CN102174291A - 一种有机硅改性醇酸树脂涂料组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢结构防腐蚀有机硅改性醇酸树脂涂料组合物及其制备方法。该涂料各组分按重量分数计为：有机硅改性醇酸树脂20-60份、溶剂15-35份、颜填料15-40份、流平剂0.1-1份、润湿分散剂1-5份、催干剂0.5-2份和防结皮剂0.2-0.35份；所述涂料组合物按以下步骤制备：将溶剂、颜填料、有机硅改性醇酸树脂和润湿分散剂进行搅拌、研磨分散；在研磨料中加入流平剂、防结皮剂和催干剂，低速分散得所述涂料组合物。本发明所述涂料组合物具有附着力好、耐盐雾、耐盐水、抗老化等优良的综合性能匹配，适用于钢结构的防腐蚀。

Description

一种有机硅改性醇酸树脂涂料组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，涉及一种钢结构防腐蚀涂料组合物及其制备方法，具体地讲，涉及一种有机硅改性醇酸树脂涂料组合物及其制备方法。

背景技术

作为碳钢结构件的输配电铁塔的腐蚀问题是很严重的，尤其是处于沿海、重工业区、酸雨及潮气环境下铁塔的腐蚀更为突出，目前国内外通常采用热浸镀锌与涂料涂装防护技术对铁塔作防护处理。但实践表明，对于重工业区、沿海地带、潮湿酸雨地区的铁塔防护，单一采用热浸镀锌或涂料涂层的办法欲达到长效防护的目的是很难的。因此，人们提出了对腐蚀区铁塔的防护采用热浸镀锌外加涂料涂层的双重防腐蚀体系。在这个双重防腐蚀体系中，涂料涂层成为铁塔首要的屏蔽层，阻止外部腐蚀介质的渗入。涂料需要满足在热浸镀锌表面具有较强的附着力，防腐蚀性能优良，耐候性佳，施工操作简单等综合要求。

目前国内外铁塔防护通常采用的涂料品种包括环氧树脂涂料，氯化橡胶涂料，富锌涂料，长油度醇酸树脂涂料，聚氨酯涂料，氯磺化聚乙烯涂料及带锈涂料等。醇酸树脂是涂料合成树脂中发展最早、用量最大、用途最广的品种之一，广泛应用于大型钢结构及轮船等的防腐蚀保护及装饰。醇酸树脂涂料是以油改性醇酸树脂为主要成膜物质的一类涂料，可以在常温下干燥，漆膜坚硬光亮，具有优良的耐候性；其次，醇酸树脂以石油和植物油为原材料，来源广泛，因此醇酸树脂涂料价格低廉；另外，醇酸树脂的组分和性能可以在很大范围内调整，使醇酸树脂涂料能够应用于工业领域和建筑领域。

但是，醇酸树脂分子结构中含有较多的酯基使得其涂膜性能存在着明显的不足，如：涂膜的干燥缓慢、硬度低、耐水性差、耐腐蚀性差、户外耐候性不佳等。由于醇酸树脂分子结构中具有羟基、羧基、酯基和双键等反应性基团，可以通过化学方法合成的途径引入其它分子，对醇酸树脂进行改性，以提高醇酸涂料的综合性能。

目前对醇酸树脂涂料的改性主要分为四种：丙烯酸树脂改性醇酸树脂涂料、有机硅改性醇酸树脂涂料、苯乙烯改性醇酸树脂涂料和纳米材料改性醇酸树脂涂料。通过丙烯酸树脂改性的醇酸树脂涂料，兼具了丙烯酸树脂和醇酸树脂的特点，漆膜干性、硬度和耐水性都有很大的提高；有机硅改性醇酸树脂涂料具有优良的耐热性、电绝缘性、耐高温、耐潮湿、抗水性及耐大气腐蚀性；苯乙烯改性醇酸树脂涂料具有快干、硬度高、成本低等优点，广泛用于制备快干漆和船舶漆；利用TiO₂纳米粒子改性的有机醇酸树脂可以改善涂料的抗老化性能，提高材料耐磨损性能。

