本發明涉及一種環氧樹脂組合物涂料，具體涉及一種天然氣管道內壁環氧樹脂涂料及其制備方法。
背景技術：
天然氣在管道輸送過程中，為了減少天然氣在管道內表面的磨阻損失，提高輸氣效率，采用了管道內涂層減阻技術。天然氣管道在施加了減阻內涂技術后可以有效改善流動介質的流動特性、有助于管道的防蝕保護、有利于管內表面缺陷的目視檢查和改進管道的清管效率。
研究表明，采用環氧樹脂作為天然氣管道內壁的減阻涂層材料，能夠夠顯著減小管道內壁的粗糙度，降低管壁表面能，改變流體對管壁的潤濕程度，使得天然氣、石油等流體在管道內壁的表面的接觸角變大，達到降低沿程阻力，增加管道輸送量、節省輸送能耗的目的。環氧樹脂分子中含有大量的苯環結構和極性的羥基、醚鍵，能提供良好的附著力和耐蝕性，近年來，國內外的絕大多數天然氣管道的內減阻涂料均采用了環氧樹脂類的雙組分常溫固化型涂料，但是目前的環氧樹脂在應用上存在一些問題：用于天然氣管道內壁減阻的環氧樹脂涂層在固化后容易出現脫落或者裂紋，即環氧樹脂涂層的粘結性能和固化后的韌性較差，導致了減阻涂層的失效。
近年來，有機-無機復合材料引起了人們的廣泛關注。無機相均勻分布于有機基體中，能夠表現出無機和有機體各自的性能特點，這樣會增強復合材料某一方面或幾方面的性能，比如增強材料韌性、耐磨性、粘接強度等等。
因此，采用無機材料改性的方法對環氧樹脂進行處理，提高環氧樹脂基復合材料的韌性和粘結強度等特性，對于環氧樹脂在天然氣管道減阻涂層領域的應用具有重要的工程價值。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有技術中存在的問題提供一種天然氣管道內壁環氧樹脂涂料及其制備方法，該環氧樹脂涂料能提高環氧樹脂基涂層的減阻效率和服役壽命。
本發明提供的技術方案是：
一種天然氣管道內壁環氧樹脂涂料，其特征在于，主要由以下質量百分數的原料組成：
環氧樹脂： 40%~60%；
添加料： 5%~10%；
固化劑： 30%~40%；
所述添加料按質量百分比由以下成分組成：
碳納米管 5%~15%；
氧化鐵 10%~25%；
炭黑 10%~25%；
氧化鋁溶膠 10%~25%；
二氧化硅-聚乙烯醇-水溶膠 10%~35%。
具體的，所述環氧樹脂按質量百分比由E-12、E-44、或E-7型環氧樹脂60%~80%與F51型環氧樹脂20%~40%組成。
具體的，所述固化劑按質量百分比由以下組分組成：乙二胺30%~45%；鄰苯二甲酸二甲脂 40%~55%；α-氫-ω-羥基-聚二甲基硅氧烷5%~15%。
具體的，所述添加料中的碳納米管平均粒徑小于30納米。
具體的，所述添加料中的氧化鐵的平均粒徑大于200納米且小于400納米，炭黑的平均粒徑大于200納米且小于400納米。
具體的，所述氧化鋁溶膠的濃度為30%~40%。
具體的，所述的添加料中的二氧化硅-聚乙烯醇-水溶膠按質量百分比由以下組分組成：二氧化硅 10%~20%；聚乙烯醇30%~50%； 水 35%~50%。
一種如上所述的天然氣管道內壁環氧樹脂涂料的制備方法，包括如下步驟：
（1）制備環氧樹脂基料：
按質量百分比將60%~80%的E-12、E-44、或E-7型環氧樹脂之一與20%~40%的F51型環氧樹脂混合，并攪拌均勻；
（2）制備添加料：
①按質量百分比將5%~25%的碳納米管粉體、25%~50%的氧化鐵粉體與25%~50%的炭黑混合，并攪拌均勻；
②按質量百分比將3-丙醇鋁與水按質量比1：4的比例混合，并在80℃溫度下攪拌2小時以上至形成氧化鋁溶膠；
③將聚乙烯醇與水按質量比1：2的比例混合，并在水浴80℃中加熱攪拌1小時以上；
④將工業二氧化硅溶膠在50℃下攪拌加熱濃縮，采用密度計測量溶膠的密度變化，待溶膠密度在1.19g/cm3—1.21 g/cm3之間時，停止加熱并繼續攪拌冷卻至常溫，獲得質量分數為30%的硅溶膠；
⑤按質量百分比將20%~40%的步驟④所制硅溶膠與60%~80%的步驟③所制聚乙烯醇溶液混合，攪拌2小時以上，獲得二氧化硅/聚乙烯醇溶液；
⑥按質量百分比將40%~50%的步驟②所制氧化鋁溶膠與50%~60%的步驟⑤所制二氧化硅/聚乙烯醇溶液混合，在常溫下攪拌2小時以上形成氧化鋁/二氧化硅/聚乙烯醇混合溶液；
