一种用于管道修复的耐腐蚀聚脲涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于管道修复的耐腐蚀聚脲涂料及其制备方法，通过对聚脲涂料中组分及混料工艺的限定，在涂料形成的涂层中构建复杂的交联网络结构，保证制备的耐腐蚀聚脲涂料具有优秀的耐腐蚀性、自愈性，延长聚脲涂料的使用寿命；自制具有自修复性能改性聚脲弹性体，提高涂料的耐腐蚀性、热稳定性、抗氧化能力、高透气性、绝缘性；对聚脲涂料中的改性聚脲弹性体与复合气相二氧化硅中的异氰酸基的摩尔之和与改性聚脲弹性体与抗老化剂中的胺基的摩尔比进行限定，提高涂料对基材的浸润性，提高对基材的附着力；对气相二氧化硅进行改性，采用白炭黑和复合气相二氧化硅填充改性聚脲弹性体、环氧树脂基体中，提高了聚脲涂料的韧性和表观密度。和表观密度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于管道修复的耐腐蚀聚脲涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及管道修复
，具体是一种用于管道修复的耐腐蚀聚脲涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]多年运行的管道，会因为腐蚀、管理不善等原因，产生各种损伤、甚至泄露，会有严重的经济损失，但更换新的管道，工程量巨大且耗资高、工期长。因此如何保证管道长时间安全运行受到了极大关注。
[0003]管道修复包括内外防腐修复，是对于管道外防腐层进行检测、评估、修复；内修复是把带防渗膜的纤维软管经树脂充分浸渍后，采用气压或水压使之翻转紧贴在旧管道内壁上，从而达到对旧管道的修复。
[0004]现有管道修复的外修复包括采用涂料保护防止腐蚀，且管道的服役环境较为复杂、条件恶劣，现有的防腐涂料不能保证防腐层长时间有效。目前多采用带环氧底漆的三层辐射交联聚乙烯作为新建管线的补口防腐层，但是会存在不同程度的积水、腐蚀等情况；因此，在管道修复中选用防腐效果优异、防腐年限长的防腐涂料显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于管道修复的耐腐蚀聚脲涂料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种用于管道修复的耐腐蚀聚脲涂料，聚脲涂料包括预聚体A组分和预聚体B组分；以重量份数计，预聚体A组分中各组分含量为：改性聚脲弹性体36
‑
42份、环氧树脂8
‑
18份、芳烃油5
‑
10份；预聚体B组分中各组分含量为：复合气相二氧化硅3
‑
6份、抗老化剂1
‑
3份、白炭黑3
‑
5份。
[0008]本专利技术为了应对现有市场的管道修复中常见的聚脲涂料易脱落，使用寿命有限等问题，聚脲涂料中选用自制的具有自修复性能聚脲弹性体，制备得到的聚脲涂料不仅解决受损报废所引起的资源浪费和环境污染问题；且能多次自我修复，本专利技术自制的聚脲弹性体以聚醚及硅氧键为主链的聚合物，其可逆动态脲键和氢键的断裂、重组可赋予聚脲涂料具有自修复性能。
[0009]在聚脲涂料中引入改性聚脲弹性体，当聚脲涂料的链段受到热的激发而运动，其中的动态脲键和氢键会发生解离，当链段运动至另一个裂纹断面时，脲键和氢键会重新组合，聚脲涂料得到修复；且聚脲涂料中的硅氧硅链形成的交联网络中的链段发生运动而相互缠结，溶剂中水分子形成分子间氢键，相当于构建了两个裂纹面的桥梁，且会与裂纹处发生断裂的硅氧基团重新水解缩合形成交联网络结构，这也协同提升了聚脲涂料的修复效果。
[0010]进一步的，改性聚脲弹性体的制备包括以下步骤：在氮气保护下，将端胺基聚醚胺
与环氧硅油在75
‑
78℃搅拌反应10
‑
11h；降温至50
‑
52℃，加入马来酸二乙酯，升温75
‑
78℃反应10
‑
11h，出料记为a组分；在氮气保护下，将聚四氢呋喃醚二醇加热至90
‑
95℃搅拌20
‑
25min，降温至30
‑
35℃加入多异氰酸酯，在75
‑
78℃反应2
‑
3h，过滤后，记为b组分；按照n(
‑
NCO):n(
‑
NH)＝1.2:1计量将a组分、b组分在18
‑
25℃下混合搅拌，得到改性聚脲弹性体。
[0011]进一步的，环氧硅油、端胺基聚醚胺、多异氰酸酯的摩尔比为1:1:2。
[0012]本专利技术中选用的有机硅原料为双端环氧基聚硅氧烷，通过环氧开环反应引入有机硅单元，将聚醚胺与聚硅氧烷链段进行嵌段共聚，完成有序结合，得到改性聚脲弹性体，引入聚脲涂料中，会大幅提高聚脲涂料的耐腐蚀性、热稳定性、抗氧化能力、高透气性、绝缘性；
[0013]但是单独在聚脲涂料中引入改性聚脲弹性体，会降低聚脲涂料形成的涂层的链段结合的紧密程度下降，进而影响涂料的防水性能，因为有机硅的引入会使得聚脲涂料中的分子结构中的有机硅链段向表面富集取向，但是多异氰酸酯链段朝向内层，会降低软链段的旋转、伸长、缠绕等自由移动的限制，影响了聚脲涂料形成的涂层在拉伸时链段的移动、伸长，会降低不同链段结合的紧密程度，从而降低了涂层的拉伸强度，但是会显著提升涂层的断裂伸长率。
