CN116875150A - 一种水性环氧内减阻涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种水性环氧内减阻涂料，所述水性环氧内减阻涂料由组分A与组分B混合所得，组分A与组分B的质量比为5‑10:1。本发明通过引入纳米二氧化硅、高纯玻璃粉，提高了漆膜的硬度、耐磨性，可以有效降低流体中的杂质对漆膜的磨损，提高涂层的寿命及耐久性；通过引入高纯石墨粉、聚四氟乙烯蜡乳液，提高漆膜的表面爽滑性、自润滑性能，降低涂层的摩擦系数，降低流体在输送过程中的阻力，从而达到降低管道运输泵送能耗、节能增效的目的。
Description
技术领域
本发明涉及环保涂料技术领域，尤其涉及一种水性环氧内减阻涂料及其制备方法。
背景技术
管道运输作为液体、气体的一种长距离运输方式，其具有运量大、连续、经济、安全、可靠等优点，广泛应用于石油、天然气、化工产品等流体的运输。由于长距离运输过程中，介质和管道间存在摩擦力，导致输送过程中压力降低，需要在一定的距离设立泵送站提供动力以克服运输中阻力，阻力越大其需要的泵送站越多、需要的动力越大，其对于管道运输的经济性、安全性有着非常大的影响。
管道内减阻涂料，作为管道运输内壁涂料，其具有表面光滑、硬度高、耐磨性好等特点，可以有效降低介质与管道内壁摩擦系数、大幅提升管道运输效率、减少泵送站能耗、延长管道使用寿命。
目前应用于运输管道内壁涂料一般有溶剂型环氧涂料和无溶剂型环氧涂料，管道内壁狭小空间中施工，溶剂型涂料存在挥发性有机物含量高、毒性强、易燃易爆等问题，对于施工安全和作业人员的身心健康均存在较大的隐患，而无溶剂环氧涂料虽然可以解决上述问题，但因其固含量接近100％，存在着施工粘度大、需要专用设备、适用期短、脆性大、低温附着力差的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种水性环氧内减阻涂料及其制备方法，具有极低的VOC含量，环保安全，适用期长，硬度高，摩擦系数低，柔韧性好，低温附着力好，特别适用于运输管道涂装。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种水性环氧内减阻涂料，所述水性环氧内减阻涂料由组分A与组分B混合所得，组分A与组分B的质量比为5-10:1；
所述组分A以质量份数计，包括6-15份去离子水，0.3-1.0份水性分散剂，0.1-0.5份水性消泡剂，0.1-0.5份水性膨润土，10-20份沉淀硫酸钡，35-55份水性环氧树脂，0.1-0.5份水性基材润湿剂，0.1-0.5份水性流平剂，0.3-1.5份水性流变助剂；
所述组分B以质量份数计，包括10-20份去离子水，5-10份助溶剂，10-20份水性脂肪胺加成物固化剂，50-70份水性聚酰胺固化剂。
进一步地，于所述组分A之中还包括0.3-1.0份纳米二氧化硅以及10-20份玻璃粉。
进一步地，所述纳米二氧化硅为比表面积150-250m2/g，粒径7-40nm，SiO2含量不小于98％的气相法纳米二氧化硅；于所述玻璃粉之中，SiO2含量不小于99.5％，其粒径为1-20μm。
进一步地，于所述组分A之中还包括5-10份石墨粉以及1-5份聚四氟乙烯蜡乳液。
进一步地，所述石墨粉为纯度大于99.5％，粒径为0.1-20μm的细鳞片石墨粉；于所述聚四氟乙烯蜡乳液之中，蜡粒径在0.5-5μm之间。
进一步地，一种水性环氧内减阻涂料的制备方法，具体如下：依照各原料比例分别配制组分A以及组分B，后将组分A以及组分B按质量份数5-10:1的臂力混合均匀即得水性环氧内减阻涂料。
进一步地，所述组分A的配制具体包括如下步骤：
S1、将去离子水、水性分散剂以及水性消泡剂投入分散釜后，以300-500rpm转速搅拌均匀后投入纳米二氧化硅以及水性膨润土并以300-500rpm转速搅拌20-30min；
S2、向S1之中所得浆料投入沉淀硫酸钡、石墨粉、玻璃粉以及着色颜料，以800-1000rpm转速分散30-50min；
