專利名稱：一種含硼的耐高溫耐磨重防腐石油管道內(nèi)壁涂料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可在輸油管道中使用的含有硼的耐高溫耐磨重防腐涂料的組成及制備方法。
背景技術(shù)：
硼酚醛樹脂除了具有一般酚醛樹脂優(yōu)良的耐酸、耐堿性能外，其熱分解溫度可高達(dá)438°C，由于B-O鍵能(774. 04 kj/mol)高于C-C鍵能(334. 72 kj/mol)，故硼酚醛固化物(含有硼的三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))的耐熱性和耐燒蝕性遠(yuǎn)高于普通酚醛樹脂；另外，B-O鍵又具有較好的柔順性，故硼酚醛樹脂的脆性降低、力學(xué)性能有所提高，并常用作膠粘劑，以 提聞材料的綜合性能。隨著油田開發(fā)的不斷深入，各種新型開發(fā)措施的應(yīng)用以及采出液腐蝕性的不斷增力口，開采過程中出現(xiàn)了嚴(yán)重的管桿偏磨和腐蝕問題。且金屬材料在高溫含有酸性氣體和雜質(zhì)的環(huán)境中腐蝕比較嚴(yán)重，針對這一實(shí)際問題，分析了其產(chǎn)生的原因及相關(guān)的防護(hù)措施，在此基礎(chǔ)上欲開發(fā)出了一種改性的有機(jī)-無機(jī)雜化的硼酚醛-環(huán)氧樹脂復(fù)合防腐耐磨涂層材料，用于油管的防護(hù)，以延長油管的使用壽命。同時此種涂料也可廣泛用于高溫下含有酸性氣體以及雜質(zhì)的環(huán)境中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目是提供一種含有硼的耐高溫耐磨重防腐涂料的組成及制備方法，該涂料可在高溫含有酸性氣體以及雜質(zhì)的環(huán)境中長期使用，并具有良好防偏磨性和機(jī)械性能。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種含硼的耐高溫耐磨重防腐石油管道內(nèi)壁涂料制備方法，分為甲、乙兩組分，其配方按質(zhì)量百分比如下
甲組分
環(huán)氧樹脂11. 7%—17. 4%，硼酚醛樹脂4. 7% — 9. 7%，鈦白粉7% — 9. 7%，硫酸鋇8. 1%—28. 1%,碳化硅3. 5% — 4. 9%,滑石粉0% — 7%，白炭黑0% — 0. 8%，鈦納米漿0. 5% — I. 3%，液體丁腈橡膠0% — 5. 8%，有機(jī)膨潤土 0% — I. 3%，消泡劑0. 02%,混合溶劑40. 3% — 50%。乙組分
乙組分為胺類固化劑T31，其量為甲組分的4. 7% — 9. 7%。本發(fā)明中所述的環(huán)氧樹脂為E-44以及E-51環(huán)氧樹脂。本發(fā)明中混合溶劑為正丁醇、乙酸乙酯、環(huán)己酮以1:1:1配成的混合溶液。本發(fā)明中所述的鈦白粉為金紅石型鈦白粉；碳化硅為含SiC 97%以上的綠色碳化娃；白炭黑為沉淀白炭黑。本發(fā)明中所述的消泡劑為聚硅氧烷類消泡劑；分散劑為有機(jī)膨潤土。本發(fā)明中所述的硼酚醛樹脂可是用三種硼酚醛樹脂
(I)FB耐高溫阻燃熱固性酚醛樹脂(2)FB88#耐高溫粉末涂料樹脂
(3)自制硼酚醛樹脂
所述(3)中自制硼酚醛樹脂制備過程如下
硼酚醛樹脂的合成采用以一定物質(zhì)量之比的苯酚和甲醛，根據(jù)需要調(diào)節(jié)硼酸的用量，以氫氧化鈉作為催化劑，甲苯作為脫水劑。將28. 2 g的苯酚和40ml甲苯溶液加入到安裝有冷凝器、溫度計、電動攪拌器和500ml四口瓶中。在油浴中升溫至90°C，加入定量硼酸，同時加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)PH至7. 5，該溶液在90 100°C溫度下反應(yīng)一段時間。然后，加入一定量的多聚甲醛，在110 120°C之間攪拌反應(yīng)數(shù)小時，冷卻后，在60°C抽真空即得淺黃綠色的樹脂固體，反應(yīng)是二步法完成。其中硼酸、苯酚、甲醛物質(zhì)量之比為I :3 : (2. 4 4. 