CN107805439A - 一种耐高温的烟气管道防腐涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温的烟气管道防腐涂料，包括质量比为8：1的A、B两个组分；其中A组分以重量份表示，包括微硅粉20‑30份、阻燃剂10‑15份、增韧剂8‑12份、增塑剂9‑15份和环氧树脂75‑90份；其中B组分以重量份表示的间苯二甲胺10‑12份和二氨基二苯基砜5‑8份。本发明通过选用双酚S环氧树脂作为涂层覆膜的载体，具有较好的防腐蚀效果，因为通过添加有混合耐热填料，从而使其具有较好的耐高温性能，一般能够达到200‑350℃范围内使用；但为了克服现有技术中涂层表面强度较低容易出现裂缝的问题，故增加了增韧剂来提高整个环氧树脂的强度和抗冲击剥离性能；而采用的两种混合的固化剂与双酚S环氧树脂形成较好的耐高温固化体系。

Description

一种耐高温的烟气管道防腐涂料

技术领域

本发明涉及高分子涂层材料领域，具体是指一种耐高温的烟气管道防腐涂料。

背景技术

随着现代工业的发展，一批新兴工业领域的出现和许多现代工程的兴建，对防腐涂料承受环境的能力和使用寿命提出了更高的要求。常用的防腐涂料已不能满足这些需要。人们提出的“重防腐涂料”的概念，一般指在苛刻的腐蚀环境使用，包括底漆和面漆的配套涂料。简单地说：重防腐涂料就是使用寿命更长，可适应更苛刻的使用环境的涂料称为重防腐涂料。在化工大气和海洋环境里重防腐涂料一般可使用10年或15年以上，在酸、碱、盐和溶剂介质里，并在一定温度的腐蚀条件下，一般应能使用5年以上。重防腐涂料的应用涉及现代化各个领域，大型的工矿企业：化工、石油化工、钢铁及大型矿山冶炼的管道、贮槽、设备等；重要的能源工业：天然气、油管、油罐、输变电、核电设备及煤矿矿井等；现代化的交通运输：桥梁、船舶、集装箱、火车和汽车等；新兴的海洋工程：海上设施、海岸及海湾构造物及海上石油钻井平台等。

环氧树脂是由环氧氯丙烷和双酚S在碱催化下缩合而成的聚合物，随分子量的不同，可分为液体和固体环氧树脂。以环氧树脂为主要成膜物质的涂料称为环氧涂料。每年世界上约有40％以上的环氧树脂用于制造环氧涂料，其中大部分用于防腐领域。环氧防腐涂料是目前世界上用得最为广泛、最为重要的重防腐涂料之一。

近年来，环氧树脂基复合材料在很多方面都有具体应用，因为其使用条件更加苛刻，所以对其提出了更加严格的要求。与普通复合材料相比，处理要满足基本的力学性能要求外，还要具有良好的耐高温性能。而复合材料的耐热性能取决于其基体树脂的结构、固化体系以及复合材料的添加剂。现有的烟气管道防腐涂层具有一定的耐高温特性，但是其力学性能和防腐性能较差。

发明内容

针对上述现有技术中烟气管道防腐靠老化性能较差的问题，本发明的目的在于提供一种通过添加改性剂增强涂层的防腐性能的环氧防腐涂料配方。

本发明通过下述技术方案实现：一种耐高温的烟气管道防腐涂料，包括质量比为8：1的A、B两个组分；其中A组分以重量份表示，包括微硅粉20-30份、阻燃剂10-15份、增韧剂8-12份、增塑剂9-15份和环氧树脂75-90份；其中B组分以重量份表示的间苯二甲胺10-12份和二氨基二苯基砜5-8份。所述的环氧树脂防腐涂层一份包括A、B两个组分，A组分主要是以环氧树脂为主要成分，然后添加有增塑剂和增韧剂来改性提高其性能，因为原本的环氧树脂固化后伸长率低，脆性较大，当涂覆在材料表面承受外力时很容易产生裂纹，并迅速扩展，导致涂层开裂，不耐疲劳，导致材料被腐蚀。因此，必须设法降低脆性，增大韧性，提高强度。通过增加增韧剂能够有效的提高整个防腐涂层的表面强度，从而提高其强度和抗冲击剥离性能。微硅粉也叫硅灰或称凝聚硅灰，是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO₂和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。它是大工业冶炼中的副产物。在氧化中形成多层保护层，具有良好的力学性能和抗高温抗氧化性能，特种耐火材料中加入超细硅微粉后，其流动性、烧结性、结合性、填充气孔性能都得到不同程度的提高。

