CN102533058B - 用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化学涂料制造领域，具体涉及一种用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料及具制备方法和用途。所述无溶剂型防腐涂料含有如下组份：改性环氧树脂100重量份、复合固化剂50～60重量份、颜填料80～120重量份、触变剂1～6重量份、助剂5～10重量份。其中，所述改性环氧树脂包括重量比为7～8∶1～2∶1的环氧值为0.48～0.54mol/100g的至少一种双酚A型环氧树脂、增韧树脂和正丁基缩水甘油醚，所述复合型固化剂包括重量比为9∶1的改性芳香胺和改性脂肪胺。其可应用于水下及潮湿界面上。
Description
技术领域
本发明涉及化学涂料制造领域，具体涉及一种用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料及其制备方法和用途。
背景技术
处于海洋环境的工程结构由于常年浸没在海水中或受潮水的涨落和飞溅以及遭受海上生物及一些运动物体的冲蚀，使得结构原有的防腐层遭受破坏，而这些结构难以移至陆地来进行维修，这就需要一种能直接在海水中或潮湿环境下进行涂装的涂料。
现有的水下及潮湿界面涂料，主要分为聚酯类、乙烯树脂类、环氧树脂类。聚酯类水下及潮湿界面涂料应用于水中所形成的涂层脆，受到冲击后容易损坏；乙烯树脂类水下及潮湿界面涂料，施工性差而且在生产、施工时需要加入大量有机溶剂，对人体、环境有害；环氧树脂类水下及潮湿界面涂料金属的粘附能力最强，且由于环氧树脂分子中含有极性的羟基、醚键等，对潮湿表面有一定的附着。目前，国内外的水下及潮湿界面固化涂料以环氧树脂类涂料居多，但是都是溶剂型涂料，在水下使用时施工性差且施工时会对环境造成污染，不符合环保要求。因此，需要一种新型的水下及潮湿界面防腐蚀涂料，使其符合当今低碳社会对环境保护的要求。
发明内容
本发明的目的为提供一种使用方便，对环境不造成污染的用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料。
本发明的另一目的为提供一种制备上述用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料的方法。
本发明的再一目的为提供上述用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料的用途。
为于实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料，其含有如下组份：
改性环氧树脂 100重量份
复合固化剂 50～60重量份
颜填料 80～120重量份
触变剂 1～6重量份
助剂 5～10重量份
其中，所述改性环氧树脂包括重量比为7～8∶1～2∶1的环氧值为0.48～0.54mol/100g的至少一种双酚A型环氧树脂、增韧树脂和正丁基缩水甘油醚；所述复合固化剂包括重量比为9∶1的改性芳香胺和改性脂肪胺。
其中，所述双酚A型环氧树脂为市售产品E-51。其中，所述增韧树脂由平均分子量为1000的聚硫橡胶和双酚A型环氧树脂反应生成。详见中国专利：ZL 200710114530.9(发明名称：大型容器内壁无溶剂无毒涂料)。
其中，所述改性芳香胺为市售产品亨斯迈850，该产品是由二胺基二苯基甲烷(DDM)加入适量的低分子量环氧树脂改性制成，不会有游离胺析出，不会对人体产生危害。所述改性脂肪胺为市售产品联固sur，为曼奇尼碱类固化剂，该产品安全无毒。
其中，所述颜填料为钛白粉、沉淀硫酸钡、磷酸锌、氧化铁黑、云母氧化铁中的一种或多种。
其中，所述触变剂为气相二氧化硅。
其中，所述助剂包括消泡剂、润湿分散剂和硅烷偶联剂。所述消泡剂包括重量比为5∶1的消泡能力强的Afcona2723(主要由聚二甲硅氧烷和二氧化硅组成)和具有强抑泡能力的Afcona2020(乙烯基聚合物)。所述润湿分散剂为BYK-161(丙烯酸酯体系)。所述硅烷偶联剂为KH560(分子式为Y(CH2)nSiX3，n＝0～3；X通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等)。
一种制备上述用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料的方法，包括：
