CN103421420B - 一种储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料。该涂料由A组份和B组份组成；以重量百分比计，A组份包括羟基组分20-60%、分散剂0.3-1.0%、消泡剂0.5-2.0%、流平剂0.2-0.6%、除水剂2.0-5.0%、防沉剂0.5-1.0%、固化促进剂0.1-1.0%、紫外光吸收剂1.0-3.0%、光稳定剂0.5-2.0%、抗氧剂0.2-1.0%、三聚磷酸二氢铝5.0-20%、钛白粉10-25%、硫酸钡10-20%、沸石粉4.0-6.0%，羟基组分为对蓖麻油进行化学改性得到的聚酯聚醚多元醇；B组份为六亚甲基二异氰酸酯固化剂；B组份与A组份的重量比为100：25-100：50。该防腐涂料通过A组份中端羟基化合物的选择和固化剂的选择，减少了涂层气泡问题。该涂料拥有很好的防腐性能，同时涂料超强的耐紫外老化及耐盐雾等性能适合用于储罐外壁施工作业。

Description

一种储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料

技术领域

本发明涉及一种储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，属于石油管道防腐技术领域。

背景技术

为满足国民经济的高速发展，需要加快发展大型储罐建设以提高我国石油储备能力。十二五期间是国内大型石油储罐建设的高峰期，由于储罐事故的主要原因是腐蚀和泄漏，因此，如何提高储罐防腐技术水平，确保大型储罐安全是储罐建设过程中必须解决的一个重要问题。

国内外钢质储罐外壁涂层结构一般为环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+耐候型防腐面漆，防腐面漆主要有氯化橡胶涂料、丙烯酸聚氨酯涂料和氟碳涂料，考虑到耐候性能和涂料的适用性，目前主要使用丙烯酸聚氨酯面漆，涂料的固含量一般只有50%多一点，该种涂层结构的施工比较复杂，主要由于溶剂型涂料固含量低，一次成膜较薄，需要多道涂刷才能达到规定的涂层厚度，此外，由于含有大量有机挥发性溶剂，施工过程中对人员和环境的危害较大，不符合当前环保和节约的发展理念。

200810197920.1号中国专利申请公布了一种双组份无溶剂聚氨酯防腐涂料，其A组份含羟基组份选用基于环氧丙烷，通过阴离子开环聚合，而得到两官能度或者三官能度的聚环氧丙烷多元醇以及它们的复配物。基于阴离子开环聚合得到的聚环氧丙烷多元醇，其端羟基为仲羟基，很容易与A组份中残留的微量水或者大气中的潮气发生反应，产生气泡，从而影响涂料的性能，并且，该无溶剂聚氨酯涂料并不具备耐候性能要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够用于储罐外壁的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其具有超强抗紫外老化性能和耐盐雾性能。

为达到上述目的，本发明提供了一种储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其由A组份和B组份组成，其中：

以A组份的重量百分比计，A组份包括：羟基组分20-60%、分散剂0.3-1.0%、消泡剂0.5-2.0%、流平剂0.2-0.6%、除水剂2.0-5.0%、防沉剂0.5-1.0%、固化促进剂0.1-1.0%、紫外光吸收剂1.0-3.0%、光稳定剂0.5-2.0%、抗氧剂0.2-1.0%、三聚磷酸二氢铝5.0-20%、钛白粉10-25%、硫酸钡10-20%、沸石粉4.0-6.0%；其中，羟基组分为对蓖麻油进行化学改性得到的聚酯聚醚多元醇；

B组份为六亚甲基二异氰酸酯固化剂；

A组份与B组份的重量比为100：25-100：50。

本发明所提供的上述无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料是含羟基组分的聚酯聚醚多元醇和六亚甲基二异氰酸酯固化剂交联的产物。目前国内尚没有相同的储罐用的高耐候防腐性能的无溶剂聚氨酯涂料的开发和生产。

