CN110724440B - 一种管道补口用耐低温双组份无溶剂环氧涂料 - Google Patents
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Abstract
一种耐低温双组份无溶剂环氧涂料,由A组份和B组份组成,其中以重量百分比计,A组份包括:双酚F型环氧树脂30‑45%、双酚A型环氧树脂5‑10%、环氧丁腈预聚物5‑10%、缩水甘油醚活性稀释剂3‑7%、改性硅微粉15‑25%、钛白粉8‑15%、三聚磷酸二氢铝3‑10%、云母粉4‑10%、触变剂0.6‑1.4%、分散剂0.2‑0.5%、流平剂0.2‑0.5%、消泡剂0.3‑0.7%、炭黑0.1‑0.7%;B组分包括:曼尼期碱50‑75%、硫脲‑多元胺缩合物25‑50%。与普通环氧涂料比,本发明的管道补口用耐低温双组分无溶剂环氧涂料,具有低温固化速度快,不结晶不析出,低温抗弯曲性能优异,低温抗冲击性能优异,耐热水浸泡性能优异,耐冷热冲击性能优异等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种油气管道补口用耐低温双组分无溶剂环氧防腐涂料,属于油气管道防腐技术领域。
背景技术
目前,国内油气管道主防腐层绝大部分采用3PE防腐层,而补口防腐材料大部分还是使用辐射交联聚乙烯热收缩带。由于辐射交联聚乙烯绝缘电阻非常大,会对阴极保护电流形成屏蔽,导致阴极保护电流失效。双组份无溶剂环氧涂料作为一种新型补口材料,具有涂装过程简单,修补容易,检验结果可靠,没有阴极保护电流屏蔽等优点,在国内管道补口防腐领域发展迅速。
目前,用于管道补口防腐的双组份无溶剂环氧涂料通常由环氧基树脂、填料、功能性助剂等组成的A组份,以及由固化剂脂肪胺和酚醛胺等组成的B组份构成。
随着双组份无溶剂环氧涂料在油气管道补口领域的推广使用,市面上现有双组份无溶剂环氧涂料的存在以下缺陷:①常用的管道补口用双组份无溶剂环氧涂料在温度低于0℃时,固化速度很慢甚至不固化,不利于我国北方地区管道补口防腐的冬季施工;②常规的双组份无溶剂环氧涂料固化后刚性大,低温脆性大,在我国北方地区(冬季气温可达到零下30℃)容易出现低温开裂,导致防腐失效;③常规的双组份无溶剂环氧涂料的抗低温弯曲性能较差,在北方地区,冬季施工时,管道焊接防腐后下沟时,管道弯曲稍大时,环氧涂料补口部位就容易出现开裂,直接导致补口防腐失效。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明目的在于提供一种能够冬季施工简单方便,低温柔韧性好,抗低温冲击性能和低温弯曲性能优异,对管道本体及管体防腐层粘接性能优异,硬度高,耐热水浸泡的管道补口用耐低温双组份无溶剂环氧涂料。
一种耐低温双组份无溶剂环氧涂料,由A组份和B组份组成,其中A组份包括环氧树脂、环氧丁腈预聚物、缩水甘油醚活性稀释剂、改性硅微粉、钛白粉、三聚磷酸二氢铝、云母粉、触变剂、分散剂、流平剂、消泡剂和炭黑;B组份包括曼尼期碱和硫脲-多元胺缩合物。
优选地,以重量百分比计,A组份包括:双酚F型环氧树脂30-45%、双酚A型环氧树脂5-10%、环氧丁腈预聚物5-10%、缩水甘油醚活性稀释剂3-7%、改性硅微粉15-25%、钛白粉8-15%、三聚磷酸二氢铝3-10%、云母粉4-10%、触变剂0.6-1.4%、分散剂0.2-0.5%、流平剂0.2-0.5%、消泡剂0.3-0.7%、炭黑0.1-0.7%;B组分包括:曼尼期碱50-75%、硫脲-多元胺缩合物25-50%。
