一種提高三層聚乙烯塗層和液體補口塗層粘結性的方法
2023-09-22 09:36:00
一種提高三層聚乙烯塗層和液體補口塗層粘結性的方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高三層聚乙烯塗層和液體補口塗層粘結性的方法，屬於埋地長輸管道補口防腐【技術領域】。所述方法包括：先對三層聚乙烯塗層表面進行清潔和極化處理，然後均勻塗敷含有特定組成配比的矽烷偶聯劑處理液，待處理液完全揮發後，塗敷液體補口塗料並進行加熱。本發明實現了三層聚乙烯塗層和液體補口塗層之間以化學鍵粘結，從而不僅提高了管道補口搭接區三層聚乙烯塗層和液體補口塗層間的初始附著力，也使其具有了長期防腐性能，滿足了埋地長輸管道長期服役的需求。
【專利說明】一種提高三層聚乙烯塗層和液體補口塗層粘結性的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及埋地長輸管道防腐補口【技術領域】，特別涉及一種提高三層聚乙烯塗層和液體補口塗層粘結性的方法。
【背景技術】
[0002]長距離油氣管道是通過多個管道連接而成，管道外設有防腐層，為了施工過程中焊接的方便，在管道連接處會有一定長度不進行防腐處理，需要進行補口防腐處理。管道補口防腐質量的優劣，直接影響管道的整體防腐或保溫質量，補口防腐技術是長輸管道防腐質量控制的關鍵。
[0003]目前輸油輸氣管道幹支線防腐層大部分採用三層聚乙烯防腐層，在現有各種補口材料中，液體塗料補口技術因具有塗裝過程簡單，修補容易，檢驗結果可靠，沒有陰極保護電流屏蔽等優點，發展迅速。
[0004]在使用液體塗料對三層聚乙烯防腐的管道進行補口防腐處理時，存在以下問題:聚乙烯為典型的非極性材料，表面能低。而液體環氧補口塗料固化後的環氧塗層是含有醚鍵、羥基和氨基的高度交聯的極性材料，液體聚氨酯補口塗料固化後的塗層是含有醚鍵、和氨基甲酸酯基的交聯極性材料，環氧塗層和聚氨酯塗層的內聚能和表面能遠超過聚乙烯，導致補口搭接區的三層聚乙烯防腐層和液體塗層間形成的分子間作用力低，相互間的粘結力弱。
[0005]現有技術中，採用聚乙烯表面粗糙化、極化處理或者兩種方式結合的方法，在三層聚乙烯塗層和液體補口塗層之間提供機械嵌合力、範德華力以及氫鍵作用等來增強補口搭接區塗層間的粘結力。
[0006]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:埋地長輸鋼質管道在服役期間會受到水分、溫度及土壤應力等多種因素的共同作用，使補口防腐塗層遭到破壞，埋地長輸鋼質管道服役時間越長，補口防腐塗層遭到破壞的可能性越大，因此，對於服役期長達數十年的埋地長輸鋼質管道，補口搭接區的塗層需要具有長期防腐的性能，才能確保補口處防腐的質量。而現有技術雖然能夠增加聚乙烯層與液體補口塗層間的初始粘結力，但是不能確保其長期防腐性能。
【發明內容】
[0007]為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供一種提高三層聚乙烯塗層和液體補口塗層粘結性的方法，所述方法包括:
[0008]先對三層聚乙烯塗層表面進行清潔處理和極化處理，然後塗敷矽烷偶聯劑處理液，待矽烷偶聯劑處理液完全揮發後，在所述的三層聚乙烯塗層表面塗敷液體塗料，並進行加熱，所述矽烷偶聯劑處理液包括矽烷偶聯劑、去離子水和醇。
[0009]進一步的，所述矽烷偶聯劑處理液的重量配比為:矽烷偶聯劑0.2%~10%,去尚子水0.1 %~20%，醇溶劑70%~99.5%。
[0010]進一步的，所述矽烷偶聯劑處理液的製備方法為:將所述矽烷偶聯劑加入到醇溶劑中，然後加入去離子水，攪拌10-20min,混合均勻，並放置1_5天。