⑦按質量百分比15%~25%將步驟①所制混合粉體加入75%~85%的步驟⑥所制備的混合溶液中，并攪拌1小時以上獲得環氧樹脂添加料；
（3）制備固化劑：
按質量百分比將30%~40%的乙二胺、40%~55%的鄰苯二甲酸二甲脂、5%~15%的α-氫-ω-羥基-聚二甲基硅氧烷混合，并在常溫下攪拌0.5小時以上，形成固化劑；
（4）環氧樹脂改性：
①按質量百分比將步驟（2）所制備的添加料與6~8倍的步驟（1）所制的環氧樹脂基料混合，并在常溫下攪拌2小時以上，形成改性環氧樹脂；
②將步驟①所制改性環氧樹脂，在絕對壓力為0.05MPa以下的真空箱內常溫攪拌1小時以上；
（5）制備目標產品天然氣管道內壁環氧樹脂涂料：
將步驟（3）所制備固化劑與步驟（4）所制備的改性環氧樹脂，按質量百分比1:1~1:2的比例混合，并攪拌0.5小時后，形成環氧樹脂涂料。
本發明所提供的環氧樹脂涂料采用氧化鋁/二氧化硅/聚乙烯醇溶膠和納米材料對環氧樹脂進行改性，能提高環氧樹脂的粘結強度和韌性，同時采用一定比例的乙二胺/鄰苯二甲酸二甲脂/α-氫-ω-羥基-聚二甲基硅氧烷作為固化劑，能夠同時提高環氧樹脂涂層的機械性能和固化速度，可廣泛應用在天然氣管道減阻和防腐技術領域。
附圖說明
具體實施方式
一種天然氣管道內壁環氧樹脂涂料，主要由以下質量百分數的原料組成：
環氧樹脂： 40%~60%；
添加料： 5%~10%；
固化劑： 30%~40%；
所述添加料按質量百分比由以下成分組成：
碳納米管 5%~15%；
氧化鐵 10%~25%；
炭黑 10%~25%；
氧化鋁溶膠 10%~25%；
二氧化硅-聚乙烯醇-水溶膠 10%~35%。
所述環氧樹脂按質量百分比由E-12、E-44、或E-7型環氧樹脂60%~80%與F51型環氧樹脂20%~40%組成。
所述固化劑按質量百分比由以下組分組成：
乙二胺 30%~45%；
鄰苯二甲酸二甲脂 40%~55%；
α-氫-ω-羥基-聚二甲基硅氧烷 5%~15%。
所述添加料中的碳納米管平均粒徑小于30納米。
所述添加料中的氧化鐵的平均粒徑大于200納米且小于400納米，炭黑的平均粒徑大于200納米且小于400納米。
所述氧化鋁溶膠的濃度為30%~40%。
所述的添加料中的二氧化硅-聚乙烯醇-水溶膠按質量百分比由以下組分組成：
二氧化硅 10%~20%；
聚乙烯醇 30%~50%；
水 35%~50%。
具體實施方式1
一種天然氣管道內壁環氧樹脂涂料的制備方法，包括如下步驟：
（1）按質量百分比將80%的E-44型環氧樹脂與20%的F51型環氧樹脂混合，并攪拌1小時至均勻；
（2）按質量百分比將20%的碳納米管粉體、40%的氧化鐵粉體與40%的炭黑混合，并攪拌均勻；
（3）按質量百分比將3-丙醇鋁與水按質量比1：4的比例混合，并在80℃溫度下攪拌2小時至形成氧化鋁溶膠；
（4）將聚乙烯醇與水按質量比1：2的比例混合，并在水浴80℃中加熱攪拌1.5小時；
（5）將工業二氧化硅溶膠在50℃下攪拌加熱濃縮，采用密度計測量溶膠的密度變化，待溶膠密度為1.20 g/cm3時，停止加熱并繼續攪拌冷卻至常溫；
（6）按質量百分比將20%的步驟（5）所制硅溶膠與80%的步驟（4）所制聚乙烯醇溶液混合，攪拌2小時，獲得二氧化硅/聚乙烯醇溶液；
（7）按質量百分比將40%的步驟（3）所制氧化鋁溶膠與60%的步驟（6）所制二氧化硅/聚乙烯醇溶液混合，在常溫下攪拌2小時形成氧化鋁/二氧化硅/聚乙烯醇混合溶液；
（8）按質量百分比20%將步驟（2）所制混合粉體加入80%的步驟（7）所制備的混合溶液中，并攪拌1小時獲得環氧樹脂添加料；
（9）按質量百分比1:8將步驟（8）所制備的添加料與步驟（1）所制的環氧樹脂混合，并在常溫下攪拌2小時以上，形成改性環氧樹脂；
（10）將步驟（9）所制改性環氧樹脂，在絕對壓力為0.02MPa下的真空箱內常溫攪拌1小時；
（11）按質量百分比將35%的乙二胺、55%的鄰苯二甲酸二甲脂、10%的α-氫-ω-羥基-聚二甲基硅氧烷混合，并在常溫下攪拌1小時，形成固化劑；
