聚氨酯树脂及管道用聚氨酯重防腐涂料

( 5) 提高了工作效率, 改善了劳动条件, 提 高了涂层质量 石油沥青这种热塑性材料, 长 时间以来一直用热涂敷方法, 在用于补口补伤 时, 由于各个口之间有一定距离, 使得施工点分 散, 熬好的沥青经常在仅仅涂敷了不多的口的 情况下就冷下来, 再使用又必须重新熬制。这 样就造成了高温施工的一系列缺陷: 工作效率 低、劳动强度大、工作环境恶劣、涂层质量不易 保证等。秦皇岛输油公司在秋、冬季管道大修 过程中, 应用常温施工的聚氨酯石油沥青橡胶 塑料涂料能使工作效率提高五倍以上。
左右固化; ( 6) 优良的电气性能。可以做电气元件的
绝缘和仪表线圈的绝缘, 制成的漆包线具有自 焊、自粘性;
( 7) 不仅有优良的防腐和保护性能, 而且还 有美观的装饰性能;
( 8) 工作 温度范 围广。可以在 常温, 中高 温、低温( - 40 ∗ ) 正常工作, 尤其耐低温性能是 一般涂料不能比拟的;
1 聚氨酯涂料的分类 普通型: 用于一般场合的防腐、装饰、防水 等; 重防腐型: 用于条件恶劣的环境防腐, 要求 涂料的寿命长、涂层厚, 技术指标苛刻。 ( 1) 普通型聚氨酯涂料分类 % 按固化机理分类 氧固化聚氨酯改性油 ( 单组分) ; 多羟基化合物固化型聚氨酯涂料( 双 组分) ; 催化固化型聚氨酯涂料( 双组成) ; 封闭 型聚氨酯涂料( 单组分) ; 潮气固化型聚氨酯涂 料( 单组分) ; & 按树脂种类分类 芳香族; 脂肪族; ∋ 按分散介质分类 溶剂型; 无溶剂型; 水 分散型; 粉末型; (按树脂成分分类 聚氨酯沥青; 聚氨酯 弹性涂料; 水性聚氨酯涂料。 ( 2) 重防腐型聚氨酯涂料分类
用本涂料常温修补石油沥青层, 涂层干燥 后, 在搭接处不但没有裂纹脱落现象, 而且新涂 层与旧的石油沥青层溶成了一体, 看不出搭接 部位, 用手撕拉也无法把涂料和石油沥青分开。 这个成功的实践比理论上的预料还要好。
( 3) 适应圆形结构物体对涂层的特殊要求 涂敷到大口径圆形结构如管道和储罐等物体 表面的涂料必须有较大的伸缩性, 才能保证涂 层能随金属热胀冷缩而同步运动; 否则, 涂层的 附着力和柔韧性再好也不能保证在圆形物体上 涂敷成功。原理是由涂料中高分子物质的分子 结构决定的。一般来说, 固化后呈网状结构的
层 火花检漏
一、前 言
聚氨酯树脂是一种新型的具有独特性能和 多方面用途的高聚 物。聚氨酯树 脂一般由 二 ( 或多) 异氰酸酯与多元醇 为基本原料加 聚而 成。用它 可以制成 聚氨酯泡 沫塑料、橡胶、涂 料、粘合剂、合成纤维、合成皮革、防水灌浆材料 等一系列产品。又由于这种高聚物具有独特的 加工性能, 所以被广泛用于工业, 如机电、航空、 车辆、土木建筑、轻工、纺织等部门及日常生活 中, 并几乎渗透到国民经济各个部门。其产量 与品种与年俱增。国外有人 说: ! 70 年代聚氨 酯树脂工业的地位相当于 20 年代的钢铁工业、 40 年代的聚烯烃∀#1∃。目前, 在材料 工业中占 有相当的地位, 因此, 各国都竞相发展聚氨酯树 脂工业。
第1期
管道技术与设备
29
% 国产品种 聚氨酯石油沥青橡胶塑料重 防腐涂料( 单组分) , 是我国首次将重型聚氨酯 涂料用于钢质管道防腐和带有石油沥青层的旧 管道大修防腐, 使用效果相当成功。
& 英国 M et rotect 公司的品种及应用情况 用于海洋设施防护: 海洋环境相对陆地而言, 不论是海水还是海洋大气中含腐蚀性成分( 如: 氯化物、碳化物) 多, 而且湿度大, 尤其处于飞溅 区的设施, 其工作条件十分恶劣。事实证明, 将 陆地上各种设施的涂料简单地挪用到海洋工程 上是不成功的;
总之, 上述的消化管道表面潮气和涂层高 伸缩率的理论用于管道是行之有效的, 文章对 高伸缩率的阐述在国内外管道史上是第一次提 出来的。
2 国产聚氨酯石油沥青橡胶塑料重防腐 涂料的性能特点
( 1) 配方科学合理。配方中有橡胶、塑料对 聚氨酯树脂和石油沥青进行改性, 所以性能特 点有许多独到之处( 详见技术指标) ;
