高温介质输送管用3pp涂料环氧粉末底漆及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涂料技术领域，涉及一种粉末涂料，具体地说，是一种高温介质输送管用3PP涂料环氧粉末底漆及其制备方法。
【背景技术】
[0002]利用金属管道进行生活和工业资源的输送已是现阶段城镇建设和工业上采用的常见手段。在利用管道的输送中，对金属管道的保护尤为重要。其中的油气输送管道通常采用3PE涂料结构进行保护。所谓3PE涂料，是由三种结构组成的:底层为FBE (熔结环氧)；中间层为胶粘剂；表层为PE (聚乙烯或高压聚乙烯)。所述3PE涂料结构结合了 FBE防腐形式耐阴极剥离的优良特性及PE的机械防护特性，所用的输送管道多以输送温度不超过85°C的油气。但是，由于开采难度的增加，在开采过程中需要用蒸汽驱油，因此，输送的油气的温度在逐渐提高(90?120°C)，而输送介质温度提高时如何解决管道防腐的问题是需要同步解决的。
[0003]对于输送介质温度较高的金属管道的外层防腐目前采用的是3PP涂层(三层聚丙烯涂层)，所述3PP涂层由底层环氧粉末、中间层粘接剂与外层PP (聚丙烯)三种结构构成。由于PP与PE材料本身性能的差异，使3PP与3PE涂层表现出不尽相同的性能，分别适用于不同的环境。所述3PP涂层在比3PE涂层具有更高的使用温度90-120°C，因此国外已有许多管道工程为了确保更高的防腐性能在使用3PP防腐涂层。
[0004]油气输送管道由于介质温度的影响，其对底漆附着力和阴极剥离的要求也相应提高了，但是，目前国际上对此还没有统一的标准，业界一般较为认可的标准有加拿大国家标准CAN/CSA-Z245.20-06 systemlB中关于涂层Tg2兰110 °C的涂层防腐蚀测试要求:95°C /_1.5V/28d 兰 20mm和 2° /PD 弯曲；壳牌(Shell)公司的 ISO 21809-1标准:95 0C /28d热水浸泡湿态附着力I级，95 °C /-1.5V/28d ^ 15mm，最高工作温度下的Twork°C /-1.5V/28d = 15mm ;以及土库曼斯坦输气工程的设计要求:最高工作温度120°C，要求涂层Tg23 125°C，120°C/_1.5V/28d阴极剥离腐蚀半径兰20mm (沙浴)，950C /-1.5V/28d ^ 15mm (沙浴)，95°C /-1.5V/28d ^ 15mm (烘箱)，用于模拟管道现场输送状态下的阴极剥离。在有些要求更高的场合，对金属管道的防腐要求比上述标准还严格，甚至要求在烘箱里95°C /-1.5V/ 28d，腐蚀半径要小于或等于8mm。目前，国际性跨国公司推出了一些相关的产品，如3M公司的226N、阿克苏诺贝尔公司的Resicoat R-556、威士伯公司的Pipeclad 80037，它们只能勉强满足上述部分标准和要求。因此，目前的涂料供应商还没有更好的产品能够满足上述标准和要求。而此类产品我国目前还不能自行生产，进口的话价格非常高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决上述问题，提供一种高温介质输送管用3PP涂料环氧粉末底漆，它通过使用环氧粉末底漆，能解决3PP防腐涂料对输送90?120°C油气介质管道的防腐问题，能有效防止腐蚀性土壤、烃类、化学品以及海水对油气输送管道的腐蚀；此外，所述涂料的成本更低；本发明的第二个目的是，提供所述3PP涂料环氧粉末底漆的制备方法。
[0006]通常，粉末涂料涂层对腐蚀介质的稳定性以及粉末涂料对金属基体的附着力强于液体涂料。3PP粉末涂料底漆的性能比3PE底漆在各方面都有明显提高。影响粉末涂料使用范围的一般因素是涂层的玻璃化转变温度、涂层的抗阴极剥离性能以及涂层的附着力。如果粉末涂料涂层能够满足Tg2S 125°C，120°C /-1.5V/28d阴极剥离腐蚀半径兰15_(沙浴)，95°C /-1.5V/28d ^ 15mm(沙浴)，95°C /-1.5V/28d ^ 15mm(烘箱)，95°C /28d 湿态附着力一级，_10°C/2.5° /I3D通过，3J冲击通过，业界会认为:所述涂层具有能满足90?120°C长期服役的3PP性能。
[0007]为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。
[0008]一种高温介质输送管用3PP涂料环氧粉末底漆，其特征在于，其各原料组分的重量百分比为:
环氧树脂40?65% ；
主固化剂 6?25% ；
副固化剂 I?5%;
填料25?45% ；
促进剂 0.1?2% ；
颜料0.01?1% ；
流平剂 0.3?1% ；
白炭黑 0.2?1%。
[0009]可选的，所述环氧树脂为含有苯环、结构偏刚性、耐温性好的树脂，为噁唑烷酮环氧树脂、四酚基乙烷缩水甘油醚或双环戊二烯环氧树脂的一种。
