CN113831832A - 一种酸罐内壁用防腐涂料及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种酸罐内壁用防腐涂料，属于涂料技术领域，该防腐涂料包括组分A和组分B，在制备一种酸罐内壁用防腐涂料的过程中，加入了改性树脂和填料，其中改性树脂是以基体树脂和改性漆酶为原料，其中基体树脂和改性漆酶中均含有环氧基团和组分B中的异氰酸基发生反应，得到含有噁唑烷酮结构的聚合物，对于水、酸碱、有机溶剂的作用稳定。填料是以玻璃鳞片为原料，通过改性剂对玻璃鳞片进行表面改性，玻璃鳞片在涂层内部相互平行且重叠排列，能形成防止腐蚀介质扩散的屏障，延长腐蚀介质渗透到基体的时间，从而有效提高涂层的防腐蚀性能增加抗渗透性能力。

Description

一种酸罐内壁用防腐涂料及其施工方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体地，涉及一种酸罐内壁用防腐涂料及其施工方法。

背景技术

酸化压裂是油气田增产的重要手段，在施工准备中，配制好的盐酸需要储存在储酸罐中，由于酸液腐蚀性很强，采用普通的钢制罐不能满足内层防腐的需要。常用的内防腐层是玻璃钢，玻璃钢防腐工艺在实际使用中存在一些缺陷。纯玻璃钢罐体只适用于体积不大或不经常移动的储罐，对于体积较大、频繁吊装移动的盐酸储罐应用不方便。

滚塑钢衬塑工艺是近年来发展较快的内防腐工艺，其是采用特殊的滚塑一次成形工艺将钢网(龟甲网)焊接于钢体内表面(外钢、夹网、内塑三合一)上，塑料经高温滚塑牢固粘在钢体表面，储罐塑料层具有抗老化、抗冲击、耐腐蚀、寿命长的特点，它弥补了全塑滚塑储罐刚性强度差、不耐压、耐温差的缺点，同时内衬聚乙烯可满足体积大和需要经常移动的需求。加工过程中需要对发生导电点的缺陷渗透处用衬塑层的同种材料，用塑料熔焊机进行熔焊修补，长期使用焊补处后容易引起泄漏。

发明内容

为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种酸罐内壁用防腐涂料及其施工方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种酸罐内壁用防腐涂料，包括组分A和组分B；

组分A包括如下重量份原料：改性树脂34-40份、二甲苯8-10份、分散剂0.2-0.4份、醋酸丁酯2-4份、防沉剂0.5-0.7份、流平剂0.4-0.6份、消泡剂0.2-0.5份、催化剂0.4-0.7份；

组分B为TDI-TMP预聚物和填料按照质量比1：2混合而成；

组分B包括通过如下步骤制备：

在65-80℃恒温条件下，向2，4-甲苯二异氰酸酯中加入溶于醋酸丁酯的三羟甲基丙烷溶液，冷凝回流并搅拌，搅拌反应60min。

2，4-甲苯二异氰酸酯和三羟甲基丙烷的摩尔比为1：1。

所述组分A包括如下步骤制备：

将二甲苯、改性树脂和分散剂混合搅拌，再加入醋酸丁酯、防沉剂、流平剂、消泡剂和催化剂，高速分散后，搅拌均匀，得到A组分；

进一步地，组分A和组分B的质量比为2.5-2.7：1。

进一步地，改性树脂包括如下步骤制备：

步骤S11、将苯酚和甲醛混合，加入酸性催化剂调节pH值为2-3，加热至85-95℃，搅拌10-15min，然后在75-85℃条件下真空脱水，至透明，得到基体树脂；基体树脂为酚醛树脂；

步骤S12、在氮气保护条件下，将漆酚和没食子酸加入无水乙醇中，在35℃搅拌条件下加入盐酸溶液，然后依次加入辣根过氧化物酶、过氧化氢溶液，加完后反应4h，反应结束后减压浓缩除去溶剂得到改性漆酶；漆酚和没食子酸之间在辣根过氧化物酶、过氧化氢的催化条件下，发生自由基共聚反应得到改性漆酶；漆酚/没食子酸聚合物之间交联反应生成耐热性更高，各基团断裂过程中需要更高的能量；另外没食子酸的引入提高了整体的抗紫外线能力。

