一种管道防腐施工工艺的制作方法

本发明涉及防腐，具体涉及一种管道防腐施工工艺。

背景技术：

1、国内大部分燃气公司用在地面上的燃气管道(户外立管和户内管道)大都采用钢管(焊管和无缝管)，钢管的镀锌防腐和油漆防腐只能使用三至五年。随着城市化进程的加快，土地资源的逾加匮乏，高层建筑大量增加，由此，增大了各燃气公司在燃气管道维护和更换上的工作量以及工作难度，并存在一定的安全隐患。由于受到《国家城镇燃气设计规范》对各类管材的材质、壁厚、防雷、防火、经济性的限制。迄今为此，目前仍无其它管材能够替代钢管，只能从钢管的防腐技术上想办法，寻找更先进的防腐技术。

2、无缝钢管由于使用人工除锈，因此除锈不彻底，达不到gb/t 8923《涂装前钢材表面腐蚀等级和除锈等级》要求 ,导致涂层与钢管的附着力不够，更有可能会使涂层和钢管之间进入空气，在一定条件下钢管会再次氧化，氧化层(铁锈)体积膨胀导致涂层破裂；

3、冷镀锌管由于生产工艺原因，镀锌层附着力极差、易脱落，短期存放就会出现锈蚀，在冷镀锌管上的油漆防腐涂层附着力和其他物理性极差；

4、热镀锌管在一定程度上克服了冷镀锌管的缺陷，防腐性能比冷镀锌管有一定改善，但锌是典型的两性金属，易溶于酸，溶于碱，因此镀锌管在潮湿大气中能与二氧化碳和氧作用发生氧化，或与非金属材料的挥发物(低分子羧酸，醛，酚，氨等)接触时，易遭腐蚀，生成白色疏松的腐蚀产物，俗称“白锈”，产生白锈的表面其防腐能力大为降低，同样存在锈蚀问题，仍需要进行外防腐处理。因热镀锌钢管表面光滑，导致油漆防腐涂层附着力不够，大大缩短了其使用寿命。

5、冷热镀锌防腐钢管在运输、安装过程中，涂层容易出现划痕、破裂、脱落等现象；

6、油漆在涂装时易起泡、易流挂，涂膜的厚度不均匀，涂装厚度超不过120μm；涂层易变色、易粉化、易脱落，抗uv性能和防腐性能差，使用时间短(一般3-5年)。

7、钢管镀锌和油漆防腐在生产过程中会产生大量的废水、废气、废渣以及剧毒物质，对人体健康和生态环境影响十分大，违犯了国家对环境保护可持续发展的要求。

8、正由于钢管传统防腐存在上述原因，无法达到设计使用年限，存在极大的安全隐患，而且需要经常维护，后续维护成本很高。因此，传统防腐方式已经不适应社会的发展。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种管道防腐施工工艺，防腐性能明显提高，大大延长了管道的使用寿命，能够抵抗恶劣环境，如高温、高湿环境，具有广阔的应用前景。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明提供一种管道防腐材料的制备方法，通过溶胶凝胶反应制备了掺杂cu2o的sio2多孔中空微球，表面包覆聚苯胺层，球磨，通过带有双键的硅烷偶联剂改性，制得改性聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2纳米片，加入甲基丙烯酸乙酯，聚合，制得管道防腐材料。

4、作为本发明的进一步改进，包括以下步骤：

5、s1.水相的制备：将可溶性亚铜盐、致孔剂、亲水乳化剂加入水中，混合均匀，制得水相；

6、s2.油相的制备：将碳粉、正硅酸烷基酯、亲油乳化剂加入有机溶剂中，混合均匀，得到油相；

7、s3.掺杂cu2o的sio2多孔中空微球的制备：将步骤s2中的油相加入步骤s1中的水相中，乳化，调节溶液ph值，搅拌反应，离心，洗涤，干燥，煅烧，制得掺杂cu2o的sio2多孔中空微球；

8、s4.聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2多孔中空微球的制备：将苯胺单体和步骤s3制得的掺杂cu2o的sio2多孔中空微球加入有机溶剂中，加入含有乳化剂的水中，乳化，滴加氯化铁溶液，搅拌反应，离心，洗涤，干燥，制得聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2多孔中空微球；

