專利名稱：環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種輸送礦漿用復合型材及其制備方法，具體是一種環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道及其制備方法。
背景技術：
管道輸送礦漿是一種新型的礦物輸送方式，但流動的礦漿容易磨損管道，礦漿成分復雜容易腐蝕管道.現在通常是對礦漿輸送管道內壁涂環氧樹脂層或橡膠貼片作為防腐、耐磨層。環氧樹脂涂層或橡膠貼片存在著工藝復雜、勞動強度大、環境污染較大、輸送能耗高，在小口徑管道及超長管道內涂層工藝操作困難，涂層厚度難以控制，產品的耐磨、耐腐蝕及耐沖擊性能等綜合性能不理想，環氧樹脂涂層功能單一。

發明內容
本發明的目的在于針對現在有技術的不足之處而提供一種耐磨，耐腐蝕、耐沖擊等綜合性能優異、涂層厚度均勻及綜合技術指標穩定的環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道及其制備方法。本發明的技術方案為，環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道，在管道上內壁設有保護層，其特征在于，所述的保護層為，在管道內壁設有粘合層，粘合層外為脂肪層，脂肪層外為表皮層，所述的脂肪層為高粘彈性、低模量的脲彈性體，厚度為3 6mm，硬度為20 40A 表皮層是低伸長率、高模量的聚脲彈性體，厚度為2 4mm，硬度為70 95A，管道為金屬管，管壁厚度為1 50mm。所述脂肪層為高粘彈性、低模量的聚脲彈性體是由A和B兩種組分原料制成，其中A組分由下述重量份數的原料組成多異氰酸酯45 65、聚醚多元醇35 55 ；B組分由下述重量份數的原料組成端氨基聚醚陽 80、擴鏈劑15 30和助劑5 25 ；所述A、 B兩組分配合的異氰酸酯指數為1.0 1. 1 ；所述脂肪層A組分中的多異氰酸酯為二苯甲烷-4，4’ - 二異氰酸酯、二苯甲烷_2，4’ - 二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯、氨基甲酸酯改性二苯甲烷_4，4’ - 二異氰酸酯中至少一種；所述脂肪層A組分中的聚醚多元醇為 聚氧化丙烯醚多元醇、聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚中至少一種；脂肪層中 B 組分的端氨基聚醚為 Jeffamine D-2000、Jeffamine D-230、Jeffamine T-403 中至少一種；擴鏈劑為N，N’ - 二烷基甲基二胺、N, N’ - 二烷基苯二胺中至少一種，助劑為 BI430、抗氧劑沈4，抗氧劑1010、亞磷酸三苯酯中至少一種。所述表皮層為低伸長率、高模量的噴涂聚脲彈性體是由A和B兩種組分原料組成， 其中A組分由下述重量分的原料組成多異氰酸酯45 65、聚醚多元醇35 55份；B組分由下述重量份的原料組成端氨基聚醚55 80、擴鏈劑15 30和助劑5 25 ；所述A 組分中的多異氰酸酯為二苯甲烷_4，4’- 二異氰酸酯、二苯甲烷-2，4’- 二異氰酸酯、碳化二亞胺改性的二苯甲烷_4，4’ - 二異氰酸酯、苯二亞甲基異氰酸酯中至少一種；所述A組分中的聚醚多元醇為聚氧化丙烯醚多元醇、聚四氫呋喃多元醇、聚ε -己內酯多元醇中至少一種；表皮層 B 組分中的端氨基聚醚為 Jeffamine D-4000、Jeffamine T-5000、Jeffamine T-3000中至少一種；擴鏈劑為二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺中至少一種；助劑為 鈦白粉、潤濕分散劑BI430、BYK410,抗氧劑264，抗氧劑1010、抗氧劑1076、亞磷酸三苯酯、
吩噻嗪中至少一種。所述的端氨基聚醚為市售Huntsman公司生產產品，助劑為市售產品。所述的粘合層為市售的粘合劑Cilbond 49SFC和CILCURE B，厚度為0. 01_0. 03毫米。所述的環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道的制備方法，具體步驟為