根据本发明的具体实施方案，上述羟基组份可以是通过对可再生的蓖麻油天然油脂进行化学改性得到的聚酯聚醚多元醇，改性方法为将天然油脂与乙二醇反应合成伯羟基植物油多元醇，再以伯羟基植物油多元醇为起始剂与环氧丙烷开环聚合。在本发明所提供的上述涂料中，优选地，聚酯聚醚多元醇是通过以下步骤制备得到的：将蓖麻油与乙二醇反应合成伯羟基植物油多元醇，再以伯羟基植物油多元醇为起始剂与环氧丙烷开环聚合，得到上述聚酯聚醚多元醇。与普通含羟基多元醇相比，该聚酯聚醚多元醇具有高活性的伯羟基，能够大幅度降低异氰酸酯与微量水分的反应几率，可在80度湿度环境下施工，并且具有相当高的耐UV稳定性和耐水性能。上述聚酯聚醚多元醇可以是德国科宁公司（Cognis）生产的型号为SOVERMOL750的支化的油脂化学聚醚/聚酯多元醇。

在上述涂料中，优选地，以A组份的重量百分比计，A组份包括以下成分组成：羟基组分35-42%、分散剂0.3-0.5%、消泡剂0.5-1.0%、流平剂0.2-0.6%、除水剂2.0-5.0%、防沉剂0.5-1.0%、固化促进剂0.5-1.0%、紫外光吸收剂1.0-3.0%、光稳定剂0.5-2.0%、抗氧剂0.2-0.8%、三聚磷酸二氢铝10-15%、钛白粉15-25%、硫酸钡15-20%、沸石粉4.0-6.0%。

在上述涂料中，优选地，A组份与B组份的重量比为100：25-100：30。

在上述涂料中，优选地，所采用的紫外光吸收剂为苯并三氮唑混合物，例如瑞士汽巴公司（Ciba）的Tinuvin1130。采用苯并三氮唑混合物作为紫外光吸收剂可以减少涂料本体的光氧化，并为涂层下的底层涂料提供紫外屏蔽作用。

在上述涂料中，优选地，所采用的光稳定剂为葵二酸酯类混合物，例如瑞士汽巴公司（Ciba）的Tinuvin292。采用葵二酸酯类混合物作为光稳定剂可以将来自树脂或杂质初始氧化产生的自由基在进一步反应前封闭掉，从而使其失活。

在上述涂料中，优选地，所采用的钛白粉为采用氧化锆和氧化铝无机包膜处理的金红石钛白粉，以金红石钛白粉的总质量计，二氧化钛的含量为94wt%。采用金红石钛白粉可以提高涂膜光泽度和耐久性。

在上述涂料中，分散剂、消泡剂、流平剂、除水剂、防沉剂、固化促进剂、抗氧剂等其它组分均可以为液体涂料配方研制过程中常用的产品；优选地，分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯（脂肪酸改性聚酯），消泡剂为有机硅消泡剂，流平剂为无溶剂改性有机硅流平剂（例如荷兰埃夫卡助剂公司生产的型号为EFKA3239的无溶剂改性有机硅流平剂），除水剂为3-丁基-2-(1-乙基戊基)恶唑烷，防沉剂为气相二氧化硅，固化促进剂为异辛酸铅，抗氧剂为丙酸正十八碳醇酯。

本发明还提供了上述储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

将羟基组分、分散剂、消泡剂、防沉剂、流平剂混合，搅拌30-45分钟进行预分散，然后进行研磨，研磨后再依次添加紫外光吸收剂、光稳定剂、抗氧剂、固化促进剂、三聚磷酸二氢铝、钛白粉、硫酸钡，进行分散之后在90-100℃下真空脱水1-2小时，脱水后依次添加除水剂、沸石粉，分散30-45分钟后，再次进行研磨至细度低于100目，得到A组份；

将A组份与B组份分别单独包装后，得到储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料。

本发明还提供了一种喷涂方法，其是使用上述储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料进行喷涂的方法，该方法包括以下步骤：

