CN117343605A - 一种纳米聚合物涂料及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于输氢管道损坏修复技术领域，具体公开了一种纳米聚合物涂料及其制备方法和使用方法。包括：20～50重量份的纳米SiO2；941～978重量份的环氧树脂；1～5重量份的碳纳米纤维；1～4重量分的石墨烯。制备方法，包括以下步骤：将纳米SiO2和石墨烯装在不同的去离子水中并进行超声处理；将石墨烯混合溶液在第一预设温度下水浴加热，并在石墨烯混合溶液中加入环氧树脂搅拌，得到第一溶液；在第一溶液中加入纳米SiO2混合溶液和碳纳米纤维并搅拌得到第二溶液；使第二溶液在第二预设温度下反应至第二溶液中水分完全蒸发得到第一混合物；在第一混合物中加入固化剂并搅拌，得到纳米聚合物涂料。本发明中具有良好的抗腐蚀性能和机械性能，适用于金属管道和非金属管道。
Description
技术领域
本发明属于输氢管道损坏修复技术领域，具体涉及一种纳米聚合物涂料及其制备方法和使用方法。
背景技术
目前管道运输已成为陆上油气运输的主要运输方式，而氢气管道输送是实现氢气大规模、长距离运输的主要途径，其管道运输成本往往大于天然气管道运输成本。由于氢气自身体积能量密度小，输氢金属管道容易产生“氢脆”现象，一旦氢气管道出现腐蚀渗漏的情况及时堵漏是非常重要的，而非金属管道一旦出现漏点，传统工艺方法很难进行有效治理，如果不采取修复措施，将严重影响系统的安全连续化运行，对于后期的安全生产带来极大的安全隐患。针对管道腐蚀渗漏问题，传统的管道修复方法为将管道停止输送排空后进行表面处理，这种方法容易造成环境污染、施工成本高、工作强度大、存在安全隐患等不利情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米聚合物涂料及其制备方法和使用方法，以解决现有输氢管线发生腐蚀泄漏问题时，修复成本高，修复工艺复杂的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，一种纳米聚合物涂料，包括：
20～50重量份的纳米SiO2；
941～978重量份的环氧树脂；
1～5重量份的碳纳米纤维；
1～4重量份的石墨烯。
本发明的进一步改进在于：所述环氧树脂为航空级环氧树脂；
所述石墨烯为氧化石墨烯。
本发明的进一步改进在于：所述纳米SiO2的平均粒径60～100nm，所述纳米碳纤维的直径10～100nm。
第二方面，一种纳米聚合物涂料的制备方法，包括以下步骤：
将纳米SiO2和石墨烯装在不同的去离子水中并进行超声处理，得到纳米SiO2混合溶液和石墨烯混合溶液；
将石墨烯混合溶液在第一预设温度下水浴加热，并在石墨烯混合溶液中加入环氧树脂搅拌，得到第一溶液；
在第一溶液中加入纳米SiO2混合溶液和碳纳米纤维并搅拌得到第二溶液；
使第二溶液在第二预设温度下反应至第二溶液中水分完全蒸发得到第一混合物；
在第一混合物中加入固化剂并搅拌，得到所述的一种纳米聚合物涂料。
本发明的进一步改进在于：所述第一预设温度为50℃，所述第二预设温度为35℃。
本发明的进一步改进在于：所述第一混合物和固化剂的比例为10∶3。
本发明的进一步改进在于：所述超声处理的处理时长为0.5～1小时。
第三方面，一种纳米聚合物涂料的使用方法，具体包括以下步骤：
确定管道渗漏部位，并对管道渗漏部位进行表面清理；
将纳米聚合物涂料搅拌均匀后涂抹至管道渗漏部位；
加热管道渗漏部位表面的纳米聚合物涂料使纳米聚合物涂料固化；
检查并清理管道渗漏部位。
本发明的进一步改进在于：所述表面清理具体包括以下步骤：
打磨管道渗漏部位的渗漏点，清除管道渗漏部位表面的油漆及污物；
用风机打磨后的管道渗漏部位表面进行吹扫；
对管道渗漏部位表面进行喷丸粗化处理；
