CN102863873B - 应用于非能动先进压水堆核电站的高固体环氧涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开应用于非能动先进压水堆核电站的高固体环氧涂料及其制备方法，高固体环氧涂料由主剂和固化剂组成，主剂和固化剂的质量配比为9：1；主剂的组成为：改性环氧树脂，环氧树脂，活性稀释剂，润湿分散剂，消泡剂，脱泡剂，防沉剂，防流挂剂，亲水自清洁剂，硅烷偶联剂，颜料，填料和溶剂；固化剂的组成及各物质在固化剂中的质量分数为：酚醛胺，固化促进剂。制备方法包括如下步骤：主剂和固化剂的制备以及主剂和固化剂按照质量配比为9：1混合。本发明能够满足第三代核电站AP1000更加苛刻的涂层技术要求，具有优异的耐热和导热性能，耐辐照及防污性能，并且涂料高固体化，具有非常低的可挥发性有机物含量，低气味，对人体危害小。
Description
技术领域
本发明涉及涂料化学工业领域，涉及一种针对第三代核电站——非能动先进压水堆核电站的高固体环氧涂料及其制备方法。
背景技术
目前核电技术的发展更趋向于安全化，新的核电技术不断推出，AP1000核电技术是美国西屋公司开发的第三代先进的非能动先进压水堆核电技术。随着核电技术对经济效率与安全性要求的提高，应用于核电建设的涂层系统也在随着新型核电技术而不断的改进和创新，而现有的在建核电站建设用涂料也只有Ameron、Carboline、Keeler&Long和PPG少数几个国外公司的几个型号在用，都属于二代核电站用涂料，从性能上也很难完全满足AP1000现行的标准。
在我国，AP1000涂层技术的国产化就存在着更多的技术上的困难，原因是由于AP1000较前两代核电站对于涂层性能有了严格的技术要求，对于环氧涂料而言不仅要有更严格的核级实验的要求，还包括用耐辐照实验后的样本做模拟DBA（Design Basis Accident）实验达到性能要求，而且要求涂料有良好的导热性能、干膜密度和耐盐雾腐蚀等，这些都是二代核电站环氧涂料所不具备的，而这些技术要求主要是依据了ASTM（American Society forTesting and Materials）标准。在此背景下，开发满足第三代核电技术要求的核电涂料有十分好的市场预期。涂层系统主要用于AP1000安全壳容器内外表面、人员闸门和设备闸门等部位，且涂层配套如下：
| 安全壳容器内外表面 | 人员闸门和设备闸门 | |
| 无机富锌涂层 | 75μm | 75μm |
| 溶剂型环氧面漆 | 125μm | 125μm |
| 共计 | 200μm | 200μm |
第三代核电站的涂层配套与前两代核电站的涂层配套保持不变，却要求AP1000用核电涂层具有更高的功能特性，研究开发适用于第三代核电站的涂料具有很高的经济效益与实际意义。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种适用于第三代核电站——非能动先进压水堆核电站的高固体环氧涂料及其制备方法。
本发明的技术方案是这样实现的（本发明所用原料均为现有技术中的市售产品）：一种环保型的高固体环氧涂料，由主剂和固化剂组成，主剂和固化剂的质量配比为9：1；
主剂的组成及各物质在主剂中的质量分数为：改性环氧树脂：28.0-32.0%，环氧树脂：3.0-5.0%，活性稀释剂：5.5-8.0%，润湿分散剂：0.6-2.8%，消泡剂：0.1-0.2%，脱泡剂：0.1-0.2%，防沉剂：1.0-1.5%，防流挂剂：2.0-3.2%，亲水自清洁剂：0.5-1.0%，硅烷偶联剂：0.5-1.0%，颜料：3.0-4.2%，填料：38.9-48.4%，溶剂：2.4-5.0%；
固化剂的组成及各物质在固化剂中的质量分数为：酚醛胺：95.0-97.0%，固化促进剂：3.0-5.0%。
上述高固体环氧涂料，所述的改性环氧树脂为日本三井或美国HEXION生产的脂肪酸改性低分子量环氧树脂。
上述高固体环氧涂料，所述的环氧树脂为日本DIC的极低粘度双酚F树脂。
上述高固体环氧涂料，所述的活性稀释剂为美国卡德莱公司的腰果壳油改性的端基环氧增韧剂，并且分子结构中苯基侧链含有两个双键。
上述高固体环氧涂料，所述的亲水自清洁剂为日本DAIKIN公司含氟聚硅氧烷类ZEFFLE GH-701。
上述高固体环氧涂料，所述的硅烷偶联剂为美国道康宁公司的CH2(O)CHCH2OC3H6-Si(OCH3)3。