S3、将S2中分散好的浆料转入研磨机研磨至细度小于20μm；
S4、将S3中所得浆料置于调漆釜内，向浆料内加入水性环氧树脂后以500-800rpm搅拌均匀，后于搅拌状态下缓慢加入水性基材润湿剂、水性流平剂以及聚四氟乙烯蜡乳液，后在500-800rpm转速下搅拌40-60min；
S5、于搅拌条件下，分次投入水性流变助剂，搅拌30-60min，控制油漆斯托默粘度在90-120KU。
进一步地，所述组分B的配置过程具体如下：向分散釜中投入去离子水以及助溶剂，于500-800rpm转速下搅拌均匀，后向分散釜中加入水性脂肪胺加成物固化剂以及水性聚酰胺固化剂，搅拌20-30min得组分B。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过引入纳米二氧化硅、高纯玻璃粉，提高了漆膜的硬度、耐磨性，可以有效降低流体中的杂质对漆膜的磨损，提高涂层的寿命及耐久性。通过引入高纯石墨粉、聚四氟乙烯蜡乳液，提高漆膜的表面爽滑性、自润滑性能，降低涂层的摩擦系数，降低流体在输送过程中的阻力，从而达到降低管道运输泵送能耗、节能增效的目的。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
一种水性环氧内减阻涂料，由组分A和组分B配比混合所得，其中组分A与组分B的质量比为5-10:1。
组分A由以下质量份数的原料组成：6-15份去离子水，0.3-1.0份水性分散剂，0.1-0.5份水性消泡剂，0.3-1.0份纳米二氧化硅，0.1-0.5份水性膨润土，10-20份沉淀硫酸钡，5-20份石墨粉，10-20份玻璃粉，2-10份着色颜料，35-55份水性环氧树脂，0.1-0.5份水性基材润湿剂，0.1-0.5份水性流平剂，1-5份聚四氟乙烯蜡乳液以及0.3-1.5份水性流变助剂；
其中，水性分散剂为含颜料亲和基团的共聚物水溶液；水性消泡剂为含气相二氧化硅的聚醚硅氧烷共聚物；纳米二氧化硅为比表面积150-250m2/g，粒径7-40nm，二氧化硅含量不小于98％的气相法纳米二氧化硅；石墨粉为纯度大于99.5％，粒径在1-20μm之间的高纯超微细鳞片石墨粉；玻璃粉为二氧化硅含量不小于99.5％，粒径在1-20μm之间的高纯度玻璃粉；着色颜料为钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄等提供遮盖力的一种或多种颜料的混合物；水性环氧树脂为环氧当量900-1100，固含量为50-54％的内增塑1型环氧分散体，其具有较好的柔韧性，剪切型好；水性基材润湿剂为基于聚醚邮寄硅氧烷共聚物的基材润湿剂；水性流平剂为氟碳改性聚丙烯酸酯共聚体溶液；聚四氟乙烯蜡乳液，其蜡粒径在0.5-5μm，用于涂料中可以很好的提高漆膜的抗磨损性能，提高漆膜表面的爽滑性，降低流体在漆膜表面的阻力；水性流变助剂为非离子缔合型聚醚聚氨酯、水性聚酰胺蜡浆中一种或多种的混合物，用于提高涂料的防沉、防流挂性能，改善涂料的施工性能。
于本发明之中选用沉淀硫酸钡、高纯鳞片石墨粉、高纯玻璃粉作为填充料，沉淀硫酸钡纯度高，具有优良的耐化学品性能，高纯鳞片石墨粉也具有较好的耐化学品性能，且鳞片石墨具有很低的摩擦系数，很好的自润滑性能，可以很好的降低涂层表面流体的阻力，高纯玻璃粉具有很高蛾硬度，对于降低刘体重杂质对涂层的磨耗具有很好的效果。
组分B由以下质量份数的原料组成：10-20份去离子水，5-10份助溶剂，10-20份水性脂肪胺加成物固化剂，50-70份水性聚酰胺固化剂。
其中，水性脂肪胺加成物固化剂为活泼氢当量130-150、粘度23000-31000mPa.s的水性脂肪胺加成物固化剂，其具有防腐性好、快速干燥的有点；水性聚酰胺固化剂为活泼氢当量350-450，粘度为15000-35000mPa.s的水性聚酰胺固化剂，其具有柔韧性好、附着力佳、防腐性好的优点。通过前述两种固化剂的搭配使用，使涂料具有适用期长、干燥型好、漆膜柔韧性好、附着力佳、防腐性能优异的特点。其中助溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯中一种或两种的混合物。