[0011]優選的，所述三層聚乙烯塗層表面塗敷液體塗料，並進行加熱，具體為三層聚乙烯塗層表面塗敷液體環氧塗料，並加熱到70~260°C,保持30s~30min。
[0012]優選的，所述液體環氧塗料為雙組份無溶劑液體環氧塗料。
[0013]優選的，所述三層聚乙烯塗層表面塗敷液體聚氨酯塗料，並進行加熱，具體為三層聚乙烯塗層表面塗敷液體聚氨酯塗料，並加熱到45~200°C，保持20s~20min。
[0014]優選的，所述液體聚氨酯塗料為雙組份無溶劑液體聚氨酯塗料。
[0015]具體的，所述清潔處理包括表面灰塵清除、火焰拉毛或者機械噴砂中的一種或幾種。
[0016]具體的，所述極化處理包括火焰極化處理、介質阻擋常壓電暈裝置極化處理或常壓低溫射流等離子裝置極化處理中的一種或幾種。
[0017]具體的，所述塗覆包括手工刷塗或者機械噴塗中的一種或兩種。
[0018]具體的，所述加熱包括火焰噴槍加熱、中頻加熱或紅外線加熱中的一種或幾種。
[0019]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0020]本發明經過對三層聚乙烯塗層表面進行清潔和極化處理，然後塗敷含有特定組成配比的矽烷偶聯劑處理液和液體塗料，並對液體塗料進行加熱，使三層聚乙烯塗層和液體補口塗層分別與矽烷偶聯劑處理液之間形成化學鍵，實現了三層聚乙烯塗層和液體補口塗層之間以化學鍵粘結，從而不僅提高了管道補口搭接區三層聚乙烯塗層和液體補口塗層間的初始附著力，也使其具有了長期防腐性能，滿足了埋地長輸管道長期服役的需求。
【具體實施方式】
[0021]首先製備矽烷偶聯劑處理液，所述矽烷偶聯劑處理液的組成配比為:矽烷偶聯劑、去離子水和醇溶劑重量配比為矽烷偶聯劑0.2%~10%，去離子水0.1 %~20%，醇溶劑70%~99.5%。所述矽烷偶聯劑優選Y - (2，3-環氧丙氧基)丙基三甲氧基矽烷(KH560)和Y-氨丙基三乙氧基矽烷(KH550)中的一種或兩種的混合物；所述醇為含有I~6C的伯醇或仲醇中的一種或幾種的混合物，優選無水乙醇；將所述矽烷偶聯劑加入到醇溶劑中，然後加入去離子水，攪拌10-20min，混合均勻，並放置1_5天。
[0022]其次將按照上述方法製備的矽烷偶聯劑處理液用於提高三層聚乙烯塗層和液體補口塗層粘結性，包括以下步驟:
[0023] 先對三層聚乙烯防腐塗層表面進行清潔和極化處理，使聚乙烯表面產生羧基；所述清潔和極化處理可以採用現有技術完成。然後均勻塗敷所述矽烷偶聯劑處理液，矽烷偶聯劑處理液發生水解反應，產生矽醇基團，矽醇基團相互間發生縮聚反應，形成化學鍵連接的交聯網絡，同時矽醇基團和三層聚乙烯防腐塗層表面的羧基發生矽醇縮合反應，形成化學鍵；所述塗敷的方式和厚度可以採用現有技術完成。待處理液完全揮發後，塗敷液體環氧或者液體聚氨酯補口塗料，並進行加熱；所述塗敷和加熱方式可以採用現有技術，如果三層聚乙烯防腐塗層表面塗敷液體環氧塗料，加熱溫度為70~260°C，加熱時間為30s~30min，環氧補口塗料中的環氧基和矽烷偶聯劑處理液中的胺基發生化學反應，形成化學鍵；如果三層聚乙烯防腐塗層表面塗敷液體聚氨酯塗料，加熱溫度為45~200°C，加熱時間為20s~20min，聚氨酯補口塗料中的異氰酸酯會和矽烷偶聯劑中的胺基發生化學反應，形成化學鍵。
[0024]採用本實施例所提供的提高三層聚乙烯防腐塗層補口粘結性的方法，採用拉拔法測試，在三層聚乙烯防腐塗層表面塗敷的液體補口塗料對聚乙烯基材的初始附著力一般大於14Mpa，並且均為環氧或者聚氨酯內聚破壞。特別是在經過90°C高溫熱水浸泡30天或45天後，補口塗層與PE基材的附著力仍舊在5Mpa以上，因此通過矽烷偶聯劑處理液分別與三層聚乙烯防腐塗層和液體補口塗層間形成化學鍵，提高了補口搭接區三層聚乙烯防腐塗層和液體補口塗層之間的粘結性能。
