[发明专利]一种管道用减阻耐磨涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管道用减阻耐磨涂料及制备方法，属化工节能及高分子涂料领域。

背景技术

减阻内涂层可以较大幅度地降低摩阻系数，增加输气量，降低输气功率，另外，减阻内涂层还可以减少清管次数，减轻腐蚀、降低运行费用等。随着我国对石油、天然气资源勘探开发力度及与国外的联合开发力度的加大，我国的石油、天然气工业将进入一个加速发展的时期。国内在2002年开始建设西气东输天然气管道工程（西一线），2004年新建陕京二线干线，设计上都采用了管道内壁涂覆减阻涂层以减少内表面粗糙度，改善天然气输送管道摩擦阻力，以实现在经济运行工况条件下输送天然气，也减少了增加压缩机等一系列送气设施建设期投资。有资料表明，具有内壁减阻涂层的天然气管道能够增加输量5~15%，同时减少了压缩机的数量，降低压缩机的能耗。因此，长输石油、天然气管线内减阻耐磨涂层的研究开发具有重要的市场前景和实际意义。然而，国内对这类减阻耐磨涂料的研究开发起步较晚，报道较少。专利CN101698773B公开了一种天然气管道减阻耐磨涂料，该涂料的原料组成包括A、B两种成分，A成分包括酚醛胺类固化剂、流平剂、消泡剂、分散剂、增稠剂、白陶瓷粉、氧化铁红粉、云母氧化铁、氧化铁黄粉、轻质碳酸钙等，B组分包括环氧树脂、流平剂及混合溶剂。该专利主要是采用了改性酚醛胺类固化剂，改善了冬季施工性能。但本专利采用不同类型、不同形貌、粒径的填料，这些填料对涂料的稳定性及涂层的性能产生较大的影响。中国申请CN101974282A公开了一种管道用减阻耐磨无溶剂涂料及其制备方法，该发明未采用挥发性有机溶剂，对环境保护有益，但由于该涂料未使用溶剂，涂料粘度较大，施工较困难，涂层质量不稳定。

将无机填料加入到聚合物基体中形成有机-无机复合涂料是提高其机械性能，热性能及其它重要的性能的有效手段。但填料对涂层的硬度、耐磨性及摩擦系数都有显著的影响（Osman MA, et al. Macromolecule Rapid Communication, 2004, 25: 1145）。周媛等采用甲基丙烯酸甲酯均聚物为成膜物，以二硫化钼、丁腈橡胶树脂为固体润滑剂和增韧弹性体，加入其他助剂，获得一种新型的减阻耐磨涂料，其中耐磨填料二硫化钼的作用明显（现代涂料与涂装, 2007, 10(9): 25-28）。近年来由于纳米粒子具有较高的比表面积，高的表面能，能增大与聚合物间的相互作用面积及相互作用力，从而能显著提高聚合物的性能。环氧树脂/无机纳米复合材料由于具有良好的机械性能，高的热稳定性，低的密度等优点广泛用于电子、机械、化工等不同领域，并引起了学术界和工业界的广泛关注，然而将环氧树脂/无机纳米复合材料用于管道用减阻耐磨涂层的研究开发还未见国内外相关报道。

发明内容

本发明目的在于克服现有石油、天然气长输管线减阻耐磨涂料组分复杂，质量不稳定，施工困难等缺点，提供一种新型管道用减阻耐磨涂料及其制备方法，该涂料有A、B组分组成，质量稳定，施工简单。

为达到上述目的，本发明注重涂料中无机填料的含量、尺寸及形貌对涂料性能的影响，提供了一种新型有机粘土-二氧化硅纳米层状-球状填料，该填料用量少，在A组分中长期存放不沉降、能稳定均匀分散，无需添加价格较贵的稳定剂。

本发明管道用减阻耐磨涂料包括A组分和B组分，其中A组分包括质量百分比60~70%的基体、质量百分比20~30%的稀释剂、质量百分比1~10%的层状-球状纳米填料、质量百分比0.1~0.3%的流平剂和质量百分比0.1~0.3%的消泡剂，B组分为聚酰胺类树脂、改性胺类、改性聚酰胺类中的一种； A组分和B组分按质量比3~6:1混合使用。

本发明中基体为环氧树脂、环氧树脂与聚氨酯的共聚物、环氧树脂与聚苯乙烯的共聚物中一种，其中共聚物中环氧树脂与其他试剂的质量比为70~90:30~10。

本发明稀释剂为乙酸丁酯、丙酸丁酯、甲酸丁酯中的一种。

本发明流平剂为聚丙烯酸酯类流平剂。

本发明消泡剂为改性聚硅氧烷类消泡剂。