5)。一種含硼的耐高溫耐磨重防腐涂料的制備 按所述配比，將環(huán)氧樹脂、硼酚醛樹脂、顏填料、消泡劑、混合溶劑配好，經(jīng)球磨分散2小時后制成甲組分；然后在常溫下加入乙組分，通過充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行涂刷；將涂刷好的試樣在70°C加熱0. 5小時，再升溫至107°C加熱0. 5小時，然后升溫至140°C加熱0. 5小時，最后在140—170°C、固化I. 5—2小時。底材具體工藝底材須經(jīng)過預(yù)處理，可采用化學(xué)除銹或打磨等手段。本發(fā)明中采用打磨手段，打磨后須用丙酮和乙醇依次處理表面，使表面無雜質(zhì)。涂裝時可一次涂裝，也可以采用多次涂裝，以增加涂膜厚度，獲得較厚的漆膜。該涂膜耐熱性較好，具有良好的防偏磨性和機(jī)械性能，并可長期耐酸、堿、鹽溶液腐蝕。
具體實(shí)施例方式以下給出本發(fā)明一種含硼的耐高溫耐磨重防腐涂料制備的具體實(shí)施方式
，給出5個實(shí)施例，但須指出，本發(fā)明的實(shí)施不限于以下實(shí)施方式。
實(shí)施例I
一種含硼的耐高溫耐磨重防腐涂料，其中硼酚醛樹脂所使用的是FB耐高溫阻燃熱固性酚醛樹脂，其原料組成的質(zhì)量百分比為
甲組分
環(huán)氧樹脂E-44 11. 7% (可采用無錫鳳凰集團(tuán)的產(chǎn)品)；
硼酚醛樹脂 4. 7% (可采用蛘埠市天宇高溫樹脂材料有限公司的FB耐高溫阻燃熱固性酚醛樹脂)；
鈦白粉7% (可采用美國杜邦公司的金紅石型鈦白粉產(chǎn)品)；
硫酸鋇28. 1% (可采用天津市大茂化學(xué)品公司的產(chǎn)品)；
碳化娃3.5% (可采用國藥集團(tuán)的綠色碳化娃產(chǎn)品)；
鈦納米漿 I. 1% (哈爾濱市長河特種涂料廠有限責(zé)任公司的產(chǎn)品)；
消泡劑 0. 02% (可采用上海泰格聚合物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的有機(jī)硅消泡劑368); 混合溶劑43. 7%(可采用國藥集團(tuán)的環(huán)己酮、正丁醇、乙酸乙酯，以體積比1:1:1
均勻混合)。乙組分胺類固化劑T31。制備步驟為(1)將環(huán)氧樹脂、硼酚醛樹脂、顏填料、消泡劑、混合溶劑配好，經(jīng)球磨2小時后制成甲組分；
(2)然后在常溫下按照比例加入乙組分，通過充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行涂刷；
(3)將涂刷好的試樣在70°C加熱0.5小時，再升溫至107°C加熱0. 5小時，然后升溫至140°C加熱0. 5小時，最后在170°C、固化2小時。得到光滑且堅硬的涂膜，測試其機(jī)械性能如下表
權(quán)利要求
1.一種含硼的耐高溫耐磨重防腐石油管道內(nèi)壁涂料，有甲、乙兩種組分構(gòu)成，其特征為 (1)甲組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比如下 環(huán)氧樹脂11. 7%—17. 4%，硼酚醛樹脂4. 7% — 9. 7%，鈦白粉7% — 9. 7%，硫酸鋇8. 1%—28. 1%,碳化硅3. 5% — 4. 9%,滑石粉0% — 7%，白炭黑0% — 0. 8%，鈦納米漿0. 5% — I. 3%，液體丁腈橡膠0% — 5. 8%，有機(jī)膨潤土 0% — I. 3%，消泡劑0. 02%,混合溶劑40. 3%—50% ； (2)乙組分為胺類固化劑T31，其量為甲組分的4.7% — 9. 7%。
2.如權(quán)利要求I所述，此種涂料的特征在于將環(huán)氧樹脂，硼酚醛樹脂，顏填料，消泡劑 等按照一定配比混合形成甲組分，將其以414轉(zhuǎn)/min的速度球磨2小時。