上述高固体环氧涂料，所述的填料为宣城晶瑞新材料的导热氧化铝、灵寿县产的云母粉以及滑石粉中的一种或多种。
上述高固体环氧涂料，所述的酚醛胺为美国HUNTSMAN公司的腰果壳油改性的酚醛胺。
上述高固体环氧涂料，所述的固化促进剂为HUNTSMAN公司的共反应型固化促进剂。
上述高固体环氧涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）主剂的制备：按配方量先加入环氧树脂和活性稀释剂，搅拌下缓慢加入防沉助剂，高速分散约10min至呈均一粘稠浆状液体后，加入润湿分散剂和消泡剂，边搅拌边加入颜料和填料，分散均匀后用砂磨研至细度小于40μm，过滤除去研磨砂，调和加入脱泡剂、硅烷偶联剂、防流挂剂和亲水自清洁剂搅拌，用少量苯甲醇调整固体份，过滤包装即为主剂；
（2）固化剂的制备：按配方量将酚醛胺和固化促进剂混合分散均匀，过滤包装即为固化剂；
（3）高固体环氧涂料的制备：按主剂和固化剂的质量配比为9：1的比例进行配漆，然后搅拌搅匀，即得高固体环氧涂料。
本发明高固体环氧涂料的基体树脂选用脂肪酸改性的低分子量环氧树脂，经过脂肪酸改性后环氧树脂会有更低的粘度（13000mPa s,25℃），有利于喷涂施工；并且经过脂肪酸改性后树脂兼有更好的亲水性，提高涂层表面的防污能力，产品为日本三井或美国HEXION生产的。环氧树脂为一种双酚F环氧树脂，具有更低的粘度，产品为日本DIC生产的。活性稀释剂为低粘度，单功能的环氧活性稀释剂，并且分子结构中苯基侧链含有两个双键，产品为美国卡德莱公司生产的。
由于涂料用于核电站钢结构或者混凝土的控制、非控制区域，既要具有好的耐热性又要有良好的导热性，所以填料选择比较稳定的滑石粉,屏蔽性优异的云母粉以及具有良好导热性能的氧化铝。
润湿分散剂能有效润湿颜填料，降低涂料体系粘度，产品选用路博润DUNDISPER32500；由于高固体体系中稀释剂较少，很容易产生气泡并保留在体系中，所以选用了脱泡剂和消泡剂来解决此类问题的产生，其产品为荷兰EFKA-2040和EFKA-2035。另外，涂层表面要求有良好的防污性能，所以加入了少量含氟聚硅氧烷类自清洁剂，其产品为日本DAIKIN公司ZEFFLE GH-701。此外，还需加入防沉剂（聚乙烯蜡，HPA-60）和防流挂剂（徳谦化学公司的DEURHEO229）以改善储存稳定性及施工性；加入硅烷偶联剂（美国道康宁公司的的CH2(O)CHCH2OC3H6-Si(OCH3)3）以提高有机涂层与无机基材表面的附着。体系内少量溶剂选择苯甲醇。
固化剂产品为美国HUNTSMAN公司低粘度无溶剂的腰果壳油改性的酚醛胺固化剂。固化促进剂为一种共反应型固化促进剂，为HUNTSMAN公司产品。
本发明的有益效果是：本发明的高固体环氧涂料适用于第三代核电AP1000，涂料涂层具有高的导热率，能够满足核岛内外表面迅速降温的需要；涂层表面具有耐辐照性能，耐盐雾及耐化学腐蚀性；涂料通过DBA实验和防火性能均达到使用要求。
本发明高固体环氧涂料具有高固体低VOC的特点，较现有的核电溶剂涂料有更低的VOC，使质量固体分提高到了90%以上，在施工上满足喷涂和刷涂的要求，施工简单，从涂层配套上保持原有的配套不变（即无机富锌涂层75
μm+高固体环氧面漆125μm），较现有溶剂配套相比，既没有改变施工工艺还减少了喷涂道数，提高了环保和施工安全性。
本发明提出的AP1000核电用高固体环氧涂料的各项性能，经检测，均达到或超过核电涂层行业标准的性能要求：
1.安全，环保，卤素、硫含量限值低于要求最严格的美国标准（≤1000ppm）；
2.VOC排放低，低于国际通行的最严格要求（﹤380g/L）；
3.可承受核级的辐照、DBA及去污试验要求；
4.可通过三代核电站非能动安全壳冷却系统整体实验；
5.可承受0.4MPa及146摄氏度的温度及压力；
6.导热性能满足第三代核电站的安全冷却要求；
7.火焰传播比值小于50；
8.具有优异的耐磨性能。
本发明高固体环氧涂料由于以低分子量改性树脂为基体，配合各种功能助剂的作用，具有低VOC释放量，对人体危害小，且粘度低易于施工，并具有干燥较快的特点。能够满足第三代核电严格的涂层技术要求，具有优异的导热性，耐辐照，耐沾污以及防火等特点，并且符合环保的要求，可代替现有的溶剂产品，为核电站钢结构或者混凝土的控制与非控制区域提供理想的保护。
具体实施方式
实施例一至实施例三的应用于非能动先进压水堆核电站的高固体环氧涂料各组分配比如表1所示：
