用於直埋熱力管道保溫層的防腐塗料製備方法
2023-05-08 15:07:01
專利名稱：用於直埋熱力管道保溫層的防腐塗料製備方法
技術領域：
本發明屬於保溫防腐塗料技術領域，尤其涉及到一種用於直埋熱カ管道保溫層的防腐塗料製備方法。
背景技術：
由於城市集中供熱管網系統的急劇增大以及輸送距離的增加，使供熱管網的熱水溫度由以往的130°C上升到150°C是發展的必然趨勢。供熱管網系統的管道布置方式分為架空敷設、地溝敷設和直埋敷設三種類型。供熱管網系統的管道都設置有保溫層，保溫的目的主要在於減少熱介質在輸送過程中的熱損失、節約燃料、保證操作人員安全、改善勞動條件、保證熱介質的使用溫度等。架空敷設和地溝敷設由於便於施工維修，是較為傳統的兩種類型，但熱擴散速度較直埋敷設快，其經濟性 不如直埋敷設類型。近年來隨著直埋敷設保溫技術的發展，直埋敷設保溫技術已開始由熱水向蒸汽、由低溫向高溫發展的趨勢。直埋敷設保溫技術由高密度聚こ烯外保護層、保溫層和鋼管組成，保溫層ー般為泡沫材料，充分添滿鋼管與套管之間的間隙，並具有一定的粘接強度，使鋼管、外套管及保溫層三者之間形成ー個牢固的整體，保溫層一般選用密度60 80kg/m3的聚氨酯泡沫，該聚氨酯泡沫具有極低的導熱係數0. 019-0. 028 ff/m k，採用聚氨酯泡沫實施保溫可減少90%左右的熱量損失，是目前最常用、最經濟的保溫層，但普通的聚氨酯泡沫材料的上限使用溫度為130°C，當長期工作在150°C以上高溫環境時，其老化速度加快，甚至出現碳化現象，導致保溫層的強度和保溫性能下降。除聚氨酯泡沫材料用作保溫層外，還有用如矽酸鋁纖維、巖棉、玻璃棉、陶瓷纖維等作為保溫層的，不足之處是施工時需用輔助材料包來纏繞加固，保溫層較厚，與基材的粘結性差，吸水率高，容易造成因鏽蝕而帶來的安全隱患，使用壽命短，施工不方便。除此而外，還可用無機保溫塗料來作保溫層，不足之處是該塗料幾乎是剛性硬質的，沒有韌性，塗膜層硬而脆，塗膜層機械性能差，不抗震動，易龜裂、粉化、剝落，與基材附著差，重金屬等有害物質及揮發物VOC含量高，使用壽命短等，不能滿足供熱管網系統的環保、節能降耗要求。普通的聚氨酯保溫層已不能滿足日後實際工程的需要，為了防止普通聚氨酯長期工作在150°C以上高溫時老化甚至碳化，特需要一種耐更高溫度的隔熱保溫材料，既能使溫度降低至130°C以下，又能長期耐150°C高溫老化，滿足目前所用的保溫結構。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提供了一種用於直埋熱カ管道保溫層的防腐塗料製備方法，該方法製備出的防腐塗料具有較低的導熱係數、高半球發射率、超強耐熱老化性、優異的抗震性能、較高的斷裂伸長率和超強附著力，保溫防腐塗料形成的塗膜層能用於150°C高溫環境，滿足直埋敷設保溫技術中保溫層的需求。
為實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案
一種用於直埋熱カ管道保溫層的防腐塗料製備方法，所述防腐塗料包含去離子水、丙ニ醇、分散劑、潤溼劑、消泡劑、腐蝕抑制劑、偶聯劑、陶瓷纖維、針狀晶須、鈦白粉、隔熱粉、片狀填料、改性水性樹脂乳液、成膜助劑、空心微珠、流平劑以及增稠劑。所述分散劑或是TH-904，或是SN-5040。所述潤溼劑或是Hydropalat 875,或是X-405。所述消泡劑或是SN-154，或是A10。所述腐蝕抑制劑是FA-179。所述偶聯劑是娃燒偶聯劑KH-560。 所述陶瓷纖維是高鋁型纖維，要求高鋁型纖維的長度達到5mm，直徑達到0. 2
