專利名稱：一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料及其制備方法
一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的技術領域，具體的說，是一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料及其制備方法。
背景技術：
目前，油氣輸送主要靠大口徑管道完成的，管道直徑多在500mm以上，甚至達到1000mm。為防止管道內壁的銹蝕、結蠟、雜質的沉積以及降低流體在管道內部輸送阻力，通常需在管道內壁涂上一層涂料。本發(fā)明主要涉及天然氣管道內涂減阻涂料。油氣管道內涂始于上世紀五十年的美國，起初用于防腐，后來發(fā)現(xiàn)內涂管道有減阻增輸?shù)淖饔谩?958年美國田納西天然氣管線公司首次進行了典型的Refugio天然氣管道內涂層試驗，試驗結果證明管道內涂層后流動效率提高明顯。此后世界上一些著名的大口徑、長距離天然氣管道都采用此項技術，此項技術有效的降低運輸過程中的摩擦阻力從而壓縮機的動力消耗減少降低成本，減輕內壁的腐蝕保證介質的純度，便于管道的安全運行與維護。管道內涂層減阻技術在國內起步較晚，直到21世紀初“西氣東輸”工程中才首次工業(yè)化應用，并取得良好成果。隨著諸多天然氣項目的規(guī)劃與施工，此項技術將會擁有廣闊的應用前景。當前，用于管道減阻內涂的涂料多為溶劑型涂料，溶劑多為二甲苯、正丁醇等一種或幾種混合。溶劑型涂料雖然施工性能較好，但也存在很多缺點:voc含量過高污染環(huán)境，影響施工人員健康，有火災隱患，且溶劑的揮發(fā)還導致漆膜質量下降。涂料的發(fā)展趨勢便是水性涂料、無溶劑涂料以及粉末涂料代替溶劑型涂料。無溶劑涂料克服溶劑型涂料的缺點，但也存在自身缺點:一般粘度較大，施工性能差，由于成膜樹脂分子量較小交聯(lián)密度高，涂層較脆。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料，其為雙組份涂料，包括A組分和B組分，A組分與B組分的百分比分別為:A組分的原料組成質量百分比為:稀釋劑14.0 22.0%;氧化鐵紅11.0 15.0% ;PTFE 粉 3.0 4.0%;硫酸鋇粉 4.0 7.0%;玻璃微珠 4.0 7.0%;流平劑0.4 0.8%;
消泡劑0.5 0.9%;分散劑0.4 1.0%;增韌劑7.0 8.0%環(huán)氧樹脂余量B組分的原料組成質量百分比為:固化促進劑 10.0 20.0%;聚酰胺余量所述的A組分與B組分按質量比A: B = 3 4.5: I配合使用。所述的環(huán)氧樹脂為E 51低黏度液態(tài)環(huán)氧樹脂。所述的稀釋劑為丁基縮水甘油醚和碳12 14烷基縮水甘油醚(AGE)混合使用。所述的顏填料為改性后的氧化鐵紅、玻璃微珠、硫酸鋇粉，以及聚四氟乙烯微粉，粉體粒徑在40 μ m以下。所述的流平劑為BYK 320。所述的分散劑為BYK P104S。所述的消泡劑為BYK A530，均為德國畢克公司產(chǎn)品，市場均可買到。所述的增韌劑為·鄰苯二甲酸二丁酯。所述的B組分固化劑為聚酰胺300#，固化促進劑為DMP 30。一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料的制備方法，其具體步驟為:(I)將顏料及填料球磨到40μπι以下，進行改性處理，將改性后的顏填料干燥處理，于120°C條件下干燥2h，除去揮發(fā)性雜質和物理結晶水分；(2)按A組分原料配比將其他組分置于反應釜中混合恒溫攪拌Ih以上；(3)按各項檢測指標檢測涂料，過濾包裝得到組分A ;加入B組分混合攪拌即可使用。一種改性顏填料制備方法，其具體步驟為:采用硅烷偶聯(lián)劑KH-560，用量為顏填料質量分數(shù)的0.5% 1.5% ;硅烷偶聯(lián)劑KH-560的水解，偶聯(lián)劑:甲醇:水的比例為1: 2: 0.5，加入偶聯(lián)劑前，用醋酸調整pH到3 5，水解5 10分鐘，水解完成后加入10倍填料量的甲醇，然后將水解液噴到粉體表面，將粉體置入三口燒瓶，三口燒瓶接上冷凝管，在恒溫箱里高速攪拌，溫度設定在80°C，攪拌2個小時后抽濾，并將濾餅置于烘干箱里，在120°C干燥2h以上，然后將濾餅研碎得到改性顏填料。