匀喷涂乙基纤维素溶液，当乙基纤维素溶液成膜后膜厚为5-20μm。

2.根据权利要求1所述的一种3LPE管道涂层补伤改良工艺，其特征在于，所述环氧云铁中间漆由重量比为100:10-18的甲组分和乙组分组成；

甲组分包含如下重量份的原料：环氧树脂20-40份、云母氧化铁35-60份、改性碳纤维15-20份、防锈剂1-4份、颜料1-2份、溶剂5-10份、消泡剂0.2-0.5份、分散剂0.5-1份。

3.根据权利要求2所述的一种3LPE管道涂层补伤改良工艺，其特征在于，所述改性碳纤维采用如下方法制备而成：

称取碳纤维与松香甘油酯溶液混合搅拌均匀，碳纤维与松香甘油酯溶液的质量比为1:2-5，然后经干燥分散处理，制得改性碳纤维。

4.根据权利要求1所述的一种3LPE管道涂层补伤改良工艺，其特征在于，所述丙烯酸聚氨酯面漆采用如下方法制备而成：

称取丙烯酸聚氨酯漆、固化剂混合搅拌均匀，制得混合料；然后添加聚氨酯稀释剂混合搅拌均匀，熟化12-20min，制得成品面漆；丙烯酸聚氨酯漆和固化剂的质量比为4-5:1，聚氨酯稀释剂的用量为混合料的5-20%；聚氨酯稀释剂的溶剂为醋酸乙酯。

5.根据权利要求4所述的一种3LPE管道涂层补伤改良工艺，其特征在于，所述丙烯酸聚氨酯漆中包含1-5%的纳米填料。

6.根据权利要求5所述的一种3LPE管道涂层补伤改良工艺，其特征在于，所述纳米填料为粒径20-60nm的疏水二氧化硅。

7.根据权利要求6所述的一种3LPE管道涂层补伤改良工艺，其特征在于，所述疏水二氧化硅是纳米二氧化硅经木脂素溶液改性制得。

8.根据权利要求1所述的一种3LPE管道涂层补伤改良工艺，其特征在于，所述消泡剂为聚硅氧烷。