高耐腐蚀预制架空保温管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高耐腐蚀预制架空保温管及其制备方法，涉及保温管的技术领域，其技术方案要点是一种高耐腐蚀预制架空保温管，包括钢管基体，钢管基体外周面包覆有聚氨酯保温层，聚氨酯保温层外周面包覆有外护层，外护层外周面涂覆有防护层；所述防护层由防护液固化形成：所述防护液由包含以下原料制成：防护剂A，防护剂B，纳米自修复剂；所述防护剂A由包含以下原料制成：硝酸铈，过氧化氢，氟硅酸钠，水性丙烯酸树脂，1wt%氨水溶液，石墨烯，钼酸钠；所述防护剂B由包含以下原料制成：乙烯基三乙氧基硅烷，丙基三甲氧基硅烷，酸性溶剂，其具有机械强度高、耐腐蚀性能佳和防火阻燃的优点。

【技术实现步骤摘要】
高耐腐蚀预制架空保温管及其制备方法
本专利技术涉及保温管的
，更具体地说，它涉及一种高耐腐蚀预制架空保温管及其制备方法。
技术介绍
保温管是绝热管道的简称，常用于液体、气体及其他物质的输送，在石油、化工、航天、温泉、军事、集中供热、中央空调、市政等管道的绝热工程保温，包括钢套钢复合保温管和聚氨酯保温管两大类。其中聚氨酯保温管聚氨酯保温管从里到外由工作钢管层、聚氨酯保温层和高密度聚乙烯保护层组成。但是由于高密度聚乙烯存在机械性能差、易变形、易老化、易发脆、易应力开裂、表面硬度低、易刮伤等缺点，因此逐渐被镀锌铁皮保护层所替代。现有可参考申请公布号为CN107448691A的专利申请文件，公开了一种架空用聚氨酯泡沫预制保温管道，包括工作钢管、聚氨酯泡沫保温层以及外外护层，工作钢管与聚氨酯泡沫保温层之间喷涂有环氧粉末涂层，环氧粉末涂层喷涂在工作钢管的外表面，环氧粉末喷涂层为双层环氧粉末喷涂层，包括底层粉末层和面层粉末层；外护层套接在聚氨酯泡沫保温层的外表面，外护层的外表面设置有半环形挡板，所述挡板嵌接有半圆形管托；上述专利技术通过除锈、加热、喷涂、封堵、注料填充的工艺流程，从而使得本专利技术具有便于固定、防腐蚀性能强、抗机械冲击力强的优点。但是由于双层环氧粉末是喷涂在工作钢管与聚氨酯泡沫保温层之间，当保温管受到外力撞击和破坏而导致环氧粉末涂层、聚氨酯泡沫保温层以及外外护层出现破裂时，外界空气和水会沿着裂缝侵入至工作钢管处并与工作钢管接触，加速了工作钢管的腐蚀。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种高耐腐蚀预制架空保温管，其具有机械强度高、耐腐蚀性能佳和防火阻燃的优点。本专利技术的第二个目的在于提供一种高耐腐蚀预制架空保温管的制备方法，其具有制备过程简单且成膜质量高的优点。为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种高耐腐蚀预制架空保温管，包括钢管基体，所述钢管基体外周面包覆有聚氨酯保温层，所述聚氨酯保温层外周面包覆有外护层，所述外护层外周面涂覆有防护层；所述钢管基体由工作钢管制成，所述聚氨酯保温层由聚氨酯发泡制成，所述外护层由外护管制成且外护管为镀锌铁带材质，所述防护层由防护液固化形成；所述防护液由包含以下重量份的原料制成：防护剂A为20-30份，防护剂B为36-52份，纳米自修复剂为1-2份；所述防护剂A由包含以下重量份的原料制成：硝酸铈1-2份，过氧化氢2-3份，氟硅酸钠2-4份，水性丙烯酸树脂10-20份，1wt％氨水溶液20-40份，石墨烯6-8份，钼酸钠3-5份；所述防护剂B由包含以下重量份的原料制成：乙烯基三乙氧基硅烷1份，丙基三甲氧基硅烷2份，酸性溶剂10份。通过采用上述技术方案，防护剂A中的硝酸铈的硝酸根离子在过氧化氢的作用下可使钝化效果增强，从而使生成的防护层的质地更加致密，且稀土铈离子还能增强防护层的稳定性和机械强度。此外，氟硅酸钠与氨水反应可形成大量二氧化硅粒子，二氧化硅粒子表面上的硅烷醇基可以与水性丙烯酸树脂侧链上的羟基在120-140℃条件下发生交联，形成致密的网状结构大分子聚合物，从而有利于提高防护层的致密性以及耐指纹性能。防护剂B中的乙烯基三乙氧基硅烷和丙基三甲氧基硅烷在酸性溶剂的作用下可以水解出大量的硅烷醇基团，硅烷醇基团通过与镀锌层反应形成金属硅氧烷键填充到钝化膜的分子间隙中，从而提高了钝化膜的致密性；硅烷醇基团还能与防护剂A中的氟硅酸钠和钼酸钠发生复合钝化，形成的复合钝化膜中的硅、钼能够抑制锌腐蚀过程中的阳极反应，从而延缓腐蚀过程。