(1)制备改性环氧树脂
将重量比为7～8∶1～2∶1的环氧值为0.48～0.54mol/100g的至少一种双酚A型环氧树脂、增韧树脂和正丁基缩水甘油醚分别在40℃保温2小时，然后将所述双酚A型环氧树脂和正丁基缩水甘油醚先搅拌均匀后，再加入增韧树脂搅拌均匀；
(2)制备复合固化剂
在高速搅拌下将改性脂肪胺加入到改性芳香胺中混合均匀，所述改性芳香胺和改性脂肪胺的重量比为9∶1；
(3)制备组份A
向100重量份的步骤(1)制得的改性环氧树脂中加入3～5重量份助剂搅拌均匀后，再加入50～70重量份颜填料和0.5～3重量份触变剂搅拌均匀，研磨、搅热并过滤；
(4)制备组份B
向50～60重量份的步骤(2)制得的复合固化剂中加入2～5重量份助剂搅拌均匀后，再加入30～50重量份颜填料和0.5～3重量份触变剂搅拌均匀，研磨、搅热并过滤；
(5)混合
将步骤(3)制备的组份A和步骤(4)制备的组份B混合均匀。
一种上述用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料在水下及潮湿界面上的应用。
本发明选用了低粘度、涂层羟基含量少和有效交联密度较大的双酚A型环氧树脂，其易制备成无溶剂涂料而且施工方便，极适宜用于配制常温固化涂料，常用的市售产品为双酚A型环氧树脂E-51。在生成增韧树脂时，双酚A型环氧树脂中的环氧基团与多硫化物中巯基发生反应将柔性链段加入环氧树脂结构中，从而赋予了环氧树脂较好的柔韧性。所述正丁基缩水甘油醚为市售产品，可以有效降低改性环氧树脂粘度，使树脂达到制备无溶剂涂料的粘度要求。
所述的复合型固化剂是由改性芳香族固化剂(市售产品850)、改性脂肪胺固化剂(市售产品sur)按9∶1的比例配制而成，其基本不会有游离胺析出，不会对人体产生危害。所述复合固化剂在配方中的用量以改性树脂为100重量份计宜掌握在50～60重量份范围内。用量过高，固化速度过快，不利于施工，用量过低，则水中固化太慢，甚至不固化，也不适宜。
本发明的无溶剂型防腐涂料根据具体用途加入适当的对人体无毒的颜填料。根据涂膜的物理机械性能，其总用量以改性环氧树脂100重量份计，宜掌握在80～120重量份范围内。
对于无溶剂涂料来说，涂料粘度受温度的影响较大，加入气相二氧化硅(AS200)来调节涂料的触变效果。用量以改性环氧树脂为100重量份计，宜为1～6重量份。
所述助剂包括消泡剂(AF2723、AF2020)、润湿分散剂(BYK161)、硅烷偶联剂(KH560)。由于无溶剂涂料粘度较大，搅动过程中容易产生气泡，并且不易消除，所以需要加入合适的消泡剂来消除漆膜产生的气泡，通过大量的试验选择AFCONA2723与AFCONA2020按照5∶1的配比混合搅拌均匀作为消泡剂。根据无溶剂涂料难分散、不容易流平的特点，润湿分散剂选择BYK-161。为提高无溶剂型防腐涂料在水中的附着力，加入适量的硅烷偶联剂KH560，通过它与底材形成化学桥作用，可有效的提高水中及潮湿界面固化型涂料在基材上的附着力。
本发明的无溶剂型防腐涂料在水中或潮湿界面上经刮涂或刷涂(固化7天后)所形成的涂膜性能指标如下：
附着力10～20MPa(测试方法：GB5210-85涂层附着力的测定法——拉开法)；耐盐雾(漆膜厚度400μm左右)3000小时漆膜完好；漆膜耐低温(-55℃)96小时漆膜完好。常温条件下，耐93#汽油8640小时漆膜无变化；耐海水浸泡8640小时漆膜无变化；耐40℃3％的NaCl溶液2160小时漆膜无变化。
本发明的用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料无溶剂、无毒、常温固化、可以解决大型构筑物的水中及潮湿界面原位修补问题，极大降低了水下及潮湿界面构筑物的维修成本，符合现今低碳社会的环保要求。
该用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料可应用于长期处于水中或潮湿界面的钢铁或混凝土构筑物的表面，可在石油平台、港口码头、船舶制造、水利设施等行业应用。例如应用于钻井平台、海上油气贮罐、输送管线的支撑架、栈桥、钢桩、船底以及堤防、水下管道、矿井、隧道、游泳池、贮水池、地下库房等工程。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明不局限于这些实施例。
本发明的用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料的原料制备：