a. 重 型 Aco - TH ane 聚 氨 酯 涂 料 ( 双 组 分) ;
b. 重型 U- Coat 聚氨酯涂料( 单组分) ; c. 重型 Essguart( 双组分) 用于建筑表面装 饰和防护: 沿海建筑, 医院及食品加工区等提供 符合卫生条件的洁净表面; d. 重 型 Aco - T H ane 聚 氨 酯 涂 料 ( 双 组 分) : 用于穿越尼日利亚河的多种成品油管线的 防腐; e. 重 型 Aco - TH ane 聚 氨 酯 涂 料 ( 双 组 分) : 用于希 腊一 条由 Bulgat ia 边界 至 At hens 地段的气体干线上, 厚度 1 5mm, 该涂料还可 用于阴极保护连接器的密封。 2 聚氨酯涂料的特性 从分子结构上分析, 它的特殊结构就决定 了其性能有多方面的优异特性。在聚氨酯分子 中, 除含有氨基甲酸酯键外, 还含有许多脂键或 油脂的不饱和双键, 并且分子的端基 ) 异氰酸 基又有极强的活性, 能与基体发生强烈的吸引 作用, 这就决定了它的附着力是优秀的。 ( 1) 漆膜防腐性能优良, 能耐油、耐酸、碱、 盐等化学药品和工业废气; ( 2) 粘结力强。广泛地用于地板、甲板、金 属、水泥、橡胶、塑料等; ( 3) 耐磨。可以用于煤浆管道等受磨擦的 部分防腐; ( 4) 优良的机械性能。漆膜坚硬, 柔韧、光 亮、致密、高弹; ( 5) 施工温度范围广。可以常温固化, 0 ∗
( 4) 解决了在常温下与热塑性材料( 如石油 沥青) 难以粘结的问题 在胶粘剂行业一直存 在着在常温条件下与热塑性材料难以粘结的难 题, 例如: 管道用的聚乙烯黄夹克、黑夹克和石 油沥青都是热塑性材料, 现场补口就存在常温 难以粘结的问题, 因此, 直到现在还常常用热补 口的方法解决。而聚氨酯石油沥青橡胶塑料重 防腐涂料有效地解决了这个问题, 常温施工、常 温短时间干燥。
(这层水份还会渗透到涂层中, 破坏涂层 中各材质间的凝聚力, 降低涂层的机械强度。
因此, 如果涂层能够消化掉这层潮气( 或简 称可以带潮作业) , 那么, 防腐工作的第一大难 题就解决了。
( 2) 干燥收缩裂纹问题 用于管道的防腐 涂料, 如果刚性太强而弹性太弱, 做为补口补伤 涂料时, 在干燥过程中必然会在搭接部位出现 开裂现象。要解决这个问题, 就要力求涂料有 相当大的弹性; 技术措施之一是配方中采用高 弹性物质橡胶; 措施之二是配方中采用抗震动 疲劳优良的聚氨酯树脂, 试验证明, 聚氨酯树脂 震动 1M 次性能仍然很好, 比柔性环氧树脂和 聚酰胺都好, 当然比一般的环氧树脂更好得多; 措施之三是配方中各组分互相关联, 所选用的 热塑性树脂 ) 塑料能提高橡胶和聚氨酯树脂的 粘结强度高达 30% 。
( 9) 与其他树脂的配套性好。能与聚酯、环 氧、醇酸、有机硅、丙烯酸酯、纤维素、沥青、干性 油、热塑性树脂等共聚而成为不同品种、不同用 途、不同性能的多种涂料;
( 10) 有的品种允许在基体表面的处理不够 严格的界面上施工;
( 11) 有的品种允许在潮湿界面上施工。这 是一般涂料不允许的, 因为几乎所有涂料都要 求施工界面必须干燥洁净。
涂料难于适应圆形结构物体的这种特殊要求, 除非用线形结构的分子进行改性才行。如果有 一种涂料的伸缩性达不到这么高的要求, 在金 属基体热胀冷缩时, 要么把已经固化的涂层撑 破, 要么使涂层成为脱离基体的空壳。石油沥 青防腐层圆满地解决了这个问题, 所以, 使用了 20 多年的石油沥青层从没有出现过空壳现象 和开裂现象。石油沥青的缺点是高温热施工, 并且寿命较短。国产的重型聚氨酯石油沥青橡 胶塑料防腐涂料也成功地解决了这个难题, 并 且是常温施工、寿命较长。
,4 9 GB1732- 79
5 附着力 (级)
1 GB1720- 79
6 柔韧性 ( mm)
伤的搭接处不会因涂层干燥收缩而出现裂纹或
脱落现象, 从而保证了补口补伤的质量。
3 国产聚氨酯石油沥青橡胶塑料重防腐
涂料技术指标
