一种底层防腐涂料、制备方法及其用途与流程

本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种底层防腐涂料、制备方法及其用途。

背景技术：

防腐管道是指经过防腐工艺加工处理，可有效防止或减缓在运输与使用过程中发生化学或电化学反应，发生腐蚀现象的钢制管道。根据防腐方式不同，分为内壁防腐和外壁防腐。

用于输水、输油、输气等领域的外壁防腐管道主要有三种：三层聚乙烯防腐涂层防腐管道(简称：3PE防腐管道)、单层熔结环氧粉末防腐管道(简称：单层FBE防腐管道)和双层熔结环氧粉末防腐管道(简称：双层FBE防腐管道)。

3PE防腐管道的涂层结构为：第一层为环氧粉末(FBE>100μm)，与管道面接触；第二层为胶粘剂(AD 170-250μm)，为带有分支结构功能团的共聚粘合剂；第三层为聚乙烯(PE 2.5-3.7mm)，为面层。通过将三种材料混合融为一体，并经过加工使其与管道牢固结合来形成优良的防腐层。该防腐涂层体系综合了环氧树脂和聚乙烯材料的高抗渗性、机械性能高等特点。但该防腐涂层体系具有以下缺点：应用过程复杂，生产成本高；耐阴极剥离和耐磨损性较弱。

现有技术中，3PE防腐管道涂层及FBE防腐管道涂层中的环氧涂层，主要由线性双酚A环氧与端羟基改性酚醛树脂互为固化成膜。该体系固化速度快，涂膜具有良好的耐化学品性、耐溶剂性、耐阴极剥离性、附着力、柔韧性等机械性能。该体系缺点为防热量低，耐阴极剥离强度不足。同时，因体系较为活泼其放热量存在衰变现象，当涂料存储时间较长时，其放热量值很难达到客户需求而造成不合格。

为了改善以上缺点，需要一种新的固化体系，能够提供更高的放热量和耐阴极剥离强度，同时，保有原体系活性强、机械性能好等优点；涂层结构更为致密会有效的提升涂层的防腐效果。

技术实现要素：

针对现有技术中底层防腐涂料放热量低、耐阴极剥离强度不高的缺陷，本发明的第一个目的是提供一种底层防腐涂料，具有反应活性高、形成涂层致密度高、良好的抗渗透能力等优点。

本发明的另一个目的是提供一种所述底层防腐涂料的制备方法。

本发明的再一个目的是提供一种所述底层防腐涂料用于防腐管道涂层的用途。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一个方面提供了一种底层防腐涂料，包括以下重量份的组分：

优选地，所述环氧树脂的环氧当量为700-910g/eq。更优选地，所述环氧树脂选自胜利油田方圆防腐材料有限公司的环氧树脂E-12，宏昌电子材料股份有限公司的GESR904或廊坊诺尔信化工有限公司的环氧014F。

优选地，所述固化剂为杂环类酚类固化剂，熔程为126℃-140℃。更优选地，所述杂环类酚类固化剂选自淄博益州涂料填料科技有限公司的GP-04。

优选地，所述助剂为流平剂、安息香、催化剂、干燥剂中的至少一种。

优选地，所述流平剂为宁波南海化学有限公司的GLP588、GLP599。

优选地，所述催化剂为上海和氏璧化工有限公司的二甲基咪唑。

优选地，所述干燥剂为赢创德固赛(Evonik degussa)的氧化铝C(AEROSIL Alu C)。其中，所述助剂中每种助剂及其具体用量由本领域技术人员根据实际需要调整。

优选地，所述颜料为涂料领域的常用颜料。例如，钛白粉、炭黑、酞菁蓝、酞菁绿、铁黄中的至少一种。

优选地，所述填料选自硅灰石、绢云母、硫酸钡中的至少一种。例如，北京利国伟业超细粉体有限公司的硅灰石，滁州格锐矿业有限责任公司的绢云母，贵州永信杰矿业有限公司的硫酸钡。

本发明的另一个方面提供了一种所述底层防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

将环氧树脂50-60份、固化剂1-1.2份、助剂1.0-2.0份、颜料1-10份和填料25-45份混合均匀，经过熔融、冷却压片、粉碎、研磨、过筛后得到所述底层防腐涂料。

优选地，所述熔融的温度为95-110℃。

优选地，所述粉碎到粒径为40-80μm。

本发明的再一个方面提供了一种所述底层防腐涂料用于防腐管道涂层的用途。

由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明通过选用合适的原料、并选用相匹配的固化剂来处理，同时设定合适的用量范围，得到放热量较高、耐阴极剥离较强的底层防腐涂料，涂料所形成涂层各项性能符合或优于《GB/T 23257-2009埋地钢制管道聚乙烯防腐层》及《SY/T 0315-2013钢制管道熔结环氧粉末外涂层技术规范》中所要求技术指标。本发明通过选用合适的原料和原料配比，在提高涂料放热量、耐阴极剥离强度、抗渗透能力的同时得到良好的机械性能。若配比失调会造成涂层机械性能下降，固化剂过多会造成涂层使用寿命下降。

本发明所得底层防腐涂料放热量高于55j/g(焦耳/克)，优于《GB/T 23257-2009埋地钢制管道聚乙烯防腐层》及《SY/T 0315-2013钢制管道熔结环氧粉末外涂层技术规范》中所要求的45j/g，经衰变实验后放热量依旧可以大于47j/g，延长了涂料在涂装前的存储有效期。

由本发明的底层防腐涂料制得涂层，经30天65℃阴极剥离实验所得结果小于10mm，优于《GB/T 23257-2009埋地钢制管道聚乙烯防腐层》及《SY/T 0315-2013钢制管道熔结环氧粉末外涂层技术规范》中的要求(小于18mm)，有效的提高了防腐涂层的抗腐蚀效果。

本发明的底层防腐涂料所形成的防腐涂层具有致密度高、机械性能优良及很强的抗阴极剥离性。通过放热量与抗阴极剥离性的提高增强了防腐涂料的储存性和防腐涂层的抗腐蚀强度。

附图说明

图1为本发明实施例的底层防腐涂料的制备流程图；

图2为本发明实施例的底层防腐涂料所形成涂层的弯曲实验示意图；

图3为本发明实施例的底层防腐涂料的放热量的测试示意图；

图4为本发明实施例的底层防腐涂料防腐涂层阴极剥离装置示意图；以及

图5为本发明实施例的阴极剥离实验试件上划透涂层的放射线示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种底层防腐涂料，包括以下组分，按重量份数计：

所述环氧树脂为胜利油田方圆防腐材料有限公司的环氧树脂E-12。

所述杂环类酚类固化剂为淄博益州涂料填料科技有限公司的GP-04(熔程：126℃-140℃)。

制备方法：首先按照配方组分组成精确的称量原材料，在预混罐里经过高速旋转混合均匀(预混时间5-10分钟)，然后把混合均匀的生料匀速放入双螺杆挤出机，在95-110℃条件下熔融挤出，经过冷却辊后压成料片，冷却，然后把料片进行粉碎(包括粗破碎和磨细粉碎)、研磨、过筛，最后得到粒径均匀(40-80μm)的粉末涂料，即获得所述底层防腐涂料(制备流程图如图1所示，图1为本发明实施例的底层防腐涂料的制备流程图)。

涂层性能测试：根据《GB/T 23257-2009埋地钢制管道聚乙烯防腐层》及《SY/T 0315-2013钢制管道熔结环氧粉末外涂层技术规范》中所要求，对涂层在-30℃进行弯曲测试，弯曲3°后涂层完好无裂痕(如图2所示，图2为本发明实施例的底层防腐涂料所形成涂层的弯曲实验图。图中工件弯曲角度为2.5°，曲率半径应符合：R＝22.43t；其中：R-凸模半径；t-试件厚度；工件弯曲温度为：-20℃±3℃)。

对本实施例制备的底层防腐涂料进行放热量测试，涂料放热量大于55j/g(如图3所示，图3为本发明实施例的底层防腐涂料的放热量的测试图。)。

将本实施例制备的底层防腐涂料放置于60℃恒温箱，10天后测试其放热量，其放热量大于47j/g。

根据《GB/T 23257-2009埋地钢制管道聚乙烯防腐层》及《SY/T 0315-2013钢制管道熔结环氧粉末外涂层技术规范》中所要求，对本实施例制备的底层防腐涂料的涂层进行30天阴极剥离实验，最终剥离结果小于10mm(如图4和图5所示，图4为本发明实施例的底层防腐涂料防腐涂层阴极剥离装置示意图；图5为本发明实施例的阴极剥离实验试件上划透涂层的放射线示意图。)

实施例2

一种底层防腐涂料，包括以下组分，按重量份数计：

所述环氧树脂为宏昌电子材料股份有限公司的GESR904(环氧当量为780-850g/eq，粘度45-80P/150℃，软化点92-102℃)。

所述杂环类酚类固化剂为淄博益州涂料填料科技有限公司的GP-04(熔程：126℃-140℃)。

制备方法：首先按照配方组分组成精确的称量原材料，在预混罐里经过高速旋转混合均匀(预混时间5-10分钟)，然后把混合均匀的生料匀速放入双螺杆挤出机，在95-110℃条件下熔融挤出，经过冷却辊后压成料片，冷却，然后把料片进行粉碎(包括粗破碎和磨细粉碎)、研磨、过筛，最后得到粒径均匀(40-80μm)的粉末涂料，即获得所述底层防腐涂料。