0.5um,耐熱溫度達到300 500 0C。所述針狀晶須是針狀結晶體，要求針狀結晶體的平均直徑達到3 50i!m，平均長度達到20 100 u m,紅外反射率達到90%以上。所述鈦白粉是金紅石型鈦白粉，要求金紅石型鈦白粉的粒度達到800 1000目。所述隔熱粉是超細鈦基熱反射隔熱粉，要求超細鈦基熱反射隔熱粉的平均粒徑達到I 2 ii m，紅外反射率達到90 92%，密度達到2. 5 3. Og/cm3。所述片狀填料是由325目且含量為2.0 5.0%的玻璃鱗片、160目且含量為2.0 10. 0%的玻璃鱗片和含量為5. 0 10. 0%的絹雲母粉構成。所述改性水性樹脂乳液是由水性氟碳樹脂乳液、矽丙乳液和彈性乳液構成。所述成膜助劑或是丙ニ醇甲醚，或是醇酯-12。所述空心微珠是由600目玻璃微珠、200目陶瓷微珠和粒徑在2 100 ii m玻璃微球構成，要求所述600目玻璃微珠的漂浮率達到90 92%，要求所述200目陶瓷微珠的漂浮率達到90 94%，要求所述粒徑在2 100 ii m玻璃微球的漂浮率達到92 95%。所述流平劑是RM-2020。所述增稠劑是TT935。本發明所述防腐塗料製備方法如下
1)按重量份分別稱取5.0 20. 0的去離子水、I. 0 5. 0的丙ニ醇、0. 5 I. 5的分散齊[J、0. I 0. 5的潤溼劑、0. I 0. 5的消泡劑、0. I 0. 5的腐蝕抑制劑、I. 0 2. 0的偶聯劑並一同加入到分散罐中，在所述分散罐300 500 r/min的轉速下分散攪拌5 10分鐘後得到混合物I ;
2)按重量份稱取I.0 2. 0的陶瓷纖維加入到所述混合物I中，在所述分散罐1000 1500 r/min的轉速下分散攪拌10 15分鐘後得到混合物II ；
3)按重量份分別稱取5.0 10. 0的針狀晶須、5. 0 10. 0的鈦白粉、2. 0 5. 0的隔熱粉、9. 0 25. 0的片狀填料並一同加入到所述混合物II中，在所述分散罐1000 1500 r/min的轉速下分散攪拌20 25分鐘後得到混合物III ；
4)按重量份稱取15.0 30. 0的改性水性樹脂乳液加入到所述混合物III中，在所述分散罐300 500 r/min的轉速下分散攪拌5 10分鐘，然後再緩慢加入0. 5 I. 5重量份的成膜助劑並在所述分散罐600 900 r/min的轉速下攪拌均勻得到混合物IV ；
5)按重量份稱取8.0 21. 0的空心微珠加入到所述混合物IV中，在所述分散罐300 500 r/min的轉速下分散攪拌5 10分鐘後得到混合物V ；
6)按重量份分別稱取0. 5 3. 0的流平劑、0. 5 I. 5的增稠劑，在所述分散罐300 500 r/min的轉速下分散攪拌5 10分鐘後得到白色粘稠漿體，所述白色粘稠漿體即為所製備的防腐塗料。在所述片狀填料佔所述9.0 25.0重量份下，所述325目玻璃鱗片所述160目玻璃鱗片所述絹雲母粉=2:3:4。在所述改性水性樹脂乳液佔所述15. 0 30. 0重量份下，所述水性氟碳乳液所述矽丙乳液所述彈性乳液=5:2:3。在所述空心微珠佔所述8. 0 21. 0重量份下，所述600目玻璃微珠所述200目陶瓷微珠所述粒徑在2 100 ii m玻璃微球=3:3:2。
