CN102226055B - 涂料组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涂料组合物及其制备方法，包括以下成分：环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂、甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物、颜料和有机溶剂。由于本发明中环氧树脂的环氧当量较高，分子量较高，因此环氧树脂所含苯环结构多；所述甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物中含有大量苯环结构，因此，环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂与苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物易发生交联反应，使该涂料的交联度较高、耐油性较好。并且，由于本发明采用的环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂及甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物中均含有大量的苯环，因此，其耐温性较好。

Description

涂料组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，更具体地说，涉及一种涂料组合物及其制备方法。

背景技术

随着电化学工业、水利发电领域的高速发展，与其配套的大型整流变压器获得了巨大发展，其中，油浸式整流变压器的油箱内壁需长期耐受110℃高温油的浸泡，对内壁防护涂料提出了很高的要求。

目前，涂料方面包括以下报道：申请号为200910147497.4的中国专利文献报道了一种水性环氧酯树脂组合物及其制备方法以及其制备的水性涂料，该水性环氧酯树脂组合物含有乙烯基改性环氧酯树脂(A)、溶剂和水。申请号为200410021620.X的中国专利文献报道了一种水溶性丙烯酸改性防锈漆，包括以下重量百分比的组分：水溶性丙烯酸改性环氧酯树脂45.0～62.0％、水溶性氨基树脂3.0～6.0％、着色颜料5.0～15.0％、防锈颜料6.0～10.0％和填充料5.0～10.0％。申请号为201010541349.8的中国专利文献报道了一种环氧树脂涂料组合物，其含有松香改性环氧树脂和丙烯酸改性环氧树脂，所述松香改性环氧树脂通过使在1分子中具有至少2个环氧基的环氧树脂、松香类、脂肪酸和多异氰酸酯化合物反应得到。

现有技术中还报道了一种涂料及其制备方法，该涂料包括低分子量环氧树脂与甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷(TDI-TMP)。但是，该涂料采用的环氧树脂分子量低，从而所含的羟基基团及苯环结构数量少，因此，与TDI-TMP加成物反应后，造成涂料的交联度不足，耐油性及耐温性较差。将该涂料应用于变压器油箱中时，涂料在变压器油长期浸泡下易产生脱落，丧失防护功能，从而使油箱内壁被腐蚀。因此，研制具有良好的耐油性及耐温性的油箱内壁用涂料势在必行。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种具有良好的耐油性及耐温性的涂料组合物及其制备方法。

本发明提供一种涂料组合物，包括以下成分：

环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂、甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物、颜料和有机溶剂。

优选的，所述环氧树脂、甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物、颜料和有机溶剂的重量比为30～60∶16～18∶1.6～40∶9.5～15。

优选的，所述环氧树脂的环氧当量为1800g/eq～2300g/eq。

优选的，所述环氧树脂的软化点为120℃～150℃。

优选的，所述颜料为铬黄、钛白粉、酞菁蓝、云母粉、滑石粉和硅微粉中的任意几种。

优选的，所述有机溶剂为重量比为1∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.08～0.12的二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯和甲基异丁基酮。

优选的，所述甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物中的异氰酸酯基的含量为16～17wt％。

优选的，还包括助剂，所述助剂与所述环氧树脂的重量比为0.03～0.06∶1。

优选的，所述助剂为分散剂、消泡剂和/或流平剂。

本发明还提供一种上述技术方案所述的涂料组合物的制备方法，包括以下步骤：

将环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂与第一有机溶剂在80℃～100℃下混合，冷却，然后与颜料混合，得到第一混合物；

将甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物与第二有机溶剂混合，得到第二混合物；

将所述第一混合物与所述第二混合物混合，得到涂料组合物。

本发明提供一种涂料组合物及其制备方法，该涂料组合物包括以下成分：环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂、甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物、颜料和有机溶剂。与现有技术相比，由于本发明中环氧树脂的环氧当量较高，从而分子量较高，因此环氧树脂所含苯环结构多；同时，所述甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物中含有大量苯环结构，因此，环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂与苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物易发生交联反应，从而使该涂料的交联度较高、耐油性较好。并且，由于本发明采用的环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂及甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物中均含有大量的苯环，因此，其耐温性较好。实验结果表明，本发明提供的涂料组合物的拉开法附着力为16MPa，且可长期耐受110℃～120℃的变压器油的浸泡。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种涂料组合物，包括以下成分：环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂、甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物、颜料和有机溶剂。

