一种聚氨酯涂层与三层聚乙烯涂层化学键粘结的方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚氨酯涂层与三层聚乙烯涂层化学键粘结的方法，属于埋地长输管道补口防腐【技术领域】。所述方法包括：将三层聚乙烯涂层表面进行清洁处理和极化处理后，涂敷液体聚氨酯涂料，并加热到45～200℃，保持20s～20min。本发明在对三层聚乙烯涂层表面进行极化处理的基础上，对液体聚氨酯涂料进行加热，提高液体聚氨酯涂料的固化温度，使聚乙烯表面的羟基基团与液体聚氨酯涂料的异氰酸酯基团在高温下发生化学反应，形成化学键，使三层聚乙烯涂层与聚氨酯涂料搭接的补口区以化学键粘结，不仅提高了补口搭接区三层聚乙烯涂层和聚氨酯涂层间的初始附着力，也使其具有了长期防腐性能，满足了埋地长输管道长期服役的需求。
【专利说明】一种聚氨酯涂层与三层聚乙烯涂层化学键粘结的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及埋地长输管道防腐补口【技术领域】，特别涉及一种聚氨酯涂层与三层聚乙烯涂层化学键粘结的方法。
【背景技术】
[0002]长距离油气管道是通过多个管道连接而成，管道外设有防腐层，为了施工过程中焊接的方便，在管道连接处会有一定长度不进行防腐处理，需要进行补口防腐处理。管道补口防腐质量的优劣，直接影响管道的整体防腐或保温质量，补口防腐技术是长输管道防腐质量控制的关键。
[0003]目前输油输气管道干支线防腐层大部分采用三层聚乙烯防腐层，在现有各种补口材料中，液体聚氨酯涂料补口技术因具有涂装过程简单，修补容易，检验结果可靠，没有阴极保护电流屏蔽等优点，发展迅速。
[0004]在使用液体聚氨酯涂料对三层聚乙烯防腐的管道进行补口防腐处理时，存在以下问题:聚乙烯为典型的非极性材料，表面能低。而液体聚氨酯补口涂料固化后的涂层是含有醚键、和氨基甲酸酯基的交联极性材料，聚氨酯涂层的内聚能和表面能远超过聚乙烯，导致补口搭接区的三层聚乙烯防腐层和液体涂层间形成的分子间作用力低，相互间的粘结力弱。
[0005]现有技术中， 采用聚乙烯表面粗糙化、极化处理或者两种方式结合的方法，在聚乙烯表面和聚氨酯涂层之间提供机械嵌合力、范德华力以及氢键作用等来增强补口搭接区的聚乙烯与聚氨酯涂层间的粘结力。
[0006]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:埋地长输钢质管道在服役期间会受到水分、温度及土壤应力等多种因素的共同作用，使补口防腐涂层遭到破坏，埋地长输钢质管道服役时间越长，补口防腐涂层遭到破坏的可能性越大，因此，对于服役期长达数十年的埋地长输钢质管道，补口搭接区的涂层需要具有长期防腐的性能，才能确保补口处防腐的质量。而现有技术通过在聚乙烯表面和聚氨酯涂层之间提供机械嵌合力、范德华力以及氢键作用，虽然能够增强补口搭接区的聚乙烯与聚氨酯涂层间的初始粘结力，但是不能确保其长期防腐性能。
【发明内容】
[0007]为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供一种聚氨酯涂层与三层聚乙烯涂层化学键粘结的方法。所述技术方案如下:
[0008]所述方法包括:将三层聚乙烯涂层表面进行清洁处理和极化处理后，涂敷液体聚氨酯涂料，并加热到45~200°C，保持20s~20min。
[0009]具体的，所述表面清洁处理为表面灰尘清除、火焰拉毛或者机械喷砂中的一种或几种。
[0010]具体的，所述表面极化处理为火焰极化处理、介质阻挡常压电晕装置极化处理或常压低温射流等离子装置极化处理中的一种或几种。
[0011]具体的，所述液体聚氨酯涂料为双组份无溶剂液体聚氨酯涂料。
[0012]具体的，所述液体聚氨酯涂料的涂敷方式为手工刷涂或者机械喷涂中的一种或两种。
[0013]具体的，所述液体聚氨酯涂料涂敷厚度为50~2000 μ m。
[0014]具体的，所述液体聚氨酯涂料加热方式为火焰喷枪加热、中频加热或红外线加热中的一种或几种。
[0015]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0016]本发明在对三层聚乙烯防腐层表面进行极化处理的基础上，对液体聚氨酯涂料进行加热，提高液体聚氨酯涂料的固化温度，使聚乙烯表面的羟基基团与液体聚氨酯涂料的异氰酸酯基团在高温下发生化学反应，形成化学键，使三层聚乙烯防腐层与聚氨酯涂层搭接的补口区以化学键粘结，从而不仅提高了补口搭接区三层聚乙烯防腐层和聚氨酯涂层间的初始附着力，也使其具有了长期防腐性能，满足了埋地长输管道长期服役的需求。
【具体实施方式】
[0017]对于三层聚乙烯防腐的埋地长输钢质管道，对补口搭接区进行防腐处理时，先对三层聚乙烯防腐层表面进行处理，然后对三层聚乙烯防腐层表面进行极化处理，使聚乙烯的表面形成羟基基团，再涂敷液体聚氨酯涂料，使其均匀分散到聚乙烯防腐层表面，涂敷厚度50 μ m~2000 μ m, 最后对聚氨酯涂料进行加热，使聚氨酯涂料的温度达到45~200°C，保持20s~20min，使聚乙烯表面的羟基基团与液体聚氨酯涂料的异氰酸酯基团在高温下发生化学反应，形成化学键，实现补口搭接区三层聚乙烯防腐层与聚氨酯涂层之间化学键粘结。
[0018]具体的，所述三层聚乙烯防腐层表面清洁处理包括灰尘处理、火焰拉毛或机械喷砂处理中的一种或几种处理方式。
[0019]具体的，所述三层聚乙烯防腐层表面极化处理包括火焰极化处理、介质阻挡常压电晕装置极化处理或常压低温等离子射流装置极化处理中的一种或几种方式。