步骤S13、将基体树脂、改性漆酶、环氧氯丙烷和苄基三乙基氯化铵混合，在温度为80℃条件下，搅拌反应4h，反应结束后，降温至60℃，加入氢氧化钠，恒温反应4h，反应结束后冷却至室温，旋蒸除去溶剂，得到改性树脂。改性树脂的制备中，基体树脂和改性漆酶结构上的羟基与环氧氯丙烷反应，引入环氧基团，同时还保留了不饱和侧长链，增强涂膜的疏水性，有效防止水分渗透；改性树脂中引入了大量的苯环刚性结构且其在固化成膜过程中不饱和侧链不断氧化交联聚合，形成更加稳定的互穿网络聚合物。

进一步地，步骤S11中苯酚和甲醛的摩尔比为1：0.5，酸性催化剂为草酸；步骤S12中盐酸溶液的质量分数为37％，过氧化氢溶液的质量分数为30％，漆酚、没食子酸、盐酸和无水乙醇的用量比为31g：17g：0.01mol：200mL；漆酚、辣根过氧化物酶、过氧化氢的用量比为31g：0.5g：0.5mL；

步骤S13中基体树脂、改性漆酶、环氧氯丙烷和苄基三乙基氯化铵的用量质量比为1g：1g：11g：50mg；氢氧化钠的用量为基体树脂和改性漆酶质量总和的13％。

进一步地，填料包括如下步骤制备：

步骤S21、将氟化铯、2,4-二硝基苄溴、全氟-2-甲基-2戊烯、四丁基溴化铵和乙腈混合，在50℃条件下反应2天，反应结束后，将得到的反应液和***混合，然后依次用去离子水、饱和食盐水洗涤，过柱纯化，得到中间体1；由于大量氟元素的引入使得聚合物具有较高的疏水性、抗老化性能、耐油性能和耐酸碱性能。

反应过程如下所示：

步骤S22、将中间体1和催化剂悬浮液，在温度为50℃，常压、氢气条件下搅拌反应10h，反应结束后，减压抽滤，将得到的滤液转移至旋转蒸发仪中，在温度为45℃条件下，减压浓缩至滤液体积不变，得到中间体2；将中间体1结构上的硝基还原成氨基；

步骤S23、在氮气保护条件下，将中间体2和二甲苯混合，在温度为100℃条件下，通入光气，至体系变澄清后，停止通入，保温1h，通入氮气赶走光气，用质量分数10％的氢氧化钠溶液吸收，得到改性剂。氨基在光气条件下转化成异氰酸基，得到改性剂。

步骤S24、将玻璃鳞片和二甲苯混合，然后加入二月桂酸二甲基锡，在20℃条件下，搅拌60min，然后加入改性剂，在温度为90℃、氮气保护条件下，反应4h，反应结束后，过滤、洗涤，得到填料。改性剂中的异氰酸基和玻璃鳞片上的硅羟基进行化学反应键合，使玻璃鳞片表面带有反应活性较高的异氰酸基，玻璃鳞片增加抗渗透性能力，加入涂料中，使其具有良好的柔韧性和吸附性。利用改性剂对玻璃鳞片进行改性后，一方面有利于填料的混合效果；另一方面，大量氟元素的引入使得聚合物具有较高的疏水性、抗老化性能和耐油性能和耐酸碱性能。

进一步地，步骤S21中氟化铯、2,4-二硝基苄溴、全氟-2-甲基-2戊烯和四丁基溴化铵的用量摩尔比为1.5：1：2：0.01；氟化铯和乙腈的用量比为1g：8mL；步骤S22中催化剂悬浮液为钯/炭催化剂和乙酸乙酯按照用量比1g：100mL混合而成，中间体1和催化剂悬浮液的用量比为1g：10mL；步骤S24中玻璃鳞片、二月桂酸二甲基锡、改性剂和二甲苯的用量比为10g：120mL：50mg：30mL。

进一步地，催化剂为有机锡类催化剂；分散剂为TexaphorP63、TexaphorP61中的一种。防沉剂为BETONELT、BENTONESD-2、881-S中的一种。消泡剂为PerenolE1、PerenolE7中的一种。流平剂为PerenolF40、PerenolF60、中的一种。

进一步地，一种酸罐内壁用防腐涂料的施工方法，包括如下步骤：

将基材表面清理干净后，将组分A和组分B混匀后，得到防腐涂料，将所述防腐涂料均匀涂覆于基材上，至干燥固化后即可。

进一步地，防腐涂料的干膜厚度为60～80μm。

本发明的有益效果：

本发明在制备一种酸罐内壁用防腐涂料的过程中，加入了改性树脂和填料，其中改性树脂是以基体树脂和改性漆酶为原料，其中基体树脂和改性漆酶中均含有环氧基团和组分B中的异氰酸基发生反应，得到含有噁唑烷酮结构的聚合物，噁唑烷酮是含C、N、O原子的五元杂环结构，氮原子不与氧原子直接相连，这种杂环具有良好的稳定性。含噁唑烷酮环的化合物对于水、酸碱、有机溶剂的作用稳定。

填料是以玻璃鳞片为原料，通过改性剂对玻璃鳞片进行表面改性，表面引入异氰酸基，改性后得到的填料混合效果好，同时改性后得到的填料与组分A之间通过化学键结合，玻璃鳞片在涂层内部相互平行且重叠排列，能形成防止腐蚀介质扩散的屏障，延长腐蚀介质渗透到基体的时间，从而有效提高涂层的防腐蚀性能增加抗渗透性能力。

组分A和组分B按照比例混合后使用，不仅解决了生产和储存的稳定性，而且其配比范围很大，有利于现场施工。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

制备改性树脂包括如下步骤制备：

步骤S11、将苯酚和甲醛混合，加入酸性催化剂调节pH值为2，加热至85℃，搅拌10min，然后在75℃条件下真空脱水，至透明，得到基体树脂；其中，苯酚和甲醛的摩尔比为1：0.5，酸性催化剂为草酸；

步骤S12、在氮气保护条件下，将漆酚和没食子酸加入无水乙醇中，在35℃搅拌条件下加入盐酸溶液，然后依次加入辣根过氧化物酶、过氧化氢溶液，加完后反应4h，反应结束后减压浓缩除去溶剂得到改性漆酶；其中，盐酸溶液的质量分数为37％，过氧化氢溶液的质量分数为30％，漆酚、没食子酸、盐酸和无水乙醇的用量比为31g：17g：0.01mol：200mL；漆酚、辣根过氧化物酶、过氧化氢的用量比为31g：0.5g：0.5mL；

步骤S13、将基体树脂、改性漆酶、环氧氯丙烷和苄基三乙基氯化铵混合，在温度为80℃条件下，搅拌反应4h，反应结束后，降温至60℃，加入氢氧化钠，恒温反应4h，反应结束后冷却至室温，旋蒸除去溶剂，得到改性树脂。其中，基体树脂、改性漆酶、环氧氯丙烷和苄基三乙基氯化铵的用量质量比为1g：1g：11g：50mg；氢氧化钠的用量为基体树脂和改性漆酶质量总和的13％。

实施例2

制备改性树脂包括如下步骤制备：

步骤S11、将苯酚和甲醛混合，加入酸性催化剂调节pH值为3，加热至95℃，搅拌15min，然后在85℃条件下真空脱水，至透明，得到基体树脂；其中，苯酚和甲醛的摩尔比为1：0.5，酸性催化剂为草酸；

步骤S12、在氮气保护条件下，将漆酚和没食子酸加入无水乙醇中，在35℃搅拌条件下加入盐酸溶液，然后依次加入辣根过氧化物酶、过氧化氢溶液，加完后反应4h，反应结束后减压浓缩除去溶剂得到改性漆酶；其中，盐酸溶液的质量分数为37％，过氧化氢溶液的质量分数为30％，漆酚、没食子酸、盐酸和无水乙醇的用量比为31g：17g：0.01mol：200mL；漆酚、辣根过氧化物酶、过氧化氢的用量比为31g：0.5g：0.5mL；

步骤S13、将基体树脂、改性漆酶、环氧氯丙烷和苄基三乙基氯化铵混合，在温度为80℃条件下，搅拌反应4h，反应结束后，降温至60℃，加入氢氧化钠，恒温反应4h，反应结束后冷却至室温，旋蒸除去溶剂，得到改性树脂。其中，基体树脂、改性漆酶、环氧氯丙烷和苄基三乙基氯化铵的用量质量比为1g：1g：11g：50mg；氢氧化钠的用量为基体树脂和改性漆酶质量总和的13％。

实施例3

制备填料：

步骤S21、将氟化铯、2,4-二硝基苄溴、全氟-2-甲基-2戊烯、四丁基溴化铵和乙腈混合，在50℃条件下反应2天，反应结束后，将得到的反应液和***混合，然后依次用去离子水、饱和食盐水洗涤，过柱纯化，得到中间体1；其中，氟化铯、2,4-二硝基苄溴、全氟-2-甲基-2戊烯和四丁基溴化铵的用量摩尔比为1.5：1：2：0.01；氟化铯和乙腈的用量比为1g：8mL；

步骤S22、将中间体1和催化剂悬浮液，在温度为50℃，常压、氢气条件下搅拌反应10h，反应结束后，减压抽滤，将得到的滤液转移至旋转蒸发仪中，在温度为45℃条件下，减压浓缩至滤液体积不变，得到中间体2；其中，催化剂悬浮液为钯/炭催化剂和乙酸乙酯按照用量比1g：100mL混合而成，中间体1和催化剂悬浮液的用量比为1g：10mL；

步骤S23、在氮气保护条件下，将中间体2和二甲苯混合，在温度为100℃条件下，通入光气，至体系变澄清后，停止通入，保温1h，通入氮气赶走光气，用质量分数10％的氢氧化钠溶液吸收，得到改性剂。

步骤S24、将玻璃鳞片和二甲苯混合，然后加入二月桂酸二甲基锡，在20℃条件下，搅拌60min，然后加入改性剂，在温度为90℃、氮气保护条件下，反应4h，反应结束后，过滤、洗涤，得到填料。其中，玻璃鳞片、二月桂酸二甲基锡、改性剂和二甲苯的用量比为10g：120mL：50mg：30mL。

实施例4

制备组分A：将二甲苯、改性树脂和分散剂混合搅拌，再加入醋酸丁酯、防沉剂、流平剂、消泡剂和催化剂，高速分散后，搅拌均匀，得到A组分；原料的重量份为：改性树脂34份、二甲苯8份、分散剂0.2份、醋酸丁酯2份、防沉剂0.5份、流平剂0.4份、消泡剂0.2份、催化剂0.4份；改性树脂为实施例2制得的。

制备组分B：在65℃恒温条件下，向2，4-甲苯二异氰酸酯中加入溶于醋酸丁酯的三羟甲基丙烷溶液，冷凝回流并搅拌，搅拌反应60min。其中，2，4-甲苯二异氰酸酯和三羟甲基丙烷的摩尔比为1：1；填料为实施例3制得的

将基材表面清理干净后，将组分A和组分B混匀后，得到防腐涂料，将所述防腐涂料均匀涂覆于基材上，至干燥固化后即可。其中，防腐涂料的干膜厚度为60-80μm。组分A和组分B的质量比为2.5：1。

实施例5

制备组分A：将二甲苯、改性树脂和分散剂混合搅拌，再加入醋酸丁酯、防沉剂、流平剂、消泡剂和催化剂，高速分散后，搅拌均匀，得到A组分；原料的重量份为：改性树脂38份、二甲苯9份、分散剂0.3份、醋酸丁酯3份、防沉剂0.6份、流平剂0.5份、消泡剂0.4份、催化剂0.5份；改性树脂为实施例2制得的。

制备组分B：在70℃恒温条件下，向2，4-甲苯二异氰酸酯中加入溶于醋酸丁酯的三羟甲基丙烷溶液，冷凝回流并搅拌，搅拌反应60min。其中，2，4-甲苯二异氰酸酯和三羟甲基丙烷的摩尔比为1：1；填料为实施例3制得的。

将基材表面清理干净后，将组分A和组分B混匀后，得到防腐涂料，将所述防腐涂料均匀涂覆于基材上，至干燥固化后即可。其中，防腐涂料的干膜厚度为60-80μm。组分A和组分B的质量比为2.6：1。

实施例6

制备组分A：将二甲苯、改性树脂和分散剂混合搅拌，再加入醋酸丁酯、防沉剂、流平剂、消泡剂和催化剂，高速分散后，搅拌均匀，得到A组分；原料的重量份为：改性树脂40份、二甲苯10份、分散剂0.4份、醋酸丁酯4份、防沉剂0.7份、流平剂0.6份、消泡剂0.5份、催化剂0.7份；改性树脂为实施例2制得的。

制备组分B：在80℃恒温条件下，向2，4-甲苯二异氰酸酯中加入溶于醋酸丁酯的三羟甲基丙烷溶液，冷凝回流并搅拌，搅拌反应60min。其中，2，4-甲苯二异氰酸酯和三羟甲基丙烷的摩尔比为1：1；填料为实施例3制得的。