环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。由于环氧树脂的分子结构中含有活泼的环氧基团，因此可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的聚合物。固化后的环氧树脂具有良好的物理化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度。本发明采用的环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂优选由双酚A及环氧氯丙烷共聚而成，所述环氧树脂环氧当量优选为1800g/eq～2300g/eq。所述环氧树脂的软化点优选为120℃～150℃，更优选为130℃～140℃。

甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物简称TDI-TMP加成物。所述甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物中的异氰酸酯基的含量优选为16～17wt％，更优选为16.5wt％。

本发明采用的环氧树脂与甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物发生如下反应：

本发明采用的高环氧当量、高分子量的环氧树脂结构中含有苯环和醚键，与TDI-TMP加成物固化后，与TDI-TMP加成物中苯环共同作用，从而使该涂料具有良好的耐热性、耐油性及对底材的附着力。所述环氧树脂与TDI-TMP加成物反应后的物质的数均分子量优选为3000～5000Da。

本发明中所述颜料优选为铬黄、钛白粉、酞菁蓝、云母粉、滑石粉和硅微粉中的任意几种。所述有机溶剂优选为芳香族溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂的混合物，更优选为重量比为1∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.08～0.12的二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯和甲基异丁基酮。

此外，本发明还优选包括助剂，所述助剂与所述环氧树脂的重量比优选为0.03～0.06∶1，更优选为0.04～0.05∶1。所述助剂优选为分散剂、消泡剂和/或流平剂，更优选为高分子分散剂、有机硅消泡剂和/或有机硅流平剂，更优选为EFKA-4010、BYK-141和/或BYK-306。

本发明中，所述环氧树脂与甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物配比过低，会降低涂料的交联度，从而影响涂料的耐温及耐油性能；环氧树脂与固化剂配比过高，涂料的交联度过大，使涂料层的内应力过大，易产生涂料层较脆及附着力降低的问题。因此，所述环氧树脂、甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物、颜料和有机溶剂的重量比优选为32～48∶16～18∶1.6～40∶9.5～15，更优选为30～60∶16～18∶20～40∶10～15。

本发明还提供一种上述技术方案所述的涂料组合物的制备方法，包括以下步骤：

将环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂与第一有机溶剂在80℃～100℃下混合，冷却，然后与颜料混合，得到第一混合物；

将甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物与第二有机溶剂混合，得到第二混合物；

将所述第一混合物与所述第二混合物混合，得到涂料组合物。

按照本发明，所述环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂与第一有机溶剂在80℃～100℃下混合优选在密闭容器中进行，所述混合优选采用高速分散机搅拌的形式，搅拌时间优选为1h～2h，搅拌速率优选控制在1000r/min～1500r/min，更优选为1200r/min～1400r/min。本发明中冷却得到的产物与颜料混合优选采用高速分散机搅拌的形式，搅拌时间优选为1h～1.5h，更优选为1.2h～1.5h，搅拌速率优选控制在1000r/min～1500r/min，更优选为1200r/min～1400r/min。

本发明提供的制备方法还优选包括：将所述第一混合物用30～50目的过滤网过滤，过滤后投入卧式砂磨机研磨，研磨温度控制在50℃～60℃，控制研磨细度不大于20μm，然后加入第三有机溶剂调节粘度至90s～120s，所述第三有机溶剂优选为芳香族溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂的混合物，更优选为重量比为1∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.08～0.12的二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯和甲基异丁基酮。

在制备第二混合物过程中，所述甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物与第二有机溶剂混合优选采用高速分散机搅拌的形式，搅拌时间优选为0.2h～0.5h，更优选为0.3h～0.4h，搅拌速率优选控制在600r/min～800r/min，更优选为700r/min～800r/min。所述得到第二混合物后还优选包括：将第二混合物利用用100～150目的过滤网过滤，然后包装于密闭的包装器皿中。