更优选地,以重量百分比计,A组分的组成为:双酚F型环氧树脂40%、双酚A型环氧树脂5%、环氧丁腈预聚物5%、缩水甘油醚活性稀释剂5%、改性硅微粉20%、钛白粉9%、三聚磷酸二氢铝7%、云母粉7%、触变剂0.9%、分散剂0.3%、流平剂0.3%、消泡剂0.4%、炭黑0.1%。
更优选地,以重量百分比计,B组份的组成为:曼尼期碱75%、硫脲-多元胺缩合物25%。
优选地,所述A组份与B组份的重量比为:100∶15-25。更优选地,所述A组份与B组份的重量比为:100:20。
优选地,所述双酚F型环氧树脂的规格为:环氧当量为160~185g/eq。
优选地,所述双酚A型环氧树脂的规格为:环氧当量为180~230g/eq。
优选地,所述环氧丁腈预聚物的规格为:环氧当量为320~390g/eq,丁腈橡胶含量为40wt%,粘度100000-200000泊/25℃。
优选地,所述缩水甘油醚活性稀释剂为烯丙基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚中的任意一种或其任意比例混合物。
优选地,所述改性硅微粉为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂改性的硅微粉。
优选地,所述钛白粉为400目到800目的金红石型钛白粉。
优选地,所述三聚磷酸二氢铝的粒度为800目到1000目。
优选地,所述云母粉的粒度为600目到1000目。
优选地,所述触变剂为有机膨润土、氢化蓖麻油衍生物、气相二氧化硅、聚酰胺蜡中的任意一种或其任意比例混合物。
优选地,所述分散剂为脂肪酸类分散剂、脂肪族酰胺类分散剂、酯类分散剂中的任意一种或其任意比例混合物。
优选地,所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷中的任意一种或其任意比例混合物。
优选地,所述消泡剂为有机硅类消泡剂、聚醚改性有机硅类消泡剂中的任意一种或其任意比例混合物。
优选地,所述曼尼期碱的规格为:胺值300~500mg KOH/g。
优选地,所述硫脲-多元胺缩合物为多胺-硫脲固化剂。
本发明的管道补口用耐低温双组份无溶剂环氧涂料,A组份制备方法为:将环氧树脂、环氧丁腈预聚物,缩水甘油醚活性稀释剂按重量配比加入到搅拌罐中,加热到50℃,搅拌10-15分钟,搅拌速度1000转/分钟,搅拌均匀后,搅拌速度降至200转/分钟,再加入触变剂、流平剂、分散剂、消泡剂和炭黑,搅拌10分钟,最后依次加入改性硅微粉、钛白粉、三聚磷酸二氢铝、云母粉,搅拌速度提高至400-500转/分钟,搅拌35-40分钟,然后用砂磨机进行研磨,用150目筛过滤,将滤得的、细度在100μm以下物料包装,而滤留的、细度在100um以上的物料返回砂磨机再次研磨,直至细度达到要求。
本发明的管道补口用耐低温双组份无溶剂环氧涂料,B组分的制备方法为:将曼尼期碱、硫脲-多元胺缩合物按重量比加入到搅拌罐中,以200转/分钟的速度搅拌15min,混合均匀后包装。
A组分中的双酚F型环氧树脂黏度非常低,在低温下也不会发生结晶,特别适合在低温环境下使用,其固化物性能除热变形温度稍低外,其他性能都比双酚A型环氧树脂好。双酚A型环氧树脂作为使用最广泛的环氧树脂,少量添加可提高环氧固化物的耐热性。环氧丁腈预聚物是丁腈橡胶改性环氧树脂,橡胶链段的引入大大提高了涂料固化物的抗低温冲击性能、抗低温弯曲性能和抗冷热冲击性能。缩水甘油醚活性稀释剂黏度低,可调节涂料的低温流动性,方便涂料低温操作,其分子中含有活性基团,能与胶黏剂的固化剂发生反应而无气体逸出,对固化后胶层的性能一般并无影响,同时还能起增韧作用。