9、s5.球磨：将步骤s4制得的聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2多孔中空微球球磨，制得聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2纳米片；

10、s6.改性：将带有双键的硅烷偶联剂加入乙醇水溶液中，加入步骤s5制得的聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2纳米片，加热搅拌反应，离心，洗涤，干燥，制得改性聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2纳米片；

11、s7.聚合：将甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯步骤s6制得的改性聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2纳米片、助剂加入乙醇水溶液中，惰性气体保护下，加入链转移剂、引发剂体系，加热搅拌反应，过滤，洗涤，干燥，制得管道防腐材料。

12、作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述可溶性亚铜盐、致孔剂、亲水乳化剂、水的质量比为3-5:3-5:1-2:100，所述可溶性亚铜盐选自氯化亚铜、硝酸亚铜、硫酸亚铜中的至少一种，所述亲水乳化剂选自吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80中的至少一种，所述致孔剂选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种；步骤s2中所述碳粉、正硅酸烷基酯、亲油乳化剂、有机溶剂的质量比为2-3:15-20:1-2:100，所述正硅酸烷基酯为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯，所述亲油乳化剂选自司盘-20、司盘-40、司盘-60、司盘-80中的至少一种，所述有机溶剂选自石油醚、正己烷、环己烷、正庚烷中的至少一种。

13、作为本发明的进一步改进，步骤s3中所述调节溶液ph值为9-10，所述搅拌反应的时间为3-5h，所述煅烧的温度为400-600℃，时间为1-2h；步骤s4中所述苯胺单体、掺杂cu2o的sio2多孔中空微球和有机溶剂的质量比5-7:15-20:100，所述有机溶剂为乙醚，所述乳化剂选自吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80中的至少一种，所述氯化铁溶液的浓度为3-5wt%，所述搅拌反应的时间为3-5h。

14、作为本发明的进一步改进，步骤s5中所述球磨的时间为2-3h；步骤s6中所述带有双键的硅烷偶联剂选自kh570、a171、a172、a151中的至少一种，所述带有双键的硅烷偶联剂、聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2纳米片的质量比为7-10:15-20，所述加热搅拌反应的温度为40-50℃，时间为1-2h。

15、作为本发明的进一步改进，步骤s7中所述甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、改性聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2

16、纳米片、助剂、水、链转移剂、引发剂体系的质量比为10-20:20-30:10-12:3-5:120-150:0.1-0.2:0.2-0.4，所述助剂为乙酰胺；所述链转移剂为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯；所述引发剂体系为引发剂和亚硫酸钠的混合物，质量比为3-5:2，所述引发剂选自过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种。

17、作为本发明的进一步改进，具体包括以下步骤：

18、s1.水相的制备：将3-5重量份可溶性亚铜盐、3-5重量份致孔剂、1-2重量份亲水乳化剂加入100重量份水中，混合均匀，制得水相；

19、s2.油相的制备：将2-3重量份碳粉、15-20重量份正硅酸烷基酯、1-2重量份亲油乳化剂加入100重量份有机溶剂中，混合均匀，得到油相；

20、s3.掺杂cu2o的sio2多孔中空微球的制备：将步骤s2中的油相加入步骤s1中的水相中，乳化，调节溶液ph值为9-10，搅拌反应3-5h，离心，洗涤，干燥，400-600℃煅烧1-2h，制得掺杂cu2o的sio2多孔中空微球；

21、s4.聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2多孔中空微球的制备：将5-7重量份苯胺单体和15-20重量份步骤s3制得的掺杂cu2o的sio2多孔中空微球加入100重量份乙醚中，加入200重量份含有1-2wt%乳化剂的水中，乳化，10重量份滴加3-5wt%氯化铁溶液，搅拌反应3-5h，离心，洗涤，干燥，制得聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2多孔中空微球；

22、s5.球磨：将步骤s4制得的聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2多孔中空微球球磨2-3h，制得聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2纳米片；

23、s6.改性：将7-10重量份带有双键的硅烷偶联剂加入100重量份40-50wt%乙醇水溶液中，加入15-20重量份步骤s5制得的聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2纳米片，加热至40-50℃，搅拌反应1-2h，离心，洗涤，干燥，制得改性聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2纳米片；