[0025]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明實施方式作進一步地詳細描述，矽烷偶聯劑處理液的組成配比和製備參數如表1所示，矽烷偶聯劑處理液用於提高塗層補口搭接區的粘結性的操作條件和實施效果如表2所示。
[0026]表1矽烷偶聯劑處理液的組成配比和製備參數
[0027]
【權利要求】
1.一種提高三層聚乙烯塗層和液體補口塗層粘結性的方法，其特徵在於，所述方法包括: 先對三層聚乙烯塗層表面進行清潔處理和極化處理，然後塗敷矽烷偶聯劑處理液，待矽烷偶聯劑處理液完全揮發後，在所述的三層聚乙烯塗層表面塗敷液體塗料，並進行加熱，所述矽烷偶聯劑處理液包括矽烷偶聯劑、去離子水和醇。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述矽烷偶聯劑處理液的重量配比為:矽烷偶聯劑0.2%~10%，去離子水0.1%~20%，醇溶劑70%~99.5%。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述矽烷偶聯劑處理液的製備方法為:將所述矽烷偶聯劑加入到醇溶劑中，然後加入去離子水，攪拌10-20min，混合均勻，並放置1_5天。
4.如權利要求1所述的提高三層聚乙烯塗層和液體補口塗層粘結性的方法，其特徵在於，所述三層聚乙烯塗層表面塗敷液體塗料，並進行加熱，具體為:三層聚乙烯塗層表面塗敷液體環氧塗料，並加熱到70~260°C,保持30s~30min。
5.如權利要求4所述的提高三層聚乙烯塗層和液體補口塗層粘結性的方法，其特徵在於，所述液體環氧塗料為雙組份無溶劑液體環氧塗料。
6.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述三層聚乙烯塗層表面塗敷液體聚氨酯塗料，並進行加熱， 具體為:三層聚乙烯塗層表面塗敷液體聚氨酯塗料，並加熱到45~200°C，保持20s~20min。
7.如權利要求6所述方法，其特徵在於，所述液體聚氨酯塗料為雙組份無溶劑液體聚氣酷塗料。
8.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述清潔處理包括表面灰塵清除、火焰拉毛或者機械噴砂中的一種或幾種。
9.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述極化處理包括火焰極化處理、介質阻擋常壓電暈裝置極化處理或常壓低溫射流等離子裝置極化處理中的一種或幾種。
10.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述塗覆包括手工刷塗或者機械噴塗中的一種或兩種。
11.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述加熱包括火焰噴槍加熱、中頻加熱或紅外線加熱中的一種或幾種。
【文檔編號】C09J5/02GK104073176SQ201310097418
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月25日 優先權日:2013年3月25日
【發明者】劉強, 孫玉偉, 徐昌學, 白樹彬, 王成強, 李建忠, 李會, 劉廷俊, 王超 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣管道局