专利名称：含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种环氧涂料的应用。
背景技术：
目前用于铸铁管的防腐内衬一般有两种，一种是一般的水泥砂浆内衬，另一种是有机涂料防腐内衬。水泥砂浆内衬对球铁管具有好的防腐性能，属于主动防腐，但是由于其固有的碱性特征，使其在管道，尤其小口径管道的输水初期引起水质的PH值升高、铝离子含量的升高，影响水质的卫生性能。有机涂料防腐内衬(例如环氧、聚氨酯内衬)虽然解决了这一问题，但是要在铸铁管内壁喷涂一层这样的内衬，其厚度必须> 500 μ m才能达到一定的防腐效果，从而使得价格昂贵，这样的防腐方式属于被动防腐。例如，中国专利CN1250856A公开了一种免烧陶瓷内衬球墨铸铁管及其制法，其涂层由环氧树脂等构成，直接喷涂在球墨铸铁管内壁，涂层厚1-2毫米。显然，这样的厚度必然需要提高生产成本，同时一旦这样的涂层有一点破损或者漏涂，这样的点会给管线带来致命的灾害，在这些薄弱环节腐蚀加剧，造成腐蚀穿孔。而日本专利JP平3-14988则公开了一种铸铁管防腐内衬，在铸铁管1的内壁依靠离心作用衬涂一层水泥砂浆内衬2，然后再在水泥砂浆层2上插入一层由聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯形成的圆形内衬膜而形成的具有抗流体腐蚀作用的内衬管。此专利技术是直接将一个圆形的树脂膜插入到铸铁管水泥砂浆的表层，并且利用形状上匹配来防止其剥离。虽然其利用多层涂层的方式，但是，这里所用的聚乙烯类物质本身的耐冲刷性能不好， 且不容易附着于纯水泥砂浆上，一般需要在水泥砂浆内衬中添加有机物质来增强其附着力，进而使得整个生产工艺变得更为复杂，成本也越高。可见，选择一种主动防腐与被动防腐相结合的具有优异防腐性能，并且性价比较高的新型内衬是铸铁管研究中的关键，进一步的，因为在输水过程中不可避免的会遇到压力的升降以及停机检修再升压的过程，所以压力循环性能是表征铸铁管及管件是否合格的重要指标，而该项指标能否合格与涂层厚度有直接关系，但厚度增加必然导致生产成本的增加，因此厚度的限制是这类管及管件研究中的难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬和一种具有该复合防腐内衬的铸铁管及管件。该复合防腐内衬具有以下优点水性环氧涂料封面层可以抑制水泥砂浆中的碱性物质及有害成分的析出，保证水质的卫生性能；水性环氧涂料封面层可将砂浆中的水份密封起来，促进水泥砂浆的水合反应，利于养生，阻止裂纹的产生；同时水性环氧涂料封面层与水泥砂浆内衬结合，兼具了水泥砂浆内衬的主动防腐与有机涂层被动防腐性能，即使环氧封面层有破损和漏涂点，那么水泥砂浆内衬就会提供主动防腐，保证了管线的长期防腐性；含有复合防腐内衬的铸铁管内壁光滑，可减小水泥砂浆内衬的糙率系数，相比水泥内衬具有提高水力性能的作用；该复合防腐内衬能经受在输水过程中水压的升降变化，而防腐内衬不受损害；此外，本复合防腐内衬的综合成本比有机涂料防腐内衬低得多，可有效地降低管线的综合成本。本发明含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其由水泥砂浆内衬层和在水泥砂浆内衬层上涂覆的水性环氧涂料封面层组成。本发明含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其中所述水性环氧涂料封面层的水性环氧涂料由A组分和B组分组成，其中A组分由按质量百分数计的下列组分组成环氧树脂E-5110. 0-50. 0%烯丙基缩水甘油醚和/或丁基缩水甘油醚 0-5. 0% ；B组分由按质量百分数计的下列组分组成
水性环氧树脂固化剂20.0-60.0%
去离子水20.0-55.0%
颜填料0-50.0%
润湿分散剂0-4.0%
消泡剂0-1.0%