由於採用上述技術方案，本發明具有如下積極效果
I、本發明所製備的防腐塗料有極低的導熱係數，尤其在150°C時的導熱係數達到0. 040W/m-k,半球發射率達到0. 87 0. 89，且具有極強的紅外輻射能力，在埋地條件下只需塗層達3mm就可以使保溫塗料外表面溫度由150°C至少降至130°C，即聚氨酯泡沫的接觸溫度低於其老化溫度130°C，實現了對聚氨酯泡沫層的長久保護。2、本發明所製備的防腐塗料具有極強的耐熱老化性能，能夠長期在150°C下不開裂、不脫落，並具有超強的耐人工老化性能，能夠實現2000h粉化I級和變色I級。3、本發明所製備的防腐塗料具有優良的斷裂伸長率、附著力等物理機械性能以及較好的耐水性和較低的吸水率，防止在地下環境吸潮滲水，避免管道鏽蝕所帯來安全隱患。4、本發明所製備的防腐塗料具有良好的防腐效果和耐低溫交變性。5、本發明所製備的防腐塗料具有施工周期短，成本低，市場競爭力強等特點。
具體實施例方式本發明是一種用於直埋熱カ管道保溫層的防腐塗料製備方法，所述防腐塗料包含去離子水、丙ニ醇、分散劑、潤溼劑、消泡劑、腐蝕抑制劑、偶聯劑、陶瓷纖維、針狀晶須、鈦白粉、隔熱粉、片狀填料、改性水性樹脂乳液、成膜助劑、空心微珠、流平劑以及增稠劑。所述分散劑或是TH-904，或是SN-5040，所述TH-904為山東泰和水處理有限公司生產，所述SN-5040為日本聖諾普科生產，所述分散劑的作用是讓其粒子長期分散懸浮於防腐塗料中，防止防腐塗料再次絮凝，保證防腐塗料具有好的儲存穩定性。所述潤溼劑或是Hydropalat 875,或是X-405,所述Hydropalat 875為德國科寧生產，所述X-405為美國陶氏生產，所述潤溼劑的作用是能增加防腐塗料的親和性，降低防腐塗料的表面張力，從而幫助分散設備很容易將材料團粒打開，提高生產效率。所述消泡劑或是SN-154，或是AlO，所述SN-154為日本聖諾普科生產，所述AlO為德國科寧生產，所述消泡劑的作用是消除生產和施工中所產生的氣泡，防止漆膜具有氣泡、針孔等弊病，使塗層具有緻密平整的外觀。所述腐蝕抑制劑是FA-179，所述FA-179為海明斯生產，所述腐蝕抑制劑的作用是防止水性塗料接觸碳鋼基材導致「閃蝕」的形成並短期內抑制其腐蝕。所述偶聯劑是矽烷偶聯劑KH-560，所述偶聯劑的作用是對球形微珠進行表面改性處理，增強微珠與樹脂的粘結性，增強塗層與基材、塗層內部及塗層與聚氨酯泡沫的附著力。所述陶瓷纖維是高鋁型纖維，要求高鋁型纖維的長度達到5mm，直徑達到0. 2
0.5 ym，耐熱溫度達到300 500°C，所述陶瓷纖維的作用是增強塗層的抗裂性，防止塗層在厚膜時出現裂紋，同時提高漆膜的斷裂伸長率。所述針狀晶須是針狀六鈦酸鉀微型結晶體，要求針狀結晶體的平均直徑達到3 50 u m,平均長度達到20 100 u m,紅外反射率達到90%以上，這對提高塗層的半球發射率，降低導熱係數有重要作用。所述鈦白粉是金紅石型鈦白粉，要求金紅石型鈦白粉的粒度達到800 1000目，即用800 1000目的篩子過篩即可達到所述要求，折光指數達2. 8，能大大提高塗層的遮蓋力，同時通過高的折光率提高塗層的反射率，對隔熱起到重要作用。