以下结合实施例对于本申请的技术效果作进一步的说明。
实施例1
制备组分A
S1、称取去离子水6份、水性分散剂1份、水性消泡剂0.1份投入分散釜，300～500RPM搅拌均匀，投入称量好的纳米二氧化硅0.5份、水性膨润土0.3份，300～500RPM搅拌20～30min；
S2、准确称量、投入沉淀硫酸钡20份、高纯石墨粉5份、高纯玻璃粉20份、着色颜料(铁红粉)2份，800～1000RPM高速分散30～50min；
S3、将上述分散好的浆料，转入研磨机研磨至细度＜20um；
S4、将上述研磨好的浆料打入调漆釜，开动搅拌机，称量加入水性环氧树脂55份，500～800RPM搅拌均匀。依次称量水性基材润湿剂0.5份、水性流平剂0.1份、聚四氟乙烯蜡乳液1份，搅拌状态下缓慢加入调漆釜中，投完后500～800RPM转速下搅拌40～60min；
S5、搅拌条件下，分次称量投入水性流变助剂(聚酰胺蜡浆)0.5份，搅拌30～60min，控制油漆斯托默粘度在90～120KU。
制备组分B
称取去离子水20份、助溶剂(丙二醇甲醚)10份，投入分散釜，启动搅拌机，将转速设置在500～800RPM，依次称取加入水性脂肪胺加成物固化剂10份、水性聚酰胺固化剂60份，搅拌20～30min，得到B组分。
使用时将组分A和组分B按质量份数5:1的比例混合均匀即得到水性环氧内减阻涂料。
实施例2
制备组分A
S1、称取去离子水10份、水性分散剂0.7份、水性消泡剂0.3份投入分散釜，300～500RPM搅拌均匀，投入称量好的纳米二氧化硅0.3份、水性膨润土0.7份，300～500RPM搅拌20～30min；
S2、准确称量、投入沉淀硫酸钡10份、高纯石墨粉10份、高纯玻璃粉10份、着色颜料(钛白粉)10份，800～1000RPM高速分散30～50min；
S3、将上述分散好的浆料，转入研磨机研磨至细度＜20um；
S4、将上述研磨好的浆料打入调漆釜，开动搅拌机，称量加入水性环氧树脂45份，500～800RPM搅拌均匀。依次称量水性基材润湿剂0.1份、水性流平剂0.3份、聚四氟乙烯蜡乳液3份，搅拌状态下缓慢加入调漆釜中，投完后500～800RPM转速下搅拌40～60min；
S5、搅拌条件下，分次称量投入水性流变助剂(非离子型缔合聚氨酯)0.8份，搅拌30～60min，控制油漆斯托默粘度在90～120KU。
制备组分B
称取去离子水15份、助溶剂(丙二醇甲醚)8份，投入分散釜，启动搅拌机，将转速设置在500～800RPM，依次称取加入水性脂肪胺加成物固化剂20份、水性聚酰胺固化剂50份，搅拌20～30min，得到B组分。
使用时将组分A和组分B按质量份数8:1的比例混合均匀即得到水性环氧内减阻涂料。
实施例3
制备组分A
S1、称取去离子水15份、水性分散剂0.3份、水性消泡剂0.5份投入分散釜，300～500RPM搅拌均匀，投入称量好的纳米二氧化硅0.1份、水性膨润土1.0份，300～500RPM搅拌20～30min；
S2、准确称量、投入沉淀硫酸钡15份、高纯石墨粉8份、高纯玻璃粉15份、着色颜料(钛白粉)6份，800～1000RPM高速分散30～50min；
S3、将上述分散好的浆料，转入研磨机研磨至细度＜20um；
S4、将上述研磨好的浆料打入调漆釜，开动搅拌机，称量加入水性环氧树脂35份，500～800RPM搅拌均匀。依次称量水性基材润湿剂0.3份、水性流平剂0.5份、聚四氟乙烯蜡乳液5份，搅拌状态下缓慢加入调漆釜中，投完后500～800RPM转速下搅拌40～60min；
S5、搅拌条件下，分次称量投入水性流变助剂(非离子型缔合聚氨酯)0.8份，搅拌30～60min，控制油漆斯托默粘度在90～120KU。
制备组分B
