本发明涉及一种环氧树脂组合物涂料，具体涉及一种天然气管道内壁环氧树脂涂料及其制备方法。
背景技术：
天然气在管道输送过程中，为了减少天然气在管道内表面的磨阻损失，提高输气效率，采用了管道内涂层减阻技术。天然气管道在施加了减阻内涂技术后可以有效改善流动介质的流动特性、有助于管道的防蚀保护、有利于管内表面缺陷的目视检查和改进管道的清管效率。
研究表明，采用环氧树脂作为天然气管道内壁的减阻涂层材料，能够够显著减小管道内壁的粗糙度，降低管壁表面能，改变流体对管壁的润湿程度，使得天然气、石油等流体在管道内壁的表面的接触角变大，达到降低沿程阻力，增加管道输送量、节省输送能耗的目的。环氧树脂分子中含有大量的苯环结构和极性的羟基、醚键，能提供良好的附着力和耐蚀性，近年来，国内外的绝大多数天然气管道的内减阻涂料均采用了环氧树脂类的双组分常温固化型涂料，但是目前的环氧树脂在应用上存在一些问题：用于天然气管道内壁减阻的环氧树脂涂层在固化后容易出现脱落或者裂纹，即环氧树脂涂层的粘结性能和固化后的韧性较差，导致了减阻涂层的失效。
近年来，有机-无机复合材料引起了人们的广泛关注。无机相均匀分布于有机基体中，能够表现出无机和有机体各自的性能特点，这样会增强复合材料某一方面或几方面的性能，比如增强材料韧性、耐磨性、粘接强度等等。
因此，采用无机材料改性的方法对环氧树脂进行处理，提高环氧树脂基复合材料的韧性和粘结强度等特性，对于环氧树脂在天然气管道减阻涂层领域的应用具有重要的工程价值。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题提供一种天然气管道内壁环氧树脂涂料及其制备方法，该环氧树脂涂料能提高环氧树脂基涂层的减阻效率和服役寿命。
本发明提供的技术方案是：
一种天然气管道内壁环氧树脂涂料，其特征在于，主要由以下质量百分数的原料组成：
环氧树脂： 40%~60%；
添加料： 5%~10%；
固化剂： 30%~40%；
所述添加料按质量百分比由以下成分组成：
碳纳米管 5%~15%；
氧化铁 10%~25%；
炭黑 10%~25%；
氧化铝溶胶 10%~25%；
二氧化硅-聚乙烯醇-水溶胶 10%~35%。
具体的，所述环氧树脂按质量百分比由E-12、E-44、或E-7型环氧树脂60%~80%与F51型环氧树脂20%~40%组成。
具体的，所述固化剂按质量百分比由以下组分组成：乙二胺30%~45%；邻苯二甲酸二甲脂 40%~55%；α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷5%~15%。
具体的，所述添加料中的碳纳米管平均粒径小于30纳米。
具体的，所述添加料中的氧化铁的平均粒径大于200纳米且小于400纳米，炭黑的平均粒径大于200纳米且小于400纳米。
具体的，所述氧化铝溶胶的浓度为30%~40%。
具体的，所述的添加料中的二氧化硅-聚乙烯醇-水溶胶按质量百分比由以下组分组成：二氧化硅 10%~20%；聚乙烯醇30%~50%； 水 35%~50%。
一种如上所述的天然气管道内壁环氧树脂涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备环氧树脂基料：
按质量百分比将60%~80%的E-12、E-44、或E-7型环氧树脂之一与20%~40%的F51型环氧树脂混合，并搅拌均匀；
（2）制备添加料：
①按质量百分比将5%~25%的碳纳米管粉体、25%~50%的氧化铁粉体与25%~50%的炭黑混合，并搅拌均匀；
②按质量百分比将3-丙醇铝与水按质量比1：4的比例混合，并在80℃温度下搅拌2小时以上至形成氧化铝溶胶；
③将聚乙烯醇与水按质量比1：2的比例混合，并在水浴80℃中加热搅拌1小时以上；
④将工业二氧化硅溶胶在50℃下搅拌加热浓缩，采用密度计测量溶胶的密度变化，待溶胶密度在1.19g/cm3—1.21 g/cm3之间时，停止加热并继续搅拌冷却至常温，获得质量分数为30%的硅溶胶；
⑤按质量百分比将20%~40%的步骤④所制硅溶胶与60%~80%的步骤③所制聚乙烯醇溶液混合，搅拌2小时以上，获得二氧化硅/聚乙烯醇溶液；
⑥按质量百分比将40%~50%的步骤②所制氧化铝溶胶与50%~60%的步骤⑤所制二氧化硅/聚乙烯醇溶液混合，在常温下搅拌2小时以上形成氧化铝/二氧化硅/聚乙烯醇混合溶液；
⑦按质量百分比15%~25%将步骤①所制混合粉体加入75%~85%的步骤⑥所制备的混合溶液中，并搅拌1小时以上获得环氧树脂添加料；
