一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料及其制備方法

1、說 明 書一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料及其制備方法所屬技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及油氣運(yùn)輸過程中管道內(nèi)涂減阻涂料，具體為一下種管道減阻用無(wú)溶劑涂料及其制備方法。背景技術(shù)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(dá)到1000mm。為防止管道內(nèi)壁的銹蝕、結(jié)蠟、雜質(zhì)的沉積以及降低流體在管道內(nèi)部輸送阻力，通常需在管道內(nèi)壁涂上一層涂料。本發(fā)明主要涉及天然氣管道內(nèi)涂減阻涂料。油氣管道內(nèi)涂始于上世紀(jì)五十年的美國(guó)，起初用于防腐，后來(lái)發(fā)現(xiàn)內(nèi)涂管道有減阻增輸?shù)淖饔谩?958年美國(guó)田納西天然氣管線公司首次進(jìn)行了典型的Refugio天然氣管道內(nèi)涂層試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果證明管道內(nèi)涂層后流動(dòng)效率提高明顯

2、。此后世界上一些著名的大口徑、長(zhǎng)距離天然氣管道都采用此項(xiàng)技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)有效的降低運(yùn)輸過程中的摩擦阻力從而壓縮機(jī)的動(dòng)力消耗減少降低成本，減輕內(nèi)壁的腐蝕保證介質(zhì)的純度，便于管道的安全運(yùn)行與維護(hù)。管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)在國(guó)內(nèi)起步較晚，直到21世紀(jì)初“西氣東輸”工程中才首次工業(yè)化應(yīng)用，并取得良好成果。隨著諸多天然氣項(xiàng)目的規(guī)劃與施工，此項(xiàng)技術(shù)將會(huì)擁有廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)前，用于管道減阻內(nèi)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(diǎn)：VOC含量過高污染環(huán)境，影響施工人員健康，有火災(zāi)隱患，且溶劑的揮發(fā)還導(dǎo)致漆膜質(zhì)量下降。涂料的發(fā)展趨勢(shì)便是水性涂料、無(wú)

3、溶劑涂料以及粉末涂料代替溶劑型涂料。無(wú)溶劑涂料克服溶劑型涂料的缺點(diǎn)，單頁(yè)存在自身缺點(diǎn)：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)密度高涂層一般較脆。發(fā)明內(nèi)容為了克服無(wú)溶劑涂料的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種表面粗糙度小鏡面度高，具有優(yōu)異的耐磨性能，表面能較低的天然氣管道用減阻內(nèi)涂涂料及其制備方法。該涂料有A、B雙組份組成，質(zhì)量穩(wěn)定，施工簡(jiǎn)單。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案之一是提供制備顆粒直徑小，團(tuán)聚較少，與樹脂相溶性好的顏填料改性的手段。改性顏填料制備方法：采用硅烷偶聯(lián)劑KH-560，用量為顏填料（PTFE無(wú)需改性）的0.5%-1.5%。實(shí)驗(yàn)步驟包括KH-560的水解。偶聯(lián)劑：甲醇：

4、水的比例為1：2:0.5，加入偶聯(lián)劑前，用醋酸調(diào)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(shè)定在80，攪拌2個(gè)小時(shí)后抽濾，并將濾餅置于烘干箱里，在120干燥2h以上，然后將濾餅研碎得到改性后的粉體。本制備方法的原理如下：硅烷偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)通式Y(jié)(CH2)nSiX3,其中Y為有機(jī)官能團(tuán)，能與有機(jī)樹脂發(fā)生反應(yīng)。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(yīng)而牢固結(jié)合，反應(yīng)基Y則與有機(jī)物質(zhì)反應(yīng)結(jié)合。改性后的粉體團(tuán)聚明顯減少，顆粒直徑較小，改性后的粉體與成膜

5、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。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案之二在于提供制備內(nèi)涂減阻無(wú)溶劑涂料的方法。具體的技術(shù)方案是：一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料，其特征是雙組份涂料包括A組分和B組分，A組分與B組分的百分比分別為：A組分：環(huán)氧樹脂 35.0-45.0%；稀釋劑 14.0-22.0%；氧化鐵紅粉 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%B組分：聚酰胺 80.0-90.0%；固化促進(jìn)劑 10.

