本发明涉及管道涂料技术领域，特别涉及一种能够与聚丙烯热收缩带稳定粘接的用于管道补口的无溶剂环氧底漆及其制备方法。
背景技术：
油气管道在长期服役过程中会发生腐蚀，因此通常在油气管道外表面设置防腐层。但是为了方便焊接，在油气管道两端的连接处不设置防腐层，为了保证油气管道整体的防腐效果，需要在油气管道连接处进行补口防腐处理。目前，采用聚丙烯热收缩带和环氧底漆涂层相结合的补口结构对最高运行温度为110℃的埋地钢质管道外防腐层进行补口处理，即在油气管道外表面涂覆环氧底漆涂层，在环氧底漆涂层上缠绕聚丙烯热收缩带。为了保证补口结构的长期防腐性能，要求环氧底漆与聚丙烯热收缩带之间在长期高温环境中能够保持稳定粘接，同时环氧底漆在95℃下还应具有良好的抗阴极剥离性能，否则会造成补口防腐层的早期失效。
目前用于油气管道补口的环氧底漆通常以双酚A型环氧树脂和/或酚醛型环氧树脂作为主要组分、
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：现有的用于油气管道补口的环氧底漆只适用于最高运行温度低于80℃的油气管道，这类环氧底漆在高温环境中与聚丙烯热收缩带之间的粘接强度会降低，而且抗阴极剥离性能较差。因此，现有的环氧底漆不能满足最高运行温度为110℃的埋地钢质管道补口的要求。
技术实现要素：
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种在高温环境中仍能够与聚丙烯热收缩带粘接稳定、能够满足最高运行温度为110℃的埋地钢质管道补口要求的用于管道补口的无溶剂环氧底漆及其制备方法。
具体而言，包括以下技术方案：
本发明第一方面提供一种用于管道补口的无溶剂环氧底漆，所述无溶剂环氧底漆包括以下重量比例的组分：
A组分：
JEh-023型耐高温环氧树脂，40～50份；
环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂，4～7份；
固含量为100％的丙烯酸脂类消泡剂，0.2～0.5份；
长石粉，44～55份；
颜料，0.1～0.3份；
B组分：
间苯二甲胺，63～75份；
异佛尔酮二胺，20～30份；
环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂，3～7份；
所述A组分和B组分的重量比例为100:10～15。
优选地，所述无溶剂环氧底漆包括以下重量比例的组分：
A组分：
JEh-023型耐高温环氧树脂，42份；
环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂，6份；
固含量为100％的丙烯酸脂类消泡剂，0.2～0.5份；
长石粉，51.4份；
颜料，0.3份；
B组分：
间苯二甲胺，74份；
异佛尔酮二胺，26份；
环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂，4份；
所述A组分和B组分的重量比例为100:12。
优选地，所述固含量为100％的丙烯酸脂类消泡剂为F40型消泡剂。
优选地，所述颜料为炭黑。
优选地，所述A组分和B组分的重量比例为100:12～14。
优选地，所述A组分中固体组分的粒径为100微米以下。
本发明第二方面提供一种本发明第一方面的用于管道补口的无溶剂环氧底漆的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤a，依次将40～50重量份的JEh-023型耐高温环氧树脂、4～7重量份的环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂、0.2～0.5重量份的固含量为100％的丙烯酸脂类消泡剂、44～55重量份的长石粉以及0.1～0.3重量份的颜料加入到反应容器中，搅拌混合均匀后进行研磨，使其中固体组分的粒径达到100微米以下，得到所述无溶剂环氧底漆的A组分；
步骤b，依次将63～75重量份的间苯二甲胺、20～30重量份的异佛尔酮二胺加入反应容器中，搅拌混合均匀后再加入3～7重量份的环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂，搅拌混合均匀后得到所述无溶剂环氧底漆的B组分；
步骤c，将100重量份的A组分和10～15重量份的B组分混合均匀后即得所述无溶剂环氧底漆。