现有应用于钢结构防腐蚀的涂料，存在性能单一的不足，在复杂的大气环境下，已无法满足日益苛刻的性能需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机硅改性醇酸树脂涂料组合物(面漆)及其制备方法，所述涂料组合物与钢结构表面富锌底漆的配合性好；而且在钢结构表面上形成的涂层具有常温自干、施工方便，干燥时间短，附着力强、耐盐水性能好、具有优异的耐盐雾、耐老化性等综合性能，满足钢结构长效耐大气腐蚀性和高耐候性等要求。同时可以根据实际需要进行调色，满足不同条件的需求情况；能够对钢结构表面起到很好的防腐蚀和装饰作用。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种有机硅改性醇酸树脂涂料组合物，其改进之处在于所述涂料组合物是由下述组分按重量份数组成：有机硅改性醇酸树脂20-60份、溶剂15-35份、颜填料15-40份、流平剂0.1-1份、润湿分散剂1-5份、催干剂0.5-2份和防结皮剂0.2-0.35份；其改进之处在于所述有机硅改性醇酸树脂中有机硅含量为30％。

其中：所述溶剂为选自二甲苯、丙酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种或几种。

其中：所述颜填料为组合物，所述颜料为钛白粉或铝粉；所述填料为选自云母粉、高岭土、滑石粉、碳酸钙中一种或几种，所述颜料∶填料的按重量分数计的配比为1-4∶1。

其中：所述流平剂为有机硅类流平剂，为聚甲基硅氧烷或聚甲基苯基硅氧烷。

其中：所述润湿分散剂为低分子量不饱和聚羧酸胺盐或低分子量饱和聚羧酸胺盐。

其中：所述催干剂为选自异辛酸锌、异辛酸锰、异辛酸钴、异辛酸铅、异辛酸铜、异辛酸铁中的一种或几种。

其中：所述防结皮剂为选自丁酮肟、丁醛肟和环己酮肟的一种或几种。

其中：一种制备权利要求1所述的有机硅改性醇酸树脂涂料组合物的方法，其改进之处在于所述制备涂料组合物的方法包括如下步骤：

制备所述涂料组合物的步骤为：

步骤1：将溶剂、颜填料、有机硅改性醇酸树脂、润湿分散剂加入到搅拌机进行搅拌，得到混合均匀的浆料；

步骤2：将步骤1处理所得浆料在研磨机种研磨0.5-1.5h；

步骤3：在步骤2处理所得研磨料中加入流平剂、防结皮剂和催干剂得所述涂料组合物。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明带来的有益效果如下：

1)附着力增加，与富锌底漆配合性好

本发明的一种用于电力设备钢结构长效耐大气腐蚀性和高耐候性的有机硅改性醇酸树脂金属防腐涂料组合物(面漆)，其中引入了Si-O-Si键，有机硅的引入显著提高了醇酸涂料涂膜的耐腐蚀性和抗老化性、耐候性；但是过量的引入有机硅会使得涂膜的附着力显著下降；因此必须选择一个合适的有机硅添加量范围。本发明最终选择得出：有机硅的含量为30％，制备成的涂料组合物(面漆)与钢结构防腐蚀富锌底漆配合性好；

2)综合性能匹配良好

本发明通过一系列的正交试验，优选出有机硅改性醇酸树脂、颜填料、助剂和溶剂的最佳添加量，使得涂料组合物的附着力、耐老化性能、耐盐水性、耐候性、耐盐雾性能达到最优；

3)涂料施工方便

本发明涂料组合物可以采用刷涂或者喷涂方法，方便均匀的将这种涂料涂覆在钢结构表面，经过自然干燥形成均匀的涂层，这种涂层具有常温自干、施工方便，干燥时间短，附着力强。同时可以根据实际需要进行调色，满足不同条件的需求情况；能够对钢结构表面起到很好的防腐蚀和装饰作用。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明提供的一种有机硅改性醇酸树脂涂料组合物特点做进一步更详细的说明。

本发明中各组分的相关说明如下：

本发明中所述有机硅改性醇酸树脂，其中有机硅为选自甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷；制备所述有机硅改性醇酸树脂的步骤如下：