触变剂0-2.0%;水性环氧树脂固化剂是指具有自乳化作用的改性聚酰胺或具有自乳化作用 的改性脂肪胺或具有自乳化作用的环氧-多胺加成物，水性环氧涂料封面层的厚度为 20-250 u m0上述质量百分数是指相应组分在水性环氧涂料中所占的质量百分数。烯丙基 縮水甘油醚简写为AGE，丁基缩水甘油醚简写为BGE。本发明含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内村，其中所述水性环氧涂料封面层 的水性环氧涂料由A组分和B组分组成，其中A组分由按质量百分数计的下列组分组成环氧树脂E-5115. 0-30. 0%烯丙基缩水甘油醚和/或丁基缩水甘油醚0-4.0%;B组分由按质量百分数计的下列组分组成
水性环氧树脂固化剂27-45.0%
去离子水24.0-50.0%
颜填料0-30.0%
润湿分散剂0-1.0%
消泡剂0-0.5%
触变剂0-0.9%。 本发明含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内村，其中所述自乳化型改性聚酰胺优选为美国气体化工产品公司生产的ANQUAMINE360、ANQUAMINE287 ；所述自乳化型改性脂肪胺优选为Shell公司的8573-wy-60 ；美国气体公司的ANQUAMINE 70UANQUAMINE72U ANQUAMINE777 ；江苏圣杰特种环氧树脂有限公司的HTW-208 ；COGNIS公司的WATERP0XY 751 ；所述自乳化型环氧-多胺加成物优选为青岛海洋化工研究院生产的WEC-402。本发明含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其中所述颜填料优选为钛白粉和/或滑石粉和/或石英粉和/或炭黑和/或沉淀硫酸钡。本发明含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其中所述触变剂为有机膨润土或二氧化硅或氢化蓖麻油；所述消泡剂为非离子型表面活性剂或醚改性聚硅氧烷基消泡剂或双胞表面活性剂或分子级消泡剂；所述润湿分散剂为非离子表面活性剂或聚合型润湿分散剂或双胞表面活性剂或高分子量润湿分散剂。本发明中触变剂、消泡剂、润湿分散剂均是常规选择。消泡剂为分子级消泡剂时，优选为Surfynol MD 20或Surfynol MD30 ；消泡剂为非离子型表面活性剂时，优选的为Surfynol 400系列产品；消泡剂为醚改性聚硅氧烷基消泡剂时，可选择Surfynol DF-62或i^oamex 815N或!^oamex 822 ；消泡剂为双胞表面活性剂时，优选的为EnviroGem AD01。湿润分散剂为非离子表面活性剂时，可选择Surfynol 400系列产品，优选的为 SurfynO1420，湿润分散剂为聚合型润湿分散剂时，优选的为TEGO Dispers 715W ；湿润分散剂为双胞表面活性剂时，优选的为TEGO Twin 4000或EnviroGem ADOl ；湿润分散剂为高分子量润湿分散剂，优选的为DISPERBI-190。本发明含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其中所述水性环氧涂料封面层的厚度，优选为40-250 μ m,更优选为40-200 μ m。本发明含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其中所述水泥砂浆内衬层的原料由按质量份计的以下组份组成波特兰水泥或抗硫酸盐水泥100份，河砂100-150份， 水30-70份，减水剂0-1. 5份。减水剂可选自聚羧酸系高性能减水剂。本发明含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其中所述水泥砂浆内衬层的厚度为1. 5-15mm ；优选为3_13mm ；更优选为5. 5_10mm。水泥砂浆内衬层的厚度根据管径的不同有所变化，对于铸铁管内壁，最小值为1. 5毫米的水泥砂浆内衬足以保证铸铁管抗腐蚀， 然而铸铁管在铸造的过程中内壁会有铸铁渣层，管径越大，渣层越厚，水泥砂浆内衬的厚度过薄会遮盖不住铸铁渣层；当然水泥砂浆内衬过厚，会造成原料的浪费，不仅会造成内径的减小而且会导致环氧涂层涂覆的困难。