实施例1：增韧树脂的制备
原料 重量份数
环氧树脂E51 54
聚硫橡胶PS1000 40
正丁基缩水甘油醚 6
按如上配比投料到反应釜中，升温至80℃，边搅拌边加入催化剂2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚0.1份。在80℃保温下边搅拌边反应4小时，得到黄褐色透明液态多硫化物增韧树脂。
实施例2：改性环氧树脂的制备
原料 用量
环氧树脂E51 70重量份
增韧树脂 20重量份
正丁基缩水甘油醚 10重量份
配料之前将三种原料放40℃烘箱中保温2小时。加料时，双酚A型环氧树脂E-51和正丁基缩水甘油醚按上述用量先加入混料罐中，用高速搅拌机搅匀变稀后再按上述用量加入增韧树脂，再用高速搅拌机搅匀即可得到改性树脂。
实施例3：改性环氧树脂的制备
原料 用量
环氧树脂E51 80重量份
增韧树脂 10重量份
正丁基缩水甘油醚 10重量份
制备方法同实施例2。
实施例4：复合固化剂的制备
原料 用量
改性芳香胺(市售850) 90重量份
改性脂肪胺(市售sur) 10重量份
按照上述比例用量，先加入改性芳香胺，启动高速搅拌机，边搅边加入上述用量的改性脂肪胺，搅匀后即得到复合固化剂。
本发明的用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料的制备：
实施例5
称取实施例2制备的改性环氧树脂100重量份，投入到不锈钢罐中用高速搅拌机搅拌，加入消泡剂(重量比为5∶1的AFCONA2723和AFCONA2020)2.0重量份、润湿分散剂(BYK-161)1.0重量份、硅烷偶联剂(KH560)2.0重量份，与改性环氧树脂搅拌均匀后加入钛白粉5.0重量份、沉淀硫酸钡7.7重量份、磷酸锌19重量份、云母氧化铁20重最份、触变剂(气相二氧化硅)2.3重量份进一步搅拌均匀，用三辊研磨机研磨至标准细度(70um)，再用高速搅拌机搅热后，过滤装桶成为涂料的组份A。
采用实施例4制备的复合固化剂50重量份、消泡剂(重量比为5∶1的AFCONA2723和AFCONA2020)1.8重量份、润湿分散剂(BYK-161)1.5重量份，投入到不锈钢罐中用高速搅拌机搅拌均匀后，加入云母氧化铁38.9重量份、氧化铁黑10.8重量份，气相二氧化硅3.0重量份，进一步搅拌均匀，然后用三辊研磨机研磨至标准细度(70um)，搅热后过滤装桶成为涂料的组份B。
使用时将组份A、组份B混合均匀，在水中或潮湿界面上经刷涂或刮涂(固化7天后)所形成的涂膜性能指标如下：
附着力10～20MPa(测试方法：GB5210-85涂层附着力的测定法——拉开法)；耐盐雾(漆膜厚度400μm左右)3000小时漆膜完好；漆膜耐低温(-55℃)96小时漆膜完好。常温条件下，耐93#汽油8640小时漆膜无变化；耐海水浸泡8640小时漆膜无变化；耐40℃3％的NaCl溶液2160小时漆膜无变化。
实施例6
称取实施例3制备的改性环氧树脂100重量份，投入到不锈钢罐中用高速搅拌机搅拌，加入消泡剂(重量比为5∶1的AFCONA2723和AFCONA2020)1.8重量份、润湿分散剂(BYK-161)1.2重量份、硅烷偶联剂(KH560)1.5重量份，与改性环氧树脂搅拌均匀后加入钛白粉5.3重量份、沉淀硫酸钡6.7重量份、磷酸锌28重量份、云母氧化铁18.4重量份、触变剂(气相二氧化硅)2.8重量份进一步搅拌均匀，用三辊研磨机研磨至标准细度(70um)，用高速搅拌机搅热后，过滤装桶成为涂料的组份A。
采用实施例4制备的复合固化剂60重量份、消泡剂(重量比为5∶1的AFCONA2723和AFCONA2020)1.8重量份、润湿分散剂(BYK-161)2.2重量份，投入到不锈钢罐中用高速搅拌机搅拌均匀后，加入云母氧化铁31重量份、氧化铁黑14重量份，触变剂(气相二氧化硅)1.0重量份，进一步搅拌均匀，然后用三辊研磨机研磨至标准细度(70um)，搅热后过滤装桶成为涂料的组份B。
使用时将组份A、组份B混合均匀，在水中或潮湿界面上经刷涂或刮涂(固化7天后)所形成的涂膜性能指标如下：
附着力10～20MPa(测试方法：GB5210-85涂层附着力的测定法——拉开法)；耐盐雾(漆膜厚度400μm左右)3000小时漆膜完好；漆膜耐低温(-55℃)96小时漆膜完好。常温条件下，耐93#汽油8640小时漆膜无变化；耐海水浸泡8640小时漆膜无变化；耐40℃3％的NaCl溶液2160小时漆膜无变化。