( 1) 耐水蒸气渗透率( 见表 1)
表 1 水蒸气渗透率技术指标
序号 1
P/ mm. m/ mm. h 0 12
试验依据 ( 美国)
AST M 1653- 85
2来自百度文库
0 10
AST M 1653- 85
28
管道技术与设备
1998 年
聚氨酯树脂及管道用 聚氨酯重防腐涂料
李银罗( 高级工程师) 石志华 郝旭东 中国石油天然气总公司管道科学研究院 河北省廊坊市 065000
摘要 聚氨酯树脂是一种新型的具有独特 性能和多方面用途的高聚物。我国第一次研制 成功的钢质管道用聚氨酯重防腐涂料( 即聚氨 酯石油沥青橡胶塑料重防腐涂料) 于 1989 年通 过技术鉴定, 研究单位是中国石油天然气总公 司管道科学研究院。十年来, 在多条原油长输 管道及煤气管道上应用, 都获得了成功的现场 施工经验和质量检测技术。 叙词: 聚氨酯树脂 重防腐涂料 管道 厚涂
四、国产聚氨酯石油沥 青橡胶塑料 重防腐涂料( 单组分)
1 理论基础及创新性 本项研究的主攻方向: 首先要解决管道表 面的潮气问题; 对石油沥青层补口补伤时干燥 收缩容易引起搭接部位开裂或脱落问题; 解决 涂层与钢质管道由于膨胀系数的差别较大容易 使涂层破裂或成为空壳的问题; 解决防腐涂料 必备的常规性能, 如: 干燥性能、电气性能、机械 性能、耐化学介 质性能、施 工性能及检 测指标 等。 ( 1) 合理地解决了消化管道表面潮气的问 题 不论什么涂料, 在施工时尤其是在野外现 场施工时, 钢管表面或多或少总有一层潮气, 因 此埋下了腐蚀的隐患, 这是个长期以来容易被 人忽视的问题。我们面临的是野外露天或野外 埋地管线防腐, 野外的潮气和 水份及 各种酸、 碱、盐介质对防腐层的侵袭是不可忽视的。不 同材质对水份具有不同的吸附能力, 在潮湿环 境中, 钢管表面的潮气总是比木材或棉布织物 多得多, 在相对湿度较大的季节和场合尤其突
3
0 12
AST M 1653- 85
( 2) 漆膜综合技术指标( 见表 2)
表 2 漆膜综合技术指标
序号
项目
指标 试验依据
1
外观
黑色 GB1729- 79
2
密度( 涂- 4) ( s)
138 GB1723- 79
表干 ( min) + 35
3 干燥时间
GB1728- 79
实干 ( h) + 26
4 冲击强度 ( J)
三、聚氨酯涂料
80 年代由中国石油天然气总公司管道科 学研究院在国内率先研究并生产出了聚氨酯重 防腐涂料, 经过十年在长输管道的现场应用, 效 果优良。
近年来, 还发展了 高固体份 聚氨酯 涂料。 可节约大量溶剂, 降低了成本, 减少了污染。为 了消除污染, 还发展了水性聚氨酯涂料和粉末 聚氨酯涂料等品种。
第1期
管道技术与设备
31
( 2) 能消化管道表面的潮气;
( 3) 有优良的理化性能和厚涂层的许多特
殊性能( 详见技术指标) ;
( 4) 常温施工、常温短时间干燥;
( 5) 单组份结构, 不用固化剂, 简化了施工
程序;
( 6) 吸水率低, 固化后有强防水性; ( 7) 有优良的耐化学介质性能;
( 8) 涂层富有高伸缩性, 从而保证了补口补
30
管道技术与设备
1998 年
出。如果防腐涂料不具备消化潮气的功能, 则 腐蚀的发生就是必然的了。
% 管道表 面这层潮 气被涂层 包裹难以 蒸 发, 自然会使管道发生电化学腐蚀;
& 这层水份大大降低了涂层对基体的结合 力;
∋ 施工完毕后, 在管道升温运行过程中, 这 部分称之为潮气的水份会受热膨胀, 使已经结 合上去的涂层再被剥离下来而形成脱离了管道 的空壳, 这层空壳在土壤应力等的外力作用下, 极易破裂进水, 从而导致防腐失败;
二、聚氨酯树脂的性能 特点
聚氨酯树脂为链状结构, 端基为强极性基 团氰酸根, 因此, 它有许多独特的优点: 可发泡 性、耐磨性、粘接性、耐低温性、耐热冲击性、抗
剥离性、耐溶剂性、耐震动疲劳性、耐生物老化 性、耐潮气性、耐大气性等。目前, 还研制出了 阻燃、高强度等性能的新品种, 满足了科学技术 和宇航事业的需要。