所述隔熱粉是超細鈦基熱反射隔熱粉，要求超細鈦基熱反射隔熱粉的平均粒徑達到I 2 ii m，紅外反射率達到90 92%，密度達到2. 5 3. Og/cm3,所述隔熱粉通過高紅外反射率能大大屏蔽熱量，對提高半球發射率起到至關重要的作用。所述片狀填料是由325目且含量為2.0 5.0%的玻璃鱗片、160目且含量為2.0 10. 0%的玻璃鱗片和含量為5. 0 10. 0%的絹雲母粉構成。通過不同的所述片狀填料形成層狀結構並最終形成「迷宮效應」，延長腐蝕介質的侵蝕距離，能大大提高耐鹽霧性、耐溼熱性、耐水性等性能。所述改性水性樹脂乳液是由水性氟碳樹脂乳液、矽丙乳液和彈性乳液構成，所述水性氟碳乳液是PH值為7-9的乳白色液體，其中乳液不揮發分佔45±2%，氟含量佔不揮發分的17±1% ;所述矽丙乳液是PH值為7-9的乳白色微帶藍光液體，其中乳液不揮發分佔46±1%，有機矽含量佔不揮發分的35%-40% ;所述彈性乳液是PH值為7-9的乳白藍綠色液體，其中乳液不揮發分佔55土 1%。所述改性水性樹脂乳液作為成膜物質，決定著防腐塗料具有超強的耐熱老化性、優良的斷裂伸長率、耐人工老化性以及其他防腐性能，同時通過粘結填料與基材，使塗層具有很好的附著力，是整個防腐塗料至關重要的成分。所述成膜助劑或是丙ニ醇甲醚，或是醇酯-12，所述成膜助劑能夠有效降低乳液的最低成膜溫度，具有輔助成膜的作用。所述空心微珠是由600目玻璃微珠、200目陶瓷微珠和粒徑在2 100 ii m玻璃微球構成，要求所述600目玻璃微珠的漂浮率達到90 92%，要求所述200目陶瓷微珠的漂浮率達到90 94%，要求所述粒徑在2 100 ii m玻璃微球的漂浮率達到92 95%。這裡的漂浮率指體積漂浮率，即在水中漂浮的樣品體積佔樣品總體積的百分比。所述空心微珠是主要保溫填料，所述空心微珠具有密度小，能使防腐塗料具有較小的幹密度，而且所述空心微珠具有較低的導熱係數，在塗層裡形成大量的、封閉的氣體空間，阻止空氣熱傳導和熱對流，能夠大大降低防腐塗料的導熱係數，提高整體保溫性。所述流平劑是RM-2020，所述RM-2020由羅門哈斯生產。所述增稠劑是TT935，所述TT935由羅門哈斯生產。在上述各材料的協調下，本發明所述防腐塗料製備方法如下
I)按重量份分別稱取5. 0 20. 0的去離子水、I. 0 5. 0的丙ニ醇、0. 5 I. 5的分散齊[J、0. I 0. 5的潤溼劑、0. I 0. 5的消泡劑、0. I 0. 5的腐蝕抑制劑、I. 0 2. 0的偶聯劑並一同加入到分散罐中，在所述分散罐300 500 r/min的轉速下分散攪拌5 10分鐘後得到混合物I。2)按重量份稱取I. 0 2. 0的陶瓷纖維加入到所述混合物I中，在所述分散罐1000 1500 r/min的轉速下分散攪拌10 15分鐘後得到混合物II。3)按重量份分別稱取5. 0 10. 0的針狀晶須、5. 0 10. 0的鈦白粉、2. 0 5. 0的隔熱粉、9. 0 25. 0的片狀填料並一同加入到所述混合物II中，在所述分散罐1000 1500r/min的轉速下分散攪拌20 25分鐘後得到混合物III。在所述片狀填料佔所述9. 0 25.0重量份下，所述325目玻璃鱗片所述160目玻璃鱗片所述絹雲母粉=2:3: 4，所述2:3:4也是按重量份進行配比，其配成後的總量必須滿足所述9. 0 25. 0重量份。4)按重量份稱取15. 0 30. 0的改性水性樹脂乳液加入到所述混合物III中，在所述分散罐300 500 r/min的轉速下分散攪拌5 10分鐘，然後再緩慢加入0. 5 I. 5重量份的成膜助劑並在所述分散罐600 900 r/min的轉速下攪拌均勻得到混合物IV。