除此之外，硅烷醇基团之间还可以形成交联的硅烷膜网包覆在镀锌层外周面，阻隔腐蚀性物质进入的同时还具有良好的疏水性，防止腐蚀性物质附着在防护层上。石墨烯加入后并在稀土铈离子的作用下，不仅增强了防护层的机械强度和耐火阻燃性能；而且其纳米尺寸还表现出优秀的疏水性能以及均匀分散的性能，从而能够填充到细小的缝隙以及空隙中，因此有效地增强了防护层对腐蚀性物质的屏蔽作用，提高了保温管的耐腐性性能。纳米自修复剂的引入可以通过释放缓蚀剂的方式及时对破损区域进行修复，从而防止外界腐蚀性物质通过破损区对内部镀锌层造成腐蚀，从而为保温管提供及时性和智能化的保护，进一步有利于提高保温管的耐腐蚀性能。进一步地，所述纳米自修复剂由包含以下重量份的原料制成：硫酸锌0.2-0.6份，1mol/L盐酸溶液100-200份，正硅酸四乙酯4-8份，聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚2-4份，缓蚀剂6-8份。通过采用上述技术方案，采用聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚作为模板剂，形成有机大分子结构为模板，在无机过渡性金属盐硫酸锌溶液和有机聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚之间的界面作用下的引导下，可自组装成孔介二氧化硅，将缓释剂装载到孔介二氧化硅内后形成纳米自修复剂，再将纳米自修复剂分散包埋在防护液中，防护液涂覆在镀锌层的外周面经固化形成防护层后，纳米自修复剂存在于防护层中，当防护层受到外力作用下发生破损时，破损处的孔介二氧化硅会释放出缓蚀剂，释放出的缓蚀剂可以在破损处形成一层致密的防护膜填充在破损处，从而有效防止外界的侵蚀物质通过破损处进入到防护层内，导致镀锌层发生腐蚀。进一步地，所述酸性溶剂由质量比为1:2的植酸和水解聚马来酸酐组成。通过采用上述技术方案，通过植酸和马来酸酐不仅能够为乙烯基三乙氧基硅烷和丙基三甲氧基硅烷的水解过程提供有利的酸性环境，而且植酸具有能与金属络合的羟基、氧原子和磷酸酯基等，可与镀锌层的锌离子络合形成大分子聚合物吸附在镀锌层的表面，从而增加了防护层的致密性；此外，水解聚马来酸酐所含有的聚合阴离子也能够与镀锌层的锌离子发生螯合形成大分子螯合物，从而进一步增加了防护层的致密性。进一步地，所述缓蚀剂为海藻提取物。通过采用上述技术方案，藻类中含有大量的糖类、蛋白质以及氨基酸等物质，这些物质中存在大量含N、含O、含S的基团以及共轭双键等活性中心可以吸附于镀锌层的表面，将镀锌层与腐蚀物质进行隔离，从而减低了镀锌层的腐蚀速率；同时藻类中的碘离子还能够与其他成分产生协同作用，进一步降低了镀锌层的腐蚀效率，从而大大提高了缓蚀效果。此外，海藻来源广、成本低且安全环保，环境安全友好。进一步地，所述海藻提取物的制备过程，包括以下步骤：(1)称取一定量的海藻进行浸泡和清洗，直至海藻表面无粘液；(2)将(1)中处理后的海藻加入去离子水，使料水的体积比达到1:5，之后置于打浆机中进行打浆，制成浆液；(3)将(2)中所得的浆液静置30min后，经过滤进行固液分离，取上层液体；(4)取(3)中过滤后的上层液体于温度为65℃条件下干燥2h，得到干燥粉末；(5)将(4)中的干燥粉末经过湿法球磨4h，之后将研磨后的干燥粉末过0.01μm超滤膜，通过0.01μm超滤膜的即为海藻提取物。通过采用上述技术方案，经过提取所得到海藻提取物的粒径为0.01μm(10nm)，能够在分散体系中均匀地分散开来，从而有利于海藻提取物被充分地装载到孔介二氧化硅内，进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高耐腐蚀预制架空保温管，其特征在于，包括钢管基体，所述钢管基体外周面包覆有聚氨酯保温层，所述聚氨酯保温层外周面包覆有外护层，所述外护层外周面涂覆有防护层；/n所述钢管基体由工作钢管制成，所述聚氨酯保温层由聚氨酯发泡制成，所述外护层由外护管制成且外护管为镀锌铁带材质，所述防护层由防护液固化形成；/n所述防护液由包含以下重量份的原料制成：防护剂A为20-30份，防护剂B为36-52份，纳米自修复剂为1-2份；/n所述防护剂A由包含以下重量份的原料制成：硝酸铈1-2份，过氧化氢2-3份，氟硅酸钠2-4份，水性丙烯酸树脂10-20份，1wt%氨水溶液20-40份，石墨烯6-8份，钼酸钠3-5份；/n所述防护剂B由包含以下重量份的原料制成：乙烯基三乙氧基硅烷1份，丙基三甲氧基硅烷2份，酸性溶剂10份。/n