本制備方法的原理如下:硅烷偶聯(lián)劑結構通式Y(CH2)nSiX3，其中Y為有機官能團，能與有機樹脂發(fā)生反應。X為烷氧基，能水解成活潑的多羥基硅醇Si (OH)3，然后與粉體表面的羥基縮合反應而牢固結合，反應基Y則與有機物質反應結合。改性后的粉體團聚明顯減少，顆粒直徑較小，改性后的粉體與成膜樹脂相溶性也大大提高，能在樹脂體系里有很好的分散效果。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的積極效果是:(I)本發(fā)明無溶劑管道內涂減阻涂料，涂層光潔度較高，粗糙度非常小，可達到Ium左右。(2)本發(fā)明的填料中采用聚四氟乙烯(PTFE)，使得涂層與水的接觸角較大，大于90°，賦予涂層的表面能較小，減輕雜質在涂層表面的附著從而減小流體的流動阻力。通過Owens-ffends-Rabel-Kaeble (OffRK)計算方法，得出表面能 35 左右。(3)本發(fā)明的涂層固化較快，60°C條件下固化時間小于2h，室溫下固化小于24h。涂層具有良好的附著力，涂層的剪切強度達到15.2MPa以上，并且涂層的耐鹽霧、耐溶劑性能較好。(4)本發(fā)明的涂層不含有機溶劑，避免溶劑型涂料溶劑揮發(fā)導致的針孔缺陷。消除溶劑型涂料溶劑揮發(fā)導致的火災隱患，減輕涂料對施工人員身體健康的傷害，對環(huán)境更加友好。

圖1是本發(fā)明制備的改性氧化鐵紅掃描電鏡圖。
具體實施方式
以下提供本發(fā)明一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料及其制備方法的具體實施方式
。實施例1一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料，包括A組分和B組分，A組分與B組分的質量百分比分別為: A組分的原料組成質量百分比為:環(huán)氧樹脂41.0%;稀釋劑22.0%;氧化鐵紅粉 15.0%;PTFE 粉3.0%;硫酸鋇粉4.5%;玻璃微珠6.0%;流平劑0.4%;消泡劑0.4%;分散劑0.7%;增韌劑7.0%B組分的原料組成質量百分比為:聚酰胺80.0%;固化促進劑 20.0%;涂料使用時A組分與B組分按質量比4: I混合使用。其中，改性顏填料的制備方法如下:采用硅烷偶聯(lián)劑KH-560改性，用量為顏填料的用量的的1.5%，顏填料中氧化鐵紅、硫酸鋇粉和玻璃微珠的質量比為I: 0.3: 0.4(PTFE無需改性)。實驗步驟包括KH-560的水解。偶聯(lián)劑:甲醇:水的比例為1: 2: 0.5，加入偶聯(lián)劑前，用醋酸調整PH到3-5，水解10分鐘，水解完成后加入10倍填料量的甲醇，然后將水解液噴到粉體表面，將粉體置入三口燒瓶，三口燒瓶接上冷凝管，在恒溫箱里高速攪拌，溫度設定在80°C，攪拌2個小時后抽濾，并將濾餅置于烘干箱里，在120°C干燥2h以上，然后將濾餅研碎得到改性后的粉體。一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料的制備方法:(I)將制備的改性顏料與填料與質量百分比為3.0%的PTFE以及A組分的質量百分比41%的環(huán)氧樹脂，質量百分比22%的丁基縮水甘油醚，質量百分比0.4%流平劑，質量百分比0.4%的消泡劑和質量百分比為
0.7%的分散劑，質量百分比為7%的增韌劑充分混合并攪拌90min以上，即可得到A組分。