所述的改性环氧树脂为日本三井或美国HEXION生产的脂肪酸改性低分子量环氧树脂。所述的环氧树脂为日本DIC的极低粘度双酚F树脂。所述的活性稀释剂为美国卡德莱公司的腰果壳油改性的端基环氧增韧剂，并且分子结构中苯基侧链含有两个双键。所述的亲水自清洁剂为日本DAIKIN公司含氟聚硅氧烷类ZEFFLE GH-701。所述的硅烷偶联剂为美国道康宁公司的CH2(O)CHCH2OC3H6-Si(OCH3)3。所述的酚醛胺为美国HUNTSMAN公司的腰果壳油改性的酚醛胺。所述的固化促进剂为HUNTSMAN公司的共反应型固化促进剂。
实施例一至实施例三的应用于非能动先进压水堆核电站的高固体环氧涂料的制备方法如下：
（1）主剂的制备：按配方量先加入环氧树脂，活性稀释剂，搅拌下缓慢加入防沉助剂，高速分散约10min至呈均一粘稠浆状液体后，加入润湿分散剂和消泡剂，边搅拌边加入各种颜填料，分散均匀后用砂磨研至细度小于40μm，过滤除去研磨砂，调和加入脱泡剂、硅烷偶联剂、防流挂剂、亲水自清洁剂搅拌，用少量苯甲醇调整固体份过滤包装即为主剂。
（2）固化剂的制备：按配方量将酚醛胺、固化促进剂混合分散均匀，过滤包装即为固化剂。
（3）高固体环氧涂料的制备：按主剂和固化剂的质量配比为9：1的比例进行配漆，然后搅拌搅匀，即得高固体环氧涂料。无气喷涂雾化效果良好，并可根据施工实际情况，选择刷涂或者滚涂。
分别采用实施例一至实施例三中高固体环氧涂料配套系统的性能测试结果如表2所示：
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种应用于非能动先进压水堆核电站的高固体环氧涂料，其特征在于，由主剂和固化剂组成，主剂和固化剂的质量配比为9：1；
主剂的组成及各物质在主剂中的质量分数为：改性环氧树脂：28.0-32.0％，环氧树脂：3.0-5.0％，活性稀释剂：5.5-8.0％，润湿分散剂：0.6-2.8％，消泡剂：0.1-0.2％，脱泡剂：0.1-0.2％，防沉剂：1.0-1.5％，防流挂剂：2.0-3.2％，亲水自清洁剂：0.5-1.0％，硅烷偶联剂：0.5-1.0％，颜料：3.0-4.2％，填料：38.9-48.4％，溶剂：2.4-5.0％；
固化剂的组成及各物质在固化剂中的质量分数为：酚醛胺：95.0-97.0％，固化促进剂：3.0-5.0％；所述的改性环氧树脂为日本三井或美国HEXION生产的脂肪酸改性低分子量环氧树脂；所述的环氧树脂为日本DIC的极低粘度双酚F树脂。
2.如权利要求1所述的高固体环氧涂料，其特征在于，所述的活性稀释剂为美国卡德莱公司的腰果壳油改性的端基环氧增韧剂，并且分子结构中苯基侧链含有两个双键。
3.如权利要求1所述的高固体环氧涂料，其特征在于，所述的亲水自清洁剂为日本DAIKIN公司含氟聚硅氧烷类ZEFFLE GH-701。
4.如权利要求1所述的高固体环氧涂料，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为美国道康宁公司的CH2(O)CHCH2OC3H6-Si(OCH3)3。
5.如权利要求1所述的高固体环氧涂料，其特征在于，所述的填料为宣城晶瑞新材料的导热氧化铝、灵寿县产的云母粉以及滑石粉中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的高固体环氧涂料，其特征在于，所述的酚醛胺为美国HUNTSMAN公司的腰果壳油改性的酚醛胺。
7.如权利要求1所述的高固体环氧涂料，其特征在于，所述的固化促进剂为HUNTSMAN公司的共反应型固化促进剂。
8.权利要求1所述应用于非能动先进压水堆核电站的高固体环氧涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)主剂的制备：按配方量先加入环氧树脂、改性环氧树脂和活性稀释剂，搅拌下缓慢加入防沉助剂，高速分散约10min至呈均一粘稠浆状液体后，加入润湿分散剂和消泡剂，边搅拌边加入颜料和填料，分散均匀后用砂磨研至细度小于40μm，过滤除去研磨砂，调和加入脱泡剂、硅烷偶联剂、防流挂剂和亲水自清洁剂搅拌，用少量苯甲醇调整固体份，过滤包装即为主剂；
(2)固化剂的制备：按配方量将酚醛胺和固化促进剂混合分散均匀，过滤包装即为固化剂；
(3)高固体环氧涂料的制备：按主剂和固化剂的质量配比为9：1的比例进行配漆，然后搅拌搅匀，即得高固体环氧涂料。
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