CN102101969A

CN102101969A - 一种有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料及制备方法

Info

Publication number: CN102101969A
Application number: CN 201010618846
Authority: CN
Inventors: 赵毅; 陈海松
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2030-12-31
Also published as: CN102101969B

Abstract

一种有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料及制备方法，它由Ａ、Ｂ两种组份组成，所述Ａ组份由如下质量百分比的原料合成：有机硅改性聚酯多元醇5～70%、颜填料5～60%、混合溶剂10～50%、催化剂0～0.05%、流平剂1～5%、偶联剂0～0.2%、防沉剂0.3～0.5%、润湿分散剂0.1～0.5%、防结皮剂0.2～1.4%、消泡剂0.2～0.5%；所述Ｂ组份为5～50%的TDI-TMP加成物。本发明涂料具有高固体含量、高附着力、耐高温、耐磨损、耐湿热、耐酸蚀、疏水性强、常温施工等特性，适用于一般金属及混凝土设施的防腐，尤其适用于电站脱硫后烟囱内壁的防腐，解决了现有防腐涂料存在的缺陷。

Description

一种有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯防腐涂料及其制备方法，特别是一种有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料。

背景技术

目前，燃煤发电占总发电量的70%以上，据有关资料预测，到2015年煤电占62.6%左右，到2050年仍占50%以上，可见，电力以煤电为主的格局将在较长一段时间里不会改变。在环保政策推动下，燃煤电站均加装了烟气脱硫设施，这些设施95%采用了湿法脱硫工艺。有关研究表明，湿法脱硫系统无论加装气换热器（GGH）与否，脱硫后烟囱烟气温度都在烟气酸露点以下，故应对烟囱内壁进行防腐处理。目前烟囱防腐工程不仅存在成本高的经济问题，同时还由于缺乏对烟囱腐蚀特点及各种防腐技术的科学分析和实验研究，导致很多电站脱硫后烟囱防腐失效。特别是有的电站脱硫后湿烟囱内的烟气水分含量高、温度变化大（50-180℃）、形成的冷凝酸液pH低（pH为 1.5左右）、烟气携带微小颗粒物，则对烟囱的腐蚀、磨损更为严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有防腐涂料的不足、提供一种具有高固体含量、高附着力、耐高温、耐磨损、耐湿热、耐酸蚀、疏水性强、常温施工等特性的有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该涂料的制备方法。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，它由Ａ、Ｂ两种组份制备，其中，

Ａ组份中各原料按质量百分比计为：有机硅改性聚酯多元醇5～70%；颜填料5～60%；混合溶剂10～50%；流平剂1～5%；防沉剂0.3～0.5%；防结皮剂0.2～1.4%；

Ｂ组份按质量百分比计为TDI-TMP加成物5～50%；

所述有机硅改性聚酯多元醇，由下述质量百分比的原料合成: 有机硅低聚物1～20%；聚酯多元醇10～60%；混合溶剂10～70%；所述有机硅低聚物，由下述质量百分比的原料合成: 硅烷偶联剂20～70%；去离子水1～15%；无水乙醇10～70%；所述聚酯多元醇选自聚酯800号；1100号和1200号中的一种或两种；

所述混合溶剂为二甲苯和环己酮的混合物，两者配比按体积比计算为1：1；

所述流平剂选自硅油、BYK306和BYK354中的一种；

所述防沉剂为气相二氧化硅。

上述有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷；甲基三甲氧基硅烷；四乙氧基硅烷；苯基三乙氧基硅烷；二苯基二乙氧基硅烷中的一种或几种。

上述有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，所述颜填料为石英粉、纳米二氧化硅、钛白粉、云母粉的一种或其组合物。

上述有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，在A组分中加入催化剂，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，加入量为0%～0.05% 。

上述有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，在A组分中加入偶联剂，所述偶联剂为硅烷偶联剂，加入量为0%～0.2% 。

上述有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，在A组分中加入润湿分散剂，所述润湿分散剂为BYK-P11，加入量为0.1～0.5%。

上述有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，在A组分中加入消泡剂，所述消泡剂为选自氟化硅酮、聚醚和聚二甲基硅氧烷中的一种，加入量为0.2～0.5%。

