CN102417780A - 一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料技术领域，是一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料，包含A组份和B组份，A组份包括环氧树脂、活性稀释剂、流平剂、消泡剂、分散剂、触变剂1、触变剂2、磷酸锌、硅土、氧化铁红粉、三聚磷酸铝、白陶磁粉，B组份包括改性胺和触变增效剂；A组份与B组份按质量比A:B=3～5:1配合使用；本发明的无溶剂涂料的积极效果是：不含可挥发性溶剂，可消除涂层针孔，其附着力、抗渗透、耐磨性和耐腐蚀性能良好；该涂料喷涂后涂层表面光滑，减阻耐磨效果较好；具有推广应用的前景。

Description

一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料

技术领域

本发明涉及化工技术的涂料技术领域，具体地说，涉及一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料及其制备方法以及该无溶剂涂料在大型管道内应用(喷涂)的方法。

背景技术

本发明所述的大型管道是指在石油领域中使用的直径在500mm以上的大口径长距离石油及天然气输送管道，为保证这些管道的防锈、防腐及降低管道内流体的输送阻力，通常要使用专门的涂料。本发明主要涉及的是管道内的减阻涂料，因此，就不再讨论其它的涂料了。

管道内涂层减阻技术的研究始于20世纪初，大规模应用于长输天然气管道是在20世纪50年代。经过几十年的应用发展，管道内涂层的涂料生产和施工技术日趋成熟。在天然气管道输送技术比较先进的欧美国家，管道内涂层减阻技术已得到普遍应用。国外许多大日径、长距离天然气管道(如横跨欧洲的马格里布管道、世界上最长的海底管道Zeepipe和新近建成的联盟管道(Alliance Pipeline)等)由于采用了此项技术，不仅保证了管道的安全运行，而且取得了非常好的经济效益。

管道内涂层减阻应用技术的研究在我国刚刚起步，与国外的差距较大。随着西气东输和四川天然气外输等多条长距离、大口径天然气管道的规划建设，管道内涂层减阻技术将会受到越来越多的重视，有着极其广阔的应用前景。

现有的(国内)大型管道内减阻涂料均为溶剂型涂料。而溶剂型涂料的不足是：VOC含量高，对环境中的潮气敏感，施工的操作性和涂料储存的稳定性较差，漆膜容易起泡，更主要的是，溶剂型涂料通常不环保。随着对这些领域中使用的大型管道涂料中有机挥发物的限制，溶剂型涂料将逐渐被环保型涂料所代替，而无溶剂涂料将是环保型涂料的主要类型之一。

无溶剂涂料的优点是：因漆膜中无溶剂挥发，可消除涂层中的针孔，提高漆膜抗渗透和耐腐蚀的性能；可消除操作人员中毒和施工现场发生火灾的危险，可减少通风设备的使用，可避免溶剂挥发而造成的资源性浪费并减少对环境的影响。但是，无溶剂涂料也有缺点，较为突出的便是涂料粘度较大，施工不很方便，喷涂时需要对涂料进行加热；由于粘度较大，难以得到较薄的涂层，往往适用于厚涂。

因此，本发明所述的是一种低粘度(25℃时6r/min的粘度为6000-8000mp·s)的无溶剂涂料，即使是在冬天施工也不需要加热；并且由于粘度较低，可以得到较薄的涂层(60-80微米)，可以达到成膜较薄的管道用减阻耐磨涂料的要求；虽然粘度低，但可以达到其抗沉降(50℃烘箱中放置2个月不沉底)以及抗流挂(60℃可达150微米不流挂)的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料；本发明的第二目的在于提供所述的低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料的制备方法；本发明的第三目的在于提供所述的低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料的应用方法，将无溶剂涂料应用到石油及天然气输送管道内作为减阻耐磨的涂层。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：

一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征是，包含A组份和B组份，A组份和B组分原料的质量百分比分别为：