步骤1：活性中间体过量(如甲苯-2，4-二异氰酸酯)与聚硅氧烷反应生成为活性端基的聚硅氧烷；

步骤2：用步骤1中得到的活性端基的聚硅氧烷与醇酸树脂反应，生成端基为-OH的有机硅改性醇酸树脂，其中有机硅含量为30％。

所述润湿分散剂为广州市华夏助剂化工有限公司厂家生产的HX-4010型润湿分散剂，厂家地址为：广东省广州市天河区天河北路177号祥龙花园祥龙阁1702室；

本发明中，搅拌机的转速大于1000转/分钟为高速旋转，转速小于500转/分钟为低速旋转。

本发明中所述有机硅改性醇酸树脂组合物(面漆)是指将少量有机硅树脂引入醇酸树脂中。有机硅也称有机硅化合物，为分子中含有碳-硅键的有机化合物，有硅烷、卤代硅烷、硅醇和硅醚等。有机硅改性醇酸树脂涂料的方法有两种，一种是通过简单的混合，另一种是制备反应性有机硅低聚物，与醇酸树脂上的自由羟基反应，也可以将有机硅低聚物作为多元醇与醇酸树脂进行共缩聚。本发明所述的有机硅改性醇酸树脂中引入了Si-O-Si键，其中有机硅含量为30％时，显著提高了涂料的耐老化性能。

本发明中所述颜填料对涂料的性能起至关重要的影响，如提供给涂层强的附着力和遮盖力，提高涂层的光泽，增强涂层的装饰效果等，颜填料包括颜料和填料。涂料中所用的颜料以无机颜料为主，其中钛白粉占首位，可以根据颜色的需要对颜料进行选择。在涂料中除用常规的颜料外，用量较大的还有一种体质颜料，通常又称为填料，用以提高涂料的固含量和提高涂料各方面的性能，填料在颜色、均匀度、颗粒大小、粒径分布和表面处理方面都有要求。

催干剂能有效地缩短涂膜的干燥时间；有机硅流平剂可以降低涂料表面张力，提高涂料对基材的润湿性，改善表面流动状态，可使涂膜迅速流平。本发明采用低分子量不饱和聚羧酸胺盐或低分子量饱和聚羧酸胺盐为润湿分散剂，比如：广州市华夏助剂化工有限公司厂家生产的HX-4010型润湿分散剂对无机颜料(如钛白粉)具有卓越的润湿及分散能力。丁酮肟、丁醛肟和环己酮肟系组合物的抗结皮剂可以阻止漆的氧化聚合、延迟凝胶体的形成。

实施例1：

本实施例的有机硅改性醇酸树脂涂料组合物，该涂料组合物按重量份计：

有机硅改性醇酸树脂60份、溶剂14份、颜填料20份、流平剂0.5份、润湿分散剂5.0份、催干剂1.0份、防结皮剂0.2份。其中有机硅改性醇酸树脂的有机硅含量为20％。

在常温常压下，  按配比，将溶剂、颜填料、有机硅改性醇酸树脂、润湿分散剂加入到高速搅拌机内，搅拌时间为5-15min，得到混合均匀的浆料；将混合均匀的浆料放入带有循环水冷的研磨分散机中，研磨分散0.5-1.5h，得到研磨细度≤50μm的浆料；将研磨好的浆料置于高速搅拌机内，按配比，加入流平剂、防结皮剂、催干剂，低速分散，时间为0.5-1.5h，混合均匀；最后出料、包装、并密封保存。

采用喷涂的方法将涂料组合物均匀的涂覆在钢板表面，制成涂层，在常温常压自然条件下干燥7d，测试涂层的干燥时间、附着力、光泽度、耐盐水性、耐盐雾性能、耐人工老化性能。该涂料作为样品1，其性能测试结果见表1。

