CN101348547B - 接枝改性氯化橡胶及其防腐蚀涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种接枝改性氯化橡胶及其防腐蚀涂料。接枝改性氯化橡胶是用丙烯酸酯单体经化学反应接枝改性而成，氯化橡胶与丙烯酸酯单体的重量比为100∶50～80；所述丙烯酸酯单体是丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯中的一种或几种；其防腐蚀涂料是由以下重量比的各组分组成，接枝改性氯化橡胶∶颜料∶填料∶溶剂∶防沉剂∶助剂为100∶5～40∶5～30∶5～20∶0～2∶0.1～0.8。本发明接枝改性氯化橡胶所组成涂料，在涂料储存稳定性，涂膜光泽，对腐蚀介质(盐、碱、酸)的耐性，对腐蚀介质的抗渗透性，机械性能(耐弯曲性)，耐老化、耐盐雾性能明显优于物理混拼改性的氯化橡胶涂料。
Description
技术领域
本发明涉及一种接枝改性氯化橡胶及其防腐蚀涂料。
背景技术
氯化橡胶氯含量超过60％，主要成分为氯化聚异戊二烯，性能十分稳定。以此为基料制成的防腐蚀涂料具有耐臭氧、耐光老化、耐大气老化等性能，并且对水、海水、盐水、化工大气、酸、碱、盐等有优良的防腐蚀性能。但是，氯化橡胶本身偏脆，需要增韧。目前大多采用物理混拼方法加一些软树脂如常用的醇酸树脂、丙烯酸树脂等，或者加增塑剂如氯化石蜡、邻苯二甲酸二丁酯等进行增韧。例如已公开的中国专利03148516.2和200610014592.4采用物理混拼氯化石蜡；02133885.x采用物理混拼含羟基的丙烯酸树脂、02152181.6采用物理混拼含硅丙烯酸树脂、96117199.5采用物理混拼丙烯酸三元共聚物。上述方法虽然可以改善氯化橡胶的韧性，但是氯化橡胶与其他树脂的相容性仍有待提高，所形成涂料的涂膜在耐久性、抗腐蚀性等方面，还不能满足更苛刻环境的要求。
发明内容
本发明的第一个目的是：提供一种接枝改性氯化橡胶，改善氯化橡胶本身的韧性及与其他树脂的相容性，进而改善由它组成防腐蚀涂料的性能。
实现本发明第一个目的的技术方案是：一种接枝改性氯化橡胶，其特点是，它是用丙烯酸酯单体经化学反应接枝改性而成，各反应物用量的重量比如下：氯化橡胶∶丙烯酸酯单体∶二甲苯∶引发剂为100∶50～80∶150～180∶1.5～2.4。
上述接枝改性氯化橡胶中，所述丙烯酸酯单体是丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯中的一种或几种。
上述接枝改性氯化橡胶中，所述引发剂是过氧化苯甲酰与偶氮二异丁腈的混合引发剂，二者的重量比为1～2∶2～1。
上述接枝改性氯化橡胶中，所述氯化橡胶的粘度是15～23mPa.s，氯含量≥64％。
上述接枝改性氯化橡胶中，所述化学反应接枝改性的具体步骤如下：
①将氯化橡胶投入反应釜中，加入二甲苯使其溶解；
②加热后，开始滴加丙烯酸酯单体、部分引发剂及溶剂二甲苯的混合溶液，在1.5～2.0小时内保温滴加完毕，再继续保温1小时；
③滴加剩余引发剂及溶剂二甲苯的混合溶液，0.5小时内保温滴加完毕，再继续保温5小时；
④降至室温后用200目滤袋过滤，所得滤液即为接枝改性氯化橡胶。
上述接枝改性氯化橡胶中，步骤②中，所述加热后，是指加热至少达到80℃后；步骤②和步骤③中，所述保温滴加及继续保温的温度是82℃～88℃。
本发明的第二个目的是：提供一种由上述接枝改性氯化橡胶组成的防腐蚀涂料，其涂膜防腐蚀效果优于物理混拼的同类涂料。
实现本发明第二个目的的技术方案是：一种由上述接枝改性氯化橡胶组成的防腐蚀涂料，其特点是，由下述组分组成，各组分用量的重量比如下：
接枝改性氯化橡胶∶颜料∶填料∶溶剂∶防沉剂∶助剂为100∶5～40∶5～30∶5～20∶0～2∶0.1～0.8。
上述防腐蚀涂料中，所述颜料为白色、黑色、红色、绿色、蓝色、紫色和黄色颜料中的一种或几种；所述助剂为分散剂、消泡剂、流平剂、紫外线吸收剂的一种或几种。
上述防腐蚀涂料中，所述填料为滑石粉、沉淀硫酸钡中的一种或两种；所述溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、200号溶剂油、环己酮中的一种或几种；所述防沉剂是有机膨润土。
本发明的技术效果是：①本发明技术方案的接枝改性氯化橡胶是采用丙烯酸酯类单体化学反应接枝改性的，改性后，高分子聚合物更加稳定，克服了物理混拼改性的氯化橡胶易产生低分子组分迁移倾向，导致涂膜易老化的缺点，另外，通过对所用丙烯酸酯单体的种类和数量进行恰当选择，不仅使氯化橡胶具有丙烯酸树脂的良好韧性，还可以获得不同性能的改性氯化橡胶，能满足更多不同场合的需要；②试验表明(见表4)，与普通物理混拼改性制得的氯化橡胶涂料相比，由于本发明是采用接枝改性氯化橡胶与其他组分恰当配合组成防腐蚀涂料，因此，本发明防腐蚀涂料的储存稳定性，对腐蚀介质的抗渗透性，耐盐、耐酸、耐碱性能，机械性能均得到明显提高；涂膜光泽更高；耐老化、耐盐雾性能更加优异。上述优点足以证明接枝改性氯化橡胶即克服了氯化橡胶本身偏脆，与其他树脂的相容性差的缺点，又使得氯化橡胶的固有优点得到充分发挥，实现涂层对底材的长久保护。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
各实施例和比较例所用原料，除另有说明外，均为涂料用工业级市售品。制备接枝改性氯化橡胶和防腐蚀涂料所用设备均为涂料工业常规设备。
实施例1：制备接枝改性氯化橡胶A
(一)各反应物用量：
氯化橡胶(粘度20mPa.s，氯含量65％) 100g；
丙烯酸酯单体
丙烯酸丁酯 50g；
二甲苯 155g；
引发剂
过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈混合物(混合比为2∶1) 1.6g；
(二)具体操作步骤
①将氯化橡胶投入反应釜中，加入130g二甲苯使其溶解；
②加热到80℃，开始滴加丙烯酸丁酯、1.2g引发剂及15g溶剂二甲苯的混合溶液，在2小时内82℃保温滴加完毕，然后85℃继续保温1小时；
③滴加0.4g剩余引发剂及10g溶剂二甲苯的混合溶液，0.5小时内82℃保温滴加完毕，再于85℃继续保温5小时；
④降至室温后用200目滤袋过滤，所得滤液即为本发明的接枝改性氯化橡胶A。
实施例2：制备接枝改性氯化橡胶B
(一)各反应物用量
氯化橡胶(粘度18mPa.s，氯含量65％) 100g；
丙烯酸酯单体
丙烯酸丁酯 20g；
甲基丙烯酸丁酯 30g；
丙烯酸2-乙基己酯 10g；
二甲苯 155g；
引发剂
过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈混合物(混合比为1∶1) 1.6g；
(二)具体操作步
①将氯化橡胶投入反应釜中，加入130g二甲苯使其溶解；
②加热到80℃，开始滴加丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、1.2g引发剂及15g溶剂二甲苯的混合溶液，在1.5小时内85℃保温滴加完毕，然后88℃继续保温1小时；
③滴加0.4g剩余引发剂及10g溶剂二甲苯的混合溶液，0.5小时内85℃保温滴加完毕，再于88℃继续保温5小时；
④降至室温后用200目滤袋过滤，所得滤液即为本发明的接枝改性氯化橡胶B。
实施例3制备接枝改性氯化橡胶C
(一)各反应物用量
氯化橡胶(粘度16mPa.s，氯含量65％) 100g；
丙烯酸酯单体
丙烯酸丁酯 70g；
甲基丙烯酸丁酯 10g；
二甲苯 175g；
引发剂
过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈混合物(混合比为1∶2) 2.0g；
(三)具体操作步骤
①将氯化橡胶投入反应釜中，加入130g二甲苯使其溶解；
②加热到80℃，开始滴加丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、1.5g引发剂及35g溶剂二甲苯的混合溶液，在2小时内82℃保温滴加完毕，然后82℃继续保温1小时；
③滴加0.5g剩余引发剂及10g溶剂二甲苯的混合溶液，0.5小时内82℃保温滴加完毕，再于82℃继续保温5小时；
④降至室温后用200目滤袋过滤，所得滤液即为本发明的接枝改性氯化橡胶C。
实施例4制备防腐蚀涂料A
配方如下表1所示。
| 组分 | 原料名称及规格 | 用量(g) |
| 接枝改性氯化橡胶 | 接枝改性氯化橡胶A，实施例1制 | 100 |
| 颜料 | 钛白，牌号R 902 | 25 |
| 群青 | 0.2 | |
| 填料 | 滑石粉，1250目 | 5.0 |
| 沉淀硫酸钡，1250目 | 10.0 | |
| 溶剂 | 二甲苯 | 20.0 |
| 防沉剂 | 有机膨润土 | 0 |
| 助剂 | 消泡剂，牌号BYK052(德国BYK公司产品) | 0.1 |
| 紫外线吸收剂，牌号5151(Ciba公司产品) | 0.3 |
将表1物料加入高速搅拌机内高速搅拌搅匀，再用砂磨机研磨物料至细度小于30μm，出料包装即为本发明的防腐蚀涂料A。
实施例5制备防腐蚀涂料B
配方如下表2所示。
表2
| 组分 | 原料名称及规格 | 用量(g) |
| 接枝改性氯化橡胶 | 接枝改性氯化橡胶B，实施例2制 | 100 |
| 颜料 | 炭黑 | 5 |
| 填料 | 滑石粉，1250目 | 5 |
| 沉淀硫酸钡，1250目 | 10 | |
| 溶剂 | 二甲苯 | 10 |
| 200号溶剂油 | 10 | |
| 防沉剂 | 有机膨润土 | 0 |
| 助剂 | 分散剂，牌号AT-U(德国BYK公司产品) | 0.8 |
将表2物料加入高速搅拌机内高速搅拌搅匀，再用砂磨机研磨物料至细度小于30μm，出料包装即为本发明的防腐蚀涂料B。
实施例6制备防腐蚀涂料C
配方如下表3所示。
表3
| 组分 | 原料名称及规格 | 用量(g) |
| 接枝改性氯化橡胶 | 接枝改性氯化橡胶C，实施例3制 | 100 |
| 颜料 | 氧化铁红 | 35 |
| 填料 | 滑石粉，1250目 | 5 |
| 沉淀硫酸钡，1250目 | 10 | |
| 溶剂 | 二甲苯 | 10 |
| 防沉剂 | 有机膨润土，牌号881(浙江临安公司产品) | 1 |
| 助剂 | 消泡剂，牌号BYK052(德国BYK公司产品) | 0.1 |
将表3物料加入高速搅拌机内高速搅拌搅匀，再用砂磨机研磨物料至细度小于30μm，出料包装即为本发明的防腐蚀涂料C。
为了比较，采用物理混拼法将氯化橡胶和氯化石蜡按下述比例配制防腐蚀涂料，其中各原料规格除另有说明外，均与实施例相同并按实施例相同操作制得比较例涂料。
比较例1
氯化橡胶(20mPa.s，氯含量65％) 35g；
氯化石蜡(氯52) 15g；
钛白 25g；
群青 0.2g；
滑石粉 5g；
沉淀硫酸钡 10g；
二甲苯 70g；
消泡剂BYK052 0.1g；
紫外线吸收剂Ciba5151 0.3g；
比较例2：
氯化橡胶(18mPa.s，氯含量65％) 32g；
氯化石蜡(氯52) 18g；
炭黑 5g；
滑石粉 5g；
沉淀硫酸钡 10g；
二甲苯 60g；
200号溶剂油 10g；
分散剂AT-U 0.8g；
比较例3：
氯化橡胶(16mPa.s，氯含量65％) 30g；
氯化石蜡(氯52) 20g；
氧化铁红 35g；
滑石粉 5g；
沉淀硫酸钡 10g；
二甲苯 60g；
有机膨润土临安881 1g；
消泡剂BYK052 0.1g；
将用本发明接枝改性氯化橡胶配制的防腐蚀涂料与比较例涂料，按HG/T2798-1996中的相关检测方法对涂膜的性能进行检测，其结果见表4。
表4
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 |
| 外观 | 白色，正常 | 黑色，正常 | 红色，正常 | 白色，正常 | 黑色，正常 | 红色，正常 |
| 储存稳定性，40℃ | 一年稳定 | 一年稳定 | 一年稳定 | 半年稳定 | 半年稳定 | 半年稳定 |
| 施工性 | 刷涂、喷涂无障碍 | 刷涂、喷涂无障碍 | 刷涂、喷涂无障碍 | 刷涂、喷涂无障碍 | 刷涂、喷涂无障碍 | 刷涂、喷涂无障碍 |