【技术特征摘要】
1.一种高耐腐蚀预制架空保温管，其特征在于，包括钢管基体，所述钢管基体外周面包覆有聚氨酯保温层，所述聚氨酯保温层外周面包覆有外护层，所述外护层外周面涂覆有防护层；
所述钢管基体由工作钢管制成，所述聚氨酯保温层由聚氨酯发泡制成，所述外护层由外护管制成且外护管为镀锌铁带材质，所述防护层由防护液固化形成；
所述防护液由包含以下重量份的原料制成：防护剂A为20-30份，防护剂B为36-52份，纳米自修复剂为1-2份；
所述防护剂A由包含以下重量份的原料制成：硝酸铈1-2份，过氧化氢2-3份，氟硅酸钠2-4份，水性丙烯酸树脂10-20份，1wt%氨水溶液20-40份，石墨烯6-8份，钼酸钠3-5份；
所述防护剂B由包含以下重量份的原料制成：乙烯基三乙氧基硅烷1份，丙基三甲氧基硅烷2份，酸性溶剂10份。


2.根据权利要求1所述的高耐腐蚀预制架空保温管，其特征在于，所述纳米自修复剂由包含以下重量份的原料制成：硫酸锌0.2-0.6份，1mol/L盐酸溶液100-200份，正硅酸四乙酯4-8份，聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚2-4份，缓蚀剂6-8份。


3.根据权利要求1所述的高耐腐蚀预制架空保温管，其特征在于，所述酸性溶剂由质量比为1:2的植酸和水解聚马来酸酐组成。


4.根据权利要求2所述的高耐腐蚀预制架空保温管，其特征在于，所述缓蚀剂为海藻提取物。


5.根据权利要求4所述的高耐腐蚀预制架空保温管，其特征在于，所述海藻提取物的制备过程，包括以下步骤：
（1）称取一定量的海藻进行浸泡和清洗，直至海藻表面无粘液；
（2）将（1）中处理后的海藻加入去离子水，使料水的体积比达到1:5，之后置于打浆机中进行打浆，制成浆液；
（3）将（2）中所得的浆液静置30min后，经过滤进行固液分离，取上层液体；
（4）取（3）中过滤后的上层液体于温度为65℃条件下干燥2h，得到干燥粉末；
（5）将（4）中的干燥粉末经过湿法球磨4h，之后将研磨后的干燥粉末过0.01μm超滤膜，通过0.01μm超滤膜的即为海藻提取物。


6.根据权利要求2所述的高耐腐蚀预制架空保温管，其特征在于，所述纳米自修复剂的制备过程，包括以下步骤：
S1、称取硫酸锌0.2-0.6份、1mol/L盐酸溶液100-200份、正硅酸四乙酯4-8份、聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚2-4份、缓蚀剂6-8份；
S2、将S1中所称取的硫酸锌加入到1mol/L盐酸溶液中，于40℃恒温条件且搅拌速率为1000r/min的条件下搅拌20-30min，得到溶液A；
S3、向S2中所得到的溶液A中加入聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚，于40℃恒温条件且搅拌速率为1000r/min的条件下搅拌50-70min，得到溶液B；
S4、向S3中所得到的溶液B中加入正硅酸四乙酯，于40℃恒温条件且搅拌速率为1000r/min的条件下搅拌200-240min，得到溶液C；
S5、将S4中所得到的溶液C于室温下静置24h，之后于室温条件下进行过滤，取下层的沉淀物；
S6、取S5过滤后的沉淀物于温度为550℃的条件下煅烧2-4h，得到煅烧粉末，之后将煅烧粉末过0.05μm超滤膜，通过0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明军，王远斌，张其波，
申请(专利权)人：青岛远通达中通能源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37