(2)將A組分與包括質量百分比為80%的聚酰胺樹脂和質量百分比為20%的固化促進劑DMP-30的B組分按質量比4: I混合攪拌，即可得到管道內涂減阻用無溶劑涂料。該涂料所得到涂層，經(jīng)檢查其剪切強度為15.2Mpa，涂層的粗糙度小于1.5μπι左右。實施例2一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料，包括A組分和B組分，A組分與B組分的質量百分比分別為:A組分的原料組成質量百分比為:環(huán)氧樹脂 45.5%;稀釋劑14.0%;氧化鐵紅粉· 15.0%;PTFE 粉4.0%;硫酸鋇粉5.0%;玻璃微珠6.5%;流平劑0.75%;消泡劑0.5%;分散劑0.75%;增韌劑8.0%B組分的原料組成質量百分比為:聚酰胺85.5%;固化促進劑 14.5%;涂料使用時A組分與B組分按質量比3.75: I混合使用。其中，改性顏填料的制備方法如下:采用硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-560改性，用量為顏填料的用量的的1.5%，顏填料中氧化鐵紅、硫酸鋇粉和玻璃微珠的質量比為3: I: 1.3(PTFE無需改性)。實驗步驟包括KH-560的水解。偶聯(lián)劑:甲醇:水的比例為1: 2: 0.5，加入偶聯(lián)劑前，用醋酸調整PH到3-5，水解10分鐘，水解完成后加入10倍填料量的甲醇，然后將水解液噴到粉體表面，將粉體置入三口燒瓶，三口燒瓶接上冷凝管，在恒溫箱里高速攪拌，溫度設定在80°C，攪拌2個小時后抽濾，并將濾餅置于烘干箱里，在120°C干燥2h以上，然后將濾餅研碎得到改性后的粉體。一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料的制備方法:(I)將制備的改性顏料與填料與質量百分比為4.0%的PTFE以及A組分的質量百分比45.5 %的環(huán)氧樹脂，質量百分比14%的丁基縮水甘油醚，質量百分比0.75%流平劑，質量百分比0.5%的消泡劑和質量百分比為0.75%的分散劑，質量百分比為8%的增韌劑充分混合并攪拌90min以上，即可得到A組分。(2)將A組分與包括質量百分比為85.5%的聚酰胺樹脂和質量百分比為14.5%的固化促進劑DMP-30的B組分按質量比3.75: I混合攪拌，即可得到管道內涂減阻用無溶劑涂料。該涂料所得到涂層，經(jīng)檢查其剪切強度為13.4Mpa，涂層的粗糙度Ιμπι左右。實施例3一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料，包括A組分和B組分，A組分與B組分的質量百分比分別為:A組分的原料組成質量百分比為:環(huán)氧樹脂 43.5%;稀釋劑17.0%;氧化鐵紅粉 15.0%;PTFE 粉3.75%;硫酸鎖粉5.0*% ;玻璃微珠6.0%;流平劑0.75%;消泡劑1.0%;分散劑0.7 5%;增韌劑7.25%B組分的原料組成質量百分比為:聚酰胺89.0%;固化促進劑 11.0%;涂料使用時A組分與B組分按質量比4.25: I混合使用。其中，改性顏填料的制備方法如下:采用硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-560改性，用量為顏填料的用量的的1.5%，顏填料中氧化鐵紅、硫酸鋇粉和玻璃微珠的質量比為3: I: 1.2(PTFE無需改性)。實驗步驟包括KH-560的水解。偶聯(lián)劑:甲醇:水的比例為1: 2: 0.5，加入偶聯(lián)劑前，用醋酸調整PH到3-5，水解10分鐘，水解完成后加入10倍填料量的甲醇，然后將水解液噴到粉體表面，將粉體置入三口燒瓶，三口燒瓶接上冷凝管，在恒溫箱里高速攪拌，溫度設定在80°C，攪拌2個小時后抽濾，并將濾餅置于烘干箱里，在120°C干燥2h以上，然后將濾餅研碎得到改性后的粉體。一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料的制備方法:(I)將制備的改性顏料與填料與質量百分比為3.75%的PTFE以及A組分的質量百分比43.5 %的環(huán)氧樹脂，質量百分比17%的丁基縮水甘油醚，質量百分比0.75%流平劑，質量百分比1.0%的消泡劑和質量百分比為0.75%的分散劑，質量百分比為7.25%的增韌劑充分混合并攪拌90min以上，即可得到A組分。(2)將A組分與包括質量百分比為89.0%的聚酰胺樹脂和質量百分比為
