一种高强度防腐管道加固复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度防腐管道加固复合材料及其制备方法，复合材料包括按重量份数计的如下组分：环氧树脂30～50份；聚酰亚胺树脂溶液10～30份；二氧化硅10～20份；无机改性材料0～20份；固化剂15～25份；促进剂2～5份。本发明专利技术提供了一种具有高拉伸强度、抗折强度管道防腐修复用复合材料，且同时具有防水抗渗、高强抗裂、耐酸、耐盐碱腐蚀、高粘结性等性能特点。本发明专利技术同时提供了一种简便、易工业化生产的制备方法。的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度防腐管道加固复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种高强度防腐管道加固复合材料及其制备方法，属于管道防腐加固用高分子基复合材料


技术介绍

[0002]管道运输在世界上已经具有了140多年的历史，在这140多年中管道建设的相关施工技术、施工机具以及防腐技术等方面的改变都很大。我国的管道技术方面也有了长足的发展，并且已经形成了一套适合我国现在国情的管道的防腐体系。由于经常发生因腐蚀所引起的相关管线的穿孔破坏方面的问题，所以用哪种材料来作为运输的管道已经成为一大热点。
[0003]目前管道防腐加固填充材料一般使用防腐涂料和防腐砂浆，前者以涂层罩面的形式作为保护层，自身结构性能不足，使其应用场景较窄，不能修复带有结构损伤的管道；后者一般为聚合物改性的硅酸盐水泥砂浆或高铝水泥体系的防腐砂浆，存在应力收缩后易开裂的问题，且水泥砂浆耐酸腐蚀性相对较弱。中国专利CN202011626802.5公开了一种纳米二氧化硅改性聚合物防腐砂浆，通过引入纳米二氧化硅增强防腐砂浆的力学性能与正拉粘接性能，但该技术制作繁琐，使用过程中依旧需要28天等待砂浆完全固化成型，施工效率较低。中国专利CN202010342163.3公开了一种石化管道用防腐涂料，通过中空玻璃微珠和氮化硼粉改性普通环氧树脂基底，提高了整体树脂的耐冲击、抗剥离，耐震动疲劳等特性，但未能改善其结构性能。
[0004]因此，制备一种强度好，粘接性能优良，防腐性能好的管道加固材料解决管道加固、修复领域无高性能材料可用的问题，填补该领域应用材料的空白是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种高强度防腐管道加固复合材料及其制备方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0007]一种高强度防腐管道加固复合材料，包括按重量份数计的如下组分：
[0008][0009]所述聚酰亚胺树脂溶液为具有含氟带羟基的二胺单体与主链中含醚键的二酐单
体在溶液中缩合并亚胺化得到可溶性聚酰亚胺粉末，然后将可溶性聚酰亚胺粉末溶解分散于非质子极性溶剂而成。
[0010]作为进一步的改进，所述非质子极性溶剂包括四氢呋喃、二甲基酰胺、丁内酯或氮甲基吡咯烷酮中的一种或任意组合。
[0011]作为进一步的改进，所述聚酰亚胺树脂溶液固含量10～15％，粘度为5000mPa
·
s至8000mPa
·
s。
[0012]作为进一步的改进，所述二胺单体为2,2
‑
双(3
‑
氨基
‑4‑
羟基苯基)六氟丙烷，所述二酐单体为双酚A型二醚二酐。
[0013]作为进一步的改进，所述二氧化硅为纯度大于99％，粒径为50～300nm的粉末或者分散液。
[0014]作为进一步的改进，所述无机改性材料为硅酸盐类、氧化物类、表面羟基化改性的纤维类添加物、或表面羧基化改性的纤维类添加物中的一种或任意组合。
[0015]作为进一步的改进，所述无机改性材料为有机改性蒙脱土、高岭土、碳酸钙、硫酸钙、滑石粉、石棉、云母、凹凸棒土、黏土和陶土中的一种或任意组合。
[0016]作为进一步的改进，所述固化剂包括乙二胺、二乙烯三胺、苯二胺、聚酰胺固化剂或酚醛胺固化剂中的至少一种。
[0017]作为进一步的改进，所述促进剂包括DMP30、三乙醇胺和氨乙基哌嗪叔胺类化合物中的至少一种。
[0018]本专利技术提供一种所述的高强度防腐管道加固复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0019]1)将可溶性聚酰亚胺粉末溶解分散于非质子极性溶剂中，粘度控制在5000mPa
·
s至8000mPa
·
s，得到聚酰亚胺树脂溶液；所述可溶性聚酰亚胺粉末为具有含氟带羟基的二胺单体与主链中含醚键的二酐单体在溶液中缩合并亚胺化得到；