采用双组分喷涂设备进行喷涂，将装有A组份的料缸加热到50℃，装有B组分的料缸不加热，然后喷涂，喷涂时气压控制为4.5-5.5bar，即可保证雾化效果。

本发明所提供的无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料作为钢质石油储罐耐候性防腐蚀涂料，在使用时，应先对钢表面进行磨料喷射处理，达到GB8923中规定的Sa2.5级或Sa3级后即可喷涂或刷涂本涂料，涂料的厚度达到规定厚度即可。该涂料对钢有良好的附着力，也可以只作为防腐面漆使用，在使用时先涂敷底漆和中间漆，然后再涂敷本涂料。本发明所提供的涂料的特点为具有良好的耐紫外老化和耐盐雾和冻融循环性能，主要性能指标见表1、表2。

表1无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料的性能指标

表2无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料的性能指标

本发明提供的能够应用于储罐外壁的双组份聚氨酯耐候防腐涂料通过A组份中端羟基化合物的选择和固化剂的选择，减少了涂层气泡问题。该涂料拥有很好的防腐性能，同时涂料超强的耐紫外老化及耐盐雾等性能适合用于储罐外壁施工作业。该涂料可直接涂覆于钢质储罐外壁，无需多层的涂层结构，只需一次喷涂到规定的厚度即可确保储罐安全运行，也可只做防腐面漆使用；另一方面可以改善施工环境，降低施工过程中溶剂挥发对人员和环境的污染，提高大型储罐建设的整体技术水平。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例提供的无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料是通过以下步骤制备的：

配料前彻底清洗反应釜、砂磨机、分散机等配料容器；

在配料混合罐中加入支化聚酯聚醚多元醇、脂肪酸聚乙二醇酸（分散剂）、有机硅消泡剂、气相二氧化硅、无溶剂改性有机硅流平剂后，搅拌30-45分钟进行预分散，然后通过砂磨机进行研磨，研磨后打入真空反应釜中，再依次添加紫外光吸收剂、光稳定剂、抗氧剂、异辛酸铅、三聚磷酸二氢铝、金红石钛白粉、沉淀硫酸钡，高速分散并在90-100℃下真空脱水1-2小时，脱水后依次添加除水剂、沸石粉，高速分散30-45分钟后，再次通过砂磨机研磨，细度低于100目后过滤包装，得到A组份；

将单独包装的A组份与B组份统一进行包装，即得到无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料。

本发明涂料为喷涂型涂料，以下实施例均可以采用常规的双组分喷涂设备进行喷涂，A组分料缸加热到50℃，B组分料缸不加热，喷涂时气压设为4.5-5.5bar即可保证喷涂雾化效果。

实施例1

本实施例提供了一种无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其是由A组份和B组份组成的，其中，以A组份的重量百分比计，A组份包括：聚酯聚醚多元醇（SOVERMOL750）30%、脂肪酸聚乙二醇酯（分散剂）0.4%、有机硅消泡剂0.5%、无溶剂改性有机硅流平剂（EFKA3239）0.3%、3-丁基-2-(1-乙基戊基)恶唑烷（除水剂）5.0%、气相二氧化硅（防沉剂）0.5%、异辛酸铅（固化促进剂）0.5%、苯并三氮唑混合物（紫外光吸收剂）1.5%、葵二酸酯类混合物（光稳定剂）1.0%、丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂）0.3%、三聚磷酸二氢铝12%、采用氧化锆和氧化铝无机包膜处理的金红石钛白粉（二氧化钛含量94wt%）22%、硫酸钡21%、沸石粉5.0%；

B组份为固化剂（HDI三聚体），其含量占A组份总重量的27%。

实施例2

本实施例提供了一种无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其是由A组份和B组份组成的，其中，以A组份的重量百分比计，A组份包括：聚酯聚醚多元醇（SOVERMOL750）38%、脂肪酸聚乙二醇酯（分散剂）0.3%、有机硅消泡剂0.5%、无溶剂改性有机硅流平剂（EFKA3239）0.4%、3-丁基-2-(1-乙基戊基)恶唑烷（除水剂）2.0%、气相二氧化硅（防沉剂）0.5%、异辛酸铅（固化促进剂）0.8%、苯并三氮唑混合物（紫外光吸收剂）2.0%、葵二酸酯类混合物（光稳定剂）1.0%、丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂）0.5%、三聚磷酸二氢铝12%、采用氧化锆和氧化铝无机包膜处理的金红石钛白粉（二氧化钛含量94wt%）19%、硫酸钡19%、沸石粉4.0%；