一种制备所述有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料的方法，它按如下步骤进行：

a、制备有机硅低聚物：在三口瓶中加入20～70%硅烷偶联剂和10～60%无水乙醇，待温度升至55～75℃后，滴加1～15%去离子水和10～20%无水乙醇的混合溶液，控制滴速在半小时内加完。继续反应2～4小时后，停止反应。然后常压蒸馏，待瓶内剩余液温度升至100～150℃后，停止蒸馏。得到无色透明的粘稠液体，即为有机硅低聚物。

b、制备有机硅改性聚酯多元醇：在四口瓶中加入有机硅低聚物、聚酯多元醇和溶剂。控制温度在50～100℃下反应2～5小时脱醇，得到略带淡黄色粘性液体，即为有机硅改性聚酯多元醇。

c、制备组分A：先将颜填料研磨分散处理至规定细度400目的浆液。在混合溶剂中，依次加入有机硅改性聚酯多元醇和配方量一半的催化剂，然后再加入配方量颜填料，以300r/min搅拌，加入剩下的催化剂，分散均匀，最后真空脱水制得组分A。

d、制备有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料：将A组分和B组分按5:1-5:13比例均匀混合，充分搅拌，即得成品。涂料为液体。

本发明针对燃煤电站烟气脱硫后烟囱特定腐蚀环境和目前双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料存在的问题，该涂料引入有机硅结构，由于特定的Si-O-Si结构和活性甲氧基的水解特性，明显提高了涂料的耐温变性能及憎水性能。同时，在填料中加入了石英粉、纳米二氧化硅和云母鳞片，提高了涂层的耐磨损和耐腐蚀性能。经偶联剂处理后，降低了涂膜内部内应力，提高了涂膜的附着力、耐久性和抗粉化性。由于添加了云母鳞片，可抑制冷凝酸液向烟囱内壁的渗透，提高涂层防腐性能。此外纳米二氧化硅的加入，可填补云母鳞片的空隙，进一步抑制冷凝酸液向烟囱内壁的渗透，同时纳米二氧化硅可提高涂层的防流挂性、隔热性、自清洁性能和附着力性能，易于防腐施工。

实验证明，本发明有以下优点：具有高固体含量、高附着力、耐高温、耐磨损、耐湿热、耐酸蚀、疏水性强、常温施工等的优秀特性，适用于一般金属及混凝土设施的防腐，尤其适用于电站脱硫后烟囱内壁的防腐，较好地解决了现有防腐涂料存在的缺陷。

附图说明

图1是有机硅低聚物傅里叶变换红外光谱图；

图2是有机硅改性聚氨酯傅里叶变换红外光谱图。

由图1中可知，在波数2973.41及581.87处为苯环的特征吸收峰，波数2841.50处为-O-CH3的特征吸收峰，波数1100附近，明显可见Si-O-Si的宽的特征吸收峰，说明有机硅低聚物中含有有机硅链段，硅烷偶联剂之间已经发生了缩聚反应，有机硅低聚物合成成功。

由图2可知，在波数3346.48处为氨酯基中N-H的特征吸收峰，波数1726.02处有氨酯基中C=O的特征吸收峰，波数1599.65、1534.97及817.71处为苯环的特征吸收峰，以上说明改性聚氨酯分子合成成功；同时，在波数1066.33处有Si-O-C的特征吸收峰，波数769.01处有Si-CH3的特征吸收峰，波数1139.86处有Si-O-Si的特征吸收峰，波数2869.40处有-O-CH3的特征吸收峰，表明有机硅低聚物改性聚氨酯分子合成成功。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详述。

本发明提供的防腐涂料，由Ａ、Ｂ两种组份制备，其中，Ａ组份中各原料按质量百分比计为：有机硅改性聚酯多元醇5～70%；颜填料5～60%；混合溶剂10～50%；流平剂1～5%；防沉剂0.3～0.5%；防结皮剂0.2～1.4%；

Ｂ组份按质量百分比计为5～50%的TDI-TMP加成物；

其中，所用混合溶剂为二甲苯和环己酮的混合物，两者配比按体积比计算为1：1。

所用颜填料为石英粉、纳米二氧化硅、钛白粉、云母粉的组合物，优选质量百分比为40%：20%：20%：20%。

所用结皮剂为Anti skin VP0241，由Borchers公司生产。

以下给出几个实施例：

实施例1：

a、制备有机硅低聚物：各组成原料按质量百分比计为：硅烷偶联剂60%、去离子水10%、无水乙醇30%。

在三口瓶中加入60%硅烷偶联剂和15%无水乙醇，待温度升至70℃后，滴加10%去离子水和15%无水乙醇的混合溶液，控制滴速在半小时内加完。继续反应3小时后，停止反应。然后常压蒸馏，待瓶内剩余液温度升至125℃后，停止蒸馏。制得有机硅低聚物。

b、制备有机硅改性聚酯多元醇：各组成原料按质量百分比计为：有机硅低聚物10%、聚酯多元醇35%、混合溶剂55%。

在四口瓶中加入有机硅低聚物、聚酯多元醇和溶剂。控制温度在75℃下反应4小时脱醇。制得有机硅改性聚酯多元醇。

c、制备组分A：各组成原料按质量百分比计为：有机硅改性聚酯多元醇34%、颜填料31%、混合溶剂30%、催化剂 0.05%、流平剂3%、偶联剂0.1%、防沉剂0.4%、润湿分散剂0.3%、防结皮剂0.8%、消泡剂0.35%。

先将颜填料研磨分散处理至规定细度400目浆液。在混合溶剂中，依次加入有机硅改性聚酯多元醇和配方量一半的催化剂，然后再加入配方量颜填料，300r/min搅拌，加入剩下的催化剂，分散均匀，最后真空脱水制得组分A。

d、制备有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料：各组成原料按质量百分比计为： A组分70%、Ｂ组份 TDI-TMP加成物30%。

将A组分和B组分按5:1-5:13比例均匀混合，充分搅拌，即得成品。涂料为液体。

实施例2：

a、制备有机硅低聚物：各组成原料按质量百分比计为：硅烷偶联剂65%、去离子水5%、无水乙醇30%。

在三口瓶中加入65%硅烷偶联剂和20%无水乙醇，待温度升至60℃后，滴加5%去离子水和10%无水乙醇的混合溶液，控制滴速在半小时内加完。继续反应4小时，停止反应。然后常压蒸馏，待瓶内剩余液温度升至105℃后，停止蒸馏。制得有机硅低聚物。

b、制备有机硅改性聚酯多元醇：各组成原料按质量百分比计为：有机硅低聚物13%、聚酯多元醇37%、混合溶剂50%。

在四口瓶中加入有机硅低聚物、聚酯多元醇和溶剂。控制温度在95℃下反应2小时脱醇。制得有机硅改性聚酯多元醇。

c、制备组分A：各组成原料按质量百分比计为：有机硅改性聚酯多元醇35%、颜填料35%、混合溶剂24%、催化剂 0.04%、流平剂3.55%、偶联剂0.2%、防沉剂0.5%、润湿分散剂0.4%、防结皮剂0.91%、消泡剂0.4%。

d、制备有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料：各组成原料按质量百分比计为： A组分54%、Ｂ组份 TDI-TMP加成物46%。

实施例3：

a、制备有机硅低聚物：各组成原料按质量百分比计为：硅烷偶联剂40%、去离子水15%、无水乙醇45%。

在三口瓶中加入40%硅烷偶联剂和20%无水乙醇，待温度升至63℃后，滴加15%去离子水和25%无水乙醇的混合溶液，控制滴速在半小时内加完。继续反应3小时后，停止反应。然后常压蒸馏，待瓶内剩余液温度升至110℃后，停止蒸馏。制得有机硅低聚物。

b、制备有机硅改性聚酯多元醇：各组成原料按质量百分比计为：有机硅低聚物15%、聚酯多元醇35%、混合溶剂50%。

在四口瓶中加入有机硅低聚物、聚酯多元醇和溶剂。控制温度在80℃下反应4小时脱醇。制得有机硅改性聚酯多元醇。

c、制备组分A：各组成原料按质量百分比计为：有机硅改性聚酯多元醇33%、颜填料32%、混合溶剂30%、催化剂 0.03%、流平剂3%、偶联剂0.1%、防沉剂0.4%、润湿分散剂0.3%、防结皮剂0.82%、消泡剂0.35%。

实施例4：

a、制备有机硅低聚物：各组成原料按质量百分比计为：硅烷偶联剂45%、去离子水13%、无水乙醇42%。

在三口瓶中加入45%硅烷偶联剂和20%无水乙醇，待温度升至64℃后，滴加13%去离子水和22%无水乙醇的混合溶液，控制滴速在半小时内加完。继续反应3小时后，停止反应。然后常压蒸馏，待瓶内剩余液温度升至115℃后，停止蒸馏。制得有机硅低聚物。