触变剂的作用是防止固化时产生流挂;分散剂的作用是生产搅拌过程中粉料分散均匀;流平剂的作用是改进流平性和光泽,产生长波效应,防止体系的缩孔;消泡剂的作用是流平和消泡。偶联剂改性硅微粉具有硬度大、导热系数低、耐高温、绝缘和化学性能稳定等优点,用于无溶剂环氧涂料中不仅可以提高涂料的硬度、耐冲击力等机械性能,还可以改善涂料的吸水率、电气强度和体积电阻率等。钛白粉作为白色颜料,具有较高的消色力和遮盖力、白度好、耐光、耐晒、耐热等特性,在涂料中起到遮盖、消色及保护作用。三聚磷酸二氢铝分子中的三聚磷酸根离子能够与金属离子生成螯合物,从而在被涂金属表面形成钝化膜,对钢以及轻金属等材料的腐蚀有极强的抑制作用。云母粉具有很高的电绝缘性、耐热性和良好的机械性能,在涂料中作为功能性填料,可以提高涂层的韧性、机械强度和耐热性。
B组分中的曼尼期碱,其含有酚羟基、氨基、仲氨基,使得该类固化剂的固化速度快,且可在低温、潮湿或水下固化,特别适合低温施工。硫脲-多元胺缩合物具有硫脲键,硫脲键以酮式和烯醇式平衡态存在,该烯醇式化合物与环氧基反应能发挥特殊的速固性,特别是在低温情况下,加快环氧涂料的固化,形成具有优良耐腐蚀性的涂膜。
本发明的管道补口用耐低温双组份无溶剂环氧涂料,使用时将A组份与B组份按比例混合,使涂料固化形成防腐层。
本发明的管道补口用耐低温双组份无溶剂环氧涂料主要技术指标见表1。
表1本发明管道补口用耐低温双组份无溶剂环氧涂料技术指标
相对于现有技术,本发明的有益效果表现如下:
1.本发明的管道补口用耐低温双组分无溶剂环氧涂料,可于-10℃以下施工固化,与普通环氧涂料比,具有低温固化速度快,不结晶不析出等特点。
2.本发明的管道补口用耐低温双组分无溶剂环氧涂料,低温抗弯曲性能优异,抗1.5°弯曲(-30℃)无裂纹,试验方法SY/T0315附录D。
3.本发明的管道补口用耐低温双组分无溶剂环氧涂料,低温抗冲击性能优异,抗4J冲击(-30℃)无漏点,试验方法SY/T0315附录E。
4.本发明的管道补口用耐低温双组分无溶剂环氧涂料,耐热水浸泡性能优异,80℃热水浸泡8个月后,23℃拉开法附着力≥8MPa且保持率≥80%,试验方法SY/T6854附录A。
5.本发明的管道补口用耐低温双组分无溶剂环氧涂料,耐冷热冲击性能优异,冻融循环(20次)-30℃~50℃合格,试验方法SY/T 0320附录B。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明,但不局限于说明书上的内容。
实施例1
一种耐低温双组份无溶剂环氧涂料,由A组分和B组分组成。其中:
(1)A组份制备:将双酚F型环氧树脂(YDF-162)40份、双酚A型环氧树脂(E-51)5份、环氧丁腈预聚物(佳迪达化工86840)5份、缩水甘油醚活性稀释剂(AGE)5份,按加入到搅拌罐中,加热到50℃,搅拌15分钟,搅拌速度1000转/分钟,搅拌均匀后,搅拌速度降至200转/分钟,再加入触变剂(MT6650)0.9份、流平剂(德谦879)0.3份、分散剂(BYK110)0.3份、消泡剂(TEGO AIREX 902W)0.4份、炭黑0.1份,搅拌10分钟,最后依次加入硅烷偶联剂改性硅微粉20份、钛白粉9份、三聚磷酸二氢铝7份、白云母粉7份,搅拌速度提高至500转/分钟,搅拌40分钟,然后用砂磨机进行研磨,用150目筛过滤,将滤得的、细度在100μm以下物料包装,而滤留的、细度在100um以上的物料返回砂磨机再次研磨,直至细度达到要求。
(2)B组份制备:将曼尼期碱(T33)75份、硫脲-多元胺缩合物(日本富士化成工业公司牌号为F-ZS-4)25份加入到搅拌罐中,以200转/分钟的速度搅拌15min,混合均匀后包装。
(3)A组份、B组份重量比为A:B=100:20。
该环氧涂料的使用方法,对钢管表面进行喷砂除锈到Sa2.5级或手工除锈St3级,聚乙烯防腐层表面可直接火焰加热拉毛极化或直接用市售氟氮混合气极化处理,然后将A、B组份按比例混合均匀,采用刷涂或刮涂方式进行涂装即可。
该环氧涂料的性能指标如下:
实施例2
一种耐低温双组份无溶剂环氧涂料,由A组分和B组分组成。其中:
(1)A组份制备:将双酚F型环氧树脂(NPEF-170)30份、双酚A型环氧树脂(E-52)10份、环氧丁腈预聚物(佳迪达化工86840)10份、缩水甘油醚活性稀释剂(691)6份,按加入到搅拌罐中,加热到50℃,搅拌10分钟,搅拌速度1000转/分钟,搅拌均匀后,搅拌速度降至200转/分钟,再加入触变剂(OPTIMA)0.8份、流平剂(KMT-5510)0.3份、分散剂(BYK190)0.4份、消泡剂(BYK A535)0.3份、炭黑0.2份,搅拌10分钟,最后依次加入钛酸酯偶联剂改性硅微粉19份、钛白粉12份、三聚磷酸二氢铝6份、白云母粉5份,搅拌速度提高至400转/分钟,搅拌35分钟,然后用砂磨机进行研磨,用150目筛过滤,将滤得的、细度在100μm以下物料包装,而滤留的、细度在100um以上的物料返回砂磨机再次研磨,直至细度达到要求。
(2)B组份制备:将曼尼期碱(T31)65份、硫脲-多元胺缩合物(日本富士化成工业公司牌号为F-ZS-4)35份加入到搅拌罐中,以200转/分钟的速度搅拌15min,混合均匀后包装。
(3)A组份、B组份重量比为A:B=100:21。
该环氧涂料的使用方法同实施例1。
该环氧涂料的性能指标如下:
实施例3
一种耐低温双组份无溶剂环氧涂料,由A组分和B组分组成。其中:
(1)A组份制备:将双酚F型环氧树脂(YDF-162)35份、双酚A型环氧树脂(E-51)7份、环氧丁腈预聚物(佳迪达化工86840)8份、缩水甘油醚活性稀释剂(AGE)4份,按加入到搅拌罐中,加热到50℃,搅拌12分钟,搅拌速度1000转/分钟,搅拌均匀后,搅拌速度降至200转/分钟,再加入触变剂(8461)1.2份、流平剂(BYK333)0.4份、分散剂(BYK-P104S)0.4份、消泡剂(2566)0.5份、炭黑0.5份,搅拌10分钟,最后依次加入硅烷偶联剂改性硅微粉22份、钛白粉11份、三聚磷酸二氢铝5份、白云母粉5份,搅拌速度提高至450转/分钟,搅拌37分钟,然后用砂磨机进行研磨,用150目筛过滤,将滤得的、细度在100μm以下物料包装,而滤留的、细度在100um以上的物料返回砂磨机再次研磨,直至细度达到要求。
(2)B组份制备:将曼尼期碱(T33)50份、硫脲-多元胺缩合物(日本富士化成工业公司牌号为F-ZS-4)50份加入到搅拌罐中,以200转/分钟的速度搅拌15min,混合均匀后包装。
(3)A组份、B组份重量比为A:B=100:18。
该环氧涂料的使用方法同实施例1。
该环氧涂料的性能指标如下:
对比例1
一种耐低温双组份无溶剂环氧涂料,由A组分和B组分组成。其中:
(1)A组份制备:将双酚F型环氧树脂(YDF-162)40份、双酚A型环氧树脂(E-51)5份、缩水甘油醚活性稀释剂(AGE)5份,按加入到搅拌罐中,加热到50℃,搅拌15分钟,搅拌速度1000转/分钟,搅拌均匀后,搅拌速度降至200转/分钟,再加入触变剂(MT6650)0.9份、流平剂(德谦879)0.3份、分散剂(BYK110)0.3份、消泡剂(TEGO AIREX 902W)0.4份、炭黑0.1份,搅拌10分钟,最后依次加入硅烷偶联剂改性硅微粉25份、钛白粉9份、三聚磷酸二氢铝7份、白云母粉7份,搅拌速度提高至500转/分钟,搅拌40分钟,然后用砂磨机进行研磨,用150目筛过滤,将滤得的、细度在100μm以下物料包装,而滤留的、细度在100um以上的物料返回砂磨机再次研磨,直至细度达到要求。
(2)B组份制备:将曼尼期碱(T33)75份、硫脲-多元胺缩合物(日本富士化成工业公司牌号为F-ZS-4)25份加入到搅拌罐中,以200转/分钟的速度搅拌15min,混合均匀后包装。
(3)A组份、B组份重量比为A:B=100:19。
该环氧涂料的使用方法同实施例1。
该环氧涂料的性能指标如下:
对比例2
一种耐低温双组份无溶剂环氧涂料,由A组分和B组分组成。其中:
(1)A组份制备:将双酚F型环氧树脂(YDF-162)40份、双酚A型环氧树脂(E-51)5份、液态丁腈橡胶(CTBN1300X8,粘度135000cps@27℃,分子量3550)5份、缩水甘油醚活性稀释剂(AGE)5份,按加入到搅拌罐中,加热到50℃,搅拌15分钟,搅拌速度1000转/分钟,搅拌均匀后,搅拌速度降至200转/分钟,再加入触变剂(MT6650)0.9份、流平剂(德谦879)0.3份、分散剂(BYK110)0.3份、消泡剂(TEGO AIREX 902W)0.4份、炭黑0.1份,搅拌10分钟,最后依次加入硅烷偶联剂改性硅微粉20份、钛白粉9份、三聚磷酸二氢铝7份、白云母粉7份,搅拌速度提高至500转/分钟,搅拌40分钟,然后用砂磨机进行研磨,用150目筛过滤,将滤得的、细度在100μm以下物料包装,而滤留的、细度在100um以上的物料返回砂磨机再次研磨,直至细度达到要求。
(2)B组份制备:将曼尼期碱(T33)75份、硫脲-多元胺缩合物(日本富士化成工业公司牌号为F-ZS-4)25份加入到搅拌罐中,以200转/分钟的速度搅拌15min,混合均匀后包装。
(3)A组份、B组份重量比为A:B=100:20。
该环氧涂料的使用方法同实施例1。
该环氧涂料的性能指标如下:
从实施例和对比例的性能测试结果比较可以看出,本发明提供的管道补口用耐低温双组分无溶剂环氧涂料用于低温管道补口防腐时,体系中加入的环氧丁腈预聚物,既大大提高环氧树脂的低温韧性,还不影响涂料的耐高温水煮性能。与添加液态丁腈橡胶的对比例性能测试结果的比较可以看出,丁腈橡胶虽然也可以提高涂料的耐低温性能,但是由于其与环氧树脂的分子结构差别、黏度差别等,导致其与体系中的其他环氧树脂不能很好地相容,固化产物的交联密度相对较低,耐高温水煮性能不能满足要求;而环氧丁腈预聚物的环氧链段能与体系的环氧树脂很好的相容,可以与其他环氧树脂一起跟固化剂反应,得到交联密度大,耐高温性能好的涂层。
显然,本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (7)
1.一种耐低温双组份无溶剂环氧涂料,其特征在于,由A组份和B组份组成,其中A组份包括环氧树脂、环氧丁腈预聚物、缩水甘油醚活性稀释剂、改性硅微粉、钛白粉、三聚磷酸二氢铝、云母粉、触变剂、分散剂、流平剂、消泡剂和炭黑;B组份包括曼尼期碱和硫脲-多元胺缩合物;所述环氧丁腈预聚物的规格为:环氧当量为320~390g/eq,丁腈橡胶含量为40wt%,粘度100000-200000泊/25℃;
