[发明专利]无溶剂喷涂型聚氨酯管道补口涂料的制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯涂料技术领域，具体地说，涉及一种无溶剂喷涂型聚氨酯管道补口涂料的制备及应用。

背景技术

三层聚乙烯复合结构防腐层（3PE）是二十世纪80年代在世界范围内迅速兴起的新型管道防腐材料，随着3PE的广泛应用，3PE防腐层补口技术也得到了发展。

国内3PE防腐管道几乎全部采用聚乙烯热缩带进行补口。聚乙烯热收缩带施工的难点，主要体现在烘烤过程中对温度的控制难以达到施工要求，特别是在温度较低的寒冷季节的施工质量更是难以得到保证。近年来，管道行业在聚乙烯热缩带补口技术方面，尤其是补口施工作业工具的研发投入大量人力物力，以期降低施工中人为因素对补口质量的影响因素，但这种努力的效果并不明显。实际应用中，在管道安装建设期间和投入运行使用中均发现了质量问题，开挖检测也发现了补口失效的案例，对管道安全运行构成了潜在的威胁。另外，补口失效部位的大修成本高昂，以西一线为例，一般地段每道口平均要花6000元左右，特殊地段如水网地区，每道口可能要花费上万元。

在国外，无溶剂聚氨酯涂料被认为是和3PE防腐管道匹配性较好的补口涂层之一，其优点如下：

①与传统手工烘烤聚乙烯热收缩套补口技术相比，全自动机械喷涂无溶剂聚氨酯涂料补口技术具有防腐层质量稳定、作业速度快、检测方便可靠等优点，最大限度地消除了补口防腐层作业过程中人为因素的影响，保证补口防腐层的一致性和可靠性。 

②无溶剂聚氨酯涂料的物理化学性能可允许阴极保护电流渗透涂层，涂层对阴极保护完全没有屏蔽作用，属于“失效安全”涂层；

③无溶剂聚氨酯涂料和管道PE防腐层的物理性能接近，在PE搭接面有良好的附着力，能够长期保持其在PE层上的附着形态，有良好的抗土壤剪切能力；

④无溶剂聚氨酯涂料具有优良的物理化学性能，和钢管和环氧粉末涂料附着力好，能够长期抵御土壤腐蚀介质的侵蚀；

⑤无溶剂聚氨酯涂料失效后可以采用现有地面检测技术探测，这对以后的运行维护和修复至关重要。

无溶剂聚氨酯应用于3PE防腐管线补口已有20年以上的历史，机械化补口至少有16年以上历史。据粗略统计，无溶剂聚氨酯涂料用于管道防腐补口的用量已达到200万个以上。

目前国外有多家公司从事无溶剂聚氨酯补口涂料的研究和应用工作，如美国3M公司、德国TIB公司、英国Spencer公司等。国内关于无溶剂聚氨酯补口涂料的研究工作刚刚开始。

发明内容

本发明公布了一种无溶剂喷涂型聚氨酯管道补口涂料的制备和施工方法，可以代替目前国内3PE管道补口领域广泛应用的聚乙烯热收缩带。

本发明采用下述技术方案：

一种无溶剂喷涂型聚氨酯管道补口涂料，其特征在于：所述聚氨酯涂料由A、R两组分组成，A组分是由65～90重量份异氰酸酯，10～35重量份氨基有机硅烷合成的半预聚物；R组分是由15～30重量份端羟基扩链剂或交联剂，100～200重量份低聚物多元醇，120～260重量份填料，2～8重量份吸水剂，0.2～1.0重量份催化剂，2～10重量份的助剂等组成。所述A、R两组分按照异氰酸酯指数为1.1、体积比为1:2.5配合使用。

在本发明的上述技术方案中，还具有以下技术特征：所述A组分半预聚物的自由异氰酸酯基含量在20%～30%。

在本发明的上述技术方案中，还具有以下技术特征：所述的半预聚物中的异氰酸酯为下列的一种或几种：4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、高2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、对四甲基苯亚甲基二异氰酸酯等。选取其中的一种或几种。其官能度在2～2.7之间。

在本发明的上述技术方案中，还具有以下技术特征：

A组分半预聚物中的氨基有机硅烷为N-(ρ-氨乙基)-r-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(b-氨乙基)-g-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(b-氨乙基)-g-氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷等，选取其中的一种或几种，其官能度为2。

在本发明的上述技术方案中，还具有以下技术特征：R组分中的扩链剂包括1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、1,6-己二醇等，交联剂包括三羟甲基丙烷、丙三醇、二乙醇胺、三乙醇胺、双-2-（羟丙基）苯胺等。选取其中的一种或几种。其官能度在2到4之间。