在所述改性水性樹脂乳液佔所述15. 0 30. 0重量份下，所述水性氟碳乳液所述矽丙乳液所 述彈性乳液=5 2 :3，所述5 :2 3也是按重量份進行配比，其配成後的總量必須滿足所述15. 0 30. 0重量份。5)按重量份稱取8. 0 21. 0的空心微珠加入到所述混合物IV中，在所述分散罐300 500 r/min的轉速下分散攪拌5 10分鐘後得到混合物V。在所述空心微珠佔所述8. 0 21. 0重量份下，所述600目玻璃微珠所述200目陶瓷微珠所述粒徑在2 100 Ii m玻璃微球=3:3:2,所述3:3:2也是按重量份進行配比,其配成後的總量必須滿足所述8. 0 21. 0重量份。6)按重量份分別稱取0. 5 3. 0的流平劑、0. 5 I. 5的增稠劑，在所述分散罐300 500 r/min的轉速下分散攪拌5 10分鐘後得到白色粘稠眾體,所述白色粘稠眾體即為所製備的防腐塗料，該防腐塗料是ー種單組份、水溶性並呈白色的均勻粘稠漿體，儲存非常方便，只需打開蓋後攪勻即可用於直埋熱カ管道的保溫層。這裡的單組份是指成膜過程中不需要使用固化劑來做固化交聯，只是防腐塗料單獨的物理成膜過程。上述1-6個步驟構成本發明的所述防腐塗料製備方法。上述重量份或以克為統一取值單位,或以千克為統ー取值單位。上述所述300 500 r/min稱之為低轉速,上述所述600 900 r/min稱之為中轉速，上述所述1000 1500 r/min稱之為高轉速。本發明所製備的防腐塗料，其參考技術指標見下表
權利要求
1.一種用於直埋熱カ管道保溫層的防腐塗料製備方法，所述防腐塗料包含去離子水、丙ニ醇、分散劑、潤溼劑、消泡劑、腐蝕抑制劑、偶聯劑、陶瓷纖維、針狀晶須、鈦白粉、隔熱粉、片狀填料、改性水性樹脂乳液、成膜助劑、空心微珠、流平劑以及增稠劑； 所述分散劑或是TH-904，或是SN-5040 ； 所述潤溼劑或是Hydropalat 875,或是X-405 ； 所述消泡劑或是SN-154，或是AlO ； 所述腐蝕抑制劑是FA-179 ； 所述偶聯劑是矽烷偶聯劑KH-560 ； 所述陶瓷纖維是高鋁型纖維，要求高鋁型纖維的長度達到5mm，直徑達到0.2 .0.5um,耐熱溫度達到300 500°C ； 所述針狀晶須是針狀結晶體，要求針狀結晶體的平均直徑達到3 50 ym，平均長度達到20 100 u m,紅外反射率達到90%以上； 所述鈦白粉是金紅石型鈦白粉，要求金紅石型鈦白粉的粒度達到800 1000目； 所述隔熱粉是超細鈦基熱反射隔熱粉，要求超細鈦基熱反射隔熱粉的平均粒徑達到I 2 ii m，紅外反射率達到90 92%，密度達到2. 5 3. Og/cm3 ； 所述片狀填料是由325目且含量為2. 0 5. 0%的玻璃鱗片、160目且含量為2. 0 .10. 0%的玻璃鱗片和含量為5. 0 10. 0%的絹雲母粉構成； 所述改性水性樹脂乳液是由水性氟碳樹脂乳液、矽丙乳液和弾性乳液構成； 所述成膜助劑或是丙ニ醇甲醚，或是醇酯-12 ； 所述空心微珠是由600目玻璃微珠、200目陶瓷微珠和粒徑在2 IOOiim玻璃微球構成，要求所述600目玻璃微珠的漂浮率達到90 92%，要求所述200目陶瓷微珠的漂浮率達到90 94%，要求所述粒徑在2 100 ii m玻璃微球的漂浮率達到92 95% ； 所述流平劑是RM-2020 ； 所述增稠劑是TT935 ； 其特徵是所述防腐塗料製備方法如下 1)按重量份分別稱取5.0 20. 