[0020]具体的，所述液体聚氨酯涂料的涂敷方式包括手工涂敷方式或机械喷涂的方式中的一种或两种方式。
[0021]具体的，所述液体聚氨酯涂料的加热采用火焰喷枪加热、中频加热或红外线加热方式中的一种或几种方式。
[0022]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0023]实施例1
[0024]本发明实施例提供了一种聚氨酯涂层与三层聚乙烯涂层化学键粘结的方法，所述方法包括以下步骤:
[0025]先清除补口搭接区三层聚乙烯防腐层表面灰尘，然后用常压介质阻挡电晕装置对三层聚乙烯防腐层表面进行极化处理，使聚乙烯的表面形成羟基基团，最后采用手工涂敷方式在三层聚乙烯防腐层表面涂敷双组份无溶剂液体聚氨酯补口涂料，涂料厚度2000 μ m,并采用红外线加热，使液体聚氨酯涂料的温度达到135°C，保持lOmin，使聚乙烯表面的羟基基团与液体聚氨酯涂料的异氰酸酯基团在高温下发生化学反应，形成化学键，实现补口搭接区三层聚乙烯防腐层与聚氨酯涂层之间化学键粘结。
[0026]采用拉拔法测试聚氨酯涂料对聚乙烯基材的附着力，由于存在聚氨酯涂层内聚破坏，初始附着力为13Mpa以上，90°C高温热水浸泡30天后，附着力为4Mpa以上，以上数据说明通过本实施例提供的方法获得的埋地长输管道补口能够经受高温热水的长期浸泡，具有长期防腐性能。
[0027]实施例2
[0028]本发明实施例提供了一种聚氨酯涂层与三层聚乙烯涂层化学键粘结的方法，所述方法包括以下步骤:
[0029]先清除补口搭接区三层聚乙烯防腐层表面灰尘，然后用常压低温等离子射流装置对三层聚乙烯防腐层表面进行极化处理，使聚乙烯的表面形成羟基基团，最后采用手工涂敷方式在三层聚乙烯防腐层表面涂敷双组份无溶剂液体聚氨酯补口涂料，涂料厚度50 μ m,并采用中频加热，使聚氨酯涂料的温度达到200°C，保持20s，使聚乙烯表面的羟基基团与液体聚氨酯涂料的异氰酸酯基团在高温下发生化学反应，形成化学键，实现补口搭接区三层聚乙烯防腐层与聚氨酯涂层之间化学键粘结。
[0030]采用拉拔法测试聚氨酯涂料对聚乙烯基材的附着力，由于存在聚氨酯内聚破坏，初始附着力为12Mpa以上，90°C高温热水浸泡30天后，附着力为4Mpa以上，以上数据说明通过本实施例提供的方法获得的埋地长输管道补口能够经受高温热水的长期浸泡，具有长期防腐性能。
[0031]实施例3
[0032]本发明实施例提供了一种聚氨酯涂层与三层聚乙烯涂层化学键粘结的方法，所述方法包括以下步骤:
[0033]先对补口搭接区三层聚乙烯防腐层表面进行喷砂处理，然后对三层聚乙烯防腐层表面进行火焰极化处理，使聚乙烯的表面形成羟基基团，最后采用机械喷涂方式在三层聚乙烯防腐层表面涂敷双组份无溶剂液体聚氨酯补口涂料，涂料厚度400 μ m，并采用火焰喷枪加热，使聚氨酯涂料的温度达到45°C，保持20min，使聚乙烯表面的羟基基团与液体聚氨酯涂料的异氰酸酯基团在高温下发生化学反应，形成化学键，实现补口搭接区三层聚乙烯防腐层与聚氨酯涂层之间化学键粘结。
[0034]采用拉拔法测试聚氨酯涂料对聚乙烯基材的附着力，由于存在聚氨酯内聚破坏，初始附着力为12Mpa以上，90°C高温热水浸泡30天后，附着力为4Mpa以上，以上数据说明通过本实施例提供的方法获得的埋地长输管道补口能够经受高温热水的长期浸泡，具有长期防腐性能。
[0035]上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0036]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种聚氨酯涂层与三层聚乙烯涂层化学键粘结的方法，其特征在于，所述方法包括:将三层聚乙烯涂层表面进行清洁处理和极化处理后，涂敷液体聚氨酯涂料，并加热到45~200。C，保持 20s ~20min。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面清洁处理为表面灰尘清除、火焰拉毛或者机械喷砂中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面极化处理为火焰极化处理、介质阻挡常压电晕装置极化处理或常压低温射流等离子装置极化处理中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体聚氨酯涂料为双组份无溶剂液体聚氨酯涂料。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体聚氨酯涂料的涂敷方式为手工刷涂或者机械喷涂中的一种或两种。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体聚氨酯涂料涂敷厚度为50~2000 μ m。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体聚氨酯涂料加热方式为火焰喷枪加热、中频加热或红外线加热中的一种或几种。
【文档编号】C09J5/02GK104073175SQ201310096568
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月25日 优先权日:2013年3月25日
【发明者】刘强, 徐昌学, 白树彬, 李会, 李建忠, 王成强, 黄琳, 刘廷俊, 张鹏 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气管道局