CN101613561A - 一种钢绞线用填充型环氧粉末涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种钢绞线用填充型环氧粉末涂料及其制备方法，属于环氧树脂改性和环氧粉末涂料技术领域。本发明的环氧粉末涂料其组成为含有重量比为60－70wt％环氧树脂基料、15－20wt％固化剂、0.2－1.0wt％固化促进剂、5－15wt％橡胶增韧剂、1－5wt％填料、0.5－2wt％颜料、1－4wt％流平剂、0.5－2wt％附着力促进剂、0.1－1.0wt％脱气剂；将以上组分混合均匀后，经双螺杆挤出机熔融挤出，再经压片、粉碎、磨细得到环氧粉末涂料。将此环氧粉末涂料涂覆在钢绞线外表面和每根钢丝之间的空隙。涂层具有很好的柔韧性、耐腐蚀性、耐化学性和耐疲劳性能。
Description
技术领域
本发明涉及到一种钢绞线用填充型环氧粉末涂料的组成物，其中关键组分环氧树脂的橡胶增韧剂通过聚合反应制备，属于环氧树脂改性和环氧粉末涂料技术领域。
背景技术
近年来，我国海上桥梁、沿海工程开工量持续增长，对环氧涂层钢绞线的需求量将越来越大，国家建设部门也将制定新的法规加大涂层钢绞线的使用力度，从环氧涂层钢绞线的防护要求、施工性能、技术成熟度、经济性等方面来看，目前我国已达到实用化的阶段，并已在某些工程中开始使用，应用前景广阔。
目前国际国内市场上主要有三种形式的环氧涂层钢绞线，其一为单丝薄层环氧钢绞线，即钢绞线中七根钢丝单独涂覆环氧涂层，其涂层厚度较薄(0.1mm～0.2mm)；其二为涂覆型环氧钢绞线，即在钢绞线的外层涂覆环氧涂层，钢绞线间隙内无环氧树脂填充，其外层环氧涂层厚度为0.65～1.15mm；其三为填充型环氧涂层钢绞线，钢绞线的外层和间隙内均填充环氧树脂，外层环氧涂层厚度为0.38～1.14mm，是目前唯一能同时满足美国标准ASTM A 882/A882M-04a和国际标准IsOl4655：1999的环氧钢绞线。目前国内的桥梁悬索等重大工程的钢绞线用填充型环氧粉末涂料，一般采用进口产品，价格昂贵，成本高，同时涂层性能不容易调节，不能很好满足钢绞线涂装和性能要求。
发明内容
本发明的目的是要提供一种适用于钢绞线用填充型环氧粉末涂料及其制备方法，该环氧涂层具有很好的柔韧性、耐腐蚀性、耐化学性和耐疲劳性能等。
本发明的技术方案：钢绞线用填充型环氧粉末涂料，其组成为含有重量比为60-70wt％环氧树脂基料、15-20wt％固化剂、0.2-1.0wt％固化促进剂、5-15wt％橡胶增韧剂、1-5wt％填料、0.5-2wt％颜料、1-4wt％流平剂、0.5-2wt％附着力促进剂、0.1-1.0wt％脱气剂。
所用的环氧树脂基料选用固体双酚A环氧树脂与酚醛环氧等类型树脂的混合物，固体双酚A环氧树脂与酚醛环氧树脂的质量比为60-80∶40-20。
所用的固化剂主要为潜伏型酚类固化剂。
所用的固化促进剂主要为咪唑衍生物，如2-甲基咪唑。
所用的橡胶增韧剂主要是自制的丁腈橡胶类增韧剂：通过环氧树脂与丁腈橡胶的预聚反应得到增韧剂，所使用的丁腈橡胶包括端羧基丁腈橡胶、端羟基丁腈橡胶或端氨基丁腈橡胶等，预聚反应中使用的催化剂包括胺类催化剂、苯基磷类化合物等。
所用的填料主要为硫酸钡、二氧化钛；所用的颜料主要为酞青蓝和酞青绿等。所用的流平剂主要为丙烯酸酯类聚合物，所用的脱气剂为二苯乙醇酮(俗名安息香)。
所述钢绞线用填充型环氧粉末涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
将重量比为60-70wt％环氧树脂基料、15-20wt％固化剂、0.2-1.0wt％固化促进剂、5-15wt％橡胶增韧剂、1-5wt％填料、0.5-2wt％颜料、1-4wt％流平剂、0.5-2wt％附着力促进剂、0.1-1.0wt％脱气剂在高速捏合机中混合均匀。
