可噴涂聚氨基甲酸酯類(lèi)保護(hù)涂層的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 實(shí)施例涉及一種可噴涂聚氨基甲酸酯類(lèi)保護(hù)涂層，其用于大工業(yè)容器，如壓裂液 罐。
【背景技術(shù)】
[0002] 大工業(yè)容器(例如保持大于10,000加侖的工業(yè)容器)經(jīng)常用以容納磨損性和/或腐 蝕性的材料，因而容器內(nèi)襯有保護(hù)涂層。舉例來(lái)說(shuō)，在油氣工業(yè)中使用大工業(yè)容器如壓裂液 罐，以存放水力壓裂流體并且將水力壓裂流體運(yùn)送到井位并且從井位運(yùn)送。由于水力壓裂 流體可能包括腐蝕性的材料(如鹽酸)和有毒溶劑(如甲苯和二甲苯），為降低泄漏的可能性 和/或使泄漏的可能性降到最低，因此壓裂液罐(例如內(nèi)部）內(nèi)襯有保護(hù)涂層。因容器的大表 面區(qū)域所致，尋求可噴涂于大表面區(qū)域上并且賦予耐化學(xué)性的保護(hù)涂層以在大工業(yè)容器的 表面上使用。
[0003] 就保護(hù)涂層來(lái)說(shuō)，尋求最少量溶劑或不含溶劑的配制品下的高固體含量（即，90重 量％到100重量％固體），例如如美國(guó)專利公開(kāi)案第2007/0249778號(hào)所論述。另外，美國(guó)專利 第8,261，930號(hào)公開(kāi)涂層可以用環(huán)氧化物固體類(lèi)系統(tǒng)形成。然而，在環(huán)氧化物類(lèi)涂層中尤其 在更冷的氣候(如溫度低于〇°C)中，例如因開(kāi)裂所致，失敗的發(fā)生率較高。此外，美國(guó)專利公 開(kāi)案第2007/0249778號(hào)公開(kāi)使用含有基于聚氨基甲酸酯化學(xué)的丁二烯的配制品以賦予涂 層的耐化學(xué)性。然而，高固體含量通過(guò)將經(jīng)聚羥基封端的丁二烯聚合物與較低分子量的第 二經(jīng)聚羥基封端的聚丁二烯混合來(lái)獲得。換句話說(shuō)，溶劑的所需用量通過(guò)使用不同分子量 的丁二烯化合物來(lái)減少，但所得配制品基于丁二烯含量可能不可噴涂于大工業(yè)容器的大表 面區(qū)域上。
[0004] 另外，已提出由聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物系統(tǒng)形成的保護(hù)涂層容許高的反應(yīng)性、 涂覆速度和強(qiáng)度以及韌性，例如如美國(guó)專利公開(kāi)案第2011/0098417號(hào)中所論述。因此，尋求 用于形成大工業(yè)容器(如壓裂液罐)的保護(hù)涂層的反應(yīng)系統(tǒng)，所述保護(hù)涂層提供必要水平的 耐化學(xué)性并且可噴涂于大表面區(qū)域上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 實(shí)施例涉及一種可噴涂聚氨基甲酸酯類(lèi)反應(yīng)系統(tǒng)，其用于形成工業(yè)容器中的保護(hù) 涂層，并且反應(yīng)系統(tǒng)包括第一組分和第二組分。第一組分是多元醇組分與異氰酸酯組分的 反應(yīng)產(chǎn)物，其中多元醇組分包括第一環(huán)氧丁烷-環(huán)氧丙烷共聚物多元醇，其聚氧丁烯含量以 第一環(huán)氧丁烷-環(huán)氧丙烷共聚物多元醇的總重量計(jì)是至少50重量％，并且異氰酸酯組分包 括至少一種聚異氰酸酯，并且第一組分在25°C下的粘度小于1500cP。第二組分具有第二環(huán) 氧丁烷-環(huán)氧丙烷共聚物多元醇，其聚氧丁烯含量以第二環(huán)氧丁烷-環(huán)氧丙烷共聚物多元醇 的總重量計(jì)是至少50重量％，第二組分在25°C下的粘度小于1500cP，并且在60°C到80°C的 溫度范圍內(nèi)，第一組分與第二組分的粘度之間的差異是-150cP到150cP。至少一種選自多元 醇組分的群組并且第二組分包括含伯羥基的多元醇，并且第一組分與第二組分的反應(yīng)產(chǎn)物 的抗張強(qiáng)度是至少1500psi并且斷裂伸長(zhǎng)率百分比是至少400。
【具體實(shí)施方式】
[0006] 實(shí)施例涉及一種用于形成大工業(yè)容器上的保護(hù)涂層的可噴涂聚氨基甲酸酯類(lèi)系 統(tǒng)（例如包括聚氨基甲酸酯群組和聚脲群組），其抗張強(qiáng)度是至少1500psi并且斷裂伸長(zhǎng)率 百分比是至少400。用于形成保護(hù)涂層的配制品是可噴涂溶液，并且當(dāng)噴涂于大工業(yè)容器的 表面上時(shí)呈現(xiàn)高反應(yīng)性。此外，所得保護(hù)涂層對(duì)工業(yè)容器賦予耐化學(xué)性，例如耐酸性。大工 業(yè)容器，如壓裂液罐(例如移動(dòng)壓裂液罐)用于存放、運(yùn)送和/或分配材料。舉例來(lái)說(shuō)，壓裂液 罐可以用于存放、運(yùn)送并且分配如井位的壓裂液和鉆井液的材料。壓裂液罐當(dāng)為空的時(shí)可 以從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置以允許重復(fù)使用。