[0010]可选的，在所述环氧树脂中能拼接不超过所述环氧树脂总重量10%的当量为450?500g/eq的双酚A环氧树脂以改善韧性；所述双酚A环氧树脂树脂能采用单一的刚性结构树脂，或采用多种刚性结构树脂的混合物，或采用刚性结构树脂与指定当量的双酚A环氧树脂的混合物。
[0011]可选的，所述主固化剂为刚性结构、多苯环化、官能度多2的、同时有利于交联密度的固化剂，为酚醛、间苯二酚、3，3’-氨基二苯砜或双对氨基苯基双酚A的一种。
[0012]可选的，所述副固化剂为大分子环胺、席夫碱或者羟胺类；为能够与环氧固化并形成具有五元、六元螯合环结构、中心氮原子有富余电子结构的化合物的一种，如邻苯二甲酸二酰餅、间苯二甲酸二酰餅、二(2-氛基乙基)氨基乙腈或2-[二(3-氨基丙基)氨基]-1-乙醇。
[0013]可选的，所述促进剂为改性咪唑，如:环氧加成改性咪唑、2-苯基咪唑或氰乙基咪唑，具有好的体系相容性及侧基位阻，对涂料体系反应有良好的空间选择性。
[0014]可选的，所述填料为耐酸、耐碱型填料，如硅灰石、硅微粉、沉淀硫酸钡、云母粉或玻璃鳞片的一种或两种，其中，添加的片层结构不得超过总填料量的25%。
[0015]可选的，所述流平剂为PF-67/PV88、BYK的3900P或3951P丙烯酸酯改性流平剂的一种；所述颜料为群青、钛白和或酞青蓝的一种或两种。
[0016]可选的，所述白炭黑选择比表面积多200 Hl2 /g的亲水性气相二氧化硅，如卡博特A200或瓦克化学N20 (白炭黑)。
[0017]为实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案。
[0018]上述高温介质输送管用3PP涂料环氧粉末底漆的制备方法，其特征在于，包含以下步骤:
(1)原料准备
各原料组分的质量百分比为:
环氧树脂40?65% ；
主固化剂 6?25% ；
副固化剂 I?5%;
填料25?45% ；
促进剂 0.1?2% ；
颜料0.01?1% ；
流平剂 0.3?1% ；
白炭黑 0.2?1%;
按各原料的质量百分比准确地称取除白炭黑以外的组分，误差不能超过< 0.1% ;
(2)分散与压片
将除白炭黑以外的各原料通过高速分散机(大于800r/min)进行分散，然后在双螺杆挤出机上挤出，挤出机第一段温度为20?35°C，第二段温度为85?95°C，第三段温度为95?1050C ;控制压片双辊的间距为2?3mm，控制压出片的厚度彡3mm ；
(3)压片破碎
将步骤(2)的压出片采用通有冷却水的压辊进行冷却，然后再破碎，破碎后的物料厚度 2mm ；
(4)添加白炭黑
按各原料的质量百分比称取白炭黑，将步骤(3)破碎的压出片与白炭黑进行混合，混合后控制磨粉机温度不超过30°C，相对湿度控制在低于65% ;
(5)磨粉过滤网
将所述破碎的压出片与白炭黑的混合物料放入磨粉机中磨粉，用120目的筛网过滤:过粗的粉末无法通过120目筛网，太细的粉末则直接由抽风带入旋风分离器中的回收料筒，剩下的既为目标产物一一3PP涂料环氧粉末底漆，按25kg/箱包装产品。
[0019]本发明的积极效果是:
本发明高温介质输送管用3PP涂料环氧粉末底漆的最大特点是:粉末涂料Tg2^ 125 °C ;高温阴极剥离强95 0C /-1.5V/28d，腐蚀半径彡8mm (烘箱中测试)；95 0C /-1.5V/28d，腐蚀半径彡6_ (砂浴)；120 °C /-1.5V/28d，腐蚀半径彡8_ (砂浴)；950C /28d湿态附着力一级；同时能满足-10°C /2.5° /PD，冲击彡3J的标准。本发明制备的高温介质输送管用3PP涂料环氧粉末底漆能够在120°C高温下长期服役。
【具体实施方式】
[0020]以下给出本发明高温介质输送管用3PP涂料环氧粉末底漆及其制备方法的【具体实施方式】，提供7个实施例。但是应当指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。
[0021]本发明在实施中采用的标准为:
(I)加拿大国家标准CAN/CSA -Z245.20-06 systemlB中关于涂层Tg23 110°C的涂层防腐蚀测试要求:95°C /-1.5V/28d ^ 20mm和2° /PD弯曲。
[0022](2)壳牌(Shell)公司的ISO 21809-1标准:95°C /28d热水浸泡湿态附着力I级，950C /-1.5V/28d ^ 15mm，最高工作温度下的 Twork°C /-1.5V /28d ^ 15mm.(3)土库曼斯坦输气工程的设计要求:最高工作温度120°C，要求涂层Tg2S 125°C,120 0C /-1.5V/28d 阴极剥离腐蚀半径兰 20mm (沙浴)，95°C /-1.5V/28d ^ 15mm (沙浴)，95°C /-1.5V/28d ^ 15mm (烘箱)，用于模拟管道现场输送状态下的阴极剥离。
[0023]实施例1
(一)一种高温介质输送管用3PP涂料环氧粉末底漆的制备方法，包含以下步骤:
(I)原料准备
各原料组分