所得到的水泥砂浆内衬按照ASTM D4541标准，拉拔强度在2-8MPa。一种含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬的制造方法，其特征在于包括以下步骤(1)水泥砂浆内衬层的制造、养生、表面处理，(2)采用高压无气喷涂或滚涂的方式将环氧涂料涂覆于经过表面处理的水泥砂浆内衬层上，其中所用水性环氧涂料的制造方法如下A组分制造方法将环氧树脂E-51与活性稀释剂按比例混合均勻，其中活性稀释剂是指烯丙基缩水甘油醚和/或丁基缩水甘油醚。B组分制造方法在容器中加入全部的所需环氧树脂固化剂，在缓慢搅拌下将50 80质量％的所需去离子水、20% 40质量％的所需消泡剂、全部的所需润湿分散剂、全部的所需颜填料缓慢加入，然后提升速度至在1000rpm-2000rpm高速分散lOmin，然后进行砂磨至细度< 40um，最后再加入剩余的水、剩余的消泡剂、全部的所需触变剂，在 200-600rpm低速下混合30min，过滤。A组分和B组分混合使用，现混现用。本发明具有复合防腐内衬的铸铁管，由铸铁管和在铸铁管内壁上衬涂的上述之一复合防腐内衬组成。本发明具有复合防腐内衬的铸铁管，其中所述铸铁管的铸铁材料为球墨铸铁。本发明具有复合防腐内衬的铸铁管件，由铸铁管件和在铸铁管件内壁上衬涂的上述之一的复合防腐内衬组成。本发明具有复合防腐内衬的铸铁管件，其中所述铸铁管件的铸铁材料为球墨铸铁。本发明具有复合防腐内衬的铸铁管或管件的具体制备工艺如下(1)水泥砂浆的衬涂该步骤是现有技术，对于铸铁管(铸铁直管)来说，通过铸铁管一边在离心机上旋转，一边采用螺旋给料或泵送的方式将水泥砂浆拌合料置于铸铁管内壁，且使之在球墨铸铁管轴向上分布均勻，然后使铸铁管高速旋转，依靠离心作用将水泥砂浆内衬均勻分布形成水泥砂浆内衬层；这样的方式可使水泥砂浆内衬紧密地与铸铁管壁相贴，增加水泥砂浆内衬与铸铁管壁之间的附着力，减少空鼓等缺陷。该步骤是现有技术，对于铸铁管件(异形管)来说，水泥砂浆内衬则采用喷涂或手工涂抹，喷涂是将水泥砂浆通过高速旋转喷头喷涂到管内表面，或者用砂浆喷枪通过压缩空气将水泥砂浆喷涂到管内表面，形成一定厚度的水泥砂浆内衬层。(2)水泥砂浆内衬的养生采用蒸汽养生的方式对水泥砂浆内衬层进行养生，养生温度为40°C -80°C，湿度为90%以上，养生时间为几-iai之间，这样的养生方式可以使水泥砂浆内衬在短时间内的强度达到70%以上的观天自然养生强度；(3)水泥砂浆内衬的表面处理水泥砂浆内衬层养生后，采用内磨和/或压力水冲洗和/或喷砂的方式对水泥砂浆内衬层表面进行处理，去掉表面浮浆等污物；采用压力水冲洗或高压风吹走水泥砂浆内衬层的灰尘等污物；(4)水性环氧涂料的涂覆首先按比例将A组分与B组分混合均勻，现混现用，采用高压无气喷涂或滚涂的方式将环氧涂料涂覆于经过表面处理的水泥砂浆内衬层上。本发明具有复合防腐内衬的铸铁管或管件具有以下优点和积极效果1.此复合防腐内衬结合了主动防腐与被动防腐的综合性能，即环氧涂料封面层的实施减少或隔绝了水与水泥砂浆内衬的接触机会，此为被动防腐，同时也减缓或阻止了水泥砂浆内衬中的碱性物质向外释放的机会，这也就保证了水泥砂浆的碱性物质会长久的富集于球铁管的内壁，可使铁管内壁钝化，此为主动防腐，保证了长久的防腐性。2、此复合防腐内衬由于环氧涂料封面层的实施，减少或隔绝了水泥砂浆内衬碱性物质向水中释放的机会，从而保证了水质的质量。抑制水泥砂浆内衬碱性物质析出主要通过如下性能来证明1)动态长期密封性能动态长期密封性能的检测，是将所述铸铁管或管件，用流速为1. 8 3. 5m/s、pH值为8的水循环冲刷封面层3个月，且不断增压、减压，检测循环水的pH值为8 < pH彡9. 5。2)静态长期密封性能将配制的pH值为8的水充满整个防腐内衬铸铁管或管件内，浸泡2个月后，检测浸泡水的PH值变化L彡0. 5。3、水性环氧封面层材料不含任何有机溶剂，封面层干燥后无毒。因此，完全可以作为饮用水管道防腐内衬，不会对水质造成污染，不会产生对人体有害的物质。