[0020]2)在聚酰亚胺树脂溶液中加入环氧树脂并分散均匀，形成混合树脂溶液；
[0021]3)在混合树脂溶液中加入二氧化硅及无机改性材料并分散均匀，得到组分A；
[0022]4)将固化剂与促进剂混合均匀得到组分B。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0024]本专利技术通过可溶性聚酰亚胺结构的引入，极大的增强了环氧树脂基底的拉伸强度、抗弯折强度及正拉粘接强度。可溶性聚酰亚胺材料与环氧树脂搭配应用，保持了复合材料的韧性，综合提高了复合材料的力学性能。纳米二氧化硅材料进一步增加了材料的抗折强度，保证了材料在管道部分结构缺失的情况下，也能作为受力结构。配合纳米二氧化硅材料及其他无机材料的使用，达到提升材料整体性能的作用。
[0025]本专利技术提供了一种具有高拉伸强度、抗折强度管道防腐修复用复合材料，其拉伸强度达到30MPa以上，相比同类防腐砂浆材料2
‑
5MPa提升10倍，抗折强度达到18MPa以上，相比同类防腐砂浆材料5
‑
10MPa提升3倍，且同时具有防水抗渗、高强抗裂、耐酸、耐盐碱腐蚀、高粘结性等性能特点，可广泛应用各类地下管网防腐、加固修复领域。本专利技术同时提供了一种简便、易工业化生产的制备方法。
具体实施方式
[0026]为了便于理解本专利技术，下文将结合较佳的实施例对本专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0027]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。
[0028]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0029]本专利技术提供了一种高强度防腐管道加固复合材料，包括按重量份数计的如下组分：
[0030][0031]在一些优选方案中，所述环氧树脂牌号为E
‑
54、E
‑
51、E
‑
44、850S双酚A型环氧树脂中的一种或几种混合而成。
[0032]所述聚酰亚胺树脂溶液为主链含有醚键、或带有含氟官能团侧链结构的可溶性聚酰亚胺树脂粉末，溶于四氢呋喃、二甲基酰胺、丁内酯、氮甲基吡咯烷酮等有机非质子极性溶剂的树脂溶液。在一些优选方案中，主链为各聚合单元均含醚键的聚醚酰亚胺的树脂溶液。在一些优选方案中，所述聚酰亚胺树脂溶液为具有含氟带羟基的二胺单体与主链中含醚键的二酐单体在溶液中缩合后高温亚胺化而成，具有更好的可溶性，更好的提升环氧树脂基底的拉伸强度、抗弯折强度及正拉粘接强度，相比采用不含氟或不带羟基的二胺单体，复合材料强度更高。优选的，具有双醚键结构的二胺单体为2,2
‑
双(3
‑
氨基
‑4‑
羟基苯基)六氟丙烷(6FAP)，具有以下化学式：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度防腐管道加固复合材料，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：所述聚酰亚胺树脂溶液为具有含氟带羟基的二胺单体与主链中含醚键的二酐单体在溶液中缩合并亚胺化得到可溶性聚酰亚胺粉末，然后将可溶性聚酰亚胺粉末溶解分散于非质子极性溶剂而成。2.根据权利要求1所述的高强度防腐管道加固复合材料，其特征在于，所述非质子极性溶剂包括四氢呋喃、二甲基酰胺、丁内酯或氮甲基吡咯烷酮中的一种或任意组合。3.根据权利要求1所述的高强度防腐管道加固复合材料，其特征在于，所述聚酰亚胺树脂溶液固含量10～15％，粘度为5000mPa
·
s至8000mPa
·
s。4.根据权利要求1所述的高强度防腐管道加固复合材料，其特征在于，所述二胺单体为2,2
‑
双(3
‑
氨基
‑4‑
羟基苯基)六氟丙烷，所述二酐单体为双酚A型二醚二酐。5.根据权利要求1～4任一项所述的高强度防腐管道加固复合材料，其特征在于，所述二氧化硅为纯度大于99％，粒径为50～300nm的粉末或者分散液。6.根据权利要求1～4任一项所述的高强度防腐管道加固复合材料，其特征在于，所述无机改性材料为硅酸盐类、氧化物类、表面羟基化改性的纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴优，章洪云，张尔浩，邓光铁，孙赛武，王蕾，马湘军，杨佳，刘飞，张帅，毛文娟，
申请(专利权)人：湖南大麓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：