CN102382553A - 用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆，由50-80%A组分和20-50%B组分组成，A组分由各组分按重量份组成：酚醛环氧树脂30-80份；增韧剂2-20份；填料15-50份；颜料1-5份；活性稀释剂5-10份；助剂0.2-5份；助剂由下述组分按重量份组成：分散剂10-20份，防沉剂0-10份，消泡剂5-20份，流平剂5-20份，偶联剂0-10份；B组分由20-80%聚酰胺环氧固化剂和20-80%多元胺类固化剂组成。本发明的底漆应用于高温环境下管道防腐，保证环氧底漆与输油气管道之间具有良好的粘结性能即较高的粘结强度，同时与高温用热熔胶层之间具有较好的粘结性。
Description
技术领域
本发明涉及一种底漆，尤其涉及一种用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆。
背景技术
石油天然气采用金属管道输送方式具有安全可靠、快捷便利和经济可行的优点，为了确保管道的安全运行和使用寿命，管道防腐就成为管道建设优先考虑的问题。金属管道输送石油天然气随着国民经济快速增长和人们对清洁能源的需求而显著增加，管线建设越来越多，管线经过的地质和气候条件愈来愈严酷，对管道防腐的要求愈来愈高;防腐技术从早期的煤焦油瓷漆、沥青防腐层技术发展到现在的环氧涂层一热熔胶一交联聚乙烯三层防腐技术，有效地提高了管道的运行寿命，而其中起到最佳防腐效果的环氧底漆的研制尤为关键。
考虑到对环境的保护，目前所用到的的环氧底漆通常为无溶剂型，保证对施工人员人身安全，对环境无污染。这里所用到的无溶剂环氧底漆主要由环氧树脂、活性稀释剂、颜填料、固化剂及相应的助剂等几个部分构成，凭借其无公害、适应面广、固化迅速，适合于连续自动化生产线、成本较低等优势，迅速被用于管道防腐的领域，得到广泛的重视。目前，无溶剂环氧底漆的主要品种在国内已具有良好的生产能力，并具有一定的规模。
随着国民经济的快速发展，工程管道的应用越来越广泛，尤其是我国的输气管道，2006年至2010年，随着川气东送工程、西气东输二线工程、兰郑常管道工程以及中俄新疆最大输气管道工程的计划开工，将掀起我国石油天然气管道建设的高峰期。同时，国外石油储备量极大，在运输石油方式上采用的大多数也是钢制管道，由于不同国家之间的气候差异很大，尤其是中东沙漠地区的气温常常高达60-80摄氏度，且环境处于一定的盐碱地段，这对管道防腐的要求尤为严酷，需要新型的具有优异耐高温的环氧底漆的开发研制。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆，应用于高温环境下管道防腐，保证环氧底漆与输油气管道之间具有良好的粘结性能即较高的粘结强度，同时与高温用热熔胶层之间也具有较好的粘结性，并能适应当今环保要求，对环境不造成污染和破坏。
本发明的目的是这样实现的：
一种用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆，按质量百分比计，由50-80%的A组分和20-50%的B组分组成，
其中，所述A组分，由下述各组分按重量份组成：酚醛环氧树脂 30-80份；增韧剂2-20份；填料15-50份；颜料1-5份；活性稀释剂5-10份；助剂 0.2-5份；
所述B组分，按质量百分比计，由20-80%聚酰胺环氧固化剂和20-80%多元胺类固化剂组成；
所述助剂由下述组分按重量份组成：分散剂10-20份，防沉剂0-10份，消泡剂5-20份，流平剂5-20份，偶联剂0-10份。
优选的，所述助剂由下述组分按重量份组成：分散剂10-20份，防沉剂1-10份，消泡剂5-20份，流平剂5-20份，偶联剂1-10份。
上述的分散剂、防沉剂、消泡剂、流平剂和偶联剂，均为本行业通用的助剂。
所述分散剂，优选为聚氨酯，目的在于防止颜料聚凝、颜料浮色及发花。
所述防沉剂，优选为气相二氧化硅，目的在于防止颜填料沉淀，并使底漆具备一定触变性。
所述消泡剂，优选为有机硅酮类消泡剂，又称硅酮消泡剂，目的在于消除或防止在生产、包装及使用过程中产生的气泡。
所述流平剂，优选为有机硅类流平剂，流平剂是一种常用的涂料助剂,它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。如聚醚改性甲基聚硅氧烷流平剂，具体为流平剂KL-300、KL-306、KL-307等。
所述偶联剂，优选为有机硅烷偶联剂，如硅烷偶联剂KH-550。
所述酚醛环氧树脂为酚醛改性环氧树脂，具有较高的环氧基，优异的耐热性、力学性能及耐介质性能，固化后交联密度搞，热变形温度高。如蓝星无锡树脂厂生产的F51酚醛环氧树脂、陶氏化工生产的DEN425。
所述增韧剂，为聚硫树脂、液体丁腈橡胶和聚氨酯中的一种或其混合物。
所述填料，耐热性填充剂，保证涂料在高温条件下能保持性能不下降。具体的填料为硫酸钡、三聚磷酸铝、云母粉、碳酸钙、碳化硅、滑石粉、气相二氧化硅和硬脂酸锌中的一种或其混合物。
所述颜料，为本行业通用颜料，例如铁红、炭黑、金红石型钛白粉、氧化铁绿或联苯胺黄等，可根据需要调配各种颜色。
所述活性稀释剂，为二缩水甘油醚、多缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、二环氧丙烷乙基醚或三环氧丙烷丙基醚中的一种或其混合物。
所述聚酰胺环氧固化剂，最好为低分子聚酰胺环氧固化剂。与环氧树脂配比时，可操作时间适宜、固化快，同时固化物具有硬度高和粘接性好等特性。具体的在本发明中可以采用如上海化工有限公司生产的聚酰胺环氧固化剂115，科宁化工(中国)有限公司生产的聚酰胺环氧固化剂V140，蓝星无锡树脂厂生产的低分子聚酰胺650、651等。
所述多元胺类固化剂，为改性脂肪胺固化剂，较之脂肪胺固化剂具有韧性好、毒性小、强度高等优点。所述改性脂肪胺固化剂可以为T31固化剂、TZ-500酚醛胺固化剂、701固化剂、702固化剂、703固化剂等。
本发明所采用的环氧树脂为多官能团环氧值树脂，由于粘度较高，需添加一定活性稀释剂使加工方便，吸水率在0.5%以下，其化学稳定性好，附着力强、硬度高；在加入增韧剂后可改善其柔韧性差、加工性差、漆膜脆、抗冲击强度差等问题，且固化剂采用柔性聚酰胺与改性脂肪胺的复配固化剂，也较好地改善漆膜的韧性。
采用本行业常规方法，先将A组分中的原料碾磨搅拌混合均匀制得A组分，将B组分中的原料搅拌混合均匀制得B组分,再将A组分与B组分搅拌混合，即可制得本发明的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆。
相对于现有技术，本发明的有益效果具体体现为：
1. 本发明用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆其性能极佳，以常规刷涂，底漆固含量可达100%，无有机挥发物，对大气环境的污染性极小。刷涂一遍可达120μm以上的漆膜厚度，而以往的环氧树脂底漆一遍仅有50μm左右的漆膜厚度，可见使用本发明的涂料可大大提高了涂布时的生产效率。
2. 本发明用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆为湿膜施工的液体涂料，施工方便，无需更新涂装生产线，刷涂即可。
3. 本发明用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆具有优良的漆膜附着力，柔韧性好，耐冲击性能好，及具有优良的抗高温阴极剥离性能、耐热水浸泡、耐盐雾、耐水、耐酸、耐碱、耐老化性能。
4. 本发明用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆可用于石油运输钢质管道焊口防腐用，并可在高温条件下保持其常温下的各项性能不变，可用于120℃以上的烘烤而不发生其它改变。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
称取：聚氨酯10公斤，气相二氧化硅10公斤，有机硅酮类消泡剂5公斤，有机硅类流平剂20公斤，硅烷偶联剂KH-550 1公斤，搅拌混合均匀，即可制得本实施例所用的助剂。
按表1对应的组分及加入量，在酚醛环氧树脂中加入增韧剂和活性稀释剂，待完全相容后再加入填料、颜料和助剂，碾磨搅拌混合均匀制得A组分。
称取聚酰胺环氧固化剂40公斤和多元胺类固化剂60公斤，混合均匀，即制得B组分。
所述多元胺类固化剂为T31固化剂。
将A组分与B组分搅拌混合均匀，其中，A组分与B组分的质量比为50:50，即可制得本发明的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆。
表1：A组分配方表 单位：公斤
实施例2
称取：聚氨酯20公斤，气相二氧化硅1公斤，有机硅酮类消泡剂20公斤，有机硅类流平剂5公斤，硅烷偶联剂KH-550 10公斤，搅拌混合均匀，即可制得本实施例所用的助剂。
按表1对应的组分及加入量，在酚醛环氧树脂中加入增韧剂和活性稀释剂，待完全相容后再加入填料、颜料和助剂，碾磨搅拌混合均匀制得A组分。
称取聚酰胺环氧固化剂20公斤和多元胺类固化剂80公斤，混合均匀，即制得B组分。
所述多元胺类固化剂为T31固化剂。
将A组分与B组分搅拌混合均匀，其中，A组分与B组分的质量比为80:20，即可制得本发明的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆。
实施例3
称取：聚氨酯15公斤，气相二氧化硅5公斤，有机硅酮类消泡剂12公斤，有机硅类流平剂13公斤，硅烷偶联剂KH-550 5公斤，搅拌混合均匀，即可制得本实施例所用的助剂。
按表1对应的组分及加入量，在酚醛环氧树脂中加入增韧剂和活性稀释剂，待完全相容后再加入填料、颜料和助剂，碾磨搅拌混合均匀制得A组分。
称取聚酰胺环氧固化剂80公斤和多元胺类固化剂20公斤，混合均匀，即制得B组分。
所述多元胺类固化剂为TZ-500酚醛胺固化剂。
将A组分与B组分搅拌混合均匀，其中，A组分与B组分的质量比为50:50，即可制得本发明的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆。
实施例4
称取：聚氨酯12公斤，气相二氧化硅3公斤，有机硅酮类消泡剂8公斤，有机硅类流平剂15公斤，硅烷偶联剂KH-550 3公斤，搅拌混合均匀，即可制得本实施例所用的助剂。
按表1对应的组分及加入量，在酚醛环氧树脂中加入增韧剂和活性稀释剂，待完全相容后再加入填料、颜料和助剂，碾磨搅拌混合均匀制得A组分。
称取聚酰胺环氧固化剂40公斤和多元胺类固化剂60公斤，混合均匀，即制得B组分。
所述多元胺类固化剂为701固化剂。
将A组分与B组分搅拌混合均匀，其中，A组分与B组分的质量比为70:30，即可制得本发明的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆。该底漆可刷涂于钢材表面，涂布固化后测得其柔韧性达3mm，抗冲击强度达45kg·cm以上，漆膜附着力达1级。
柔韧性按GB/T1731-93标准方法测定，用弯曲仪在23℃±2℃的温度和50±5%的相对湿度条件下进行，样板预先干燥后，***仪器使涂漆面朝座板，随后平稳地弯曲。弯曲后，立即检查样板，对样板依次实验较小直径，直至涂膜开裂或从底板上剥离，再在一块新的样板上，以同样的轴径重复操作，证明这个结果后，记录最先使涂膜开裂或剥离的轴径。
抗冲击强度按GB/T1732-93标准方法测定。
将实施例1-4所制备的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆进行性能测试，具体检测数据见表2。
表2： 实施例1-4底漆性能测试表
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 柔韧性Φmm | 3 | 3 | 2.5 | 3 |
| 抗冲击强度 kg·cm | > 45 | 40 | > 45 | > 45 |
将实施例3所制备的底漆与市售环氧树脂底漆进行性能对比，具体数据见表3和表4。
本发明是采用一种环氧树脂作为成膜材料，根据需要加入增韧剂、活性稀释剂、固化剂、其他助剂和/或辅料，按不同的比例调整配方，研磨搅拌获得一种新型无溶剂的耐高温防腐蚀涂料。该涂料施工时极为方便，将双组份搅拌均匀即可以刷涂，涂布于钢管固化后的抗冲击强度可达32Kg·cm以上。
表3
| 项目 | 市售环氧树脂底漆 | 实施例3底漆 |