实施例2：

本实施例的有机硅改性醇酸树脂涂料组合物，该涂料组合物由按质量配比计：

有机硅改性醇酸树脂50份、溶剂18份、颜填料30份、流平剂0.5份、润湿分散剂1-3份、催干剂1份、防结皮剂0.2。其中有机硅改性醇酸树脂的有机硅含量为50％。

涂料组合物的制备方法同实施例1，按照此配比所得涂料作为样品2，其性能测试结果见表1。

实施例3：

本实施例的有机硅改性醇酸树脂涂料组合物，该涂料组合物由按重量份计：

有机硅改性醇酸树脂50份、溶剂3 1份、颜填料40份、流平剂0.25份、润湿分散剂2份、催干剂2份、防结皮剂0.1份。其中有机硅改性醇酸树脂的有机硅含量为30％。

涂料组合物的制备方法同实施例1，按照此配比所得涂料作为样品3，其性能测试结果见表1。

实施例4：

本实施例的自制醇酸涂料组合物，该涂料组合物按质量配比计：

醇酸树脂68份、溶剂6份、颜填料22份、流平剂0.4份、润湿分散剂0.7份、催干剂2.7份、防结皮剂0.2份。

涂料组合物的制备方法同实施例1，按照此配比所得涂料作为对比样品1，其性能测试结果见表1。

实施例5：

本实施例采用市售的一种防腐蚀醇酸磁漆，采用喷涂的方法将涂料均匀的涂覆在钢板表面，制成涂层，在常温常压自然条件下干燥7d，测试涂层的干燥时间、附着力、光泽度、耐盐水性、耐盐雾性能、耐人工老化性能。

该涂料作为对比样品2，其性能测试结果见表1。

实施例6：

本实施例采用市售的一种防腐蚀醇酸磁漆，采用喷涂的方法将涂料均匀的涂覆在钢板表面，制成涂层，在常温常压自然条件下干燥7d，测试涂层的干燥时间、附着力、光泽度、耐盐水性、耐盐雾性能、耐人工老化性能。

该涂料作为对比样品3，其性能测试结果见表1。

表1

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (8)

1.一种有机硅改性醇酸树脂涂料组合物，其特征在于所述涂料组合物是由下述组分按重量份数组成：有机硅改性醇酸树脂20-60份、溶剂15-35份、颜填料15-40份、流平剂0.1-1份、润湿分散剂1-5份、催干剂0.5-2份和防结皮剂0.2-0.35份；其特征在于所述有机硅改性醇酸树脂中有机硅含量为30％。

2.如权利要求1所述的一种有机硅改性醇酸树脂涂料组合物，其特征在于所述溶剂为选自二甲苯、丙酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的一种有机硅改性醇酸树脂涂料组合物，其特征在于所述颜填料为组合物，所述颜料为钛白粉或铝粉；所述填料为选自云母粉、高岭土、滑石粉、碳酸钙中一种或几种，所述颜料∶填料的按重量分数计的配比为1-4∶1。

4.如权利要求1所述的一种有机硅改性醇酸树脂涂料组合物，其特征在于所述流平剂为有机硅类流平剂，为聚甲基硅氧烷或聚甲基苯基硅氧烷。

5.如权利要求1所述的一种有机硅改性醇酸树脂涂料组合物，其特征在于所述润湿分散剂为低分子量不饱和聚羧酸胺盐或低分子量饱和聚羧酸胺盐。

6.如权利要求1所述的一种有机硅改性醇酸树脂涂料组合物，其特征在于所述催干剂为选自异辛酸锌、异辛酸锰、异辛酸钴、异辛酸铅、异辛酸铜、异辛酸铁中的一种或几种。

7.如权利要求1所述的一种有机硅改性醇酸树脂涂料组合物，其特征在于所述防结皮剂为选自丁酮肟、丁醛肟和环己酮肟的一种或几种。

8.一种制备权利要求1所述的有机硅改性醇酸树脂涂料组合物的方法，其特征在于所述制备涂料组合物的方法包括如下步骤：

制备所述涂料组合物的步骤为：

步骤1：将溶剂、颜填料、有机硅改性醇酸树脂、润湿分散剂加入到搅拌机进行搅拌，得到混合均匀的浆料；

步骤2：将步骤1处理所得浆料在研磨机种研磨0.5-1.5h；

步骤3：在步骤2处理所得研磨料中加入流平剂、防结皮剂和催干剂得所述涂料组合物。