[0007] 根據(jù)實(shí)施例，保護(hù)涂層通過(guò)將至少第一組分與第二組分混合來(lái)形成，其中各組分 在25°C下的粘度小于1500cP(例如5cP與1500cP之間）。舉例來(lái)說(shuō)，第一和第二組分在通過(guò)噴 涂機(jī)制、例如直接沖擊混合多組分噴槍即將涂覆于工業(yè)容器的表面上之前混合。第一組分 包括至少一種異氰酸酯封端的預(yù)聚物，所述至少一種異氰酸酯封端的預(yù)聚物為多元醇組分 與異氰酸酯組分的反應(yīng)產(chǎn)物，其中異氰酸酯組分以化學(xué)計(jì)量上過(guò)量的量存在(例如第一組 分包括一種或多種預(yù)聚物，所述一種或多種預(yù)聚物統(tǒng)稱為多元醇組分與異氰酸酯組分的反 應(yīng)產(chǎn)物）。多元醇組分包括第一環(huán)氧丁烷-環(huán)氧丙烷(Β0/Ρ0)共聚物多元醇，其聚氧丁烯含量 以第一Β0/Ρ0共聚物多元醇的總重量計(jì)是至少50重量％。異氰酸酯組分包括至少一種聚異 氰酸酯。第二組分包括至少一第二環(huán)氧丁烷-環(huán)氧丙烷(Β0/Ρ0)共聚物多元醇，其聚氧丁烯 含量以第二Β0/Ρ0共聚物多元醇的總重量計(jì)是至少50重量％。用于形成第一組分的多元醇 組分可以與第二組分相同或類(lèi)似于第二組分。
[0008] 根據(jù)實(shí)施例，至少一種選自多元醇組分的群組并且第二組分包括含伯羥基的多元 醇，例如所述含伯羥基的多元醇的官能度是1.6到3.5并且數(shù)量平均分子量是200到10,000 (例如1000到5000、1500到4000、2000到3000等）。含伯羥基的多元醇可能具有平均1.8到2.2 個(gè)末端羥基。舉例來(lái)說(shuō)，含伯羥基的多元醇是聚丁二烯、聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)、聚丙二 醇(PPG)、聚氧丙烯或聚氧乙烯-聚氧丙烯。根據(jù)一示范性實(shí)施例，至少第一組分包括兩種預(yù) 聚物組分，一種預(yù)聚物用第一 Β0/Ρ0共聚物多元醇和聚異氰酸酯制備，并且第二預(yù)聚物用含 伯羥基的多元醇和聚異氰酸酯制備。根據(jù)一示范性實(shí)施例，至少第一組分包括一種預(yù)聚物 組分，所述一種預(yù)聚物組分用第一 Β0/Ρ0共聚物多元醇與含伯羥基的多元醇的混合物制備， 所述混合物與聚異氰酸酯反應(yīng)以形成預(yù)聚物組分。根據(jù)一示范性實(shí)施例，至少第二組分包 括第二Β0/Ρ0共聚物多元醇和含伯羥基的多元醇。以上示范性實(shí)施例可以在一種配制品內(nèi) 不同地組合以用于形成保護(hù)涂層，例如一示范性實(shí)施例包括用含伯羥基的多元醇制備的預(yù) 聚物，和第二組分中的含伯羥基的多元醇。
[0009] 第一組分包括至少一種異氰酸酯封端的預(yù)聚物，所述至少一種異氰酸酯封端的預(yù) 聚物為包括多元醇組分和異氰酸酯組分的組合物的反應(yīng)產(chǎn)物。用于形成第一組分的組合物 可能另外包括任選的催化劑、任選的固化劑和/或pH中和劑組分。以異氰酸酯封端的預(yù)聚物 的總重量計(jì)，每種異氰酸酯封端的預(yù)聚物的游離異氰酸酯基(NC0)含量可以是6重量％到20 重量％ (例如12重量％到17重量％、13重量％到16重量％等）。舉例來(lái)說(shuō)，預(yù)聚物可以在一鍋 式程序中制備。
[0010] 根據(jù)實(shí)施例，多元醇組分包括可以是聚醚多元醇的第一 Β0/Ρ0共聚物多元醇。除第 一Β0/Ρ0共聚物多元醇和任選的含伯羥基的多元醇之外，多元醇組分可以包括至少一種其 它聚醚或聚酯多元醇。
[0011] 第一 Β0/Ρ0共聚物多元醇的聚氧丁烯比聚氧丙烯的重量百分比大。舉例來(lái)說(shuō)，第一 Β0/Ρ0共聚物多元醇包括至少50重量％、至少60重量％、至少70重量％、至少75重量％、至少 80重量％和/或至少85重量％的聚氧丁烯單元，其中聚氧丙烯單元占以總100重量％計(jì)的其 余部分。第一 Β0/Ρ0共聚物多元醇的數(shù)量平均分子量可以是500到3,000(例如750到2,500、 1，000到2,200等）。第一80斤0共聚物多元醇的標(biāo)稱平均羥基官能度可以是1.6到3.5(例如 1.8到3.2、2到3等）。根據(jù)一示范性實(shí)施例，第一Β0/Ρ0共聚物多元醇可以是二醇或三醇，其 中聚氧丙烯單元的總數(shù)量平均分子量是350到420并且聚氧丁烯單元的總數(shù)量平均分子量 嵌段是1500到1700。除第一 Β0/Ρ0共聚物多元醇和任選的含伯