（3）制备固化剂：
按质量百分比将30%~40%的乙二胺、40%~55%的邻苯二甲酸二甲脂、5%~15%的α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷混合，并在常温下搅拌0.5小时以上，形成固化剂；
（4）环氧树脂改性：
①按质量百分比将步骤（2）所制备的添加料与6~8倍的步骤（1）所制的环氧树脂基料混合，并在常温下搅拌2小时以上，形成改性环氧树脂；
②将步骤①所制改性环氧树脂，在绝对压力为0.05MPa以下的真空箱内常温搅拌1小时以上；
（5）制备目标产品天然气管道内壁环氧树脂涂料：
将步骤（3）所制备固化剂与步骤（4）所制备的改性环氧树脂，按质量百分比1:1~1:2的比例混合，并搅拌0.5小时后，形成环氧树脂涂料。
本发明所提供的环氧树脂涂料采用氧化铝/二氧化硅/聚乙烯醇溶胶和纳米材料对环氧树脂进行改性，能提高环氧树脂的粘结强度和韧性，同时采用一定比例的乙二胺/邻苯二甲酸二甲脂/α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷作为固化剂，能够同时提高环氧树脂涂层的机械性能和固化速度，可广泛应用在天然气管道减阻和防腐技术领域。
附图说明
具体实施方式
一种天然气管道内壁环氧树脂涂料，主要由以下质量百分数的原料组成：
环氧树脂： 40%~60%；
添加料： 5%~10%；
固化剂： 30%~40%；
所述添加料按质量百分比由以下成分组成：
碳纳米管 5%~15%；
氧化铁 10%~25%；
炭黑 10%~25%；
氧化铝溶胶 10%~25%；
二氧化硅-聚乙烯醇-水溶胶 10%~35%。
所述环氧树脂按质量百分比由E-12、E-44、或E-7型环氧树脂60%~80%与F51型环氧树脂20%~40%组成。
所述固化剂按质量百分比由以下组分组成：
乙二胺 30%~45%；
邻苯二甲酸二甲脂 40%~55%；
α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷 5%~15%。
所述添加料中的碳纳米管平均粒径小于30纳米。
所述添加料中的氧化铁的平均粒径大于200纳米且小于400纳米，炭黑的平均粒径大于200纳米且小于400纳米。
所述氧化铝溶胶的浓度为30%~40%。
所述的添加料中的二氧化硅-聚乙烯醇-水溶胶按质量百分比由以下组分组成：
二氧化硅 10%~20%；
聚乙烯醇 30%~50%；
水 35%~50%。
具体实施方式1
一种天然气管道内壁环氧树脂涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量百分比将80%的E-44型环氧树脂与20%的F51型环氧树脂混合，并搅拌1小时至均匀；
（2）按质量百分比将20%的碳纳米管粉体、40%的氧化铁粉体与40%的炭黑混合，并搅拌均匀；
（3）按质量百分比将3-丙醇铝与水按质量比1：4的比例混合，并在80℃温度下搅拌2小时至形成氧化铝溶胶；
（4）将聚乙烯醇与水按质量比1：2的比例混合，并在水浴80℃中加热搅拌1.5小时；
（5）将工业二氧化硅溶胶在50℃下搅拌加热浓缩，采用密度计测量溶胶的密度变化，待溶胶密度为1.20 g/cm3时，停止加热并继续搅拌冷却至常温；
（6）按质量百分比将20%的步骤（5）所制硅溶胶与80%的步骤（4）所制聚乙烯醇溶液混合，搅拌2小时，获得二氧化硅/聚乙烯醇溶液；
（7）按质量百分比将40%的步骤（3）所制氧化铝溶胶与60%的步骤（6）所制二氧化硅/聚乙烯醇溶液混合，在常温下搅拌2小时形成氧化铝/二氧化硅/聚乙烯醇混合溶液；
（8）按质量百分比20%将步骤（2）所制混合粉体加入80%的步骤（7）所制备的混合溶液中，并搅拌1小时获得环氧树脂添加料；
（9）按质量百分比1:8将步骤（8）所制备的添加料与步骤（1）所制的环氧树脂混合，并在常温下搅拌2小时以上，形成改性环氧树脂；
（10）将步骤（9）所制改性环氧树脂，在绝对压力为0.02MPa下的真空箱内常温搅拌1小时；
（11）按质量百分比将35%的乙二胺、55%的邻苯二甲酸二甲脂、10%的α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷混合，并在常温下搅拌1小时，形成固化剂；
（12）将步骤（11）所制备固化剂与步骤（10）所制备的改性环氧树脂，按质量百分比1:2的比例混合，并搅拌0.5小时，形成环氧树脂涂料。