本发明的用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料的应用：
实施例7
本发明的用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料应用于码头混凝土表面防腐。施工时，首先用铁刷将混凝土表面的污物去掉，保证施工面上无杂质。表面处理完毕后，将实施例5制备的组份A、组份B混合均匀后在水中刷涂。涂刷完毕后，观察经海浪冲击涂层无剥落现象，说明涂层附着力良好。在常温(25℃)固化七天后使用。得到的涂层平整、表面光亮，在海水中浸泡使用18个月涂层不剥落。
实施例8
本发明的用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料应用于海上试验浮筏(面积约10m2)。施工时将浮筏钢铁表面的污物清除掉。将实施例6制备的组份A、组份B加入到配漆桶中，搅拌均匀后刷涂，常温(25℃)固化七天后即可投入使用。施工时海水冲刷不脱落，固化后得到的涂层外观平整、表面光亮，防渗透性能较好。在海水中浸泡使用12个月涂层不开裂、不脱落，涂层完好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料，其特征在于，含有如下组份：
其中，所述改性环氧树脂包括重量比为7～8:1～2:1的环氧值为0.48～0.54mol/100g的至少一种双酚A型环氧树脂、增韧树脂和正丁基缩水甘油醚；所述复合固化剂包括重量比为9：1的改性芳香胺和改性脂肪胺；
所述助剂是消泡剂、润湿分散剂和硅烷偶联剂；
所述消泡剂为重量比为5:1的Afcona2723和Afcona2020。
2.根据权利要求1所述的用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料，其特征在于，所述增韧树脂由平均分子量为1000的聚硫橡胶和双酚A型环氧树脂反应生成。
3.一种制备如权利要求1所述的用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料的方法，包括：
（1）制备改性环氧树脂
将重量比为7～8:1～2:1的环氧值为0.48～0.54mol/100g的至少一种双酚A型环氧树脂、增韧树脂和正丁基缩水甘油醚分别在40℃保温2小时，然后将所述双酚A型环氧树脂和正丁基缩水甘油醚先搅拌均匀后，再加入增韧树脂搅拌均匀；
（2）制备复合固化剂
在高速搅拌下将改性脂肪胺加入到改性芳香胺中混合均匀，所述改性芳香胺和改性脂肪胺的重量比为9：1；
（3）制备组份A
向100重量份的步骤（1）制得的改性环氧树脂中加入3～5重量份助剂搅拌均匀后，再加入50～70重量份颜填料和0.5～3重量份触变剂搅拌均匀，研磨、搅热并过滤；
（4）制备组份B
向50～60重量份的步骤（2）制得的复合固化剂中加入2～5重量份助剂搅拌均匀后，再加入30～50重量份颜填料和0.5～3重量份触变剂搅拌均匀，研磨、搅热并过滤；
（5）混合
将步骤（3）制备的组份A和步骤（4）制备的组份B混合均匀。
4.一种根据权利要求1所述的用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料在水下及潮湿界面上的应用。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 266071 Shandong Province, Qingdao city Jinhu Road No. 4 Applicant after: Marine Chemical Research Institute Address before: 266071 Shandong Province, Qingdao city Jinhu Road No. 4 Applicant before: Research Inst of Ocean Chemistry |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: RESEARCH INST OF OCEAN CHEMISTRY TO: MARINE CHEMICAL RESEARCH INSTITUTE |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |