CN114381185B - 一种高强度防渗漏油罐底及管道不动火修补材料及方法 - Google Patents

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Abstract

一种高强度防渗漏油罐底及管道不动火修补材料及方法，属于工程材料技术领域。这种不动火修补材料通过改性纳米颗粒与环氧树脂以及功能树脂在几种不同结构的胺固化剂的协同固化作用下交联成具有高强度的修补材料，通过两步固化作用配制修补材料对油罐底及输油管道进行修补，无需动火且不需更换罐板,不仅避免了因修补所能引起油库发生火灾、***的危险，而且施工工艺简单，涂层具有较好的耐水、耐腐蚀、耐介质、抗压、抗拉、抗裂、防渗等优点。对于保证油罐罐区安全,防止火灾***事故以及保证油罐罐区正常运行的经济性都有重要的意义。该材料应用广泛，不仅适用于油品储罐及管道，对化学品储罐及管道同样能达到理想效果。

Description

一种高强度防渗漏油罐底及管道不动火修补材料及方法
技术领域
本发明涉及工程材料技术领域，特别涉及一种高强度防渗漏油罐底及管道不动火修补材料及方法。
背景技术
油罐及管道在使用过程中，钢板的防腐涂层会受到不同程度的破坏，随之罐底板会出现腐蚀。在达到一定程度后，要对其进行维修。因某些原因可能产生较严重的腐蚀现象，腐蚀坑深度达3mm以上，有些甚至穿孔。当出现上述现象时，常规的修补做法是动火，更换被腐蚀的罐底板及管道。已储油的油罐及管道如果动火修补，为了保证油库人员、设施、设备及施工的安全，需停止油库的正常收、发油作业，清空油罐及管道内的油品，对其内的残油和油蒸汽进行长时期的通风彻底排净油气，清扫达标后，方可施工。
大多数油罐罐区，在改、扩建和设施、设备维修中，多因其他油罐处于储油状态，要求在不影响整个油罐罐区储油状态下施工。因此，选择一种即能保证油罐罐区运行安全，也能保证油罐施工安全，并对油罐罐区正常运行的影响降到最低的不动火修补材料和施工方案，是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度防渗漏油罐底及管道不动火修补材料及方法。
本发明的技术方案：一种高强度防渗漏油罐底及管道不动火修补材料，包括按照2：1质量配比的A组分和B组分，所述A组分包含A1组分和A2组分；
所述A1组分按质量分数包含：25-50%的环氧树脂、3-15%的改性纳米粒子，5-10%的稀释剂。
所述A2组分按质量分数包含：10-25%的功能树脂、10-40%的功能填料、5-10%的稀释剂、2-4%促进剂、0.2-0.8%的流变剂、0.1-0.3%的消泡剂；
所述B组分包含B1组分和B2组分；
所述B1组分按质量分数包含：5-10%的改性脂环胺；
所述B2组分按质量分数包含：15-30%的改性聚酰胺、5-10%的改性脂环胺、5-10%的改性腰果油、39-60%的功能填料、0.2-0.5%的消泡剂。
优选地，所述A1组分按质量分数包含：35-45%的环氧树脂、3-9%的改性纳米粒子，5-10%的稀释剂。
所述改性纳米粒子选自硅烷偶联剂表面改性的纳米Al2O3、硅烷偶联剂表面改性的纳米SiO2、硅烷偶联剂表面改性的纳米TiO2中的至少两种。硅烷偶联剂表面改性的纳米Al2O3、硅烷偶联剂表面改性的纳米SiO2、硅烷偶联剂表面改性的纳米TiO2分别采用常用的硅烷偶联剂修饰纳米SiO2、纳米Al2O3、纳米TiO2，其中，所述纳米Al2O3的直径为10-30nm，纳米SiO2为30-50nm，纳米TiO2的直径为30-80nm，所述硅烷偶联剂优选硅烷偶联剂KH550、KH570。在制备所述的硅烷偶联剂表面改性的纳米Al2O3、硅烷偶联剂表面改性的纳米SiO2、硅烷偶联剂表面改性的纳米TiO2时，硅烷偶联剂的投料量为纳米Al2O3、纳米SiO2、纳米TiO2质量的1%-2%，优选为1%。
所述功能树脂选自聚氨酯、聚醚酮、聚苯醚、丁腈橡胶、聚苯并咪唑、聚醚酰亚胺中的至少一种；
所述稀释剂选自邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、丙烯酰胺、二甲基甲酰胺。
所述促进剂选自N-甲基吗啉、三乙醇胺、N,N-二甲基环己胺、己二胺、三乙撑四胺、二肉桂叉己二胺。
所述改性聚酰胺采用低分子量的二聚酸型聚酰胺，优选地，二聚酸型聚酰胺采用分子量为900-2500的二聚酸型聚酰胺。
所述改性脂环胺选自N-氨乙基哌嗪、甲基环己二胺、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷、二氨甲基环己烷。
所述改性腰果油选自腰果酚与甲醛和脂肪胺反应生成的腰果壳油酚醛胺中的至少两种，所述改性腰果油的具体结构如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，R选自
Figure DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure DEST_PATH_IMAGE005
。
所述功能填料选自800-1500目的硫酸钡粉、云母粉、石灰石粉、石英粉、滑石粉、橡胶粉中的一种或多种。
对所述流变剂没有特殊要求，选用环氧树脂常用流变剂即可。
对所述消泡剂没有特殊要求，选用环氧树脂常用消泡剂即可。
所述的一种高强度防渗漏油罐底及管道不动火修补材料的配制方法，具体配制过程为：将A1组份、A2组分、B2组份分别加入不同容器中搅拌分散均匀后，将分散均匀的A1组份置于洁净干燥容器中，加入B1组分搅拌30min后，加入分散均匀的A2组分高速分散10-15分钟，最后加入B2组分搅拌至色泽完全均匀一致即可使用。
所述的一种高强度防渗漏油罐底及管道不动火修补材料在油罐底或管道修补中的应用。
本发明的有益效果：这种高强度防渗漏油罐底及管道不动火修补材料及方法是一种在油罐罐区工程建设中，保证油罐罐区正常储油状态下施工的理想材料和修补工艺。这种修补材料通过改性纳米颗粒与环氧树脂先加入适量固化剂发生反应后再与功能树脂、功能填料在几种不同结构的胺固化剂的协同固化作用下交联成具有高强度的修补材料，该工艺通过两步常温固化反应配制修补材料对油罐底及输油管道进行修补，无需动火且不需换罐板, 不仅避免了因修补所能引起油库发生火灾、***的危险，而且对钢板的除锈要求不高，对施工环境要求不荷刻 (可在温度5℃以上，相对湿度90％以下环境施工)，施工工艺简单，涂层具有较好的耐水、耐腐蚀、耐介质、抗压、抗拉、抗裂、防渗等优点。对于保证油罐罐区安全, 防止火灾***事故以及保证油罐罐区正常运行的经济性都有重要的意义。该材料应用广泛，不仅适用于油品储罐及管道，对化学品储罐及管道同样能达到理想效果。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的修补材料进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
改性腰果油合成：常温下，在带有搅拌器和回流冷凝器的反应釜中加入1mmol的腰果酚和1mmol的胺, 搅拌下,加入30g多聚甲醛, 体系升温至75℃ 后停止加热, 使体系利用反应放热使温度升到100℃ , 待反应完成后体系温度下降至不再变化, 将得到的澄清液体,进行减压蒸馏，真空脱水至120℃得到的改性腰果油直接使用。
改性纳米二氧化钛的制备：将1g的偶联剂KH550加入100ml乙醇，称取100g的纳米TiO2，用乙醇清洗后，加入到偶联剂的乙醇溶液中，超声处理30min后升温60℃反应30min，冷却过滤，滤饼用适量的乙醇清洗后烘干待用。
改性纳米二氧化硅的制备：将1g的偶联剂KH550加入100ml乙醇，称取100g的纳米SiO2，用乙醇清洗后，加入到偶联剂的乙醇溶液中，超声处理30min后升温60℃反应30min，冷却过滤，滤饼用适量的乙醇清洗后烘干待用。
改性纳米氧化铝的制备：将1g的偶联剂KH570加入100ml丙酮，称取100g的纳米Al2O3，用丙酮清洗后，加入到偶联剂的丙酮溶液中，超声处理30min后升温60℃反应30min，冷却过滤，滤饼用适量的乙醇清洗后烘干待用。
材料的A、B组份的配制过程如下：
A1组份：按配方重量比在容器内加入规定量的纳环氧树脂，改性纳米粒子，稀释剂，在1500转/min的转数下，高速分散10-15分钟。
A2组分：按配方重量比在容器内加入规定量的功能树脂，促进剂及部分稀释剂，在1500转/min的转数下，高速分散10-15分钟，混合均匀后加入功能填料，在2500转/min的转数下，高速分散20-30分钟，加入剩余稀释剂及其他助剂，搅拌均匀。
B2组份：按配方重量比在容器内加入规定量的改性聚酰胺，改性脂环胺，改性腰果油及部分稀释剂，在1500转/min的转数下，高速分散10-15分钟，混合均匀后加入功能填料，在2500转/min的转数下，高速分散20-30分钟，加入剩余稀释剂及其他助剂，搅拌均匀。
将A1组份置于洁净干燥容器中，加入B1组分搅拌30min后，加入A2组分高速分散10-15分钟，加入B2组分搅拌至色泽完全均匀一致即可。当每次配量较少时，可用油灰刀在木板、玻璃等平板上人工搅拌，当每次配量较大时，建议采用搅拌机械搅拌，并确保容器边缘、底部完全搅拌均匀。
油罐的修补工艺按下述顺序进行:
1）油罐倒空经通风后,将待修部分钢板表面的油污彻底清除,除去浮锈,最后用溶剂（二甲苯或醋酸丁醋 )擦拭干净。
2）采用上述制备的不动火修补材料进行堵漏处理，为了获得整体性好,均勾而又致密的耐油、防渗面层,对焊过的凹凸不平部位用不动火修补材料填平, 要平整。
3）涂刷第一道不动火修补材料底漆。
4）涂刷第二道不动火修补材料底漆。
5）涂刷不动火修补材料面漆2-4遍,面层主要起耐油、防渗作用,是修补质量好坏的关键。所以,涂刷时应力求均匀、不漏刷、流挂。修补峭壁、焊缝或孔时,一般间8小时左右可以涂刷一道涂料。
修补罐底时,涂刷下一道涂料的间隔时间必须在上道涂料基本实干,施工人员在新涂层上踩踏基本不粘脚时进行,一般约需24 小时。焊缝或孔洞的修补完全按上述工艺进行,只是将涂刷范围按修补部位周边酌情扩大。
实施例1:
A1组分按质量分数包含：25%的双酚A环氧树脂E-51、1%的改性纳米二氧化硅，2%的改性纳米氧化铝，5%的邻苯二甲酸二甲酯。
A2组分按质量分数包含： 10%的聚氨酯102A-1、10%的酚羟基聚苯醚PPO-SA90、34%的900目的云母粉、10%的邻苯二甲酸二甲酯、2.4%的三乙醇胺、0.5%的MT-9040复合流变剂、0.1%的MT-204有机硅消泡剂；
B1组分按质量分数包含：5%的甲基环己二胺；
B2组分按质量分数包含：25%的650型低分子聚酰胺、5%的甲基环己二胺、2.3%的环己二胺改性腰果油、3.5%的三亚乙基四胺改性腰果油，59%的900目的云母粉、0.2%的MT-204有机硅消泡剂。
本实施例提供的修补材料常温固化7天的抗弯强度57MPa, 抗压强度为65MPa，钢对钢拉伸抗剪强为35。
实施例2:
A1组分按质量分数包含：30%的双酚A环氧树脂E-51、2%的改性纳米二氧化硅，2%的改性纳米二氧化钛，7%的邻苯二甲酸二甲酯。
A2组分按质量分数包含： 15%的聚氨酯102A-2、10%的酚羟基聚苯醚PPO-SA90、21%的800目的滑石粉、10%的邻苯二甲酸二甲酯、2.5%的N-甲基吗啉、0.3%的MT-9040复合流变剂、0.2%的MT-204有机硅消泡剂；
B1组分按质量分数包含：7%的4,4'-二氨基二环己基甲烷；
B2组分按质量分数包含：25%的651型低分子聚酰胺、5%的4,4'-二氨基二环己基甲烷、3.7%的二氨基二环己基甲烷改性腰果油、3%的三亚乙基四胺改性腰果油，56%的800目的滑石粉、0.3%的MT-204有机硅消泡剂。
本实施例提供的修补材料常温固化7天的抗弯强度60MPa, 抗压强度为69MPa，钢对钢拉伸抗剪强为37。
实施例3:
A1组分按质量分数包含：35%的双酚A环氧树脂E-51、3%的改性纳米二氧化硅，2%的改性纳米氧化铝，8%的邻苯二甲酸二辛酯。
A2组分按质量分数包含： 22%的Nipol®型丁腈橡胶、16%的900目的硫酸钡粉、10%的邻苯二甲酸二辛酯、3.5%的N，N二甲基环己胺、0.2%的MT-904流变剂、0.3%的MT-201有机硅消泡剂；
B1组分按质量分数包含：7%的4,4'-二氨基二环己基甲烷；
B2组分按质量分数包含：25%的300型低分子聚酰胺、7%的4,4'-二氨基二环己基甲烷、4.6%的环己二胺改性腰果油、3%的三氨乙基胺改性腰果油，53%的900目的硫酸钡粉、0.4%的MT-201有机硅消泡剂。
本实施例提供的修补材料常温固化7天的抗弯强度65MPa, 抗压强度为73MPa，钢对钢拉伸抗剪强为40。
实施例4:
A1组分按质量分数包含：40%的双酚A环氧树脂E-51、3%的改性氧化铝，3%的改性纳米二氧化钛，8%的丙烯酰胺。
A2组分按质量分数包含： 20%的Nipol®型丁腈橡胶、15.5%的800目的滑石粉、7%的丙烯酰胺、3%的三乙醇胺、0.3%的MT-904流变剂、0.2%的MT-201有机硅消泡剂；
B1组分按质量分数包含：10%的甲基环己二胺；
B2组分按质量分数包含：25%的140型低分子聚酰胺、10%的甲基环己二胺、5%的二氨基二环己基甲烷改性腰果油、3.7%的三亚乙基四胺改性腰果油，46%的800目的滑石粉、0.3%的MT-201有机硅消泡剂。
本实施例提供的修补材料常温固化7天的抗弯强度67MPa, 抗压强度为75MPa，钢对钢拉伸抗剪强为43.5。
实施例5:
A1组分按质量分数包含：45%的双酚A环氧树脂E-51、3%的改性纳米二氧化硅，4%的改性纳米氧化铝，10%的邻苯二甲酸二丁酯。
A2组分按质量分数包含： 10%的聚醚酰亚胺（PEI1000）、10%的Nipol®型丁腈橡胶、10.5%的900目的云母粉、5%的邻苯二甲酸二丁酯、2.0%的N-甲基吗啉、0.3%的MT-900聚酰胺流变剂、0.2%的6800型聚硅氧烷消泡剂；
B1组分按质量分数包含：8%的3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷；
B2组分按质量分数包含：30%的650型低分子聚酰胺、8.5%的3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷、6%的环己二胺改性腰果油、4%的三亚乙基四胺改性腰果油，43%的900目的云母粉、0.5%的6800型聚硅氧烷消泡剂。
本实施例提供的修补材料常温固化7天的抗弯强度65MPa, 抗压强度为73MPa，钢对钢拉伸抗剪强为41。
实施例6:
A1组分按质量分数包含：45%的双酚A环氧树脂E-51、3%的改性纳米二氧化硅，3%的改性纳米氧化铝，3%的改性纳米二氧化钛，10%的邻苯二甲酸二辛酯。
A2组分按质量分数包含： 8%的聚米酰亚胺（PEI1000）、10%的酚羟基聚苯醚PPO-SA90、10%的800目的橡胶粉、5%的邻苯二甲酸二辛酯、2%的N-甲基吗啉、0.5%的MT-900聚酰胺蜡流变剂、0.5%的MT-201有机硅消泡剂；
B1组分按质量分数包含：10%的N，N二甲基环己胺；
B2组分按质量分数包含：30%的650型低分子聚酰胺、10%的N，N二甲基环己胺、6%的二氨基二环己基甲烷改性腰果油、4%的三亚乙基四胺改性腰果油，39.6%的800目的橡胶粉、0.4%的MT-201有机硅消泡剂。
本实施例提供的修补材料常温固化7天的抗弯强度68MPa, 抗压强度为75MPa，钢对钢拉伸抗剪强为43。
实施例7:
A1组分按质量分数包含：45%的双酚A环氧树脂E-51、2%的改性纳米二氧化硅，2%的改性纳米氧化铝，2%的改性纳米二氧化硅，10%的邻苯二甲酸二丁酯。
A2组分按质量分数包含：10%的Nipol®型丁腈橡胶、9%的酚羟基聚苯醚PPO-SA90、10%的800目的石英粉、5%的邻苯二甲酸二丁酯、4%的三乙醇胺、0.7%的MT-900聚酰胺蜡流变剂、0.3%的MT-201有机硅消泡剂；
B1组分按质量分数包含：10%的甲基环己二胺；
B2组分按质量分数包含：30%的125型低分子聚酰胺、5%的甲基环己二胺、8%的二氨基二环己基甲烷改性腰果油、7%的三亚乙基四胺改性腰果油，39.5%的800目的石英粉、0.5%的MT-201有机硅消泡剂。
本实施例提供的修补材料常温固化7天的抗弯强度68MPa, 抗压强度为79MPa，钢对钢拉伸抗剪强为45。
实施例8:
A1组分按质量分数包含：40%的双酚A环氧树脂E-51、2%的改性纳米二氧化硅，2%的改性纳米氧化铝，2%的改性纳米二氧化钛，7%的邻苯二甲酸二辛酯。
A2组分按质量分数包含： 10%的聚氨酯102A-2、10%的Nipol®型丁腈橡胶、15.5%的800目橡胶粉、8%的邻苯二甲酸二辛酯、3%的三乙醇胺、0.3%的MT-902聚酰胺蜡流变剂、0.2%的MT-201有机硅消泡剂；
B1组分按质量分数包含：6%的N，N二甲基环己胺；
B2组分按质量分数包含：25%的300型低分子聚酰胺、7%的N，N二甲基环己胺、6%的环己二胺改性腰果油、4%的三氨乙基胺改性腰果油，51.6%的800目橡胶粉、0.4%的MT-201有机硅消泡剂。
本实施例提供的修补材料常温固化7天的抗弯强度64MPa, 抗压强度为73MPa，钢对钢拉伸抗剪强为42.5。
上述材料的抗弯强度、抗压强度和钢对钢拉伸抗剪强的性能均采用家标进行测定。以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。

Claims (7)

1.一种高强度防渗漏油罐底及管道不动火修补材料，包括A组分和B组分，所述A组分包含A1组分和A2组分；
所述A1组分按质量分数包含：25-50%的环氧树脂、3-9%的改性纳米粒子、5-10%的稀释剂；
所述A2组分按质量分数包含：18-25%的功能树脂、10-40%的功能填料、5-10%的稀释剂、2-4%促进剂、0.2-0.8%的流变剂、0.1-0.3%的消泡剂；
所述B组分包含B1组分和B2组分；
所述B1组分按质量分数包含：5-10%的改性脂环胺；
所述B2组分按质量分数包含：25-30%的改性聚酰胺、5-10%的改性脂环胺、5-10%的改性腰果油、39.6-46%的功能填料、0.2-0.5%的消泡剂；
所述A组分和B组分按照质量比2：1配比；
所述的改性纳米粒子选自硅烷偶联剂表面改性的纳米Al2O3、硅烷偶联剂表面改性的纳米SiO2、硅烷偶联剂表面改性的纳米TiO2中的至少两种；
所述功能树脂包括聚氨酯、聚苯醚、丁腈橡胶、聚醚酰亚胺中的至少一种；
所述改性聚酰胺采用分子量为900-2500的二聚酸型聚酰胺；
所述改性脂环胺选自4-甲基环己二胺、4,4'-二氨基二环己基甲烷、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷；
所述改性腰果油的结构如下：
Figure 855230DEST_PATH_IMAGE001
其中，R选自
Figure 856684DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 790005DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 193305DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 186669DEST_PATH_IMAGE005
。
2.根据权利要求1所述的不动火修补材料，其特征在于，所述A1组分按质量分数包含35-45%的环氧树脂。
3.根据权利要求1或2所述的不动火修补材料，其特征在于，
所述稀释剂选自邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、丙烯酰胺、二甲基甲酰胺、苯乙烯中的至少一种；
所述促进剂选自N-甲基吗啉、三乙醇胺、N,N-二甲基环己胺、己二胺、三乙烯二胺中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的不动火修补材料，其特征在于，所述功能填料选自800-1500目的硫酸钡粉、云母粉、石灰石粉、石英粉、滑石粉、橡胶粉中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种高强度防渗漏油罐底及管道不动火修补材料的配制方法，其特征在于，采用以下方法配制：
将A1组份、A2组分、B2组份分别加入不同容器中搅拌分散均匀后，将分散均匀的A1组份置于洁净干燥容器中，加入B1组分搅拌30min后，加入分散均匀的A2组分高速分散10-15分钟，最后加入B2组分搅拌至色泽完全均匀一致。
6.根据权利要求5所述的一种高强度防渗漏油罐底及管道不动火修补材料的配制方法，其特征在于，采用以下方法配制：
A1组份：按配方重量在容器内加入规定量的环氧树脂，改性纳米粒子，稀释剂，在1500转/min的转数下，高速分散10-15分钟；
A2组分：按配方重量在容器内加入规定量的功能树脂，促进剂及部分稀释剂，在1500转/min的转数下，高速分散10-15分钟，混合均匀后加入功能填料，在2500转/min的转数下，高速分散20-30分钟，加入剩余稀释剂及其他助剂，搅拌均匀；
B2组份：按配方重量比在容器内加入规定量的改性聚酰胺，改性脂环胺，改性腰果油及部分稀释剂，在1500转/min的转数下，高速分散10-15分钟，混合均匀后加入功能填料，在2500转/min的转数下，高速分散20-30分钟，加入剩余稀释剂及其他助剂，搅拌均匀；
将A1组份置于洁净干燥容器中，加入B1组分搅拌30min后，加入A2组分高速分散10-15分钟，加入B2组分搅拌至色泽完全均匀一致即可。
7.根据权利要求1所述的一种高强度防渗漏油罐底及管道不动火修补材料在油罐底或管道修补中的应用。
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