进一步地，所述环氧树脂为双酚S型环氧树脂。

进一步地，所述阻燃剂为三氧化二锑。

进一步地，所述微硅粉颗粒粒径为1.2-1.8mm。

进一步地，所述A组分以重量份表示，包括微硅粉25份、阻燃剂11份、增韧剂11份、增塑剂15份和环氧树脂90份；其中B组分以重量份表示的间苯二甲胺12份和二氨基二苯基砜8份。

进一步地，所述A组分以重量份表示，包括微硅粉20份、阻燃剂10份、增韧剂12份、增塑剂12份和环氧树脂85份；其中B组分以重量份表示的间苯二甲胺11份和二氨基二苯基砜6份。

进一步地，所述增韧剂为聚乙烯醇缩丁醛。

进一步地，所述增塑剂为磷酸三甲苯酯。

其具体制备步骤如下：

(1)首先准备好以重量份计算的微硅粉20-30份、阻燃剂10-15份、增韧剂8-12份、增塑剂9-15份和环氧树脂75-90份作为A组分的原料并单独放置；然后再以重量份表示的称取间苯二甲胺10-12份和二氨基二苯基砜5-8份作为B组分的原料并单独放置；

(2)将准备好的微硅粉和阻燃剂放入球磨机中进行搅拌碾磨，并过100-150目筛形成阻燃填料；

(3)然后将混合好的阻燃填料放入烘箱中烘干，然后取出并放入盛装有硅胶干燥剂的存储设备中进行冷却；

(4)将增塑剂加入双酚S环氧树脂中在158-169℃条件下在反应釜中进行搅拌反应30-50min，得到改性环氧树脂A；

(5)向反应釜中的改性环氧树脂A中加入增韧剂并在120-125℃条件下继续搅拌反应2-2.5h，得到改性环氧树脂B；

(6)向改性环氧树脂B中加入阻燃填料并使用超声波处理设备持续乳化40-50min，最终得到A组分；然后将间苯二甲胺和二氨基二苯基砜按照重量份比混合搅拌形成B组分；将A组分与B组分按照质量比8：1分开单独包装形成一份耐高温环氧防腐涂料产品。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明通过选用双酚S环氧树脂作为涂层覆膜的载体，具有较好的防腐蚀效果，因为通过添加有混合耐热填料，从而使其具有较好的耐高温性能，一般能够达到200-350℃范围内使用；但为了克服现有技术中涂层表面强度较低容易出现裂缝的问题，故增加了增韧剂来提高整个环氧树脂的强度和抗冲击剥离性能；而采用的两种混合的固化剂与双酚S环氧树脂形成较好的耐高温固化体系。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。

实施例1：

本实施例的：一种耐高温的烟气管道防腐涂料，包括质量比为8：1的A、B两个组分；其中A组分以重量份表示，包括微硅粉20-30份、三氧化二锑10-15份、增韧剂8-12份、增塑剂9-15份和环氧树脂75-90份；其中B组分以重量份表示的间苯二甲胺10-12份和二氨基二苯基砜5-8份。

本发明的制备方法，具体步骤为：

(1)首先准备好以重量份计算的微硅粉25份、阻燃剂12份、增韧剂8份、增塑剂11份和双酚S环氧树脂80份作为A组分的原料并单独放置；然后再以重量份表示的称取间苯二甲胺11份和二氨基二苯基砜5份作为B组分的原料并单独放置；

其中，制备双酚S环氧树脂的具体过程为：首先准备制备双酚S型环氧树脂的原材料，取氢氧化钠、环氧氯丙烷、双酚S、甲基异丁基酮并按一定比例加入反应釜中，并加入催化剂，然后80℃恒温水浴并搅拌；然后冷凝回流反应15h；然后待反应结束后加入去离子水充分混合后静置沉淀，然后将上层水层滤出后将剩余溶液加热到65℃并加入氢氧化钠溶液，然后恒温搅拌反应2h；待反应后加入蒸馏水水洗分液，直至分出的水层pH值为中性时，将滤液完全蒸馏过后，得到浅黄色、透明的双酚S型环氧树脂；

(2)将准备好的微硅粉和阻燃剂放入球磨机中进行搅拌碾磨，并过100-150目筛形成阻燃填料；

(3)然后将混合好的阻燃填料放入烘箱中烘干，然后取出并放入盛装有硅胶干燥剂的存储设备中进行冷却；

(4)将磷酸三甲苯酯加入双酚S环氧树脂中在158-169℃条件下在反应釜中进行搅拌反应30-50min，得到改性环氧树脂A；

(5)向反应釜中的改性环氧树脂A中加入聚乙烯醇缩丁醛并在120-125℃条件下继续搅拌反应2-2.5h，得到改性环氧树脂B；

(6)向改性环氧树脂B中加入阻燃填料并使用超声波处理设备持续乳化40-50min，最终得到A组分；然后将间苯二甲胺和二氨基二苯基砜按照重量份比混合搅拌形成B组分；将A组分与B组分按照质量比8：1分开单独包装形成一份耐高温环氧防腐涂料产品。

实施例2：

本实施例的一种耐高温的烟气管道防腐涂料，包括质量比为8：1的A、B两个组分；其中A组分以重量份表示，包括微硅粉50份、聚乙烯醇缩丁醛8份、磷酸三甲苯酯11份和环氧树脂80份；其中B组分以重量份表示的间苯二甲胺10份和二氨基二苯基砜5份。然后根据实施例1的方法进行制备，得到样品作为实验组2进行测试实验。

实施例3：

本实施例的一种耐高温的烟气管道防腐涂料，包括质量比为8：1的A、B两个组分；其中A组分以重量份表示，包括微硅粉10份、三氧化二锑10份、聚乙烯醇缩丁醛8份、磷酸三甲苯酯11份和环氧树脂80份；其中B组分以重量份表示的间苯二甲胺10份和二氨基二苯基砜5份。然后根据实施例1的方法进行制备，得到样品作为实验组3进行测试实验。

实施例4：

本实施例的一种耐高温的烟气管道防腐涂料，包括质量比为8：1的A、B两个组分；其中A组分以重量份表示，包括微硅粉50份、三氧化二锑10份、聚乙烯醇缩丁醛8-12份、磷酸三甲苯酯11份和环氧树脂80份；其中B组分以重量份表示的间苯二甲胺10份和二氨基二苯基砜5份。然后根据实施例1的方法进行制备，得到样品作为实验组4进行测试实验。

实施例5：

本实施例的一种耐高温的烟气管道防腐涂料，包括质量比为8：1的A、B两个组分；其中A组分以重量份表示，包括微硅粉30份、三氧化二锑10份、聚乙烯醇缩丁醛8份、磷酸三甲苯酯11份和环氧树脂80份；其中B组分以重量份表示的间苯二甲胺10份和二氨基二苯基砜5份。然后根据实施例1的方法进行制备，得到样品作为实验组5进行测试实验。

实施例6：

本实施例的一种耐高温的烟气管道防腐涂料，包括质量比为8：1的A、B两个组分；其中A组分以重量份表示，包括普通耐热剂40份、磷酸三甲苯酯11份和环氧树脂80份；其中B组分以重量份表示的间苯二甲胺10份和二氨基二苯基砜5份。然后根据实施例1的方法进行制备，得到样品作为实验组5进行测试实验。

所有实验组的样品总共20份，且将所有样品单独分别通过静电喷涂工艺把涂料均匀涂覆到金属板表面，在自然条件下晾10min，然后放入50℃烘箱中烘干30min左右，最后放入80℃烘箱中烘干2h左右备用，然后按照附着力测试、耐高温测试和耐腐蚀测试三个类别分别进行测试，然后每个实验组的样品数据取均质。然后在后面加入一组对照组，对照组是采用普通防锈涂层进行喷涂。

其中，附着力测试按GB/T9286—1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》测定。所有涂层的网格划线边缘光滑，在划线的边缘及交叉点处均无油漆脱落，标准以1-5五个附着力级别进行判定，1级为最低，5级为最佳。而其中的耐高温内测试是将样品放入在500℃高温烘箱中进行烘烤，以150℃为基准线，每次递加10℃向上依次升温，一旦样品表面出现脱落龟裂的现象即停止加热并记录温度。

而所述的耐腐蚀测试采用将样板放入循环盐雾试验箱中，进行约1000h的循环腐蚀测试，具体步骤如下：4h中性盐雾测试，ISO9227-2006；4h标准气候存放，温度：(23±2)℃，相对湿度：(50±5)％；16h冷凝水测试，温度：40℃，相对湿度：约100％，ISO6270-2-2005，以上为1个测试周期，5个测试周期后，在标准气候条件下存放48h。测试结果如下表：

根据上表的数据进行总结，首先实验组1是完全按照本发明中要求的配方和制备方法进行制备得到的样品，其性能指标综合来看最佳，而实验组2是在耐热填料中去掉了阻燃剂三氧化二锑，导致其耐高温效果降低，但是可以看出，因为减少了耐热填料的量，整个涂层的附着力提高了一级。也就是说，使得环氧树脂固化后其表面强度提高，导致其不易裂开，具有较好的耐腐蚀性能。但对比实验组1来说，其单位面积的涂层表面耐高温降低较多，不太符合本发明所要解决的技术效果。而实验组3和实验组4均是对微硅粉的含量进行调整，较低含量的微硅粉的实验组3其耐热性能降低，但表面强度提高了；而实验组4增大了微硅粉的含量，其耐热性能提高不明显，但表面强度降低了，故微硅粉最佳的范围即为20-30份。而实验组5是去掉了增韧剂，导致整个涂层的表面强度直线下降，因为大部分涂层在耐刮测试中出现了掉漆和破裂的现象，导致其耐腐蚀性能有所降低。而实验组6是采用普通耐热剂，其耐热性能也有所降低。至于对照组，因为其不具备到点填料，故其耐热温度最低，不适合作为耐高温的防腐涂层。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种耐高温的烟气管道防腐涂料，其特征在于：包括质量比为8：1的A、B两个组分；其中A组分以重量份表示，包括微硅粉20-30份、阻燃剂10-15份、增韧剂8-12份、增塑剂9-15份和环氧树脂75-90份；其中B组分以重量份表示的间苯二甲胺10-12份和二氨基二苯基砜5-8份。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温的烟气管道防腐涂料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚S型环氧树脂。

3.根据权利要求1或2所述的一种耐高温的烟气管道防腐涂料，其特征在于：所述阻燃剂为三氧化二锑。

4.根据权利要求1或2所述的一种耐高温的烟气管道防腐涂料，其特征在于：所述微硅粉颗粒粒径为1.2-1.8mm。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温的烟气管道防腐涂料，其特征在于：所述A组分以重量份表示，所述A组分以重量份表示，包括微硅粉25份、阻燃剂11份、增韧剂11份、增塑剂15份和环氧树脂90份；其中B组分以重量份表示的间苯二甲胺12份和二氨基二苯基砜8份。

6.根据权利要求1所述的一种耐高温的烟气管道防腐涂料，其特征在于：所述A组分以重量份表示，包括微硅粉20份、阻燃剂10份、增韧剂12份、增塑剂12份和环氧树脂85份；其中B组分以重量份表示的间苯二甲胺11份和二氨基二苯基砜6份。

7.根据权利要求1或2所述的一种耐高温的烟气管道防腐涂料，其特征在于：所述增韧剂为聚乙烯醇缩丁醛。

8.根据权利要求1或2所述的一种耐高温的烟气管道防腐涂料，其特征在于：所述增塑剂为磷酸三甲苯酯。