将基材表面清理干净后，将组分A和组分B混匀后，得到防腐涂料，将所述防腐涂料均匀涂覆于基材上，至干燥固化后即可。其中，防腐涂料的干膜厚度为60-80μm。组分A和组分B的质量比为2.7：1。

对比例1

与实施例5相比，将填料换成玻璃鳞片，其余原料及制备过程保持不变。

对比例2

与实施例5相比，将改性树脂换成实施例2中的基体树脂，其余原料及制备过程保持不变。

对实施例4-6和对比例1-2制得的防腐涂料进行浸渍测试，浸渍试验参照的标准为ISO2812—2007和GB/T9274—1988。测试不同温度下，对质量分数30％的盐酸的耐受性，

测试结果如下表1所示：

表1

	40℃	50℃	60℃
				实施例4	耐受	耐受	耐受
实施例5	耐受	耐受	耐受
				实施例6	耐受	耐受	耐受
对比例1	耐受	不耐受	不耐受
				对比例2	耐受	不耐受	不耐受

不耐受指出现开裂、起泡等情况，从上表1可知，本发明制得的防腐涂料，对盐酸具有良好的耐受性。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种酸罐内壁用防腐涂料，其特征在于，包括组分A和组分B；

组分A包括如下重量份原料：改性树脂34-40份、二甲苯8-10份、分散剂0.2-0.4份、醋酸丁酯2-4份、防沉剂0.5-0.7份、流平剂0.4-0.6份、消泡剂0.2-0.5份、催化剂0.4-0.7份；

组分B为TDI-TMP预聚物和填料按照质量比1：2混合而成；

所述组分A包括如下步骤制备：

将二甲苯、改性树脂和分散剂混合搅拌，再加入醋酸丁酯、防沉剂、流平剂、消泡剂和催化剂，搅拌均匀，得到A组分。

2.根据权利要求1所述的一种酸罐内壁用防腐涂料，其特征在于，组分A和组分B的质量比为2.5-2.7：1。

3.根据权利要求1所述的一种酸罐内壁用防腐涂料，其特征在于，改性树脂包括如下步骤制备：

将苯酚和甲醛混合，加入酸性催化剂调节pH值为2-3，加热至85-95℃，搅拌10-15min，然后在75-85℃条件下真空脱水，至透明，得到基体树脂；

将基体树脂、改性漆酶、环氧氯丙烷和苄基三乙基氯化铵混合，在温度为80℃条件下，搅拌反应4h，反应结束后，降温至60℃，加入氢氧化钠，恒温反应4h，得到改性树脂。

4.根据权利要求3所述的一种酸罐内壁用防腐涂料，其特征在于，改性漆酶通过如下步骤制备：

在氮气保护条件下，将漆酚和没食子酸加入无水乙醇中，在35℃搅拌条件下加入盐酸溶液，然后依次加入辣根过氧化物酶、过氧化氢溶液，加完后反应4h，得到改性漆酶。

5.根据权利要求1所述的一种酸罐内壁用防腐涂料，其特征在于，填料包括如下步骤制备：

将玻璃鳞片和二甲苯混合，然后加入二月桂酸二甲基锡，在20℃条件下，搅拌60min，然后加入改性剂，在温度为90℃、氮气保护条件下，反应4h，反应结束后，过滤、洗涤，得到填料。

6.根据权利要求5所述的一种酸罐内壁用防腐涂料，其特征在于，改性剂包括如下步骤制备：

步骤S21、将氟化铯、2,4-二硝基苄溴、全氟-2-甲基-2戊烯、四丁基溴化铵和乙腈混合，在50℃条件下反应2天，得到中间体1；

步骤S22、将中间体1和催化剂悬浮液，在温度为50℃，常压、氢气条件下搅拌反应10h，得到中间体2；

步骤S23、在氮气保护条件下，将中间体2和二甲苯混合，在温度为100℃条件下，通入光气，至体系变澄清后，停止通入，保温1h，得到改性剂。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的酸罐内壁用防腐涂料的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

将基材表面清理干净后，将组分A和组分B混匀后，得到防腐涂料，将所述防腐涂料均匀涂覆于基材上，至干燥固化后即可。

8.根据权利要求7所述的酸罐内壁用防腐涂料的施工方法，其特征在于，防腐涂料的干膜厚度为60-80μm。