称取去离子水10份、助溶剂(丙二醇甲醚醋酸酯)5份，投入分散釜，启动搅拌机，将转速设置在500～800RPM，依次称取加入水性脂肪胺加成物固化剂15份、水性聚酰胺固化剂75份，搅拌20～30min，得到B组分。
使用时将组分A和组分B按质量份数10:1的比例混合均匀即得到水性环氧内减阻涂料。
表1实施例1～4及对比例1～2性能测试
从上述实施例可以看出，本发明的水性环氧内减阻涂料具有较低的细度，漆膜表面爽滑，涂层硬度高、耐磨性好、柔韧性优异、耐低温性能突出、耐盐雾性能良好、耐化学品性能优异，可以适用于多种气体、液体管道输运。相比于无溶剂环氧内减阻涂料，其具有较长的适用期，可以使用常规空气喷涂、高压无气喷涂设备喷涂，柔韧性好、耐低温性能好，可以适用于液化天然气等低温产品输运。同时其具有较低的VOC含量，安全环保，气味低，适用于管道内壁等狭小空间喷涂。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种水性环氧内减阻涂料，其特征在于，所述水性环氧内减阻涂料由组分A与组分B混合所得，组分A与组分B的质量比为5-10:1；
所述组分A以质量份数计，包括6-15份去离子水，0.3-1.0份水性分散剂，0.1-0.5份水性消泡剂，0.1-0.5份水性膨润土，10-20份沉淀硫酸钡，35-55份水性环氧树脂，0.1-0.5份水性基材润湿剂，0.1-0.5份水性流平剂，0.3-1.5份水性流变助剂；
所述组分B以质量份数计，包括10-20份去离子水，5-10份助溶剂，10-20份水性脂肪胺加成物固化剂，50-70份水性聚酰胺固化剂。
2.根据权利要求1所述的水性环氧内减阻涂料，其特征在于，于所述组分A之中还包括0.3-1.0份纳米二氧化硅以及10-20份玻璃粉。
3.根据权利要求2所述的水性环氧内减阻涂料，其特征在于，
所述纳米二氧化硅为比表面积150-250m2/g，粒径7-40nm，SiO2含量不小于98％的气相法纳米二氧化硅；
于所述玻璃粉之中，SiO2含量不小于99.5％，其粒径为1-20μm。
4.根据权利要求1所述的水性环氧内减阻涂料，其特征在于，于所述组分A之中还包括5-10份石墨粉以及1-5份聚四氟乙烯蜡乳液。
5.根据权利要求4所述的水性环氧内减阻涂料，其特征在于，
所述石墨粉为纯度大于99.5％，粒径为0.1-20μm的细鳞片石墨粉；
于所述聚四氟乙烯蜡乳液之中，蜡粒径在0.5-5μm之间。
6.一种水性环氧内减阻涂料的制备方法，其特征在于，具体如下：依照各原料比例分别配制组分A以及组分B，后将组分A以和组分B按质量份数5-10:1的比例混合均匀即得水性环氧内减阻涂料。
7.根据权利要求6所述的水性环氧内减阻涂料的制备方法，其特征在于，所述组分A的配制具体包括如下步骤：
S1、将去离子水、水性分散剂以及水性消泡剂投入分散釜后，以300-500rpm转速搅拌均匀后投入纳米二氧化硅以及水性膨润土并以300-500rpm转速搅拌20-30min；
S2、向S1之中所得浆料投入沉淀硫酸钡、石墨粉、玻璃粉以及着色颜料，以800-1000rpm转速分散30-50min；
S3、将S2中分散好的浆料转入研磨机研磨至细度小于20μm；
S4、将S3中所得浆料置于调漆釜内，向浆料内加入水性环氧树脂后以500-800rpm搅拌均匀，后于搅拌状态下缓慢加入水性基材润湿剂、水性流平剂以及聚四氟乙烯蜡乳液，后在500-800rpm转速下搅拌40-60min；
S5、于搅拌条件下，分次投入水性流变助剂，搅拌30-60min，控制油漆斯托默粘度在90-120KU。
8.根据权利要求6所述的水性环氧内减阻涂料的制备方法，其特征在于，所述组分B的配置过程具体如下：向分散釜中投入去离子水以及助溶剂，于500-800rpm转速下搅拌均匀，后向分散釜中加入水性脂肪胺加成物固化剂以及水性聚酰胺固化剂，搅拌20-30min得组分B。
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