[0014]为了使有机硅改性后聚脲位阻增大，降低与
‑
NCO基团的反应速度，延长聚脲涂料对基材的润湿时间，提高涂层的附着力，本专利技术中对聚脲涂料中的改性聚脲弹性体与复合气相二氧化硅的异氰酸基的摩尔之和与聚脲涂料的胺基的摩尔比进行限定。
[0015]进一步的，改性聚脲弹性体与复合气相二氧化硅的异氰酸基的摩尔之和计为M1，改性聚脲弹性体与抗老化剂的胺基的摩尔之和计为M2，M1与M2的摩尔比为(2.2
‑
2.4):1.4。
[0016]进一步的，白炭黑与复合气相二氧化硅的质量之和与改性聚脲弹性体的质量之比为16.8
‑
26.2％。
[0017]进一步的，白炭黑粒径尺寸为400
‑
800nm，导热系数为0.021
‑
0.023W
·
m
‑1·
k
‑1。
[0018]本专利技术采用研磨加超声处理工艺对白炭黑进行粉碎预处理，通过降低粒径尺寸改善在聚脲涂料中的分散程度，从而缩短聚脲涂料的生产周期，降低生产成本。
[0019]白炭黑粒径越小对聚脲涂料的防水性能改善越好，但是过细的白炭黑在聚脲涂料中易团聚，因此需限定粒径尺寸，本专利技术采用低导热系数白炭黑和复合气相二氧化硅填充改性聚脲弹性体、环氧树脂基体中，降低了聚脲涂料的导热系数；且掺入无机材料白炭黑和复合气相二氧化硅，提高了聚脲涂料不燃物的比例，阻隔了热量传递，提高了聚脲涂料的氧指数，增强了聚脲涂料的韧性，提高了聚脲涂料的表观密度，进而减轻了改性聚脲弹性体单独引入会造成的防水性能的减低。
[0020]对气相二氧化硅进行原位异氰酸酯改性，并实现对环氧树脂、改性聚脲弹性体的增强；在气相二氧化硅的表面引入活性端基团，会抑制气相二氧化硅的团聚和桥接，并增加其与环氧树脂、改性聚脲弹性体的相容性，改善气相二氧化硅在防腐涂料中分散的均匀性。
[0021]进一步的，复合气相二氧化硅的制备包括以下步骤：将2,4
‑
甲苯二异氰酸酯在55
‑
60℃下搅拌，加入气相二氧化硅，升温至75
‑
80℃反应20
‑
25min，经丙酮抽提后，加入聚四氢呋喃醚二醇，75
‑
80℃下反应1
‑
2h，脱泡后，得到复合气相二氧化硅。
[0022]进一步的，2,4
‑
甲苯二异氰酸酯与聚四氢呋喃醚二醇摩尔比为2:1。
[0023]进一步的，气相二氧化硅与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于管道修复的耐腐蚀聚脲涂料，其特征在于，聚脲涂料包括预聚体A组分和预聚体B组分；以重量份数计，预聚体A组分中各组分含量为：改性聚脲弹性体36
‑
42份、环氧树脂8
‑
18份、芳烃油5
‑
10份；预聚体B组分中各组分含量为：复合气相二氧化硅3
‑
6份、抗老化剂1
‑
3份、白炭黑3
‑
5份。2.根据权利要求1所述的一种用于管道修复的耐腐蚀聚脲涂料，其特征在于，所述白炭黑与复合气相二氧化硅的质量之和与改性聚脲弹性体的质量之比为16.8
‑
26.2％；所述白炭黑粒径尺寸为400
‑
800nm，导热系数为0.021
‑
0.023W
·
m
‑1·
k
‑1。3.根据权利要求1所述的一种用于管道修复的耐腐蚀聚脲涂料，其特征在于，所述抗老化剂为羟基化的乙撑硬脂酸酰胺。4.根据权利要求1所述的一种用于管道修复的耐腐蚀聚脲涂料，其特征在于，所述改性聚脲弹性体的制备包括以下步骤：在氮气保护下，将端胺基聚醚胺与环氧硅油在75
‑
78℃搅拌反应10
‑
11h；降温至50
‑
52℃，加入马来酸二乙酯，升温75
‑
78℃反应10
‑
11h，出料记为a组分；在氮气保护下，将聚四氢呋喃醚二醇加热至90
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95℃搅拌20
‑
25min，降温至30
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35℃加入多异氰酸酯，在75
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78℃反应2
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3h，过滤后，记为b组分；将a组分、b组分在18
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25℃下混合搅拌，得到改性聚脲弹性体。5.根据权利要求4所述的一种用于管道修复的耐腐蚀聚脲涂料，其特征在于，所述环氧硅油、端胺基聚醚胺、多异氰酸酯的摩尔比为1:1:2。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘霞，裴仕兵，仝志强，
申请(专利权)人：上海予通管道工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：