无溶剂内减阻涂料的研制

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1、无溶剂内减阻涂料的研制摘要：针对溶剂型内减阻涂料存在的溶剂浪费、污染环境和施工安全隐患问题，研究开发了一种无溶剂型内减阻涂料，着重介绍了固化剂的选择，并对其性能与溶剂型产品进行了比较。关键词：无溶剂；内减阻；涂料中图分类号：F767文献标识码：A0引言国内外大口径长输天然气管道普遍采用内涂层减阻技术来增加输气量，降低输送成本。目前天然气长输管道内减阻涂层以溶剂型环氧涂料为主，溶剂含量高达40%~50%，涂装后大量溶剂挥发，给卫生、安全、环保带来严重问题。由于溶剂挥发，漆膜中往往存在较多的针孔，同时会有一定的有机溶

2、剂残存在漆膜中，降低漆膜的耐磨性能和防腐性能，由于要定期进行清管和内检，检测器通过耐磨性能低的漆膜时极易造成漆膜划伤问题。而且，由于设备或人员操作问题，有时会造成管输气体的水、硫等腐蚀性介质超标，溶剂型内减阻涂料的漆膜将难以抵抗其产生的破坏作用，产生起泡和剥离问题，漆膜一旦发生起泡和剥离，一方面会增加输送阻力，另一方面会造成场站设施的堵塞。9针对溶剂型内减阻涂料出现的以上问题，本研究制备出了一种无溶剂内减阻涂料，经检测，涂料的性能符合APIRP5L2的技术要求，而且涂层对钢铁基材具有更高的粘结力和抗剪切强度。1技

3、术原理溶剂型内减阻涂料含有的有机溶剂大大降低了体系的粘度，而无溶剂内减阻涂料不含有机溶剂，这使得无溶剂内减阻涂料的粘度比溶剂型产品大。在现有喷涂设备和工艺的条件下，如果不能有效降低无溶剂内减阻涂料的粘度，第一，涂料成膜过程中气泡难以排出，容易在涂层中形成漏点；第二，涂料雾化不好，涂膜表面粗糙，严重时可造成流挂现象。因而在保证涂膜性能高于溶剂型产品的前提下，如何有效降低无溶剂内减阻涂料的粘度是本研究的一项重点。由于无溶剂内减阻涂料的成膜树脂必须选择低分子量的液态环氧树脂，这就使得无溶剂型内减阻涂膜脆性增加，抗弯曲性

4、能降低。因此提高无溶剂内减阻涂料的抗弯曲性能是本研究的一项技术难点。为此，本研究在环氧树脂中加入了一定量的反应活性增韧剂，一方面可以减少涂料本身的粘度，另一方面可以增加涂层的韧性；固化剂选用了低粘度的改性聚酰胺，同样用来增加涂层的柔韧性，提高光泽度。研制的无溶剂内减阻的特性为：对基材的粘结性能好，柔韧性、机械性能理想，完全达到APIRP5L2标准的规定。92无溶剂内减阻涂料的性能表1为无溶剂内减阻涂料的性能。表1无溶剂内减阻涂料性能试验项目技术指标测试结果执行标准外观Cardiner60°光泽仪测取的涂层光泽大于

5、或等于5080ASTMD523抗剥离涂层不应被以条状刮去，而应成片剥落，搓捻时，剥落片应成粉状颗粒。合格APIRP5L2附录C硬度25℃时，最小94Buchholz95DIN53153磨损系数≥2326ASTMD968方法A抗弯曲弯曲圆柱直径13mm，目视检查，试片涂层应无剥落或开裂无开裂ASTMD522附着力除切口外任何材料均无脱落无脱落APIRP5L2附录D气压起泡无起泡无起泡APIRP5L2附录E水压起泡无起泡无起泡APIRP5L2附录F耐盐雾（500h）涂层无起泡，用干净胶带撕裂涂层包括划线在内最多3.2

6、mm合格ASTMB117耐水与甲醇等容量混合溶液100%浸泡，5d在距边缘6.3mm范围内无水泡无水泡APIRP5L2饱和碳酸钙蒸馏水溶液-100%浸泡，室温，21d9在距边缘6.3mm范围内无水泡无水泡APIRP5L23结果与讨论3.1成膜物质的选择由于成膜树脂的分子量的增加，涂料粘度也会增加，这会对喷涂设备和工艺提出更高的要求，故而采用低分子量环氧改性树脂作为无溶剂内减阻涂料的成膜树脂。目前，广泛用于无溶剂环氧涂料的成膜树脂，是低粘度的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和脂肪族环氧树脂[1]。经过对几种常见的

7、低粘度双酚A型环氧改性树脂进行粘度测试和抗弯曲性试验，最终确定了成膜树脂的种类。该成膜树脂与加成固化剂交联固化后的涂层有效交联密度大，机械性能和防腐蚀性介质渗透能力强。在环氧树脂中加入活性稀释剂可以降低树脂的粘度并改善涂层韧性[2~4]。然而，随着活性稀释剂的加入，涂层的玻璃化温度也会相应降低，对涂层性能有很大的影响，因此不能通过持续添加活性稀释剂来达到降低A组分粘度和提高涂料韧性的目的。经过大量调研和实验研究，选用了一种环氧值在0.2~0.3的两端有环氧基的活性稀释剂，该活性稀释剂的用量在20%之内，对涂层的玻

8、璃化温度影响在可接受的范围之内。该活性稀释剂的用量和涂层的玻璃化温度的关系见图1和图2。9图1不同用量的活性稀释剂下涂层的玻璃化温度图2活性稀释剂用量和涂层玻璃化温度的关系3.2固化剂选择环氧树脂固化剂种类繁多，选择不同的固化剂可以改进无溶剂涂料涂层的物理机械性能，通常选取自由体积较大的固化剂，使涂层既有良好的粘结强度又有适合的物理机械性能。由于脂肪胺类固化剂的固化速度较