A组份：

环氧树脂      35.0～55.0％；

活性稀释剂    12.0～25.0％；

流平剂        0.2～0.5％；

消泡剂        0.2～0.5％；

分散剂        0.4～0.8％；

触变剂1       0.2～1.0％；

触变剂2       0.1～0.5％；

磷酸锌        4.0～8.0％；

硅土          4.0～8.0％；

氧化铁红粉    8.0～15.0％；

三聚磷酸铝    5.0～15.0％；

白陶磁粉      5.0～15.0％；

B组份：

改性胺        99.0～99.8％；

触变增效剂    0.2～1.0％；

所述的A组份与B组份按质量比A∶B＝3～5∶1配合使用。

所述的环氧树脂为E-51、CYD128、828、或与之环氧当量相似的环氧树脂中的至少一种。

所述活性稀释剂为多官能团的缩水甘油醚树脂、环氧丙烷丁基醚、乙二醇二缩水甘油醚中的一种或两种。

所述的流平剂为有机硅类BYK 320；所述的消泡剂为含有机硅类的BYK A-530消泡剂；所述的分散剂为BYK P-104S。

所述的触变剂1为含有机锂的蒙脱土类触变剂Rockwood 1958；所述的触变剂2为气相二氧化硅N-200。

所述的改性胺为酚醛改性胺的环氧树脂固化剂。

所述的触变增效剂为亲水性气相二氧化硅用液体触变性增强剂BYK-R605。

所述的硅土为上海首诺贸易有限公司提供的诺易堡硅土。

本发明一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料的积极效果是：

(1)采用改性二聚酸类的增韧环氧树脂或者端羧基的橡胶改性环氧树脂并采用酚醛改性胺作为固化剂，复合使用多种防锈颜料体系，使得该涂料有良好的附着力、柔韧性和耐盐雾、耐溶剂性能；

(2)该涂料A组分中，活性稀释剂的含量为12.0～25.0％，而一般情况下无溶剂涂料活性稀释剂的含量不超过10％。但是由于该涂料中触变剂1和触变剂2的复配使用，同时搭配同样有触变作用的诺易堡硅土，使得A组分室温下在6r/min的粘度为5000-8000mp·s，60r/min的粘度为1600-2600mp·s，触变指数大于3。其粘度比常规的无溶剂涂料(一般6r/min的粘度为20000mp·s以上)低得多，同时还可以保证在50℃烘箱中放置2个月无明显沉底。

(3)若要达到在60℃情况下150微米以上不流挂的要求，A组分粘度最少也要在20000mp·s以上。但是由于B组分中加入了触变增效剂，可以保证A组分和B组分混合后其涂膜在60℃中150微米以上不流挂；

(4)该涂料喷涂后，涂层表面非常光滑，镜面光泽度达80(Gardiner60°)(国外产品要求≥50)以上，表面粗糙度Ra≤3μm(国外产品要求Ra≤5μm)，耐磨系数≥28(国外产品要求≥23)比普通的溶剂型减阻涂料具有更好的减阻耐磨效果；

(5)由于该涂料不含任何可挥发性溶剂，可消除涂层针孔，提高抗渗透性、耐磨性和耐腐蚀性能；

(6)可消除对施工人员造成的身体伤害和施工现场发生火灾的危险，可减少通风设备的使用，避免了溶剂挥发而造成的资源浪费，减少了对环境的影响，因而具有推广应用的前景。

具体实施方式

以下给出本发明一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料的具体实施方式，但是，应当指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。

本发明一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料的制备步骤为：

(1)配料

按各组份原料的质量百分比分别配置A组份和B组份的原料；

(2)分散

将步骤(1)配好的A组份(或B组份)依次加入拉缸中，同时启动分散机按300～600转/分钟的转速进行搅拌，边搅拌边加入原料；原料添加完毕后，按1000～1200转/分钟的转速进行30～50分钟的搅拌，获得分散的A组份(或B组份)混合料；

(3)研磨

将步骤(2)获得的A组份混合料放入砂磨机中进行砂磨，细度达到40微米以下；

B组份不需要研磨，只需将B组份混合料以300～600转/分钟的转速进行搅拌40～60分钟即可；

(4)过滤包装

将砂磨后的A组份混合料放入成品釜中，开启搅拌机进行搅拌，在出口处设置过滤网，边过滤边进行产品包装；

将搅拌后的B组份混合料进行产品包装；

A组份和B组份必须分开包装。

以下根据以上制备步骤给出3个具体的实施例。

实施例1

一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料，包含A组份和B组份，A组份和B组分原料的质量百分比分别为：