（12）將步驟（11）所制備固化劑與步驟（10）所制備的改性環氧樹脂，按質量百分比1:2的比例混合，并攪拌0.5小時，形成環氧樹脂涂料。
具體實施方式2
與具體實施方式1不同
一種天然氣管道內壁環氧樹脂涂料的制備方法，包括如下步驟：
（1）按質量百分比將60%的E-12、E-44、或E-7型環氧樹脂之一與40%的F51型環氧樹脂混合，并攪拌均勻；
（2）按質量百分比將25%的碳納米管粉體、50%的氧化鐵粉體與25%的炭黑混合，并攪拌均勻；
（3）按質量百分比將3-丙醇鋁與水按質量比1：4的比例混合，并在80℃溫度下攪拌2小時以上至形成氧化鋁溶膠；
（4）將聚乙烯醇與水按質量比1：2的比例混合，并在水浴80℃中加熱攪拌1小時以上；
（5）將工業二氧化硅溶膠在50℃下攪拌加熱濃縮，采用密度計測量溶膠的密度變化，待溶膠密度在1.19g/cm3—1.21 g/cm3之間時，停止加熱并繼續攪拌冷卻至常溫，獲得質量分數為30%的硅溶膠；
（6）按質量百分比將40%的步驟（5）所制硅溶膠與60%的步驟（4）所制聚乙烯醇溶液混合，攪拌2小時以上，獲得二氧化硅/聚乙烯醇溶液；
（7）按質量百分比將50%的步驟（3）所制氧化鋁溶膠與50%的步驟（6）所制二氧化硅/聚乙烯醇溶液混合，在常溫下攪拌2小時以上形成氧化鋁/二氧化硅/聚乙烯醇混合溶液；
（8）按質量百分比25%將步驟（2）所制混合粉體加入75%的步驟（7）所制備的混合溶液中，并攪拌1小時以上獲得環氧樹脂添加料；
（9）按質量百分比將步驟（8）所制備的添加料與6倍的步驟（1）所制的環氧樹脂混合，并在常溫下攪拌2小時以上，形成改性環氧樹脂；
（10）將步驟（9）所制改性環氧樹脂，在絕對壓力為0.05MPa以下的真空箱內常溫攪拌1小時以上；
（11）按質量百分比將45%的乙二胺、40%的鄰苯二甲酸二甲脂、15%的α-氫-ω-羥基-聚二甲基硅氧烷混合，并在常溫下攪拌0.5小時以上，形成固化劑；
（12）將步驟（11）所制備固化劑與步驟（10）所制備的改性環氧樹脂，按質量百分比1:1的比例混合，并攪拌0.5小時后，形成環氧樹脂涂料，并應在4小時內使用。
具體實施方式3
與具體實施方式1不同的是
一種天然氣管道內壁環氧樹脂涂料的制備方法，包括如下步驟：
（1）按質量百分比將70%的E-12、E-44、或E-7型環氧樹脂之一與30%的F51型環氧樹脂混合，并攪拌均勻；
（2）按質量百分比將5%的碳納米管粉體、45%的氧化鐵粉體與50%的炭黑混合，并攪拌均勻；
（3）按質量百分比將3-丙醇鋁與水按質量比1：4的比例混合，并在80℃溫度下攪拌2小時以上至形成氧化鋁溶膠；
（4）將聚乙烯醇與水按質量比1：2的比例混合，并在水浴80℃中加熱攪拌1小時以上；
（5）將工業二氧化硅溶膠在50℃下攪拌加熱濃縮，采用密度計測量溶膠的密度變化，待溶膠密度在1.19g/cm3—1.21 g/cm3之間時，停止加熱并繼續攪拌冷卻至常溫，獲得質量分數為30%的硅溶膠；
（6）按質量百分比將30%的步驟（5）所制硅溶膠與70%的步驟（4）所制聚乙烯醇溶液混合，攪拌2小時以上，獲得二氧化硅/聚乙烯醇溶液；
（7）按質量百分比將45%的步驟（3）所制氧化鋁溶膠與55%的步驟（6）所制二氧化硅/聚乙烯醇溶液混合，在常溫下攪拌2小時以上形成氧化鋁/二氧化硅/聚乙烯醇混合溶液；
（8）按質量百分比15%將步驟（2）所制混合粉體加入85%的步驟（7）所制備的混合溶液中，并攪拌1小時以上獲得環氧樹脂添加料；
（9）按質量百分比將步驟（8）所制備的添加料與7倍的步驟（1）所制的環氧樹脂混合，并在常溫下攪拌2小時以上，形成改性環氧樹脂；
（10）將步驟（9）所制改性環氧樹脂，在絕對壓力為0.05MPa以下的真空箱內常溫攪拌1小時以上；
（11）按質量百分比將35%的乙二胺、50%的鄰苯二甲酸二甲脂、15%的α-氫-ω-羥基-聚二甲基硅氧烷混合，并在常溫下攪拌0.5小時以上，形成固化劑；
（12）將步驟（11）所制備固化劑與步驟（10）所制備的改性環氧樹脂，按質量百分比1:2的比例混合，并攪拌0.5小時后，形成環氧樹脂涂料，并應在4小時內使用。
最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。