本实施例制备的所述底层防腐涂料性能测试结果与实施例1相近。

实施例3

一种底层防腐涂料，包括以下组分，按重量份数计：

所述环氧树脂为廊坊诺尔信化工有限公司的环氧014F(环氧当量为730-850g/eq，软化点93-105℃)。

所述杂环类酚类固化剂为淄博益州涂料填料科技有限公司的GP-04(熔程：126℃-140℃)。

制备方法：首先按照配方组分组成精确的称量原材料，在预混罐里经过高速旋转混合均匀(预混时间5-10分钟)，然后把混合均匀的生料匀速放入双螺杆挤出机，在95-110℃条件下熔融挤出，经过冷却辊后压成料片，冷却，然后把料片进行粉碎(包括粗破碎和磨细粉碎)、研磨、过筛，最后得到粒径均匀(40-80μm)的粉末涂料，即获得所述底层防腐涂料。

本实施例制备的所述底层防腐涂料性能测试结果与实施例1相近。

实施例4

一种所述底层防腐涂料用于防腐管道涂层的涂覆用途，包括以下步骤：

钢管表面前处理：

防腐涂装前，清除钢管表面油污，预热后进行抛丸除锈，除锈质量应达到GB/T8923中规定的Sa5/2级要求。前处理后应在4小时内进行涂覆涂装；

钢管涂覆：

钢管预热至210-230℃，使用静电喷涂对钢管进行涂覆，涂覆1-2min后进行水冷降温；

所述底层防腐涂料可以作为地埋聚乙烯防腐钢管底层防腐层、双层熔结型环氧粉末涂料防腐涂装的底层防腐层和单层熔结型环氧粉末涂料图层进行使用。

实施例5

一种底层防腐涂料，包括以下组分，按重量份数计：

所述环氧树脂的环氧当量为700-910g/eq，所述环氧树脂选自胜利油田方圆防腐材料有限公司的环氧树脂E-12。

所述固化剂熔程为126℃-140℃，所述杂环类酚类固化剂选自淄博益州涂料填料科技有限公司的GP-04。

所述流平剂为宁波南海化学有限公司的GLP599。

所述催化剂为上海和氏璧化工有限公司的二甲基咪唑。

制备方法：首先按照配方组分组成精确的称量原材料，在预混罐里经过高速旋转混合均匀(预混时间5-10分钟)，然后把混合均匀的生料匀速放入双螺杆挤出机，在95-110℃条件下熔融挤出，经过冷却辊后压成料片，冷却，然后把料片进行粉碎(包括粗破碎和磨细粉碎)、研磨、过筛，最后得到粒径均匀(40-80μm)的粉末涂料，即获得所述底层防腐涂料。

本实施例制备的所述底层防腐涂料性能测试结果与实施例1相近。

实施例6

一种底层防腐涂料，包括以下组分，按重量份数计：

所述环氧树脂的环氧当量为700-910g/eq，所述环氧树脂选自胜利油田方圆防腐材料有限公司的环氧树脂E-12。

所述固化剂熔程为126℃-140℃，所述杂环类酚类固化剂选自淄博益州涂料填料科技有限公司的GP-04。

所述流平剂为宁波南海化学有限公司的GLP599。

所述催化剂为上海和氏璧化工有限公司的二甲基咪唑。

所述干燥剂为赢创德固赛(Evonik degussa)的氧化铝C。

制备方法：首先按照配方组分组成精确的称量原材料，在预混罐里经过高速旋转混合均匀(预混时间5-10分钟)，然后把混合均匀的生料匀速放入双螺杆挤出机，在95-110℃条件下熔融挤出，经过冷却辊后压成料片，冷却，然后把料片进行粉碎(包括粗破碎和磨细粉碎)、研磨、过筛，最后得到粒径均匀(40-80μm)的粉末涂料，即获得所述底层防腐涂料。

由本发明的底层防腐涂料制得涂层，经30天65℃阴极剥离实验所得结果小于10mm，优于《GB/T 23257-2009埋地钢制管道聚乙烯防腐层》及《SY/T 0315-2013钢制管道熔结环氧粉末外涂层技术规范》中的要求(小于18mm)，有效的提高了防腐涂层的抗腐蚀效果。

本发明的底层防腐涂料所形成的防腐涂层具有致密度高、机械性能优良及很强的抗阴极剥离性。通过放热量与抗阴极剥离性的提高增强了防腐涂料的储存性和防腐涂层的抗腐蚀强度。

显然，本发明的上述实施例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。