3.如權(quán)利要求I所述的硼酚醛樹脂分為三類，其特征為 (1)FB耐高溫阻燃熱固性酚醛樹脂 此種硼酚醛樹脂為黃色塊狀脆性固體，分解溫度500°C以上，1000°C仍有50%的殘?zhí)柯?；氧指?shù)48. 5，不燃，基本無煙無毒；可溶于DMF、無水乙醇、工業(yè)酒精、丁醇、乙二醇、丙酮、丁酮、甲乙酮、乙酸乙酯或它們的混合溶劑中； (2)FB88#耐高溫粉末涂料樹脂 此種硼酚醛樹脂為淺黃色粉末狀，細(xì)度為80— 200目，樹脂起始分解溫度大于430°C，大量分解溫度在500°C以上，900°C殘?zhí)柯矢哂?0% ;FB88#可快速溶解于小于60°C的酒精中，還可溶于DMF、無水乙醇、工業(yè)酒精、丁醇、乙二醇、丙酮、丁酮、甲乙酮、乙酸乙酯或它們的混合溶劑中； (3)自制硼酚醛樹脂 此種硼酚醛樹脂為淺黃綠色固體，采用先由酚和硼化物合成硼酸酚酯，然后和固體醛類縮合成樹脂的方法制得。
4.如權(quán)利要求3所述自制硼酚醛的制備方法，其特征在于 硼酚醛樹脂的合成采用以一定物質(zhì)量之比的苯酚和甲醛，根據(jù)需要調(diào)節(jié)硼酸的用量，以氫氧化鈉作為催化劑，甲苯作為脫水劑，將28. 2 g的苯酚和40ml甲苯溶液加入到安裝有冷凝器、溫度計、電動攪拌器和500ml四口瓶中，在油浴中升溫至90°C，加入定量硼酸，同時加入氫氧化鈉至pH=7. 5，該溶液在90 100°C溫度下反應(yīng)一段時間，然后，加入一定量的多聚甲醛，在110 120°C之間攪拌反應(yīng)數(shù)小時，冷卻抽真空后即得淺黃綠色的樹脂固體，反應(yīng)是二步法完成，其中硼酸、苯酚、甲醛物質(zhì)量之比為I :3 :(2. 4 4. 5)。
5.如權(quán)利要求I所述，此種涂料甲組分所用的混合溶劑為正丁醇、乙酸乙酯、環(huán)己酮，其體積比為1:1:1。
6.如權(quán)利要求I所述，環(huán)氧樹脂為E-44和E-51，顏填料中所用的鈦白粉為金紅石型鈦白粉，碳化硅為綠色碳化硅，白炭黑為沉淀白炭黑。
7.如權(quán)利要求I所述，此種涂料的制備方法特征在于將按照比例配好的甲組分經(jīng)球磨后與一定質(zhì)量的乙組分混合，在70— 140°C預(yù)固化I. 5小時，再在140— 170°C固化I. 5—2小時。
8.如權(quán)利要求5所述，涂料制備方法中固化溫度，其特征在于預(yù)固化過程分為三段進(jìn)行，在70°C加熱0. 5小時，107°C加熱0. 5小時，140°C加熱0. 5小時，使混合溶劑充分揮發(fā)。
9.如權(quán)利要求I所述，此種涂料的特征在于引入了硼酚醛，它除了具有一般酚醛樹脂優(yōu)良的耐酸、耐堿性能外，其熱分解溫度可高達(dá)438°C，由于B-O鍵能(774. 04 kj/mol)高于C-C鍵能(334. 72 kj/mol),故硼酚醛固化物(含有硼的三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))的耐熱性和耐燒蝕性遠(yuǎn)高于普通酚醛樹脂；另外，B-O鍵又具有較好的柔順性，故硼酚醛樹脂的脆性降低、力學(xué)性能有所提高，并常用作膠粘劑，以提高材料的綜合性能；同時引入液體丁腈橡膠，改善了涂料的柔韌性。
10.如權(quán)利要求I所述，此種涂料使用上的特征在于可直接涂于處理過的金屬表面，無需底漆與面漆。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含硼的耐高溫耐磨重防腐石油管道內(nèi)壁涂料的組成物以及制備方法。該種耐高溫耐磨重防腐石油管道內(nèi)壁涂料甲組分由基料、顏料、溶劑、消泡劑和分散劑組成，其原料組成按質(zhì)量百分比為環(huán)氧樹脂11.7%—17.4%，硼酚醛樹脂4.7%—9.7%，顏填料28.6%—39.7%，消泡劑0.02%，混合溶劑40.3%—50%；乙組分為胺類固化劑。本發(fā)明中由于硼的引入，使涂料的耐高溫性能得到提高，同時本發(fā)明的耐磨，耐酸、堿、鹽性能均良好。
文檔編號C09D5/08GK102702930SQ20121013312
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者劉學(xué)彬, 張紅軍, 畢文軍, 洪德勝, 王重, 蔣洪敏 申請人:沈陽化工大學(xué), 盤錦中際特種管材制造有限公司