A组份：

环氧树脂    35.00％，采用宏昌电子材料股份有限公司或中石化岳阳石化厂的产品；

活性稀释剂  21.10％；采用卡德莱公司的产品；

流平剂      0.33％，采用德国毕克化学助剂公司的产品；

消泡剂      0.35％，采用德国毕克化学助剂公司的产品；

分散剂      0.60％，采用德国毕克化学助剂公司的产品；

触变剂1     1.00％，采用Rockwood的产品；

触变剂2     0.28％，采用杜邦的产品；

磷酸锌      11.50％，采用上海一品颜料有限公司的产品；

硅土        5.00％，采用上海首诺贸易有限公司的产品

氧化铁红粉  12.00％，采用湖南三环颜料有限公司的产品；

三聚磷酸铝  7.84％，采用上海一品颜料有限公司的产品；

白陶磁粉    5.00％，采用上海汇精亚纳米材料有限公司的产品；

B组份：

改性胺      99.50％，采用卡德莱公司的产品；

触变增效剂  0.50％，采用德国毕克化学助剂公司的产品。

涂料使用时将A组份与B组份按质量比A∶B＝5∶1的比例配合使用。

实施例2

一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料，包含A组份和B组份，A组份和B组分原料的质量百分比分别为：

A组份：(原料的采用同实施例1)

环氧树脂    43.00％；

活性稀释剂    16.00％；

流平剂        0.30％；

消泡剂        0.32％；

分散剂        0.50％；

触变剂1       0.80％

触变剂2       0.40％

磷酸锌        5.00％；

硅土          10.00％

氧化铁红粉    14.00％；

白陶磁粉      4.50％

三聚磷酸铝    5.18％；

B组份：

改性胺        99.40％；

触变增效剂    0.60％。

涂料使用时将A组份与B组份按质量比A∶B＝4∶1的比例配合使用。

实施例3

一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料，包含A组份和B组份，A组份和B组分原料的质量百分比分别为：

A组份：(原料的采用同实施例1)

环氧树脂      50.00％；

活性稀释剂    12.00％；

流平剂        0.35％；

消泡剂        0.40％；

分散剂        0.65％；

触变剂1       0.60％；

触变剂2       0.50％

磷酸锌        6.50％；

硅土          4.00％；

氧化铁红粉    14.00％；

三聚磷酸铝    8.00％；

白陶磁粉      3.00％；

B组份：

改性胺        99.20％；

触变增效剂    0.80％。

涂料使用时将A组份与B组份按质量比A∶B＝3∶1的比例配合使用。

本发明一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料在石油及天然气输送管道内的使用方法为：

(1)将A组分和B组分涂料于室温下分别搅拌20～30分钟；

(2)将步骤(1)搅拌后的A组分和B组分涂料按质量比A∶B＝3～5∶1的比例用高压无气喷涂机快速混合，以150～250公斤的压力在石油及天然气输送管道内壁上进行喷涂，将涂料的干膜厚度控制在60～80微米之间，或是符合具体项目的厚度要求。

本发明一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料及涂层的性能指标为(见下表)：

表.低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料及涂层的性能指标

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，包含A组份和B组份，A组份和B组分原料的质量百分比分别为： 

A组份： 

环氧树脂     35.0～55.0%；

活性稀释剂   12.0～25.0%；

流平剂       0.2～0.5%；

消泡剂       0.2～0.5%；

分散剂       0.4～0.8%；

触变剂1      0.2～1.0%；

触变剂2      0.1～0.5%；

磷酸锌       4.0～8.0%； 

硅土          4.0～8.0%；

氧化铁红粉   8.0～15.0%；

三聚磷酸铝   5.0～15.0%；

白陶磁粉     5.0～15.0%； 

B组份：

改性胺       99.0～99.8%；

触变增效剂   0.2～1.0%；

所述的A组份与B组份按质量比A:B = 3～5:1配合使用。

2.根据权利1所述的一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，所述的环氧树脂为E-51、CYD128、828、或与之环氧当量相似的环氧树脂中的至少一种。

3.根据权利1所述的一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，所述活性稀释剂为多官能团的缩水甘油醚树脂、环氧丙烷丁基醚、乙二醇二缩水甘油醚中的一种或两种。

4.根据权利1所述的一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，所述的流平剂为有机硅类BYK 320；所述的消泡剂为含有机硅类的BYK A-530消泡剂；所述的分散剂为BYK P-104S。

5.根据权利1所述的一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，所述的触变剂1为含有机锂的蒙脱土类触变剂Rockwood 1958；所述的触变剂2为气相二氧化硅N-200。

6.根据权利1所述的一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，所述的改性胺为酚醛改性胺的环氧树脂固化剂。

7.根据权利1所述的一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，所述的触变增效剂为亲水性气相二氧化硅用液体触变性增强剂BYK-R605。

8.根据权利1所述的一种低粘度管道用减阻耐磨无溶剂涂料，其特征在于，所述的硅土为上海首诺贸易有限公司提供的诺易堡硅土。