4、水性环氧封面层表面光滑，降低了摩擦阻力，加大了水流速度，节省了输送能量。5、上述具有复合防腐内衬的铸铁管或管件，具有液压循环环境中内衬层不剥离不破损的性能。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明本发明的防腐内衬管采用Dmoo球墨铸铁管，具体制备工艺如下(1)水泥砂浆的衬涂该步骤是现有技术，对于铸铁管(铸铁直管)来说，通过铸铁管一边在离心机上旋转，一边采用螺旋给料或泵送的方式将水泥砂浆拌合料置于铸铁管内壁，且使之在球墨铸铁管轴向上分布均勻，然后使铸铁管高速旋转，依靠离心作用将水泥砂浆内衬均勻分布形成水泥砂浆内衬层；这样的方式可使水泥砂浆内衬紧密地与铸铁管壁相贴，增加水泥砂浆内衬与铸铁管壁之间的附着力，减少空鼓等缺陷。该步骤是现有技术，对于铸铁管件(异形管)来说，水泥砂浆内衬则采用喷涂或手工涂抹，喷涂是将水泥砂浆通过高速旋转喷头喷涂到管内表面，或者用砂浆喷枪通过压缩空气将水泥砂浆喷涂到管内表面，形成一定厚度的水泥砂浆内衬层。(2)水泥砂浆内衬的养生采用蒸汽养生的方式对水泥砂浆内衬层进行养生，养生温度为40°C -80°C，湿度为90%以上，养生时间为^1-Ia1之间，这样的养生方式可以使水泥砂浆内衬在短时间内的强度达到70%以上的观天自然养生强度；(3)水泥砂浆内衬的表面处理水泥砂浆内衬层养生后，采用内磨和/或压力水冲洗和/或喷砂的方式对水泥砂浆内衬层表面进行处理，去掉表面浮浆等污物；采用压力水冲洗或高压风吹走水泥砂浆内衬层的灰尘等污物；(4)水性环氧涂料的涂覆首先按比例将A组分与B组分混合均勻，采用现有技术高压无气喷涂或滚涂的方式将环氧涂料涂覆于经过表面处理的水泥砂浆内衬层上。其中所用水性环氧涂料的制造方法如下
A组分制造方法将环氧树脂E-51与活性稀释剂按比例混合均勻，其中活性稀释剂是指烯丙基缩水甘油醚和/或丁基缩水甘油醚。B组分制造方法在容器中加入全部的所需环氧树脂固化剂，在缓慢搅拌下将 50 80质量％的所需去离子水、20% 40质量％的所需消泡剂、全部的所需润湿分散剂、全部的所需颜填料缓慢加入，然后提升速度至在1000rpm-2000rpm高速分散lOmin，然后进行砂磨至细度< 40um，最后再加入剩余的水、剩余的消泡剂、全部的所需触变剂，在 200-600rpm低速下混合30min，过滤。采用上述方法分别按照表1-表3所列组分生产，获得具有复合防腐内衬的铸铁管或管件表1水泥砂浆内衬层原料的组成
权利要求
1.一种含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其特征在于由水泥砂浆内衬层和在水泥砂浆内衬层上涂覆的水性环氧涂料封面层组成。
2.根据权利要求1所述的含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其特征在于所述水性环氧涂料封面层的水性环氧涂料由A组分和B组分组成，其中A组分由按质量百分数计的下列组分组成环氧树脂E-51烯丙基缩水甘油醚和/或丁基缩水甘油醚 B组分由按质量百分数计的下列组分组成 水性环氧树脂固化剂去离子水颜填料润湿分散剂消泡剂10. 0-50. 0% 0-5. 0% ；20.0-60.0% 20.0-55.0%0-50.0%0-4.0%0-1.0% 0-2.0%；触变剂水性环氧树脂固化剂是指具有自乳化作用的改性聚酰胺或具有自乳化作用的改性脂肪胺或具有自乳化作用的环氧-多胺加成物，所述水性环氧涂料封面层的厚度为 20-250 μm0
3.根据权利要求2所述的含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其特征在于所述水性环氧涂料封面层的水性环氧涂料由A组分和B组分组成，其中 A组分由按质量百分数计的下列组分组成环氧树脂Ε-51烯丙基缩水甘油醚和/或丁基缩水甘油醚 B组分由按质量百分数计的下列组分组成 水性环氧树脂固化剂去离子水颜填料润湿分散剂15-30. 0% 0-4. 0% ；27-45.0% 24.0-50.0% 0-30.0% 0-1.0%消泡剂0-0.5%触变剂0-0.9%。