(1)制備脂肪層A組分將聚醚多元醇加入到有氮氣保護的反應釜中，氮氣充入的流量為2m3/小時，勻速攪拌，加熱至50 65°C，邊攪拌邊加入多異氰酸酯，待其溫度自然升高，穩定后緩慢加熱至80°C，保溫1小時，升溫至85°C，保溫1小時，升溫至90°C，保溫1小時，取樣分析，控制所得半預聚物中異氰酸酯含量在10% 16%之間，冷卻至室溫，出料，待用；
(2)制備脂肪層B組分將端氨基聚醚、擴鏈劑、助劑加入到制漆罐中，以800轉/分鐘速度攪拌至少20分鐘，出料，待用；
(3)制表皮層A組分將聚醚多元醇加入到有氮氣保護的反應釜中，氮氣充入的流量為2m3/小時，勻速攪拌，加熱至50 65°C，邊攪拌邊加入多異氰酸酯，待其溫度自然升高， 穩定后緩慢加熱至80°C，保溫1小時，升溫至85°C，保溫1小時，升溫至90°C，保溫1小時， 取樣分析，控制所得半預聚物中異氰酸酯含量在10% 16%之間，冷卻至室溫，出料，待用；
(4)制備表皮層B組分首先把鈦白粉與等量的端氨基聚醚混合，混合比例為1:1，研磨成漿料，把漿料和剩余的端氨基聚醚、助劑加入到制漆罐中，以800轉/分鐘速度攪拌至少20分鐘出料，待用；
(5)預處理管道去除管道內表面雜質，使管道內壁呈現均一的金屬本色；
(6)涂粘合劑將粘合劑涂于金屬管道的內壁，厚度為0.01 0. 03毫米；
(7)噴涂脂肪層將步驟(1)和(2)制備的A組分和B組分在固定體積比為1:1的高壓對撞式混合噴涂設備中進行計量、加壓、升溫后，用噴槍噴到涂有表面粘合劑的金屬管道內壁上，固化得高粘彈性噴涂聚脲彈性體脂肪層；噴涂設備的主機壓力2000 2500 psi，初始溫度高于10°C，物料溫度為60-75°C，在噴槍混合室內兩組分的噴涂壓力差低于200psi， 脂肪層厚度為3 6毫米；
(8)噴涂表皮層將步驟(3)和(4)制備的A組分和B組在固定體積比為1:1的高壓對撞式混合噴涂設備中進行計量、加壓、升溫后，通過噴槍噴到金屬管道內壁的脂肪層上， 固化得低伸長率、高模量的噴涂聚脲彈性體表皮層。噴涂設備的主機壓力2000 2500 psi，初始溫度高于10°C，物料溫度為60-75°C，在噴槍混合室內兩組分的噴涂壓力差低于 200psi，表皮層厚度為2 4毫米。聚脲彈性體是一種新型無溶劑、無污染的綠色有機材料，具有環保、耐化學腐蝕、 高強度、高抗滲、耐磨、熱穩定好、柔韌抗沖擊、無接縫、與凝土附著力強等優點，配方體系可根據需要任意調配為不同的性質，可調配為手感是軟橡皮至硬彈性體，多用于建筑、交通、 水利化工機電、環保等領域防水處理。本發明的特點是利用聚脲材料自身優勢，以噴涂聚脲彈性體技術為依托，優化設計，應用先進仿生材料技術原理，在金屬管道的內壁表面設復合柔性減阻脂肪層和表層，將聚脲彈性體與金屬管道有機結合，使金屬管道內壁形成減阻、 耐磨復合層，以滿足輸送礦漿的需要。為使管壁耐磨、耐腐蝕，本發明設計了表皮層的特有配方和制備方法。為使管壁具有減阻功能且耐沖擊，本發明在表皮層內部設計了脂肪層，并設計了脂肪層的特有配方和制備方法，為使脂肪層與管道內壁連接牢固，本發明選用了專用的粘合劑。本發明的脂肪層和表皮層都是以異氰酸酯類化合物為A組分、胺類化合物為 B組分在無催化劑的情況下快速反應而成，反應活性極高的兩組分在高壓驅動下相互撞擊， 經槍體混合室內湍流混合，通過噴槍后霧化，再均勻合混，在極短適用期內噴涂在基面上， 形成整體、強韌的涂層。脂肪層和表皮層都包含A組分和B組分，脂肪層和表皮層的合成及施工方法都是一樣，但配方不一樣，其性能也就不一樣。本發明設計合理、配方獨特，產品耐磨，耐腐蝕、耐沖擊等綜合性能優異、涂層厚度均勻及綜合技術指標穩定，產品不含催化劑和有機揮發物，對環境友好，產品的脂肪層采用流動阻力設計，為管道內礦漿的輸送節約能耗，本發明具有優異的物理機械性能，耐磨性達到碳鋼的10倍以上，是一種新型的環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道。


圖1是本發明結構示意圖
圖中(1)是金屬管道、(2)是粘合層、(3)是脂肪層、(4)是表皮層。
具體實施方式
