管道防腐大修用聚脲涂料的研究与制备

鲁晓东（深圳市惠宇科技有限公司，广东深圳518010）

管道防腐大修用聚脲涂料的研究与制备

鲁晓东（深圳市惠宇科技有限公司，广东深圳518010）

聚脲涂料是一种新型涂料，其本身具有绿色无污染等优良性能。本文首先对管道防腐大修用聚脲涂料的制备进行研究，之后针对实验制备的结果，针对聚脲涂料在实际应用中的多种性能做出分析，并提出一些能够改善性能、增强聚脲涂料喷涂质量的方法。

管道防腐大修；聚脲涂料性能；A、R组分

聚脲涂料喷涂技术的发展是在70年代中后期，其本身是通过A（异氰酸酯）组分和R（氨基化合物）组分反应生成的弹性体物质。聚脲涂料可以在化工防腐、耐磨材料、近岸设施等多个方面均起到很好的应用效果，在管道防腐大修上，利用聚脲涂料可以让管道防腐性能、耐冲击性能均得到提升。

1 管道防腐大修用聚脲涂料的制备

1.1 端氨基聚醚的合成

端氨基聚醚是聚脲涂料中的关键成分，其合成制备目前存在多种方法，以芳香族端氨基聚醚为例，其合成可分为水解法、Simons法和氨苯氧基法，水解法主要合成方法为将碱性水溶液和聚酯多元醇/聚醚TDI预聚物进行反应，让氨基甲酸中间体得以生成，之后可以得到氨基化合物；Simons法为利用对硝基苯异氰酸酯对聚醚二元醇予以封端处理，之后利用加氢等手段使得反应出现，硝基→胺基，同样，利用苯二胺和聚醚双氯甲酯的反应也可以得到ATPE；氨苯氧基法是让强碱、极性溶剂作用于氯代硝基苯上，让聚醚多元醇和它发生反应，之后利用加氢反应使得氨苯氧基化合物得到还原。在脂肪族端氨基聚醚合成方法中，主要有氨解法、离去基团法和氨基丁烯酸酯法。生产聚醚的工序可分为四步，即制备醇钾催化体系、环氧丙烷聚合反应、中和脱色处理和蒸馏处理。

1.2 A、R组分筛选与制备

1.2.1 组分筛选

聚脲涂料技术A组是端羟基聚醚和异氰酸酯/衍生物反应而来的预聚物，R组为胺类扩链剂、端氰基聚醚共同组成，两组在分热加压条件下会发生快速混合现象，聚脲涂料因此生成。A组可以分为二苯甲烷-4,4′-二异氰酸酯和端羟基聚醚生成改性MDI，共有3种异构体存在于单分子MDI本身之中，R组分和不同结构MDI反应特性存在差异，改性多异氰酸酯原材料的整体结构较为复杂，对于聚脲涂料的性能方面具有很大影响。聚合改性MDI可如图1所示。

图1 聚合改性MDI

结合图1，可以完成聚合改性工作，对A组分进行设计对于配方设计具有重要意义。R组分的设计需要体现在对质量优良扩链剂的筛选与确认扩链剂的质量百分比和确定端氨基聚醚。可以对聚氰酸酯和常用原料反应活性速度进行分析，选择反应速度较为合适的低分子扩链剂，进而完成R组分最佳配方设计。经过筛选，A组为Suprasec 2067,R组为扩链剂、端氨基聚醚、结构填料、助剂[1]。

1.2.2 组分制备

在R组制备方面，需要称量好各个化学成分，可以对规定之内的端氨基聚醚进行称取，然后将高黏度物质予以添加，让其混合均匀，然后将低分子扩链剂予以添加，每种物质的添加都需要进行约13分钟的搅拌，在黏度出现且颜色均匀后，可以将硅微粉予以添加，并进行搅拌，搅拌过程可以利用电动机设备。如在本次制备中，就采用500KW单相串联电动机，其搅拌速率是3000转/分钟。最后需要20分钟的静置，这样可以让气泡得到释放。

1.3 配方改进

考虑到聚脲涂料对管道防腐附着力要求，可以对配方进行改进，热作用会让高分子链段活动性能提高，能够让水分子渗透，进而使得化学键受到破坏。对此，在制备时，可以对配方的设计工作稍作改动，具体改动可分为两个方面，第一，制备低吸水率的聚脲涂料，提高水分子渗透难度；第二，让聚脲涂料Tg得到提升，当测试条件是75℃时，聚脲高分子链段在冻结状态，氢键、化学键的束缚会让水分子很难传播，会让水分子粘合作用很难产生。

2 聚脲涂料性能研究

扩链剂的不同会对聚脲涂料性能产生影响，通过多次实验，可以得出NCO基团和R组分中各组分的反应活性，最大为Jeffamine T403，最小为Wandallink 6200，也可以得到在聚脲涂料R组分中对于拉伸轻度性能、表面硬度性能的作用大小，其影响力最大的是Ethacure100，在凝胶时间方面，在A组已经被固定的前提下，需要调节R组分中的Wanalink6200、Etha⁃cure100、Jeffamine D400、Jeffamine T-403配比比例。聚脲涂料本身特点决定了其在管道防护大修中应用具有良好的耐盐雾性、耐化学介质性、力学性能以及耐冲击性。利用当前市场中可大规模购买的相应材料，可以进行配方设计，A组分共有两种选择，一是Wannate8312聚脲涂料配方，二是SPI公司组分的聚脲涂料配方，经过研究，可以发现二者除A料预聚体不同之外，其R料凝胶时间分别为10s和8s，剩余R料中的Jeffamine系列端氨基聚醚都为40%～70%，液体胺类扩链剂都为10%～15%，助剂都为0%～10%。其检测过程利用到了10%H2SO4、30%NaCI、30%NaOH和2号柴油，都没有脱落情况和产生气泡的情况，盐雾性的测试也表现良好，冲击性也均达到相关要求[2]。聚脲/金属附着力会受到热、水分子等多方面的影响，因此，在涂装聚脲涂层之前需要处理金属表面，处理方法可分为三个方面，即表面改性处理、化学法和机械喷沙法。利用实验，可以发现表面喷砂的效果最好，当前，喷砂的介质主要有河砂、石英砂、钢丸、钢丝切球、钢砂等，实践证明，使用钢丝切球具有轮廓深度大且会形成倒钩的特点。

3 结语

综上所述，通过选择合理的端氨基聚醚合成方法，对A、R组分进行筛选和改进，可以完成聚脲涂料的制备工作，通过实验检测，可以发现此种配方设计可以取得良好的效果，但根据管道防腐大修的实际情况，需要依靠调节配比比例、处理金属表面等方法进行及时调整。

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[1]杨赫,刘彦礼.近年我国油气管道防腐技术的应用[J].化学工程师,2008,02:28-31.

[2]王泉.以管道防腐为例浅谈防腐材料技术的新发展[J].科技创新导报,2011,13:135.