0的去離子水、I. 0 5. 0的丙ニ醇、0. 5 I. 5的分散齊[J、0. I 0. 5的潤溼劑、0. I 0. 5的消泡劑、0. I 0. 5的腐蝕抑制劑、I. 0 2. 0的偶聯劑並一同加入到分散罐中，在所述分散罐300 500 r/min的轉速下分散攪拌5 10分鐘後得到混合物I ; 2)按重量份稱取I.0 2. 0的陶瓷纖維加入到所述混合物I中，在所述分散罐1000 .1500 r/min的轉速下分散攪拌10 15分鐘後得到混合物II ； 3)按重量份分別稱取5.0 10. 0的針狀晶須、5. 0 10. 0的鈦白粉、2. 0 5. 0的隔熱粉、9. 0 25. 0的片狀填料並一同加入到所述混合物II中，在所述分散罐1000 1500 r/min的轉速下分散攪拌20 25分鐘後得到混合物III ； 4)按重量份稱取15.0 30. 0的改性水性樹脂乳液加入到所述混合物III中，在所述分散罐300 500 r/min的轉速下分散攪拌5 10分鐘，然後再緩慢加入0. 5 I. 5重量份的成膜助劑並在所述分散罐600 900 r/min的轉速下攪拌均勻得到混合物IV ； 5)按重量份稱取8.0 21. 0的空心微珠加入到所述混合物IV中，在所述分散罐300 .500 r/min的轉速下分散攪拌5 10分鐘後得到混合物V ；6)按重量份分別稱取0. 5 3. O的流平劑、0. 5 I. 5的增稠劑，在所述分散罐300 500 r/min的轉速下分散攪拌5 10分鐘後得到白色粘稠漿體，所述白色粘稠漿體即為所製備的防腐塗料。
2.據強烈要求I所述用於直埋熱カ管道保溫層的防腐塗料製備方法，其特徵是在所述片狀填料佔所述9. 0 25. 0重量份下，所述325目玻璃鱗片所述160目玻璃鱗片所述絹雲母粉=2:3:4。
3.據強烈要求I所述用於直埋熱カ管道保溫層的防腐塗料製備方法，其特徵是在所述改性水性樹脂乳液佔所述15. 0 30. 0重量份下，所述水性氟碳乳液所述矽丙乳液所述彈性乳液=5 :2 :3。
4.據強烈要求I所述用於直埋熱カ管道保溫層的防腐塗料製備方法，其特徵是在所述空心微珠佔所述8.0 21.0重量份下，所述600目玻璃微珠所述200目陶瓷微珠所述粒徑在2 100 ii m玻璃微球=3:3:2。
全文摘要
一種用於直埋熱力管道保溫層的防腐塗料製備方法，防腐塗料包含去離子水、丙二醇、分散劑、潤溼劑、消泡劑、腐蝕抑制劑、偶聯劑、陶瓷纖維、針狀晶須、鈦白粉、隔熱粉、片狀填料、改性水性樹脂乳液、成膜助劑、空心微珠、流平劑以及增稠劑，將上述材料分次分批放入分散罐中並在不同轉速下進行攪拌，即可得到本發明的防腐塗料，在150℃時的導熱係數達到0.040W/m·k，半球發射率達到0.87～0.89，能夠長期在150℃下不開裂、不脫落，具有極強的紅外輻射能力，優良的斷裂伸長率、附著力等物理機械性能以及較好的耐水性和較低的吸水率，防止在地下環境下吸潮滲水，避免管道鏽蝕，滿足直埋敷設保溫技術中保溫層的需求。
文檔編號C09D5/08GK102775863SQ201210249328
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月19日 優先權日2012年7月19日
發明者衛小星, 寧曉博, 張東亞, 陳華山 申請人:洛陽七維防腐工程材料有限公司