B组份为固化剂（HDI三聚体），其含量占A组份总重量的32%。

实施例3

本实施例提供了一种无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其是由A组份和B组份组成的，其中，以A组份的重量百分比计，A组份包括：聚酯聚醚多元醇（SOVERMOL750）50%、脂肪酸聚乙二醇酯（分散剂）0.3%、有机硅消泡剂0.5%、无溶剂改性有机硅流平剂（EFKA3239）0.5%、3-丁基-2-(1-乙基戊基)恶唑烷（除水剂）3.0%、气相二氧化硅（防沉剂）0.8%、异辛酸铅（固化促进剂）0.8%、苯并三氮唑混合物（紫外光吸收剂）2.5%、葵二酸酯类混合物（光稳定剂）1.5%、丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂）0.5%、三聚磷酸二氢铝7.0%、采用氧化锆和氧化铝无机包膜处理的金红石钛白粉R818（二氧化钛含量94wt%）12.0%、硫酸钡14.6%、沸石粉6.0%；

B组份为固化剂（HDI三聚体），其含量占A组份总重量的43%。

依据GB/T1771和SY/T0320等标准，测定实施例2所提供的涂料的性能，试验方法和检测结果如表3所示。

表3高耐候防腐涂料性能测试结果

在多次试验过程中，利用实施例2所提供的涂料制备得到的涂层均表面平整、光滑、无气泡，断面孔隙率为1级，与其他类聚氨酯涂料相比气泡明显减少，并且该涂料施工简便、耐紫外老化和耐盐雾性能好，能够确保储罐外壁耐候与防腐性能的需要。

Claims (21)

1.一种储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其由A组份和B组份组成，其中：

以所述A组份的重量百分比计，所述A组份包括：羟基组分20-60％、分散剂0.3-1.0％、消泡剂0.5-2.0％、流平剂0.2-0.6％、除水剂2.0-5.0％、防沉剂0.5-1.0％、固化促进剂0.1-1.0％、紫外光吸收剂1.0-3.0％、光稳定剂0.5-2.0％、抗氧剂0.2-1.0％、三聚磷酸二氢铝5.0-20％、钛白粉10-25％、硫酸钡10-20％、沸石粉4.0-6.0％；所述羟基组分为对蓖麻油进行化学改性得到的聚酯聚醚多元醇；

所述B组份为六亚甲基二异氰酸酯固化剂；

所述A组份与B组份的重量比为100：25-100：50。

2.根据权利要求1所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，以所述A组份的重量百分比计，所述A组份包括：羟基组分35-42％、分散剂0.3-0.5％、消泡剂0.5-1.0％、流平剂0.2-0.6％、除水剂2.0-5.0％、防沉剂0.5-1.0％、固化促进剂0.5-1.0％、紫外光吸收剂1.0-3.0％、光稳定剂0.5-2.0％、抗氧剂0.2-0.8％、三聚磷酸二氢铝10-15％、钛白粉15-25％、硫酸钡15-20％、沸石粉4.0-6.0％。

3.根据权利要求1或2所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述A组份与B组份的重量比为100：25-100：30。

4.根据权利要求1或2所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述聚酯聚醚多元醇是通过以下步骤制备得到的：将蓖麻油与乙二醇反应合成伯羟基植物油多元醇，再以伯羟基植物油多元醇为起始剂与环氧丙烷开环聚合，得到所述聚酯聚醚多元醇。

5.根据权利要求3所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述聚酯聚醚多元醇是通过以下步骤制备得到的：将蓖麻油与乙二醇反应合成伯羟基植物油多元醇，再以伯羟基植物油多元醇为起始剂与环氧丙烷开环聚合，得到所述聚酯聚醚多元醇。