在四口瓶中加入有机硅低聚物、聚酯多元醇和溶剂。控制温度在85℃下反应4小时脱醇。制得有机硅改性聚酯多元醇。

c、制备组分A：各组成原料按质量百分比计为：有机硅改性聚酯多元醇30%、颜填料34%、混合溶剂31%、催化剂 0.03%、流平剂3%、偶联剂0.1%、防沉剂0.4%、润湿分散剂0.3%、防结皮剂0.83%、消泡剂0.34%。

d、制备有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料：各组成原料按质量百分比计为： A组分65%、Ｂ组份 TDI-TMP加成物35%。

实施例5：

a、制备有机硅低聚物：各组成原料按质量百分比计为：硅烷偶联剂39%、去离子水16%、无水乙醇45%。

在三口瓶中加入39%硅烷偶联剂和20%无水乙醇，待温度升至68℃后，滴加16%去离子水和25%无水乙醇的混合溶液，控制滴速在半小时内加完。继续反应3小时后，停止反应。然后常压蒸馏，待瓶内剩余液温度升至110℃后，停止蒸馏。制得有机硅低聚物。

b、制备有机硅改性聚酯多元醇：各组成原料按质量百分比计为：有机硅低聚物14%、聚酯多元醇36%、混合溶剂50%。

在四口瓶中加入有机硅低聚物、聚酯多元醇和溶剂。控制温度在73℃下反应4小时脱醇。制得有机硅改性聚酯多元醇。

c、制备组分A：各组成原料按质量百分比计为：有机硅改性聚酯多元醇33%、颜填料32%、混合溶剂30%、催化剂 0.03%、流平剂3%、偶联剂0.1%、防沉剂0.4%、润湿分散剂0.3%、防结皮剂0.92%、消泡剂0.25%。

d、制备有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料：各组成原料按质量百分比计为： A组分68%、Ｂ组份 TDI-TMP加成物32%。

Claims

1.一种有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，其特征在于，它由Ａ、Ｂ两种组份制备；其中，

Ｂ组份按质量百分比计为5～50%的TDI-TMP加成物；

所述流平剂选自硅油、BYK306和BYK354中的一种；

所述防沉剂为气相二氧化硅。

2.根据权利要求1所述的有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，其特征在于, 所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷WD-56；甲基三甲氧基硅烷；四乙氧基硅烷WD-932；苯基三乙氧基硅烷；二苯基二乙氧基硅烷中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，其特征在于, 所述颜填料为石英粉、纳米二氧化硅、钛白粉、云母粉的一种或其组合物。

4.根据权利要求3所述的有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，其特征在于,在A组分中加入催化剂，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，加入量为0%～0.05% 。

5.根据权利要求4所述的有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，其特征在于, 在A组分中加入偶联剂，所述偶联剂为硅烷偶联剂，加入量为0%～0.2% 。

6.根据权利要求5所述的有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，其特征在于, 在A组分中加入润湿分散剂，所述润湿分散剂为BYK-P11，加入量为0.1～0.5%。

7.根据权利要求6所述的有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料，其特征在于, 在A组分中加入消泡剂，所述消泡剂为选自氟化硅酮、聚醚和聚二甲基硅氧烷中的一种，加入量为0.2～0.5%。

8.一种制备如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料的方法, 其特征在于,它按如下步骤进行：

a、制备有机硅低聚物：在三口瓶中加入20～70%硅烷偶联剂和10～60%无水乙醇，待温度升至55～75℃后，滴加1～15%去离子水和10～20%无水乙醇的混合溶液，控制滴速在半小时内加完；继续反应2～4小时后，停止反应；然后常压蒸馏，待瓶内剩余液温度升至100～150℃后，停止蒸馏；得到无色透明的粘稠液体，即为有机硅低聚物；

b、制备有机硅改性聚酯多元醇：在四口瓶中加入有机硅低聚物、聚酯多元醇和溶剂；控制温度在50～100℃下反应2～5小时脱醇，得到略带淡黄色粘性液体，即为有机硅改性聚酯多元醇；

c、制备组分A：先将颜填料研磨分散处理至规定细度400目浆液；在混合溶剂中，依次加入有机硅改性聚酯多元醇和配方量一半的催化剂，然后再加入配方量颜填料，300r/min搅拌，加入剩下的催化剂，分散均匀，最后真空脱水制得组分A；

d、制备有机硅改性双组分溶剂型聚氨酯防腐涂料：将A组分和B组分按5:1-5:13比例均匀混合，充分搅拌，即得成品。