优选地，步骤a中，所述固含量为100％的丙烯酸脂类消泡剂为F40型消泡剂。
优选地，步骤a中，所述颜料为炭黑。
优选地，步骤c中，所述A组分和所述B组分的重量比例为100:12～14。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：
本发明实施例通过对环氧底漆的组成以及配比进行优化改进，得到了一种高温阴极剥离强度高、能够与聚丙烯热收缩带稳定粘接的无溶剂环氧底漆。本发明实施例提供的无溶剂环氧底漆在95℃热水中浸泡120天后与聚丙烯热收缩带之间的剥离强度仍然保持在50N/cm以上，在95℃热水中浸泡28天后阴极剥离距离在10mm以下，在95℃热水中浸泡30天后与管道的附着力小于2级、拉开法附着力在8MPa以上。综上，本发明实施例提供的无溶剂环氧底漆能够满足最高运行温度为110℃的埋地钢质管道补口的要求，能够保证补口结构的长期防腐效果。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
本发明实施例提供一种用于管道补口的无溶剂环氧底漆，该无溶剂环氧底漆包括以下重量比例的组分：
A组分：
JEh-023型耐高温环氧树脂，40～50份；
环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂，4～7份；
固含量为100％的丙烯酸脂类消泡剂，0.2～0.5份；
长石粉，44～55份；
颜料，0.1～0.3份；
B组分：
间苯二甲胺，63～75份；
异佛尔酮二胺，20～30份；
环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂，3～7份；
A组分和B组分的重量比例为100:10～15。
本发明实施例通过对环氧底漆的组成以及配比进行优化改进，得到了一种高温阴极剥离强度高、能够与聚丙烯热收缩带稳定粘接的无溶剂环氧底漆。本发明实施例提供的环氧底漆在使用时，按比例将A组分和B组分混合后，A组分中的耐高温环氧树脂和间苯二酚环氧树脂在B组分中间苯二甲胺和异佛尔酮二胺的作用下发生交联固化形成环氧底漆涂层。各组分的具体作用如下：
(1)JEh-023型耐高温环氧树脂，环氧值为0.56～0.58mol/100g，该耐高温环氧树脂的使用是使环氧底漆具有良好耐高温性能的关键，该耐高温环氧树脂与普通环氧树脂相比，分子结构中含有较多的环氧基团和苯环，确保了环氧底漆固化后形成的涂层在95℃热水中长时间浸泡后与钢铁基材及与聚丙烯热收缩带之间仍具有良好的粘结稳定性。
(2)环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂，该间苯二酚环氧树脂具有较低的粘度，能够降低环氧底漆整体的粘度，提高涂料在95℃条件下的阴极剥离性能，并且便于管道补口施工。而且由于该间苯二酚环氧树脂具有较高的反应活性，因此可以防止环氧底漆在施工过程中产生流挂现象。
(3)固含量为100％的丙烯酸脂类消泡剂，固含量为100％是指不含任何挥发性有机溶剂。固含量为100％的丙烯酸脂类消泡剂同时具有溜平和消泡的作 用，由于不含挥发性有机溶剂，可以有效防止环氧底漆固化后出现针孔现象，并且不会影响环氧底漆与聚丙烯热收缩带之间的粘结稳定性。
(4)长石粉能够提高环氧底漆固化后形成的涂层的耐碱性能及抗水渗透性能，避免了涂层在高温阴极剥离过程中厚度减薄现象的发生。
(5)本发明实施例中采用间苯二甲胺和异佛尔酮二胺复配的复合固化剂。其中间苯二甲胺属于芳香族固化剂，能够提高环氧底漆固化后形成的涂层的耐高温性能。异佛尔酮二胺是3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己基胺的两种异构体形成的混合物，属于脂环族二元胺，能够提高环氧底漆固化后涂层的长期耐水性能，保证环氧底漆固化后的涂层经过95℃热水浸泡30天后不会产生剥离和起泡现象。
(6)本发明实施例的环氧底漆的B组分中还含有环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂，其与间苯二甲胺和异佛尔酮二胺预反应生成复合固化剂，能够提高环氧底漆固化的涂层在高温环境中与钢铁基材间的附着力。