| 常规膜(20μm),室温实干时间 | 24h | 12h |
| 原膜，室温实干时间 | 168h | 28h |
| 常规膜 (20μm),烘干时间 | 120℃ 1h | 60℃ 30min |
| 原膜，烘干时间 | 120℃ 3h | 60℃ 60min |
表4
| 项目 | 市售环氧树脂底漆 | 实施例3的底漆 |
| 阴极剥离80℃/48h | 5-8mm | 3mm |
| 阴极剥离80℃/28d | > 25 | 14 |
| 热水浸泡80℃/120d | 层下有水、脱落 | 无起泡、无脱落 |
| 耐盐雾性 | 168-300h，通过一级 | 1000h以上通过一级 |
| 耐油性 | 5-48h外观无明显变化 | 48-168h外观无明显变化 |
| 耐汽油性 | 8-16h不起泡、不起皱 | 16-40h不起泡、不起皱 |
| 耐酸性 | 7-10h | 20-30h |
| 耐碱性 | 7-10h | 20-30h |
| 耐湿热性 | 96-120h | 120-300h |
Claims (10)
1.一种用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆，其特征在于：按质量百分比计，由50-80%的A组分和20-50%的B组分组成，
其中，所述A组分，由下述各组分按重量份组成：酚醛环氧树脂 30-80份；增韧剂2-20份；填料15-50份；颜料1-5份；活性稀释剂5-10份；助剂 0.2-5份；
所述助剂由下述组分按重量份组成：分散剂10-20份，防沉剂0-10份，消泡剂5-20份，流平剂5-20份，偶联剂0-10份；
所述B组分，按质量百分比计，由20-80%聚酰胺环氧固化剂和20-80%多元胺类固化剂组成。
2.如权利要求1所述的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆，其特征在于：
所述助剂由下述组分按重量份组成：分散剂10-20份，防沉剂1-10份，消泡剂5-20份，流平剂5-20份，偶联剂1-10份。
3. 如权利要求2所述的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆，其特征在于：所述分散剂为聚氨酯。
4. 如权利要求2所述的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆，其特征在于：所述防沉剂为气相二氧化硅。
5. 如权利要求2所述的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆，其特征在于：所述消泡剂为有机硅酮类消泡剂。
6. 如权利要求2所述的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆，其特征在于：所述流平剂为有机硅类流平剂。
7. 如权利要求2所述的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆，其特征在于：所述偶联剂为有机硅烷偶联剂。
8. 如权利要求1-7中任一项所述的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆，其特征在于：所述增韧剂为聚硫树脂、液体丁腈橡胶和聚氨酯中的一种或其混合物。
9. 如权利要求1-7中任一项所述的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆，其特征在于：所述填料为硫酸钡、三聚磷酸铝、云母粉、碳酸钙、碳化硅、滑石粉、气相二氧化硅和硬脂酸锌中的一种或其混合物。
10. 如权利要求1-7中任一项所述的用于钢质管道焊口部位高温防腐用无溶剂环氧底漆，其特征在于：所述活性稀释剂为二缩水甘油醚、多缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、二环氧丙烷乙基醚或三环氧丙烷丙基醚中的一种或其混合物。
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