一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無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)涂始于上世紀五十年的美國，起初用于防腐，后來發(fā)現(xiàn)內(nèi)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(nèi)涂層試驗，試驗結(jié)果證明管道內(nèi)涂層后流動效率提高明顯

2、。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(shù)，此項技術(shù)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(nèi)壁的腐蝕保證介質(zhì)的純度，便于管道的安全運行與維護。管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)在國內(nèi)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(shù)將會擁有廣闊的應用前景。當前，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：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(zhì)量下降。涂料的發(fā)展趨勢便是水性涂料、無

3、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，單頁存在自身缺點：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)密度高涂層一般較脆。發(fā)明內(nèi)容為了克服無溶劑涂料的上述缺點，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無需改性）的0.5%-1.5%。實驗步驟包括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個小時后抽濾，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(jié)合，反應基Y則與有機物質(zhì)反應結(jié)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

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。本發(fā)明技術(shù)方案二制備內(nèi)涂減阻無溶劑涂料的具體步驟為：(1)將顏料及填料球磨到40m以下，進行改

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釜中混合恒溫攪拌1h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組分聚酰胺300#及固化促進劑DMP-30混合攪拌即可使用。本發(fā)明一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無溶劑涂料及其制備方法的積極效果是：（1） 本發(fā)明無溶劑管道內(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阻力。通過Owens-Wends-Rabe

8、l-Kaeble(OWRK)計算方法，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） 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。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。具體實施方式以下結(jié)合實施對本發(fā)明作進一步的描述，應當指出的是，實施方式不限于此。 實施例1：一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無溶劑涂料，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%；固化促進劑20.0%；涂料使用時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(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個小時后抽濾，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1.5m左右。實施例2：一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無溶劑涂料，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%；固化促進劑 14.5%；涂料使用時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(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個小時后抽濾，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1m左右。實施例3：一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無溶劑涂料，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%；固化促進劑 11.0%；涂料使用時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無需改性）。實驗步驟包括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個小時后抽濾，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1m。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出上述實施例僅僅是對涂料制備方式的描述，而不是對本發(fā)明保護范圍的限制。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，做出的一些改進也應視為本發(fā)明的保護范疇。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#、固化促進劑為DMP-30。7一種天然氣管道內(nèi)涂減阻用無溶劑涂料，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%。