11.0%的固化促進劑DMP-30的B組分按質量比4.25: I混合攪拌，即可得到管道內涂減阻用無溶劑涂料。該涂料所得到涂層，經(jīng)檢查其剪切強度達到15Mpa，涂層的粗糙度小于Ιμπι。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1.一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料，其特征在于，其為雙組份涂料，包括A組分和B組分，A組分與B組分的原料質量百分比分別為 A組分的原料組成質量百分比為 稀釋劑14. O 22.0%; 氧化鐵紅11. O 15. 0%; 硫酸鋇粉4. O 7.0%; 玻璃微珠4. O 7.0%; PTFE 粉3. O 4.0%; 流平劑O. 4 O. 8%; 消泡劑O. 5 O. 9%; 分散劑O. 4 1.0%; 增韌劑7. O 8.0% 環(huán)氧樹脂余量 B組分的原料組成質量百分比為 固化促進劑 10. O 20. 0%; 聚酰胺余量 所述的A組分與B組分按質量比A B = 3 4. 5 I配合使用。
2.如權利要求I所述的一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料，其特征在于，所述的環(huán)氧樹脂為E 51低黏度液態(tài)環(huán)氧樹脂。
3.如權利要求I所述的一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料，其特征在于，所述的稀釋劑為丁基縮水甘油醚和碳12 14烷基縮水甘油醚(AGE)混合使用。
4.如權利要求I所述的一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料，其特征在于，所述的氧化鐵紅為改性后的氧化鐵紅微粉，粉體粒徑在40 μ m以下。
5.一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料的制備方法，其特征在于，其具體步驟為 (1)將顏料及填料球磨到40μπι以下，進行改性處理，將改性后的顏填料干燥處理，于120°C條件下干燥2h，除去揮發(fā)性雜質和物理結晶水分； (2)按A組分原料配比將其他組分置于反應釜中混合恒溫攪拌Ih以上； (3)按各項檢測指標檢測涂料，過濾包裝得到組分A;加入B組分混合攪拌即可使用。
6.一種改性顏填料制備方法，其特征在于，其具體步驟為 采用硅烷偶聯(lián)劑KH-560，用量為顏填料質量分數(shù)的O. 5% I. 5%;硅烷偶聯(lián)劑KH-560的水解，偶聯(lián)劑甲醇水的比例為I : 2 O. 5，加入偶聯(lián)劑前，用醋酸調整pH到3 5，水解5 10分鐘，水解完成后加入10倍填料量的甲醇，然后將水解液噴到粉體表面，將粉體置入三口燒瓶，三口燒瓶接上冷凝管，在恒溫箱里高速攪拌，溫度設定在80°C，攪拌2個小時后抽濾，并將濾餅置于烘干箱里，在120°C干燥2h以上，然后將濾餅研碎得到改性顏填料。
7.如權利要求6所述的一種改性顏填料制備方法，其特征在于，所述的顏填料為氧化鐵紅、玻璃微珠、硫酸鋇粉，以及聚四氟乙烯微粉中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無溶劑型天然氣管道減阻內涂料及其制備方法，其為雙組份涂料，包括A組分和B組分，所述的A組分與B組分按質量比A∶B＝3～4.5∶1配合使用，制備方法為將顏料及填料球磨到40μm以下，進行改性處理，將改性后的顏填料干燥處理，于120℃條件下干燥2h，除去揮發(fā)性雜質和物理結晶水分；按A組分原料配比將其他組分置于反應釜中混合恒溫攪拌1h以上；按各項檢測指標檢測涂料，過濾包裝得到組分A；加入B組分混合攪拌即可使用。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明的涂層不含有機溶劑，避免溶劑型涂料溶劑揮發(fā)導致的針孔缺陷。消除溶劑型涂料溶劑揮發(fā)導致的火災隱患，減輕涂料對施工人員身體健康的傷害，對環(huán)境更加友好。
文檔編號C09D7/12GK103254723SQ20131018071
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月16日 優(yōu)先權日2013年5月16日
發(fā)明者侯峰, 劉京雷, 沈遠, 徐宏, 徐鵬, 任衍倫 申請人:華東理工大學