24、s7.聚合：将10-20重量份甲基丙烯酸乙酯、20-30重量份丙烯酸甲酯、10-12重量份步骤s6制得的改性聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2纳米片、3-5重量份乙酰胺加入120-150重量份40-50wt%的乙醇水溶液中，氮气保护下，加入0.1-0.2重量份链转移剂、0.2-0.4重量份引发剂体系，加热至45-50℃，搅拌反应2-4h，过滤，洗涤，干燥，制得管道防腐材料；

25、所述引发剂体系为引发剂和亚硫酸钠的混合物，质量比为3-5:2。

26、本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的管道防腐材料。

27、本发明进一步保护一种管道防腐施工工艺，将上述管道防腐材料溶于乙醇水溶液中，均匀喷涂于管道上，干燥，制得防腐管道。

28、作为本发明的进一步改进，所述乙醇水溶液的浓度为50-70wt%，所述管道防腐材料和乙醇水溶液的质量比为3-5:10，所述喷涂量为25-30ml/m2。

29、本发明具有如下有益效果：

30、本发明制备了一种掺杂cu2o的sio2多孔中空微球，通过在水相中加入亚铜盐，使得制得的sio2多孔中空微球掺杂了亚铜离子，同时，由于掺杂了碳粉，使得在煅烧的过程中，优先碳粉被氧化成二氧化碳，从而保证亚铜离子氧化成氧化亚铜而不会被氧化成氧化铜，从而使得该cu2o有很好的防腐性能。

31、进一步，通过在掺杂cu2o的sio2多孔中空微球表面包覆一层聚苯胺层，聚苯胺是一种可替代重金属的电化学活性缓蚀剂，且制备方法简单，具有低廉的价格、良好的热稳定性与环境稳定性、优异的光电性能与防腐性能，但是，单独加入聚苯胺存在附着力差、电导率失活、沉积不均匀、分散性差、机械性能差等问题，导致其涂层很快失效，甚至加速腐蚀，因此，本发明将聚苯胺包覆于掺杂cu2o的sio2多孔中空微球表面，从而改善了聚苯胺的分散性、机械性能等，其π–π共轭键沿聚合物主链延伸，具有较高的电导率和氧化还原活性，在可逆转变之中的氧化可使金属表面的电位降低到钝化电位，在金属表面形成稳定的氧化层或金属盐层从而形成钝化的阳极保护，当导电聚合物与金属接触时会形成电场，阻碍电子从金属流向氧化剂，从而阻碍金属失去电子成为正价态的金属离，同时聚苯胺是一种p型半导体，p型半导体与n型半导体结合时，可以形成p–n结，增强了涂层的屏蔽性。另外，由于cu2o的存在，进一步使得cu2o优先被腐蚀而保护了管道金属不被腐蚀。

32、本发明经过球磨后，使得纳米球破裂形成改性聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2纳米片，大大增大了纳米结构的比表面积，使得管道防腐材料具有较高的疏水性，在水中浸泡数天后仍保持疏水性能；同时，纳米片也可以作为物理屏障，防止腐蚀性离子的攻击。

33、另外，制备成纳米片材料，可以改变涂层结构，将涂层分割成许多独立的小空间，间接减少了涂层中的裂缝与微小气孔，提升涂层的防腐性能，纳米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。

34、然后纳米片通过带有双键的硅烷偶联剂进行改性，制得的改性聚苯胺包覆掺杂cu2o的sio2纳米片具有表面疏水性、阻隔性和钝化效果的协同作用，同时，带有双键的结构，能够通过聚合反应与聚丙烯酸酯树脂连接形成均匀的材料，提高了纳米片在树脂中的分散性，大大提高了制得的管道防腐材料的性能，使得制得的管道防腐材料，以聚丙烯酸酯为主要树脂材料，价格低廉，对管道的附着力高，防腐性能、阻隔性和钝化效果好，同时，提高了其力学性能、疏水性能、耐候性和耐划性，使用寿命明显延长。

35、本发明管道防腐工艺使得管道的防腐性能明显提高，大大延长了管道的使用寿命，能够抵抗恶劣环境，如高温、高湿环境，具有广阔的应用前景。