4.根据权利要求2或3所述的含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其特征在于 所述颜填料为钛白粉和/或滑石粉和/或石英粉和/或炭黑和/或沉淀硫酸钡。
5.根据权利要求4所述的含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其特征在于所述触变剂为有机膨润土或二氧化硅或氢化蓖麻油；所述消泡剂为非离子型表面活性剂或醚改性聚硅氧烷基消泡剂或双胞表面活性剂或分子级消泡剂；所述润湿分散剂为非离子表面活性剂或聚合型润湿分散剂或双胞表面活性剂或高分子量润湿分散剂。
6.根据权利要求2-5之一所述的含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其特征在于所述水性环氧涂料封面层的厚度优选为40-250 μ m,更优选为40-200 μ m。
7.根据权利要求3所述的含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其特征在于 所述水泥砂浆内衬层的原料由按质量份计的以下组份组成波特兰水泥或抗硫酸盐水泥 100份，河砂:100-150份，水:30-70份，减水剂:0-1. 5份。
8.根据权利要求2-7之一所述的含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬，其特征在于所述水泥砂浆内衬层的厚度为1. 5-15mm ；优选为3_13mm ；更优选为5. 5-lOmm。
9.一种如权利要求2-8之一所述的含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬的制造方法，其特征在于包括以下步骤(1)水泥砂浆内衬层的制造、养生、表面处理，(2)将环氧涂料涂覆于经过表面处理的水泥砂浆内衬层上，其中所用水性环氧涂料的制造方法如下A组分制造方法将环氧树脂E-51与活性稀释剂按比例混合均勻，其中活性稀释剂是指烯丙基缩水甘油醚和/或丁基缩水甘油醚；B组分制造方法在容器中加入全部的所需环氧树脂固化剂，在缓慢搅拌下将50 80 质量％的所需去离子水、20% 40质量％的所需消泡剂、全部的所需润湿分散剂、全部的所需颜填料缓慢加入，然后提升速度至在1000rpm-2000rpm高速分散lOmin，然后进行砂磨至细度< 40um，最后再加入剩余的水、剩余的消泡剂、全部的所需触变剂，在200-600rpm低速下混合30min，过滤；A组分和B组分混合使用。
10.一种具有复合防腐内衬的铸铁管，其特征在于由铸铁管和在铸铁管内壁上衬涂的、如权利要求1-8之一所述的复合防腐内衬组成。
11.根据权利要求10所述的具有复合防腐内衬的铸铁管，其特征在于铸铁管的铸铁材料为球墨铸铁。
12.—种具有复合防腐内衬的铸铁管件，其特征在于由铸铁管件和在铸铁管件内壁上衬涂的、如权利要求1-8之一所述的复合防腐内衬组成。
13.根据权利要求12所述的具有复合防腐内衬的铸铁管件，其特征在于铸铁管件的铸铁材料为球墨铸铁。
全文摘要
本发明涉及一种含有水性环氧涂料封面层的复合防腐内衬及其应用，该复合防腐内衬由水泥砂浆内衬层和在水泥砂浆内衬层上涂覆的水性环氧涂料封面层组成，本发明的优点在于可以抑制水泥砂浆中的碱性物质及有害成分的析出；水性环氧涂料封面层可将水泥砂浆中的水份密封起来，阻止裂纹的产生；同时兼具了水泥砂浆内衬的主动防腐与有机涂层的被动防腐性能；可减小水泥砂浆内衬的糙率系数；该复合防腐内衬能经受在输水过程中水压的升降变化，而防腐内衬不受损害。
文档编号F16L58/04GK102297317SQ20111022452
公开日2011年12月28日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者刘延学, 叶卫合, 周波, 商勃, 朱伟, 李军, 李宁, 李海顺, 申勇, 蒋慧 申请人:新兴铸管股份有限公司, 邯郸市特维佳合成材料有限公司