各實施例具體參數見表1。環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道，管道(1)為金屬管，管壁厚度為1 50mm，在管道內壁設有粘合層(2)，厚度為0. 01 0. 03mm，粘合層外為脂肪層(3)，脂肪層外為表皮層(4)，脂肪層和表皮層均為噴涂聚脲彈性體制成，所述的脂肪層(3)為高粘彈性、低模量的聚脲彈性體，厚度為3 6mm，硬度為20 40A 表皮層 (4)是低伸長率、高模量的聚脲彈性體，厚度為2 4mm，硬度為70 95A。所述脂肪層(3)高粘彈性、低模量的聚脲彈性體是由A和B兩種組分原料制成， 其中A組分由下述重量份的原料組成多異氰酸酯45 65、聚醚多元醇35 55 ；B組分由下述重量份的原料組成端氨基聚醚55 80、擴鏈劑15 30和助劑5 25 ；所述A、 B兩組分按照異氰酸酯指數為1.0 1. 1 ；所述脂肪層(3) A組分的多異氰酸酯為二苯甲烷-4，4’ - 二異氰酸酯、二苯甲烷_2，4’ - 二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯、氨基甲酸酯改性二苯甲烷-4，4’ - 二異氰酸酯中至少一種；聚醚多元醇為聚氧化丙烯醚多元醇、 聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚中至少一種；脂肪層(3)中B組份的端氨基聚醚為美國 Huntsman 公司生產的Jeffamine D-2000、Jeffamine D-230、Jeffamine T-403中至少一種；擴鏈劑為N，N’ - 二烷基甲基二胺、N，N’ - 二烷基苯二胺中至少一種； 助劑為BI430、抗氧劑沈4，抗氧劑1010中至少一種。所述表皮層(4)低伸長率、高模量的噴涂聚脲彈性體是由A和B兩種組分原料組成，其中A組分由下述重量份的原料組成多異氰酸酯45 65、聚醚多元醇35 55 ；B組分由下述重量份的原料組成端氨基聚醚55 80、擴鏈劑15 30和助劑5 25 ；所述A組分中的多異氰酸酯為二苯甲烷_4，4’- 二異氰酸酯、二苯甲烷-2，4’- 二異氰酸酯、碳化二亞胺改性的二苯甲烷-4，4’ - 二異氰酸酯、苯二亞甲基異氰酸酯中至少一種；A組分中的聚醚多元醇為聚氧化丙烯醚多元醇、聚四氫呋喃多元醇、聚ε -己內酯多元醇中至少一種；表皮層 B 組分中的端氨基聚醚為 Jeffamine D-4000、Jeffamine Τ-5000、Jeffamine Τ-3000 中至少一種；擴鏈劑為二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺中至少一種；助劑為鈦白粉、 潤濕分散劑ΒΙ430、ΒΙ410、抗氧劑沈4，抗氧劑1010、抗氧劑1076、亞磷酸三苯酯、吩噻嗪中至少一種。所采用的Jeffamine是美國huntsman (亨斯邁)公司的商品牌號，T代表三官能度，D代表2官能度，后面的數字代表分子量。鈦白粉是攀枝花市鈦海科技有限責任公司生產的，屬于金紅石型太白粉，型號是 THR-218。抗氧劑都是淄博祥東化工有限公司的產品。潤濕分散劑BI430和BI410，是德國BI公司的產品。環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道的制備方法，具體步驟為
(1)制備脂肪層A組分將聚醚多元醇加入到有氮氣保護的反應釜中，氮氣充入的流量為2m3/小時，勻速攪拌，加熱至50 65°C，邊攪拌邊加入異氰酸酯，待其溫度自然升高， 穩定后緩慢加熱至80°C，保溫1小時，升溫至85°C，保溫1小時，升溫至90°C，保溫1小時， 取樣分析，控制所得半預聚物中異氰酸酯含量在10% 16%之間，冷卻至室溫，出料，待用；
(2)制備脂肪層B組分將端氨基聚醚、擴鏈劑、助劑加入到制漆罐中，以800轉/分鐘速度攪拌至少20分鐘出料，待用；
(3)制表皮層A組分方法與制脂肪層A組分相同；
(4)制備表皮層B組分首先把鈦白粉與等量的端氨基聚醚混合，混合比例為1:1，研磨成漿料，把漿料、剩余的端氨基聚醚、擴鏈劑、其余助劑加入到制漆罐中，以800轉/分鐘速度攪拌至少20分鐘出料，待用；
(5)預處理管道噴涂前要用石英砂對金屬管道內壁表面處理，清除管道內壁金屬表面的油脂、氧化皮、銹蝕物以及其余雜質，呈現均一的金屬本色。石英砂粒度要求小于3. 2 篩孔，大于0. 63篩孔，水含量不大于1%。噴涂表面粘合劑要在除銹后12小時內進行；
(6)涂粘合劑采用上海樂瑞固化工有限公司生產的Cilbond49SFC和CIIXURE B,兩者的混合比例為5:1，厚度為0. 01 0. 03mm ；
(7)噴涂脂肪層將步驟(1)和(2)制備的A組分和B組分在固定體積比為1:1的高壓對撞式混合噴涂設備中進行計量、加壓、升溫后，通過噴槍噴到涂有表面粘合劑的金屬管道內壁上，設定噴涂設備的主機壓力2000 2500 psi，初始溫度高于10°C，物料溫度為 60-75°C，在噴槍混合室內量組分的噴涂壓力差低于200psi，越接近越好，用噴槍噴到涂有表面粘合劑的金屬管道內壁上，噴槍移動速度約為0. 3 0. 5m/s，脂肪層厚度為3 6毫米，固化得高粘彈性、低模量的噴涂聚脲彈性體脂肪層；
(8)噴涂表皮層將步驟(3)和(4)制備的A組分和B組分在固定體積比為1:1的高壓對撞式混合噴涂設備中進行計量、加壓、升溫后，通過噴槍噴到涂有表面粘合劑的金屬管道內壁上，噴涂設備的主機壓力2000 2500 psi，初始溫度高于10°C，物料溫度為60_75°C， 在噴槍混合室內量組分的噴涂壓力差低于200psi，用噴槍噴到金屬管道內壁的脂肪層上， 表皮層厚度為2 4毫米，固化后為低伸長率、高模量的噴涂聚脲彈性體表皮層。
權利要求
1.環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道，在管道(1)上內壁設有保護層，其特征在于，所述的保護層為，在管道(1)內壁設有粘合層(2)，粘合層外為脂肪層(3)，脂肪層外為表皮層(4)，所述的脂肪層(3)為高粘彈性、低模量的脲彈性體，厚度為3 6mm，硬度為 20 40A 表皮層(4)是低伸長率、高模量的聚脲彈性體，厚度為2 4mm，硬度為70 95A， 管道(1)為金屬管，管壁厚度為1 50mm。
2.根據權利要求1所述的環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道，其特征在于，所述脂肪層(3)為高粘彈性、低模量的聚脲彈性體是由A和B兩種組分原料制成，其中A組分由下述重量份數的原料組成多異氰酸酯45 65、聚醚多元醇35 55 ；B組分由下述重量份數的原料組成端氨基聚醚55 80、擴鏈劑15 30和助劑5 25 ；所述A、B兩組分配合的異氰酸酯指數為1.0 1. 1 ；所述脂肪層(3)A組分中的多異氰酸酯為二苯甲烷_4，4’-二異氰酸酯、二苯甲烷-2，4’ - 二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯、氨基甲酸酯改性二苯甲烷-4，4’ - 二異氰酸酯中至少一種；所述脂肪層(3)A組分中的聚醚多元醇為聚氧化丙烯醚多元醇、聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚中至少一種；脂肪層 (3)中 B 組分的端氨基聚醚為 Jeffamine D-2000、Jeffamine D-230、Jeffamine T-403 中至少一種；擴鏈劑為N，N’ - 二烷基甲基二胺、N, N’ - 二烷基苯二胺中至少一種，助劑為 BI430、抗氧劑沈4，抗氧劑1010、亞磷酸三苯酯中至少一種。
3.根據權利要求1所述的環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道，其特征在于，所述表皮層(4)為低伸長率、高模量的噴涂聚脲彈性體是由A和B兩種組分原料組成，其中A組分由下述重量分的原料組成多異氰酸酯45 65、聚醚多元醇35 55份；B組分由下述重量份的原料組成端氨基聚醚陽 80、擴鏈劑15 30和助劑5 25 ；所述A組分中的多異氰酸酯為二苯甲烷_4，4’ - 二異氰酸酯、二苯甲烷_2，4’ - 二異氰酸酯、碳化二亞胺改性的二苯甲烷_4，4’ - 二異氰酸酯、苯二亞甲基異氰酸酯中至少一種；所述A組分中的聚醚多元醇為聚氧化丙烯醚多元醇、聚四氫呋喃多元醇、聚ε -己內酯多元醇中至少一種；表皮層 B 組分中的端氨基聚醚為 Jeffamine D-4000、Jeffamine Τ-5000、Jeffamine Τ-3000 中至少一種；擴鏈劑為二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺中至少一種；助劑為鈦白粉、 潤濕分散劑ΒΙ430、ΒΙ410、抗氧劑沈4，抗氧劑1010、抗氧劑1076、亞磷酸三苯酯、吩噻嗪中至少一種。