以重量百分比计,A组份包括:双酚F型环氧树脂30-45%、双酚A型环氧树脂5-10%、环氧丁腈预聚物5-10%、缩水甘油醚活性稀释剂3-7%、改性硅微粉15-25%、钛白粉8-15%、三聚磷酸二氢铝3-10%、云母粉4-10%、触变剂0.6-1.4%、分散剂0.2-0.5%、流平剂0.2-0.5%、消泡剂0.3-0.7%、炭黑0.1-0.7%;B组分包括:曼尼期碱50-75%、硫脲-多元胺缩合物25-50%;所述A组份与B组份的重量比为:100∶15-25;
A组份制备方法为:将环氧树脂、环氧丁腈预聚物,缩水甘油醚活性稀释剂按重量配比加入到搅拌罐中,加热到50℃,搅拌10-15分钟,搅拌速度1000转/分钟,搅拌均匀后,搅拌速度降至200转/分钟,再加入触变剂、流平剂、分散剂、消泡剂和炭黑,搅拌10分钟,最后依次加入改性硅微粉、钛白粉、三聚磷酸二氢铝、云母粉,搅拌速度提高至400-500转/分钟,搅拌35-40分钟,然后用砂磨机进行研磨,用150目筛过滤,将滤得的、细度在100μm以下物料包装,而滤留的、细度在100μm以上的物料返回砂磨机再次研磨,直至细度达到要求;
B组分制备方法为:将曼尼期碱、硫脲-多元胺缩合物按重量比加入到搅拌罐中,以200转/分钟的速度搅拌15min,混合均匀后包装。
2.如权利要求1所述的耐低温双组份无溶剂环氧涂料,其特征在于,
以重量百分比计,A组分的组成为:双酚F型环氧树脂40%、双酚A型环氧树脂5%、环氧丁腈预聚物5%、缩水甘油醚活性稀释剂5%、改性硅微粉20%、钛白粉9%、三聚磷酸二氢铝7%、云母粉7%、触变剂0.9%、分散剂0.3%、流平剂0.3%、消泡剂0.4%、炭黑0.1%;B组份的组成为:曼尼期碱75%、硫脲-多元胺缩合物25%。
3.如权利要求2所述的耐低温双组份无溶剂环氧涂料,其特征在于,所述A组份与B组份的重量比为:100:20。
4.如权利要求1-3之一所述的耐低温双组份无溶剂环氧涂料,其特征在于,所述双酚F型环氧树脂的规格为:环氧当量为160~185g/eq;所述双酚A型环氧树脂的规格为:环氧当量为180~230g/eq。
5.如权利要求1-3之一所述的耐低温双组份无溶剂环氧涂料,其特征在于,所述缩水甘油醚活性稀释剂为烯丙基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚中的任意一种或其任意比例混合物。
6.如权利要求1-3之一所述的耐低温双组份无溶剂环氧涂料,其特征在于,所述改性硅微粉为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂改性的硅微粉;所述钛白粉为400目到800目的金红石型钛白粉;所述三聚磷酸二氢铝的粒度为800目到1000目;所述云母粉的粒度为600目到1000目;所述触变剂为有机膨润土、氢化蓖麻油衍生物、气相二氧化硅、聚酰胺蜡中的任意一种或其任意比例混合物;所述分散剂为脂肪酸类分散剂、脂肪族酰胺类分散剂、酯类分散剂中的任意一种或其任意比例混合物;所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷中的任意一种或其任意比例混合物;所述消泡剂为有机硅类消泡剂、聚醚改性有机硅类消泡剂中的任意一种或其任意比例混合物。
7.如权利要求1-3之一所述的耐低温双组份无溶剂环氧涂料,其特征在于,所述曼尼期碱的规格为:胺值300~500mg KOH/g;所述硫脲-多元胺缩合物为多胺-硫脲固化剂。
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