喷丸粗化处理后，用无水乙醇清洗干净。
本发明的进一步改进在于：加热管道渗漏部位表面的纳米聚合物涂料使纳米聚合物涂料固化时，具体包括以下步骤：
首先将纳米聚合物涂料从室温加热至80℃，并在80℃持续30分钟；
其次从80℃升温至100℃，并在100℃持续60分钟；
然后从100℃升温至120℃，并在120℃持续120分钟；
最后从120摄氏度降温到室温。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明中一种纳米聚合物涂料具有良好的抗腐蚀性能和机械性能，可适用于金属管道和非金属管道，且制备成本低；
本发明中一种纳米聚合物涂料在使用时修复尺寸和厚度不受限制适用性好；
本发明中一种纳米聚合物涂料在使用时操作工艺灵活简单，施工快捷方便。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明一种纳米聚合物涂料制备方法的流程图；
图2为本发明一种纳米聚合物涂料使用方法的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
实施例1
一种纳米聚合物涂料包括纳米SiO2、航空级环氧树脂、碳纳米纤维以及氧化石墨烯，纳米聚合物涂料的原料组分按照以下重量百分比组成：
43重量份的纳米SiO2；
958重量份的环氧树脂；
3重量份的碳纳米纤维；
1重量份的石墨烯。
纳米SiO2的平均粒径60～100nm，所述纳米碳纤维的直径10～100nm。
本实施例中的一种纳米聚合物涂料属于冷焊/粘接技术，具有良好的抗腐蚀性能、机械性能和物理性能，不仅可以快速有效解决设备渗漏问题，还可以大大延长设备的使用寿命，而且基体材料不受限制，可以是金属和非金属，同时该技术还具有操作简单、施工安全、快速有效、综合性价比高等优势。
实施例2
一种纳米聚合物涂料，包括30重量份的纳米SiO2；
1重量份的石墨烯；
952重量份的环氧树脂；
3重量份的碳纳米纤维。
实施例3
一种纳米聚合物涂料，包括50重量份的纳米SiO2；
4重量份的石墨烯；
978重量份的环氧树脂；
5重量份的碳纳米纤维。
实施例4
一种纳米聚合物涂料，包括35重量份的纳米SiO2；
3重量份的石墨烯；
960重量份的环氧树脂；
3重量份的碳纳米纤维。
实施例5
一种纳米聚合物涂料，包括35重量份的纳米SiO2；
2重量份的石墨烯；
959重量份的环氧树脂；
3重量份的碳纳米纤维。
实施例6
一种纳米聚合物涂料，包括40重量份的纳米SiO2；
2重量份的石墨烯；
950重量份的环氧树脂；
3重量份的碳纳米纤维。
实施例7
一种纳米聚合物涂料，包括45重量份的纳米SiO2；
2重量份的石墨烯；
958重量份的环氧树脂；
3重量份的碳纳米纤维。
实施例8
一种纳米聚合物涂料，包括25重量份的纳米SiO2；
2重量份的石墨烯；
953重量份的环氧树脂；
2重量份的碳纳米纤维。
实施例9
一种纳米聚合物涂料，包括33重量份的纳米SiO2；
2重量份的石墨烯；
966重量份的环氧树脂；
2重量份的碳纳米纤维。
实施例10
一种纳米聚合物涂料，包括47重量份的纳米SiO2；
2重量份的石墨烯；
941重量份的环氧树脂；
1重量份的碳纳米纤维。
实施例11
一种纳米聚合物涂料，包括23重量份的纳米SiO2；
3重量份的石墨烯；
971重量份的环氧树脂；
2重量份的碳纳米纤维。
实施例12
一种纳米聚合物涂料的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
将25g纳米SiO2和1g氧化石墨烯分别均匀分散于80mL去离子水中，超声处理0.5h，防止团聚；