4.根據權利要求1和2所述的環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道，其特征在于，所述的端氨基聚醚為市售Huntsman公司生產產品，助劑為市售產品。
5.根據權利要求1所述的環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道，其特征在于，所述的粘合層(2)為市售的粘合劑Cilbond 49SFC和CILCURE B，厚度為0. 01-0. 03毫米。
6.根據權利要求1、2和3所述的環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道的制備方法， 其特征在于，具體步驟為(1)制備脂肪層A組分將聚醚多元醇加入到有氮氣保護的反應釜中，氮氣充入的流量為2m3/小時，勻速攪拌，加熱至50 65°C，邊攪拌邊加入多異氰酸酯，待其溫度自然升高， 穩定后緩慢加熱至80°C，保溫1小時，升溫至85°C，保溫1小時，升溫至90°C，保溫1小時， 取樣分析，控制所得半預聚物中異氰酸酯含量在10% 16%之間，冷卻至室溫，出料，待用；(2)制備脂肪層B組分將端氨基聚醚、擴鏈劑、助劑加入到制漆罐中，以800轉/分鐘速度攪拌至少20分鐘，出料，待用；(3)制表皮層A組分將聚醚多元醇加入到有氮氣保護的反應釜中，氮氣充入的流量為2m3/小時，勻速攪拌，加熱至50 65°C，邊攪拌邊加入多異氰酸酯，待其溫度自然升高， 穩定后緩慢加熱至80°C，保溫1小時，升溫至85°C，保溫1小時，升溫至90°C，保溫1小時， 取樣分析，控制所得半預聚物中異氰酸酯含量在10% 16%之間，冷卻至室溫，出料，待用；(4)制備表皮層B組分首先把鈦白粉與等量的端氨基聚醚混合，混合比例為1:1，研磨成漿料，把漿料和剩余的端氨基聚醚、助劑加入到制漆罐中，以800轉/分鐘速度攪拌至少 20分鐘出料，待用；(5)預處理管道去除管道內表面雜質，使管道內壁呈現均一的金屬本色；(6)涂粘合劑將粘合劑涂于金屬管道的內壁，厚度為0.01 0. 03毫米；(7)噴涂脂肪層將步驟(1)和(2)制備的A組分和B組分在固定體積比為1:1的高壓對撞式混合噴涂設備中進行計量、加壓、升溫后，用噴槍噴到涂有表面粘合劑的金屬管道內壁上，固化得高粘彈性噴涂聚脲彈性體脂肪層；噴涂設備的主機壓力2000 2500 psi，初始溫度高于10°C，物料溫度為60-75°C，在噴槍混合室內兩組分的噴涂壓力差低于200psi， 脂肪層厚度為3 6毫米；(8)噴涂表皮層將步驟(3)和(4)制備的A組分和B組在固定體積比為1:1的高壓對撞式混合噴涂設備中進行計量、加壓、升溫后，通過噴槍噴到金屬管道內壁的脂肪層上，固化得低伸長率、高模量的噴涂聚脲彈性體表皮層。
7.噴涂設備的主機壓力2000 2500 psi，初始溫度高于10°C，物料溫度為60_75°C， 在噴槍混合室內兩組分的噴涂壓力差低于200psi，表皮層厚度為2 4毫米。
全文摘要
環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道，在管道(1)上內壁設有保護層，所述的保護層為，在管道內壁設有粘合層，粘合層外為脂肪層，脂肪層外為表皮層，所述的脂肪層為高粘彈性、低模量的脲彈性體，厚度為3～6mm，硬度為20～40A表皮層是低伸長率、高模量的聚脲彈性體，厚度為2～4mm，硬度為70～95A，管道(1)為金屬管，管壁厚度為1～50mm。本發明設計合理、配方獨特，產品耐磨，耐腐蝕、耐沖擊等綜合性能優異、涂層厚度均勻及綜合技術指標穩定，產品不含催化劑和有機揮發物，對環境友好，產品的脂肪層采用流動阻力設計，為管道內礦漿的輸送節約能耗，本發明具有優異的物理機械性能，耐磨性達到碳鋼的10倍以上，是一種新型的環保型柔性減阻雙層復合礦漿輸送管道。
文檔編號B05D7/22GK102287588SQ201110202210
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月19日 優先權日2011年7月19日
發明者王慧榮 申請人:云南聚博橡膠工程有限公司