综上，通过以上各组分间的相互配合、协同作用，使本发明实施例提供的无溶剂环氧底漆在95℃热水中浸泡120天后与聚丙烯热收缩带之间的剥离强度仍然保持在50N/cm以上，在95℃热水中浸泡28天后阴极剥离距离在10mm以下，在95℃热水中浸泡30天后与管道的附着力小于2级、拉开法附着力在8MPa以上。因此，本发明实施例提供的无溶剂环氧底漆能够满足最高运行温度为110℃的埋地钢质管道补口的要求，能够保证补口结构的长期防腐效果。
在上述的无溶剂环氧底漆中，固含量为100％的丙烯酸脂类消泡剂优选F40型消泡剂。
在上述的无溶剂环氧底漆中，颜料的作用是调节固化后形成的涂层的颜色，所用颜料的具体种类没有特殊限定，优选炭黑。
在上述的无溶剂环氧底漆中，各组分的重量比例可以在限定的范围内任意选择。例如，A组分中，JEh-023型耐高温环氧树脂的重量份数可以为42份、44份、45份、46份、48份等；环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂的重量分数可以为5份、5.5份、6份、6.5份等；固含量为100％的丙烯酸脂类消泡剂的重量分数可以为0.25份、0.3份、0.35份、0.4份、0.45份等；长石粉的重量份数可以为45份、46份、48份、50份、52份、54份等；颜料的重量 份数可以为0.15份、0.2份、0.25份等。B组分中，间苯二甲胺的重量份数可以为65份、66份、68份、70份、72份、74份等；异佛尔酮二胺的重量份数可以为22份、24份、25份、26份、28份等，环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂的重量份数可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份等。A组分和B组分的重量比例优选100:12～14，例如可以为100:12.5、100:13、100:13.5等。一种较为优选的无溶剂环氧底漆如下：
A组分：
JEh-023型耐高温环氧树脂，42份；
环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂，6份；
固含量为100％的丙烯酸脂类消泡剂，0.2～0.5份；
长石粉，51.4份；
颜料，0.3份；
B组分：
间苯二甲胺，74份；
异佛尔酮二胺，26份；
环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂，4份；
A组分和B组分的重量比例为100:12。
在上述的无溶剂环氧底漆中，A组分中固体组份(长石粉、颜料)的粒径优选100微米以下，这样有利于环氧底漆的涂覆。
上述用于管道补口的无溶剂环氧底漆可以采用以下制备方法制备得到，具体制备方法如下：
步骤1，依次将40～50重量份的JEh-023型耐高温环氧树脂、4～7重量份的环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂、0.2～0.5重量份的固含量为100％的丙烯酸脂类消泡剂、44～55重量份的长石粉以及0.1～0.3重量份的颜料加入到反应釜中，在1000转/分钟的转速下搅拌30分钟，混合均匀后用胶体磨进行研磨，使其中固体组分的粒径达到100微米以下，得到A组分。
步骤2，依次将63～75重量份的间苯二甲胺、20～30重量份的异佛尔酮二胺在300转/分钟的转速下搅拌15分钟，然后再加入3～7重量份的环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂，在300转/分钟的转速下搅拌2小时得 到B组分。
步骤3，将100重量份的A组分和10～15重量份的B组分混合均匀后即得无溶剂环氧底漆。
下面通过具体的配方来对本发明实施例的技术方案进行进一步详细说明。
以下实施例1～3中所用主要化学试剂如下：
JEh-023型耐高温环氧树脂，生产厂家为常熟佳发化学有限责任公司，环氧值为0.56～0.58mol/100g；
环氧值为0.74～0.83mol/100g的间苯二酚环氧树脂，生产厂家为深圳佳迪达化工有限公司，型号为ERISYS RDGE；
固含量为100％的丙烯酸脂类消泡剂，F40，生产厂家为深圳佳迪达化工有限公司；
间苯二甲胺，生产厂家为深圳佳迪达化工有限公司，产品名称为MXDA；
异佛尔酮二胺，德国巴斯夫EC201。
实施例1
本实施例提供一种用于管道补口的无溶剂环氧底漆，该无溶剂环氧底漆包括以下质量百分比的组分：
A组分：
JEh-023型耐高温环氧树脂，42份；
ERISYS RDGE型间苯二酚环氧树脂，6份；
F40型消泡剂，0.3份；