此外，本发明提供的制备方法还优选包括：

将第一助剂与所述第一混合物混合。所述第一助剂与所述环氧树脂的重量比优选为0.03～0.06∶1，更优选为0.04～0.05∶1。所述第一助剂优选为分散剂、消泡剂和/或流平剂，更优选为高分子分散剂、有机硅消泡剂和/或有机硅流平剂，更优选为EFKA-4010、BYK-141和/或BYK-306。

本发明提供的制备方法还优选包括：

将第二助剂与所述第二混合物混合。所述第二助剂与所述环氧树脂的重量比优选为0.03～0.06∶1，更优选为0.04～0.05∶1。所述第二助剂优选为分散剂、消泡剂和/或流平剂，更优选为高分子分散剂、有机硅消泡剂和/或有机硅流平剂，更优选为EFKA-4010、BYK-141和/或BYK-306。

与现有技术相比，由于本发明中环氧树脂的环氧当量较高，从而分子量较高，因此环氧树脂所含苯环结构多；同时，所述甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物中含有大量苯环结构，因此，环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂与苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物易发生交联反应，从而使该涂料的交联度较高、耐油性较好。并且，由于本发明采用的环氧树脂及甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物中均含有大量的苯环，因此，其耐温性较好。实验结果表明，本发明提供的涂料组合物的拉开法附着力为16MPa，且可长期耐受110℃～120℃的变压器油的浸泡。

该涂料组合物可长期耐受110℃～120℃的变压器油的浸泡，不发生脱落、变色等情况。本发明制备的涂料组合物的常态体积电阻率可达1.0×10¹³Ω·m，电气强度在60MV/m以上，从而既具有优异的防腐效果，也具有良好的电气绝缘性能。

为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例中采用的化学试剂均为市购。

实施例1

组分A中组成成分及重量百分比为：

NPES-907环氧树脂：36％

ZNA-100钛白粉：20％

800目硅微粉：4％

1250目云母粉：4％

1250目滑石粉：4％

助剂：2.4％

有机溶剂：9.6％

其中，助剂为重量比为1∶1∶1的EFKA-4010高分子分散剂、BYK-141有机硅消泡剂和BYK-306有机硅流平剂，有机溶剂为重量比为1∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.08～0.12的二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯和甲基异丁基酮。

所述组分A制法为：将NPES-907环氧树脂和有机溶剂称重后投入具有加热装置的密闭分散器皿中，将分散器皿温度升至80℃～100℃，用高速分散机分散1h～2h，搅拌速率控制在1000r/min～1500r/min，待NPES-907环氧树脂溶解后，关闭加热装置，待分散器皿冷却至室温后，将助剂、颜料称重后加入分散器皿中，用高速分散机分散1h～1.5h，搅拌速率控制在1000r/min～1500r/min，得到混合物；在颜料加入分散器皿24h后，将所述混合物用40目过滤网过滤，过滤后投入卧式砂磨机研磨，研磨温度控制在50℃～60℃，研磨细度不大于20μm，加入有机溶剂调节研磨产物的粘度至90s～120s，得到组分A。

组分B中组成成分及重量百分比为：

HDX-40(TDI-TMP加成物)：18％

助剂：    0.6％

有机溶剂：1.4％

其中，助剂为重量比为1∶1的TI脱水剂、OF脱水剂，有机溶剂为重量比为1∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.08～0.12的二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯和甲基异丁基酮。

所述的组分B制法：将HDX-40(TDI-TMP加成物)、溶剂、助剂称重后投入分散器皿中，用高速分散机分散0.2h～0.5h，搅拌速率控制在600r/min～800r/min，用120目过滤网过滤后包装于密闭的包装器皿中，得到组分B。

使用时，将组分A和组分B按重量比为1∶1混合并搅拌均匀，熟化30分钟后用喷涂或刷涂方法施工。

实施例2

组分A中组成成分及重量百分比为：

NPES-907环氧树脂：28％

ZNA-100钛白粉：16％

800目硅微粉：4％

1250目云母粉：4％

BGS酞菁蓝：0.8％

103W铬黄：1.6％

1250目滑石粉：4％

助剂：2.4％

有机溶剂：10.4％

其中助剂为重量比为1∶1∶1的EFKA-4010高分子分散剂、BYK-141有机硅消泡剂、BYK-306有机硅流平剂，有机溶剂为重量比为1∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.08～0.12的二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯和甲基异丁基酮。