将以上混合均匀的物料在双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出温度控制在140℃以下，物料平均停留时间小于40秒。
挤出的物料经压片机进行粗粉碎，然后经磨粉机磨碎成细粉，经过筛得到环氧粉末涂料。
所述的橡胶增韧剂主要是自制的丁腈橡胶类增韧剂：通过环氧树脂与丁腈橡胶的预聚反应得到增韧剂，所使用的丁腈橡胶包括端羧基丁腈橡胶、端羟基丁腈橡胶或端氨基丁腈橡胶等，环氧树脂与丁腈橡胶的重量配比为60％-80％的环氧树脂与20％～40％的丁腈橡胶，预聚反应中使用的催化剂包括胺类催化剂、苯基磷类化合物等，用量为配方总量的0.1-1.0wt％，预聚反应温度控制在140-180℃，通过分析体系的酸值以判断聚合反应的程度，酸值降到0为反应完成，反应时间在2-4小时左右。
本发明的有益效果：本发明以自制的丁腈橡胶增韧剂为填充型环氧粉末涂料的关键组分，制备的填充型环氧粉末涂料适用于钢绞线用涂层材料，涂膜具有很好的韧性，耐腐蚀性，耐化学性和耐疲劳性能等。钢绞线用填充型环氧粉末涂料可用于桥梁悬索钢绞线的涂装和保护。
具体实施方式
实施例1.羧基丁腈橡胶环氧增韧剂的合成及对环氧树脂的增韧改性。
环氧增韧剂的合成：将60％-80％环氧树脂D.E.R.663U，20％～40％的羧基丁腈橡胶(CTBN，Hypro 1300×1323)和原料总量0.2％的三苯基磷催化剂混合均匀，加热并机械搅拌，150℃反应3h左右，直至检测酸值降到0后反应完成，得环氧增韧剂。
对环氧树脂的增韧改性：把所得环氧增韧剂对环氧树脂D.E.R.663U进行改性，改性产物按照投料的CTBN重量百分含量相应标记为C0、C5、C10、C15、和C20(下标为CTBN的重量百分份数)。将环氧树脂D.E.R.663U和CTBN-D.E.R.663U预聚物(即环氧增韧剂)及按质量比的酚类固化剂HTP-305机械搅拌并在挤出机中进一步混合均匀，得到的混合物粉碎后注入预热的模具中，在180℃下固化5分钟，在200℃条件下后固化10分钟，固化物采用与预聚物相同的编号。固化完成后加工成需要的规格进行性能测试。
表1羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂配方
| 编号 | C0 | C5 | C10 | C15 | C20 |
| D.E.R.663U(wt％) | 100 | 95 | 90 | 85 | 80 |
| CTBN(wt％) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 |
| HTP-305(wt％) | 24 | 22.8 | 21.6 | 20.4 | 19.2 |
羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的主要配方如表1所示。用于增韧改性环氧树脂的橡胶CTBN含量为0，5％，10％，15％，20％，依次增大。
表2羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂体系的力学性能
| CTBN含量(％) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 |
| 冲击强度(kJ/m2) | 7.63 | 13.28 | 23.90 | 32.82 | 35.08 |
| 拉伸强度(MPa) | 114.1 | 110.2 | 105.4 | 85.3 | 58.4 |
| 断裂伸长率(％) | 5.4 | 6.8 | 8.1 | 8.8 | 10.4 |
羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂体系的力学性能如表2所示。随着CTBN含量的增加，改性树脂的拉伸强度随着CTBN量的增加而降低，但当CTBN含量提高到10％时，拉伸强度还是比较大，达到了105.4MPa，但冲击强度已经从7.63KJ/m2提高到了23.9KJ/m2，断裂伸长率从5.4％提高到了8.1％，羧基丁腈橡胶增韧改性环氧树脂的韧性明显提高。
实施例2.将双酚A环氧树脂与酚醛环氧树脂配合使用，并配合使用自制的丁腈橡胶增韧剂，具体钢绞线用填充型粉末涂料的配方如表3所示：
表3钢绞线用填充型粉末涂料的配方
| 原料 | 重量(g) | 厂家 |
| 环氧树脂(D.E.R.663U) | 90 | 陶氏 |
| 环氧树脂(D.E.R.669U) | 10 | 陶氏 |
| 酚醛环氧(Araldite GT7255) | 60 | 亨斯迈 |
| 橡胶增韧剂 | 20 | 自制 |
| 固化剂(HTP305) | 48 | 苏州圣杰 |
| 填料(L6900) | 8 | 巴斯夫 |
| 脱气剂(P-67A) | 2 | 埃斯特伦 |
| 流平剂(OXYMeltA-4) | 1 | 埃斯特伦 |
固化促进剂、颜料、及附着力促进剂按配方比例添加。将以上组分制备的粉末涂料涂装在钢绞线表面，固化温度230℃时间为1-3分钟，测得胶化时间为30-90秒，漆膜厚度为400-1000μm。漆膜具有很好的抗冲击性，其进行杯突实验大于10mm，漆膜的抗弯曲性良好，弯曲半径不小于30mm，漆膜没有出现开裂。漆膜具有良好的附着性，附着力达到0级，耐盐雾性(3000小时盐雾试验)良好，不起泡。耐化学性良好，将漆膜分别在3mol/L CaCl2水溶液、NaOH水溶液浸泡45天，漆膜无水泡、无软化、无脱落并且无针孔。
Claims (2)
1、一种钢绞线用填充型环氧粉末涂料，其特征在于组成为含有重量比为60-70wt％环氧树脂基料、15-20wt％固化剂、0.2-1.0wt％固化促进剂、5-15wt％橡胶增韧剂、1-5wt％填料、0.5-2wt％颜料、1-4wt％流平剂、0.5-2wt％附着力促进剂、0.1-1.0wt％脱气剂；
所用的环氧树脂基料选用固体双酚A环氧树脂与酚醛环氧树脂的混合物，固体双酚A环氧树脂与酚醛环氧树脂的质量比为60-80∶40-20；
所用的固化剂为潜伏型酚类固化剂；
所用的固化促进剂为咪唑衍生物；
所用的橡胶增韧剂为自制的丁腈橡胶类增韧剂：通过环氧树脂与丁腈橡胶的预聚反应得到增韧剂，所使用的丁腈橡胶选用端羧基丁腈橡胶、端羟基丁腈橡胶或端氨基丁腈橡胶，预聚反应中使用的催化剂为胺类或苯基磷类化合物；
所用的填料为硫酸钡或二氧化钛；
所用的颜料为酞青蓝或酞青绿；
所用的流平剂为丙烯酸酯类聚合物；
所用的附着力促进剂为聚酰胺类聚合物；
所用脱气剂为安息香。
2、权利要求1所述钢绞线用填充型环氧粉末涂料的制备方法，其特征是制备步骤为：
将重量比为60-70wt％环氧树脂基料、15-20wt％固化剂、0.2-1.0wt％固化促进剂、5-15wt％橡胶增韧剂、1-5wt％填料、0.5-2wt％颜料、1-4wt％流平剂、0.5-2wt％附着力促进剂、0.1-1.0wt％脱气剂在高速捏合机中混合均匀；
将以上混合均匀的物料在双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出温度控制在140℃以下，物料平均停留时间小于40秒；
挤出的物料经压片机进行粗粉碎，然后经磨粉机磨碎成细粉，经过筛得到环氧粉末涂料。
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