长石粉，51.4份；
炭黑，0.3份；
B组分：
间苯二甲胺，74份；
异佛尔酮二胺，26份；
ERISYS RDGE型间苯二酚环氧树脂，4份；
A组分和B组分的重量比例为100:12。
本实施例的无溶剂环氧底漆的制备方法如下：
步骤1，依次将42重量份JEh-023型耐高温环氧树脂、6重量份ERISYSRDGE型间苯二酚环氧树脂、0.3重量份F40型消泡剂、51.4重量份长石粉以及0.3重量份炭黑加入反应釜中，在1000转/分钟的转速下搅拌30分钟，待上述组分混合均匀后用胶体磨进行研磨，使其中固体组分粒径达到100微米，得到A组分；
步骤2，依次将74重量份间苯二甲胺和26重量份异佛尔酮二胺加入反应釜中，在300转/分钟的转速下搅拌15分钟，然后再加入4重量份的ERISYS RDGE型间苯二酚环氧树脂，在300转/分钟的转速下搅拌2小时得到B组分。
步骤3，向100重量份的A组分中加入12重量份的B组分，混合均匀即本实施例的无溶剂环氧底漆。
按照相关标准对所得无溶剂环氧底漆的性能进行测试，测试结果如表1所示。
表1实施例1中无溶剂环氧底漆的性能
实施例2
本实施例提供一种用于管道补口的无溶剂环氧底漆，该无溶剂环氧底漆包括以下质量百分比的组分：
A组分：
JEh-023型耐高温环氧树脂，50份；
ERISYS RDGE型间苯二酚环氧树脂，6份；
F40型消泡剂，0.2份；
长石粉，44.7份；
炭黑，0.1份；
B组分：
间苯二甲胺，70份；
异佛尔酮二胺，30份；
ERISYS RDGE型间苯二酚环氧树脂，5份；
A组分和B组分的重量比例为100:14。
本实施例的无溶剂环氧底漆的制备方法如下：
步骤1，依次将50重量份JEh-023型耐高温环氧树脂、6重量份ERISYSRDGE型间苯二酚环氧树脂、0.2重量份F40型消泡剂、44.7重量份长石粉以及0.3重量份炭黑加入反应釜中，在1000转/分钟的转速下搅拌30分钟，待上述组分混合均匀后用胶体磨进行研磨，使其中固体组分粒径达到100微米，得到A组分；
步骤2，依次将70重量份间苯二甲胺和30重量份异佛尔酮二胺加入反应釜中，在300转/分钟的转速下搅拌15分钟，然后再加入5重量份的ERISYS RDGE型间苯二酚环氧树脂，在300转/分钟的转速下搅拌2小时得到B组分。
步骤3，向100重量份的A组分中加入14重量份的B组分，混合均匀即本实施例的无溶剂环氧底漆。
按照相关标准对所得无溶剂环氧底漆的性能进行测试，测试结果如表2所示。
表2实施例2中无溶剂环氧底漆的性能
实施例3
本实施例提供一种用于管道补口的无溶剂环氧底漆，该无溶剂环氧底漆包括以下质量百分比的组分：
A组分：
JEh-023型耐高温环氧树脂，46份；
ERISYS RDGE型间苯二酚环氧树脂，6份；
F40型消泡剂，0.3份；
长石粉，47.5份；
炭黑，0.2份；
B组分：
间苯二甲胺，75份；
异佛尔酮二胺，25份；
ERISYS RDGE型间苯二酚环氧树脂，5份；
A组分和B组分的重量比例为100:14。
本实施例的无溶剂环氧底漆的制备方法如下：
步骤1，依次将46重量份JEh-023型耐高温环氧树脂、6重量份ERISYSRDGE型间苯二酚环氧树脂、0.3重量份F40型消泡剂、47.5重量份长石粉以及0.2重量份炭黑加入反应釜中，在1000转/分钟的转速下搅拌30分钟，待上述组分混合均匀后用胶体磨进行研磨，使其中固体组分粒径达到100微米，得到A组分；
步骤2，依次将75重量份间苯二甲胺和25重量份异佛尔酮二胺加入反应釜中，在300转/分钟的转速下搅拌15分钟，然后再加入5重量份的ERISYS RDGE型间苯二酚环氧树脂，在300转/分钟的转速下搅拌2小时得到B组分。
步骤3，向100重量份的A组分中加入12重量份的B组分，混合均匀即本实施例的无溶剂环氧底漆。
按照相关标准对所得无溶剂环氧底漆的性能进行测试，测试结果如表3所示。
表3实施例3中无溶剂环氧底漆的性能
从以上实施例1～3的数据可以看出，本发明实施例的无溶剂环氧底漆具有较高的高温阴极剥离强度、能够与钢铁基材以及聚丙烯热收缩带稳定粘接，能够满足最高运行温度为110℃的埋地钢质管道补口的要求，能够保证补口结构的长期防腐效果。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，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。