6.根据权利要求1或2所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述紫外光吸收剂为苯并三氮唑混合物。

7.根据权利要求3所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述紫外光吸收剂为苯并三氮唑混合物。

8.根据权利要求1、2或7所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述光稳定剂为葵二酸酯类混合物。

9.根据权利要求3所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述光稳定剂为葵二酸酯类混合物。

10.根据权利要求6所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述光稳定剂为葵二酸酯类混合物。

11.根据权利要求1、2、7、9或10所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述钛白粉为采用氧化锆和氧化铝无机包膜处理的金红石钛白粉，以所述金红石钛白粉的总质量计，二氧化钛的含量为94wt％。

12.根据权利要求3所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述钛白粉为采用氧化锆和氧化铝无机包膜处理的金红石钛白粉，以所述金红石钛白粉的总质量计，二氧化钛的含量为94wt％。

13.根据权利要求6所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述钛白粉为采用氧化锆和氧化铝无机包膜处理的金红石钛白粉，以所述金红石钛白粉的总质量计，二氧化钛的含量为94wt％。

14.根据权利要求8所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述钛白粉为采用氧化锆和氧化铝无机包膜处理的金红石钛白粉，以所述金红石钛白粉的总质量计，二氧化钛的含量为94wt％。

15.根据权利要求1、2、7、9、10、12、13或14所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述流平剂为无溶剂改性有机硅流平剂，所述除水剂为3-丁基-2-(1-乙基戊基)恶唑烷，所述防沉剂为气相二氧化硅，所述固化促进剂为异辛酸铅，所述抗氧剂为丙酸正十八碳醇酯。

16.根据权利要求3所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述流平剂为无溶剂改性有机硅流平剂，所述除水剂为3-丁基-2-(1-乙基戊基)恶唑烷，所述防沉剂为气相二氧化硅，所述固化促进剂为异辛酸铅，所述抗氧剂为丙酸正十八碳醇酯。

17.根据权利要求6所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述流平剂为无溶剂改性有机硅流平剂，所述除水剂为3-丁基-2-(1-乙基戊基)恶唑烷，所述防沉剂为气相二氧化硅，所述固化促进剂为异辛酸铅，所述抗氧剂为丙酸正十八碳醇酯。

18.根据权利要求8所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述流平剂为无溶剂改性有机硅流平剂，所述除水剂为3-丁基-2-(1-乙基戊基)恶唑烷，所述防沉剂为气相二氧化硅，所述固化促进剂为异辛酸铅，所述抗氧剂为丙酸正十八碳醇酯。

19.根据权利要求11所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料，其中，所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述流平剂为无溶剂改性有机硅流平剂，所述除水剂为3-丁基-2-(1-乙基戊基)恶唑烷，所述防沉剂为气相二氧化硅，所述固化促进剂为异辛酸铅，所述抗氧剂为丙酸正十八碳醇酯。

20.权利要求1-19任一项所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料的制备方法，其包括以下步骤：

将羟基组分、分散剂、消泡剂、防沉剂、流平剂混合，搅拌30-45分钟进行预分散，然后进行研磨，研磨后再依次添加紫外光吸收剂、光稳定剂、抗氧剂、固化促进剂、三聚磷酸二氢铝、钛白粉、硫酸钡，进行分散之后在90℃-100℃下真空脱水1-2小时，脱水后依次添加除水剂、沸石粉，分散30-45分钟后，再次进行研磨至细度低于100目，得到所述A组份；

将A组份与B组份分别单独包装后，得到所述储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料。

21.一种喷涂方法，其是使用权利要求1-19任一项所述的储罐用无溶剂聚氨酯耐候防腐涂料进行喷涂，包括以下步骤：

采用双组分喷涂设备进行喷涂，将装有A组份的料缸加热到50℃，装有B组分的料缸不加热，然后喷涂，喷涂时气压控制为4.5-5.5bar。