组分A制法：将NPES-907环氧树脂、有机溶剂称重后投入具有加热装置的密闭分散器皿中，将分散器皿温度升至80℃～100℃，用高速分散机分散1h～2h，搅拌速率控制在1000r/min～1500r/min，待NPES-907环氧树脂溶解后，关闭加热装置，待分散器皿冷却至室温后，将助剂、颜料称重后加入分散器皿中，用高速分散机分散1h～1.5h，搅拌速率控制在1000r/min～1500r/min，得到混合物；在颜料加入分散器皿24h后，将所述混合物用40目过滤网过滤，过滤后投入卧式砂磨机研磨，研磨温度控制在50℃～60℃，控制研磨细度不大于20μm，加入有机溶剂调节研磨产物的粘度至90s～120s，得到组分A。

组分B中组成成分及重量百分比为：

HDX-40(TDI-TMP加成物)：18％

助剂：0.6％

有机溶剂：1.4％

其中助剂为重量比为1∶1的TI脱水剂、OF脱水剂，有机溶剂为重量比为1∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.08～0.12的二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯和甲基异丁基酮。

所述的组分B制法：将HDX-40(TDI-TMP加成物)、溶剂、助剂称重后投入分散器皿中，用高速分散机分散0.2h～0.5h，搅拌速率控制在600r/min～800r/min，用120目过滤网过滤后包装于密闭的包装器皿中，得到组分B。

使用时将组分A和组分B按重量比为1∶1混合并搅拌均匀，熟化30分钟后用喷涂或刷涂方法施工。

参照有关国家和行业标准，对本发明实施例1、2中制备的涂料组合物的性能进行检测，结果如表1所示。

表1实施例1、2制备的涂料组合物的性能测试结果

如表1所示，从附着力检测结果可以看出，该涂料组合物对底材具有良好的附着力。从柔韧性结果可以看出，该涂料组合物具有良好的物理机械性能。从第5项耐(110±2)℃变压器油性可达168小时可以看出，该涂料组合物具有良好的耐温性及耐油性。此外，电气强度和体积电阻率证明该涂料组合物具有良好的电气绝缘性能。因此，本发明提供的涂料组合物具有良好的耐温性、耐油性及电气绝缘性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种涂料组合物，其特征在于，包括A组分和B组分，所述A组分包括以下组分：

环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的含有苯环的环氧树脂；

颜料；

有机溶剂；

所述环氧树脂由双酚A及环氧氯丙烷共聚而成；

所述B组分包括以下组分：

含有苯环的甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物；

有机溶剂；

所述环氧树脂、甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物、颜料与组分A和组分B有机溶剂之和的重量比为30～60：16～18：1.6～40：9.5～15。

2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述环氧树脂的环氧当量为1800g/eq～2300g/eq。

3.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述环氧树脂的软化点为120℃～150℃。

4.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述颜料为铬黄、钛白粉、酞菁蓝、云母粉、滑石粉和硅微粉中的任意几种。

5.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述有机溶剂为重量比为1：0.8～1.2：0.8～1.2：0.08～0.12的二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯和甲基异丁基酮。

6.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物中的异氰酸酯基的含量为16～17wt%。

7.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，还包括助剂，所述助剂与所述环氧树脂的重量比为0.03～0.06：1。

8.根据权利要求7所述的涂料组合物，其特征在于，所述助剂为分散剂、消泡剂和/或流平剂。

9.一种权利要求1～8任意一项所述涂料组合物的制备方法，包括以下步骤：

将环氧当量为1500g/eq～2500g/eq的环氧树脂与有机溶剂在80℃～100℃下混合，冷却，然后与颜料混合，得到第一混合物；

将甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物与有机溶剂混合，得到第二混合物；

将所述第一混合物与所述第二混合物混合，得到涂料组合物。