6、0-20.0%；所述的A組分與B組分按質(zhì)量比A:B=3-4.5:1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40m以下。所述的流平劑為BYK-320，分散劑為BYK-P 104S，消泡劑為BYK-A530，均為德國(guó)畢克公司產(chǎn)品，市場(chǎng)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(jìn)劑為DMP-30。本發(fā)明技術(shù)方案二制備內(nèi)涂減阻無(wú)溶劑涂料的具體步驟為：(1)將顏料及填料球磨到40m以下，進(jìn)行改

7、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)性雜志和物理結(jié)晶水分。(2)按A組分原料配比將其他組分置于反應(yīng)釜中混合恒溫?cái)嚢?h以上。(3)按各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)檢測(cè)涂料，過濾包裝得到組分A。加入B組分聚酰胺300#及固化促進(jìn)劑DMP-30混合攪拌即可使用。本發(fā)明一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料及其制備方法的積極效果是：（1） 本發(fā)明無(wú)溶劑管道內(nèi)涂減阻涂料，涂層光潔度較高，粗糙度非常小可在1m左右。（2） 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(zhì)在涂層表面的附著從而減小流體的流動(dòng)阻力。通過Owens-Wends-Rabe

8、l-Kaeble(OWRK)計(jì)算方法，得出表面能35左右。（3） 涂層固化較快，60條件下固化時(shí)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(qiáng)度達(dá)到15.2MPa以上，并且涂層的耐鹽霧、耐溶劑性能較好。（4） 涂層不含有機(jī)溶劑，避免溶劑型涂料溶劑揮發(fā)導(dǎo)致的針孔缺陷。消除溶劑型涂料溶劑揮發(fā)導(dǎo)致的火災(zāi)隱患，減輕涂料對(duì)施工人員身體健康的傷害，對(duì)環(huán)境更加友好。附圖說明圖一是本發(fā)明制備的改性氧化鐵紅掃描電鏡圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，應(yīng)當(dāng)指出的是，實(shí)施方式不限于此。 實(shí)施例1：一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料，包括A組分和B組分，A組分與B組分的質(zhì)量百分比

9、分別為：A組分：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：聚酰胺 80.0%；固化促進(jìn)劑20.0%；涂料使用時(shí)A組分與B組分按質(zhì)量比4:1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(zhì)量比為1:0.3:0.4（PTFE無(wú)需改性）。實(shí)驗(yàn)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(diào)整PH到3

10、-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(shè)定在80，攪拌2個(gè)小時(shí)后抽濾，并將濾餅置于烘干箱里，在120干燥2h以上，然后將濾餅研碎得到改性后的粉體。 管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料其制備方法：(1)將制備的改性顏料與填料與質(zhì)量百分比為3.0%的PTFE以及A組分的質(zhì)量百分比41%的環(huán)氧樹脂，質(zhì)量百分比22%的丁基縮水甘油醚，質(zhì)量百分比0.4%流平劑，質(zhì)量百分比0.4%的消泡劑和質(zhì)量百分比為0.7%的分散劑，質(zhì)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(zhì)

11、量百分比為80%的聚酰胺樹脂和質(zhì)量百分比為20%的固化促進(jìn)劑DMP-30的B組分按質(zhì)量比4:1混合攪拌，即可得到管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料。該涂料所得到涂層，經(jīng)檢查其剪切強(qiáng)度為15.2Mpa，涂層的粗糙度小于1.5m左右。實(shí)施例2：一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料，包括A組分和B組分，A組分與B組分的質(zhì)量百分比分別為：A組分：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：聚酰胺 85.5%；固化促進(jìn)劑 14.5%；涂料使用時(shí)A組分與

12、B組分按質(zhì)量比3.75:1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(zhì)量比為3:1:1.3（PTFE無(wú)需改性）。實(shí)驗(yàn)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(diào)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(shè)定在80，攪拌2個(gè)小時(shí)后抽濾，并將濾餅置于烘干箱里，在120干燥2h以上，然后將濾餅研碎得到改性后的粉體。管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料其制備