具体实施方式2
与具体实施方式1不同
一种天然气管道内壁环氧树脂涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量百分比将60%的E-12、E-44、或E-7型环氧树脂之一与40%的F51型环氧树脂混合，并搅拌均匀；
（2）按质量百分比将25%的碳纳米管粉体、50%的氧化铁粉体与25%的炭黑混合，并搅拌均匀；
（3）按质量百分比将3-丙醇铝与水按质量比1：4的比例混合，并在80℃温度下搅拌2小时以上至形成氧化铝溶胶；
（4）将聚乙烯醇与水按质量比1：2的比例混合，并在水浴80℃中加热搅拌1小时以上；
（5）将工业二氧化硅溶胶在50℃下搅拌加热浓缩，采用密度计测量溶胶的密度变化，待溶胶密度在1.19g/cm3—1.21 g/cm3之间时，停止加热并继续搅拌冷却至常温，获得质量分数为30%的硅溶胶；
（6）按质量百分比将40%的步骤（5）所制硅溶胶与60%的步骤（4）所制聚乙烯醇溶液混合，搅拌2小时以上，获得二氧化硅/聚乙烯醇溶液；
（7）按质量百分比将50%的步骤（3）所制氧化铝溶胶与50%的步骤（6）所制二氧化硅/聚乙烯醇溶液混合，在常温下搅拌2小时以上形成氧化铝/二氧化硅/聚乙烯醇混合溶液；
（8）按质量百分比25%将步骤（2）所制混合粉体加入75%的步骤（7）所制备的混合溶液中，并搅拌1小时以上获得环氧树脂添加料；
（9）按质量百分比将步骤（8）所制备的添加料与6倍的步骤（1）所制的环氧树脂混合，并在常温下搅拌2小时以上，形成改性环氧树脂；
（10）将步骤（9）所制改性环氧树脂，在绝对压力为0.05MPa以下的真空箱内常温搅拌1小时以上；
（11）按质量百分比将45%的乙二胺、40%的邻苯二甲酸二甲脂、15%的α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷混合，并在常温下搅拌0.5小时以上，形成固化剂；
（12）将步骤（11）所制备固化剂与步骤（10）所制备的改性环氧树脂，按质量百分比1:1的比例混合，并搅拌0.5小时后，形成环氧树脂涂料，并应在4小时内使用。
具体实施方式3
与具体实施方式1不同的是
一种天然气管道内壁环氧树脂涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按质量百分比将70%的E-12、E-44、或E-7型环氧树脂之一与30%的F51型环氧树脂混合，并搅拌均匀；
（2）按质量百分比将5%的碳纳米管粉体、45%的氧化铁粉体与50%的炭黑混合，并搅拌均匀；
（3）按质量百分比将3-丙醇铝与水按质量比1：4的比例混合，并在80℃温度下搅拌2小时以上至形成氧化铝溶胶；
（4）将聚乙烯醇与水按质量比1：2的比例混合，并在水浴80℃中加热搅拌1小时以上；
（5）将工业二氧化硅溶胶在50℃下搅拌加热浓缩，采用密度计测量溶胶的密度变化，待溶胶密度在1.19g/cm3—1.21 g/cm3之间时，停止加热并继续搅拌冷却至常温，获得质量分数为30%的硅溶胶；
（6）按质量百分比将30%的步骤（5）所制硅溶胶与70%的步骤（4）所制聚乙烯醇溶液混合，搅拌2小时以上，获得二氧化硅/聚乙烯醇溶液；
（7）按质量百分比将45%的步骤（3）所制氧化铝溶胶与55%的步骤（6）所制二氧化硅/聚乙烯醇溶液混合，在常温下搅拌2小时以上形成氧化铝/二氧化硅/聚乙烯醇混合溶液；
（8）按质量百分比15%将步骤（2）所制混合粉体加入85%的步骤（7）所制备的混合溶液中，并搅拌1小时以上获得环氧树脂添加料；
（9）按质量百分比将步骤（8）所制备的添加料与7倍的步骤（1）所制的环氧树脂混合，并在常温下搅拌2小时以上，形成改性环氧树脂；
（10）将步骤（9）所制改性环氧树脂，在绝对压力为0.05MPa以下的真空箱内常温搅拌1小时以上；
（11）按质量百分比将35%的乙二胺、50%的邻苯二甲酸二甲脂、15%的α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷混合，并在常温下搅拌0.5小时以上，形成固化剂；
（12）将步骤（11）所制备固化剂与步骤（10）所制备的改性环氧树脂，按质量百分比1:2的比例混合，并搅拌0.5小时后，形成环氧树脂涂料，并应在4小时内使用。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。