| 耐弯曲性，mm | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 |
| 耐盐水，3％NaCl | 30天，漆膜完整 | 30天，漆膜完整 | 30天，漆膜完整 | 10天，漆膜完整 | 10天，漆膜完整 | 10天，漆膜完整 |
| 耐碱性10％NaOH | 10天，漆膜完整 | 10天，漆膜完整 | 10天，漆膜完整 | 2天，漆膜完整 | 2天，漆膜完整 | 2天，漆膜完整 |
| 耐酸性30％H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> | 20天，漆膜完整 | 20天，漆膜完整 | 20天，漆膜完整 | 4天，漆膜完整 | 4天，漆膜完整 | 4天，漆膜完整 |
| 60镜面光泽 | 82 | 80 | 76 | 71 | 70 | 65 |
| 人工加速老化 | 1500h，变色2级 | 变色不明显 | 变色不明显 | 1500h，变色3级 | 变色不明显 | 变色不明显 |
| 耐盐雾 | 3000h，1级 | 3000h，1级 | 1000h，1级 | 1000h，1级 | 1000h，1级 | 500h，1级 |
将表4数据进行对比发现，用本发明接枝改性氯化橡胶制得的防腐蚀涂料(实施例1、2和3)与物理混拼制得的涂料(比较例1、2和3)相比，具有如下优点：①涂料储存稳定性和涂膜光泽提高；②对腐蚀介质(盐、碱、酸)的耐性改善，对腐蚀介质的抗渗透性提高；③机械性能(耐弯曲性)也得到明显提高；④耐老化、耐盐雾性能更加优异。由此证明本发明接枝改性氯化橡胶优于物理混拼改性的氯化橡胶，所组成的涂料能实现涂层对底材的长久保护。
Claims (7)
1.一种接枝改性氯化橡胶，其特征在于，它是用丙烯酸酯单体经化学反应接枝改性而成，各反应物用量的重量比如下：
氯化橡胶：丙烯酸酯单体∶二甲苯∶引发剂为100∶50～80∶150～180∶1.5～2.4；
所述丙烯酸酯单体是丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯中的一种或几种；
所述引发剂是过氧化苯甲酰与偶氮二异丁腈的混合引发剂，二者的重量比为1～2∶2～1；
所述氯化橡胶是指氯含量超过60％，主要成分为氯化聚异戊二烯的氯化橡胶。
2.根据权利要求1所述的接枝改性氯化橡胶，其特征在于，所述氯化橡胶的粘度是15～23mPa.s，氯含量≥64％。
3.根据权利要求1所述接枝改性氯化橡胶，其特征在于，所述化学反应接枝改性的具体步骤如下：
①将氯化橡胶投入反应釜中，加入二甲苯使其溶解；
②加热后，开始滴加丙烯酸酯单体、部分引发剂及溶剂二甲苯的混合溶液，在1.5～2.0小时内保温滴加完毕，再继续保温1小时；
③滴加剩余引发剂及溶剂二甲苯的混合溶液，0.5小时内保温滴加完毕，再继续保温5小时；
④降至室温后用200目滤袋过滤，所得滤液即为接枝改性氯化橡胶。
4.根据权利要求3所述的接枝改性氯化橡胶，其特征在于，步骤②中，所述加热后，是指加热至少达到80℃后；步骤②和步骤③中，所述保温滴加及继续保温的温度是82℃～88℃。
5.一种由权利要求1所述接枝改性氯化橡胶组成的防腐蚀涂料，其特征在于，由下述组分组成，各组分用量的重量比如下：
接枝改性氯化橡胶∶颜料∶填料∶溶剂∶防沉剂∶助剂为100∶5～40∶5～30∶5～20∶0～2∶0.1～0.8。
6.根据权利要求5所述的防腐蚀涂料，其特征在于，所述颜料为白色、黑色、红色、绿色、蓝色、紫色和黄色颜料中的一种或几种；所述助剂为分散剂、消泡剂、流平剂、紫外线吸收剂的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的防腐蚀涂料，其特征在于，所述填料为滑石粉、沉淀硫酸钡中的一种或两种；所述溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、200号溶剂油、环己酮中的一种或几种；所述防沉剂是有机膨润土。
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