13、方法：(1)將制備的改性顏料與填料與質(zhì)量百分比為4.0%的PTFE以及A組分的質(zhì)量百分比45.5%的環(huán)氧樹脂，質(zhì)量百分比14%的丁基縮水甘油醚，質(zhì)量百分比0.75%流平劑，質(zhì)量百分比0.5%的消泡劑和質(zhì)量百分比為0.75%的分散劑，質(zhì)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(zhì)量百分比為85.5%的聚酰胺樹脂和質(zhì)量百分比為14.5%的固化促進(jìn)劑DMP-30的B組分按質(zhì)量比3.75:1混合攪拌，即可得到管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料。該涂料所得到涂層，經(jīng)檢查其剪切強(qiáng)度為13.4Mpa，涂層的粗糙度1m左右。實(shí)施例3：一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料，包括

14、A組分和B組分，A組分與B組分的質(zhì)量百分比分別為：A組分：環(huán)氧樹脂 43.5%；稀釋劑 17.0%；氧化鐵紅粉 15.0%；PTFE粉 3.75%；硫酸鋇粉 5.0%；玻璃微珠 6.0%；流平劑 0.75%；消泡劑 1.0%；分散劑 0.75%；增韌劑 7.25%B組分：聚酰胺 89.0%；固化促進(jìn)劑 11.0%；涂料使用時(shí)A組分與B組分按質(zhì)量比4.25:1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(zhì)量比為3:1:1.2（PTFE無(wú)需改性）。實(shí)驗(yàn)步驟包括KH-560的水解。偶聯(lián)劑：甲醇：水的比

15、例為1：2:0.5，加入偶聯(lián)劑前，用醋酸調(diào)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(shè)定在80，攪拌2個(gè)小時(shí)后抽濾，并將濾餅置于烘干箱里，在120干燥2h以上，然后將濾餅研碎得到改性后的粉體。管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料其制備方法：(1)將制備的改性顏料與填料與質(zhì)量百分比為3.75%的PTFE以及A組分的質(zhì)量百分比43.5%的環(huán)氧樹脂，質(zhì)量百分比17%的丁基縮水甘油醚，質(zhì)量百分比0.75%流平劑，質(zhì)量百分比1.0%的消泡劑和質(zhì)量百分比為0.75%的分散劑，質(zhì)量百分比為7.25%的增韌劑充

16、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(zhì)量百分比為89.0%的聚酰胺樹脂和質(zhì)量百分比為11.0%的固化促進(jìn)劑DMP-30的B組分按質(zhì)量比4.25:1混合攪拌，即可得到管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料。該涂料所得到涂層，經(jīng)檢查其剪切強(qiáng)度達(dá)到15Mpa，涂層的粗糙度小于1m。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出上述實(shí)施例僅僅是對(duì)涂料制備方式的描述，而不是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員在未脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出的一些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范疇。說 明 書 附 圖圖一 權(quán) 利 要 求 書（撰寫示例）1一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料，其特征是雙組份涂料包括

17、A組分和B組分，其中A組分與B組分質(zhì)量百分比分別為： A組分：環(huán)氧樹脂 35.0-45.0%；稀釋劑 14.0-22.0%；氧化鐵紅粉 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%B組分：聚酰胺 80.0-90.0%；固化促進(jìn)劑 10.0-20.0%；所述的A組分與B組分按質(zhì)量比A:B=3-4.5:1配合使用。2根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料，其特征是：所述的環(huán)氧樹脂為E-51或與之環(huán)氧當(dāng)量相似的環(huán)氧樹脂。

18、3根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料，其特征是：所述的稀釋劑為丁基縮水甘油醚或碳12-14烷基縮水甘油醚（AGE）。4根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料，其特征是：所述的流平劑為BYK-320、消泡劑為BYK-A530、分散劑為BYK-P 104S，均為德國(guó)畢克公司產(chǎn)品。5根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料，其特征是：所述的增韌劑為鄰苯二甲酸二丁酯。6根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料，其特征是：所述的B組分聚酰胺為聚酰胺300#、固化促進(jìn)劑為DMP-30。7一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無(wú)溶劑涂料，其特征是：采用硅烷偶聯(lián)劑KH-560改性顏填料，用量為顏填料的0.5%-1.5%。