将氧化石墨烯混合溶液置于50℃恒温水浴中，加入3000g环氧树脂缓慢搅拌2h，再加入纳米SiO2混合溶液和1g碳纳米纤维，继续缓慢搅拌2h，在35℃进行反应直至水分完全蒸发，得到第一混合物；
加入固化剂，将第一混合物与固化剂按10:3比例混合，缓慢搅拌0.5h后待用于输氢管道修复。
实施例13
一种纳米聚合物涂料的使用方法，具体包括以下步骤：
打磨管道渗漏点及周围表面，清除表面油漆及污物，用风机对打磨后的表面进行吹扫；
表面喷丸粗化处理后，用无水乙醇清洗干净，修复表面达到干燥、粗糙、干净；
将上述的一种纳米聚合物涂料搅拌均匀，用刮涂工具均匀的涂抹到渗漏部位及其周围，确保与金属紧密粘结，反复多次刮涂直至彻底无渗漏；
加热固化涂层，其升温固化流程为：室温→80℃(0.5h)→100℃(0.5h)→120℃(1h)→120℃(2h)，然后缓冷至室温；
检查和清理修复面，完成修复。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纳米聚合物涂料，其特征在于，包括：
20～50重量份的纳米SiO2；
941～978重量份的环氧树脂；
1～5重量份的碳纳米纤维；
1～4重量份的石墨烯。
2.根据权利要求1所述的一种纳米聚合物涂料，其特征在于，所述环氧树脂为航空级环氧树脂；
所述石墨烯为氧化石墨烯。
3.根据权利要求2所述的一种纳米聚合物涂料，其特征在于，所述纳米SiO2的平均粒径60～100nm，所述纳米碳纤维的直径10～100nm。
4.一种制备权利要求1～3中任一项所述的一种纳米聚合物涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将纳米SiO2和石墨烯装在不同的去离子水中并进行超声处理，得到纳米SiO2混合溶液和石墨烯混合溶液；
将石墨烯混合溶液在第一预设温度下水浴加热，并在石墨烯混合溶液中加入环氧树脂搅拌，得到第一溶液；
在第一溶液中加入纳米SiO2混合溶液和碳纳米纤维并搅拌得到第二溶液；
使第二溶液在第二预设温度下反应至第二溶液中水分完全蒸发得到第一混合物；
在第一混合物中加入固化剂并搅拌，得到所述的一种纳米聚合物涂料。
5.根据权利要求4所述的一种纳米聚合物涂料的制备方法，其特征在于，所述第一预设温度为50℃，所述第二预设温度为35℃。
6.根据权利要求4所述的一种纳米聚合物涂料的制备方法，其特征在于，所述第一混合物和固化剂的比例为10∶3。
7.根据权利要求4所述的一种纳米聚合物涂料的制备方法，其特征在于，所述超声处理的处理时长为0.5～1小时。
8.一种权利要求1～3中任一项所述的一种纳米聚合物涂料的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定管道渗漏部位，并对管道渗漏部位进行表面清理；
将纳米聚合物涂料搅拌均匀后涂抹至管道渗漏部位；
加热管道渗漏部位表面的纳米聚合物涂料使纳米聚合物涂料固化；
检查并清理管道渗漏部位。
9.根据权利要求8所述的种纳米聚合物涂料的使用方法，其特征在于，所述表面清理具体包括以下步骤：
打磨管道渗漏部位的渗漏点，清除管道渗漏部位表面的油漆及污物；
用风机打磨后的管道渗漏部位表面进行吹扫；
对管道渗漏部位表面进行喷丸粗化处理；
喷丸粗化处理后，用无水乙醇清洗干净。
10.根据权利要求8所述的种纳米聚合物涂料的使用方法，其特征在于，加热管道渗漏部位表面的纳米聚合物涂料使纳米聚合物涂料固化时，具体包括以下步骤：
首先将纳米聚合物涂料从室温加热至80℃，并在80℃持续30分钟；
其次从80℃升温至100℃，并在100℃持续60分钟；
然后从100℃升温至120℃，并在120℃持续120分钟；
最后从120摄氏度降温到室温。
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