天然氣管道減阻內(nèi)涂涂料

1．涂料組成及分類
1．1 涂料的基本組成
　　涂料的組成物質(zhì)有很多，可分為成膜物、顏料、助劑和溶劑四種，其中成摸物是必不可少的，為了形成具有良好性能的覆蓋層，涂料的組分必須選擇得當(dāng)，配比科學(xué)、合理。
　　(1)成膜物 成膜物是形成漆膜的主要物質(zhì)，分為主要成膜物、次要和輔助成膜物，主要成膜物可以單獨成膜，也可以黏結(jié)顏料等物質(zhì)一起成膜，故也稱為黏結(jié)劑。成膜物是組成涂料的基礎(chǔ)，決定了涂料的主要性能。
　　能夠作為涂料成膜物的物質(zhì)報多，如原始的成膜物是植物油、天然樹脂膠及蟲膠、瀝青等天然物質(zhì)，現(xiàn)在的成膜物包含了現(xiàn)代聚合物工業(yè)的許多產(chǎn)品，如早期的醇酸樹脂、乙烯樹脂，到后來的環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂，直至聚四氟乙烯、聚酰亞胺及聚苯硫醚等。成膜物按其化學(xué)行為可分為兩類，一種是在形成漆膜時化學(xué)結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生變化，只產(chǎn)生從熔化到凝固，或從溶解到溶劑揮發(fā)后沉積的物理過程，稱為非轉(zhuǎn)化型成膜物；另一種在形成漆膜時化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，通常使成膜物線型分子聚合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的體型高聚物，漆膜不溶解、不熔化。
　　(2)顏料 涂料如果沒有顏料則稱之為清潦，加入顏料可制成色擦，包蛞磁漆、調(diào)合漆和底漆。顏料一艇為細(xì)微的粉末物質(zhì)，分為著色顏料、體積顏料、防銹顏料和特種顏料，可以使漆膜具有裝飾、保護(hù)作用，可以增強潦膜的機械性能和耐久性能，賦予漆膜耐腐蝕、導(dǎo)電、抗生物等性能。顏料按來源可分為天然顏料和合成顏料，按化學(xué)成分可分為有機顏料和無機顏料。無機顏料都有是以粉末固態(tài)存在于涂料和漆膜中，有機顏料則以溶解在涂料中、非常均勻地分布在漆膜中。
　　(3)助劑 助劑是涂料的組成部分，起改進(jìn)涂料或漆膜某一特定性能的作用，包括多種無機物、有機物和聚合物。對不同的涂料、不同的性能要求，使用不同的助劑。
　　助劑目前分為四種類型：
　?、賹ν苛仙a(chǎn)過程起作用的助劑：消泡劑、潤滑劑、分散劑和乳化劑等；
　?、趯ν苛蟽Υ嫫鹱饔玫闹鷦悍澜Y(jié)皮劑、防沉劑等；
　?、蹖ν苛鲜┕?、成膜過程起作用的助劑：催干劑、固化劑、流平劑和防流掛劑等；
　?、軐ζ崮ば阅芷鹱饔玫闹鷦嚎寡趸瘎?、紫外線吸收劑、增塑劑等。
　　(4)溶劑 除無溶劑涂料之外，溶劑是所有液態(tài)涂料的一個基本組成部分。溶劑的作用是溶解或分散成膜物，使涂料成為液態(tài)、能夠被涂布成為漆膜。涂料形成漆膜時，溶劑便揮發(fā)進(jìn)入大氣，不應(yīng)有溶劑殘留于漆膜之中。溶劑可分為能夠溶解成膜物的溶劑(真溶劑)，能夠稀釋成膜物溶液及涂料的溶劑(稀釋劑)，以及能夠使成膜物均勻分散在涂料中的溶劑(分散劑)。
　　由于涂料工業(yè)大量使用的溶劑為有機溶劑，對人、對環(huán)境都有危害，所以應(yīng)盡量少用有機溶劑。通常，乙烯類涂料、橡膠類涂料的固體分在20％～40％間，常規(guī)液態(tài)涂料的固體分在40％～60％左右，高性能、長壽命涂料大多為厚膜型，固體分高達(dá)70％以上，無溶劑涂料的固體分在90％以上。
1．2 涂料的分類
　　(1)按成膜物材料的種類分 我國化工行業(yè)制定了按涂料的主要成膜物對涂料進(jìn)行分類的方法，并制訂了系統(tǒng)的涂料產(chǎn)品的命名方法。目前，涂料產(chǎn)品共分為18大類，其中把輔助材料也歸為一類，見表3-10
　　表3-1中涂料的分類基本是針對常規(guī)的液態(tài)涂料，從廣義而盲，涂料是指形成覆蓋層的材料，因此，涂料也常常采用下述幾種方法分類。
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　 (2)按覆蓋層成型時巢否發(fā)生化學(xué)變化分類 按覆蓋層成型時是否產(chǎn)生化學(xué)變化可將涂料分為反應(yīng)型涂料和非反應(yīng)型涂料。
　　常規(guī)的液態(tài)涂料大多數(shù)種類為反應(yīng)型涂料，典型的如油漆、醇酸樹脂漆、酚醛樹脂漆、環(huán)氧樹脂漆、聚氨酯漆等，環(huán)氧粉末涂料也屬反應(yīng)型涂料。瀝青質(zhì)涂料、聚乙烯粉末涂料、各種膠帶、收縮帶和防腐帶、擠出成型材料等都是非反應(yīng)型涂料。
　　(3)按涂料的防護(hù)作用分 按涂料的防護(hù)作用可將涂料分為防銹、防蝕和減阻三大類。防銹涂料是指防止鋼鐵曼自然因素作用產(chǎn)生銹蝕的涂料，在涂料分類命名法中稱為底漆及防銹漆，在防腐層中作為底層或獨立成為防腐層；防蝕涂料是指防止金屬受化學(xué)介質(zhì)(含氣體介質(zhì))產(chǎn)生腐蝕的涂料；由于管道帶有壓力、介質(zhì)流動過程中有摩擦，以減少摩擦阻力為目的，在管道內(nèi)壁涂覆的涂料則稱為減阻涂料，這是一種專用涂料。在實際應(yīng)用中，防銹漆、防蝕漆常常結(jié)合使用，使用范圍也相互交錯，但作為減阻型涂料雖然也有一定的防蝕功能，但因它的特殊應(yīng)用條件和特定的施工工藝，使得它具有專用性。
　?、俜冷P涂料 防銹涂料具有良好的防銹性能，其主要原因為是有防銹顏料。防銹顏料有兩種，即物理防銹顏料和化學(xué)防銹顏料。
　　物理防銹顏料本身沒有防銹能力，當(dāng)和成腆物等涂料組分合理配用時，就能夠起到阻止水分及腐蝕性介質(zhì)滲透的作用，從而增強漆膜的防銹能力。這類涂料主要有鐵紅防銹底漆、云母氧化鐵防銹底漆、氧化鋅防銹底漆、鋁粉防銹底漆及石墨防銹底漆等。
　　化學(xué)防銹顏料是借助化學(xué)作用抑制銹蝕反應(yīng)的一類顏料，如虹丹含有一氧化鉛，能夠?qū)㈦S水分一起滲透進(jìn)入漆膜的酸性物質(zhì)中和；紅丹還含有過氧化鉛，可以將低價鐵離子氧化為高價鐵氧化物，在鋼鐵表面生成牢固的高價鐵氧化物。
　　②防蝕涂料 防蝕用涂料具有很好的耐蝕性、透氣性，且滲水性低、附著力強，并有一定機械強度。這類涂料主要有：生漆和灤酚樹脂漆、酚醛樹脂涂料、瀝青涂料、乙烯樹脂涂料、環(huán)氧樹脂涂料、聚氨酯涂料、橡膠類涂料、無機富鋅涂料等。
　?、蹨p阻涂料 上述的防蝕涂料原則上均可作為減阻涂料用。只不過由于減阻涂料均用于管道內(nèi)壁，無法更換和維護(hù)，因此除了機械強度、附著力要求之外還應(yīng)有耐磨性和耐介質(zhì)性的要求。目前國內(nèi)外大量使用的減阻內(nèi)涂涂料多為雙組分環(huán)氧樹脂，也有少量使用環(huán)氧粉末的報道。
　　(4)按涂料的物理形態(tài)分
　　按涂料的物理形態(tài)可分為液態(tài)涂料和固態(tài)涂料。
　　液態(tài)涂料通常由成膜物、顏料、助劑和溶劑4個成分組成，在涂裝前和涂裝期間保持液態(tài)，在涂裝后經(jīng)干燥形成固態(tài)漆膜。
　　固態(tài)涂料有粉末涂料、瀝青質(zhì)涂料、擠出成形塑料、擠出成形橡膠和塑料的共混物，以及防腐膠帶等。粉末涂料是由常溫下呈固態(tài)的成膜物、顏料和助劑經(jīng)加工處理而得到的粉末狀涂料。瀝青質(zhì)涂料包括石油瀝青及石抽瀝青磁潦、煤焦油瀝青及煤焦油磁漆，磁漆是由瀝青與粉末狀礦物填料及起增塑作用的物質(zhì)等加熱熬制而得。聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴和橡膠的共聚物等涂料為顆粒狀，需要采用擠出機械將其在受熱狀態(tài)下以黏漉態(tài)擠出，包纏到被涂表面，冷卻定型面得到覆蓋層。
1．3 潦料的干燥機理
　　涂料的干燥機理有物理干燥和化學(xué)干燥兩大類。物理干燥是涂料依靠其中的溶劑揮發(fā)面干燥成膜，這類涂料的特點是：干燥迅速、層間互溶、不存在層間附著力差的問題，即設(shè)有最長涂裝間隔時間的限制，可以在較低的沮度下施工。但缺點是不耐溶劑，通常也不耐各種植物油和動物油。氧化橡膠涂料、乙烯樹脂涂料、瀝青涂料等均屬此類。
　　化學(xué)干燥是徐料依靠其主要成膜物質(zhì)與空氣中的氧或水蒸氣反應(yīng)，或是與固化劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，變成高分子聚合物或縮合物而固化成膜。這些涂料中，領(lǐng)先與空氣中氧或水蒸氣反應(yīng)成膜的涂料通常是單一組分罐裝，領(lǐng)先氧化成膜的涂料有以干性油為原料的油性涂料和油改性醇酸樹脂涂料、酚醛樹脂涂料等。而領(lǐng)先與固化劑反應(yīng)固化成膜的涂料通常是雙組分兩罐裝。固化劑固化的涂料的特點是漆膜堅韌、附著力強、耐機械沖擊和磨損、耐油、耐溶劑、耐化學(xué)品腐蝕，缺點是由于化學(xué)反應(yīng)的速度與溫度有密切關(guān)系，這類涂料低溫固化緩慢，而高溫固化較快，造成施工困難。另外這類涂料完全固化以后溶劑不易滲透，易引起層間附著不牢，因此有一個最長涂裝間隔時間的問題。這類涂料有環(huán)氧樹脂涂料、聚氨酯涂料、聚酯樹脂涂料等。