CN103666201A - 长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料,它是由主剂和固化剂组成,其中主剂与固化剂的重量份数为100:20~100:60。本发明通过使用低粘度环氧树脂和改性酚醛树脂配以颜料、防锈料、填料、分散剂、消泡剂、流平剂、防流挂助剂等材料再配合腰果壳酚改性胺、改性脂肪胺、催化剂等制成无溶剂防腐涂料。其产品可在自干或低温烘烤条件下,涂于各种钢铁材质表面,一次涂装漆膜厚度在800-1200μm时,干燥迅速,不流挂,漆膜平整、具有优异的理化性能。长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料对钢铁材质制品起到极佳的长效保护作用广泛用于输油管道、港口、油罐、输气管道、需重防腐的钢铁材质等产品的涂装。

Description

长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料及其制备方法与应用
技术领域
[0001] 本发明属于钢铁基材罐体、零部件或管道涂料防护领域,涉及环氧树脂、改性酚醛树脂涂料,更具体的说是一种长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料及其制备方法与应用。
背景技术
[0002] 伴随我国大项目的进程及城市集中工厂外迁的思路,我国每年的防腐项目正快速增加,防腐涂料用量也相应的大大增加,其中涉及的特殊环境、特殊要求也不断出现。中国的油罐、地下管道、贮槽等等对防腐漆都有非常大的需求量,对防腐漆的要求也越来越高。伴随国际、国内环保和人身保护意识的增强以及国家节能减排产业政策的实施,对涂料的环保性、人身伤害程度都有了越来越高的要求。我国北方地区是主要的石油产区,而与石油相关的产业中很多都伴随着酸碱等腐蚀环境,包括油罐、运输管道等等相关的项目都对防腐涂料有严格的要求,特别是在较低温度下需要进行施工及VOC排放量的降低都有现实的要求。在这样的情况下,针对长效耐酸碱、低温干燥和VOC排放量的大幅降低同时保持很好的防腐性能就成了我们研究涂料的目标。
[0003] 中国与世界不断在经贸、信息、资源等等各个方面接轨,现在全世界都意识到环境保护的重要性,中国作为发展中国家对世界环境的改善作出努力是责无旁贷的。在涂料领域水性化、高固体含量是涂料行业的两大发展方向,高固体在成本上、性能上更显现出强劲的竞争优势。在防腐涂料领域,一直延续着传统的品种和使用模式,大量的溶剂挥发对施工人员和环境都造成了很大的伤害。特别是在广大的北方地区,由于温度的降低使得溶剂挥发更加缓慢甚至不能施工,不但影响了项目进度也对施工人员和环境造成了更加严重和持续的伤害。近年酸雨量的持续增加,地下碱性环境的增加更是对防腐领域造成重大损失。针对以上的问题,本项目以低粘度环氧树脂、酚醛树脂为基料,制备出的长效耐酸碱、无溶剂涂料VOC含量极低,而且能在较低的温度下施工干燥,不仅大大降低了有害物质对人身、环境的危害而且其低温干燥的性能大大延长了北方地区的可施工时间,有效地解决了环保和低温干燥的难题。面对如此巨大的防腐工程市场,拥有长效耐酸碱、可低温干燥和无溶剂三大优势并保持很好的防腐性能的涂料将拥有广阔的市场开发前景。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于,响应环保要求同时改进现有技术的不足之处,提供了一种长效耐酸碱、可低温干燥的无溶剂防腐涂料,该涂料由主剂和固化剂组成,其中主剂与固化剂的重量份数为100:20~100:60o优选的重量份数为100:20_40。
[0005] 特别优选的重量份数为100:20ο
[0006] 特别优选的重量份数为100:30ο
[0007] 特别优选的重量份数为100:50ο
[0008] 本发明所述的主剂、固化剂包括下列重量份数的原料:
主剂:低粘度环氧树脂 20-40
改性酚醛树脂 5-10
颜料 20-35
流平剂 0.1-0.5
防锈料 8-15
抗流挂助剂 0.2-0.5
消泡剂 0.1-0.5
分散剂 2-5
填料 20-40
固化剂:
腰果壳酚改性胺 25-65
改性脂肪胺 10-50
催化剂 0.5-3
本发明所述的颜料为碳黑6#、碳黑MA100、碳黑200#、碳黑505、钛白粉BAO1-O 1、钛白粉2905、钛白粉232或钛白粉3925,优选:碳黑505、钛白粉3925。
[0009] 本发明所述的低粘度环氧树脂指的是:低粘度环氧128、低粘度环氧127、低粘度环氧KFG90或低粘度环氧KD929,优选:KFG90。
[0010]改性酚醛树脂为:C0210、MD701、FD302、TY001 或 C0320M,优选 TY001。
[0011]流平剂为:TORLLE356、BYK-0K、L1984-50 或 XL480,优选:L1984_50。
[0012] 防锈料为:云母氧化铁、磷酸锌或三聚磷酸铝,优选:磷酸锌。
[0013] 抗流挂助剂为:BYK-410改性脲、BYK-430改性脲,优选:BYK_430改性脲。
[0014] 填料为:滑石粉、伊利石粉、云母粉、重晶石粉、重质碳酸钙、沉淀硫酸钡或白珠粉;优选:滑石粉、白珠粉、伊利石粉。
[0015] 消泡剂为:二甲基硅油、EFKA-2020消泡剂、AlO消泡剂、BYK-052消泡剂或5800消泡剂,优选:5800消泡剂。
[0016] 分散剂为:ANT204分散剂、ZR-4010分散剂、TA100-40分散剂、610分散剂、TA-103分散剂或ATU分散剂,优选:ANT204分散剂。
[0017] 固化剂的腰果壳酚改性胺为:ZY5015、1041、1126、ΖΖ8015或BL-1021,优选ΖΥ5015。改性脂肪胺为:DG593、AD2143、AN2089M 或 KR6812,优选 KR6812.催化剂为:DMP-30、K54、咪唑或NX3,优选NX3。
[0018] 本发明进一步公开了长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料的制备方法,包括如下步骤:
1、王剂制备
(I)配料、研磨:将上述重量份数的树脂、分散剂、颜料、填料、防锈料、消泡剂混合搅拌均匀,研磨至细度60-80 μ m。
[0019] (2)调漆:在搅拌条件下加入流平剂、防流挂助剂,搅拌均匀,用涂-4杯于23°C测定涂料粘度为130±5KU秒,固体含量为98± 1%,过滤包装;
2、固化剂制备:将上述重量份数的腰果壳酚改性胺、改性脂肪胺、催化剂,混合搅拌均匀,过滤包装;
3、长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料的配比:使用时将分别包装的主剂与固化剂以100:20~100:60的重量份数比混合搅拌均匀,即可进行喷涂施工。[0020] 本发明更进一步公开了长效耐酸碱、无溶剂涂料在防腐项目相关零部件、储罐、输油管道、输气管道、需重防腐的钢铁材质等涂装中应用。其中需重防腐的钢铁材质产品为:需在恶劣环境中的管道、耐较强酸碱的罐体或工件等类似基材。
[0021] 本发明通过使用低粘度环氧树脂,利用其自身特有的粘度低、防腐能力强的特性,使涂料具有很好的长效防腐性能,良好的施工性能和极佳的外观,保证了产品的施工固体。
[0022] 本发明通过改性酚醛树脂的添加增强了涂膜的干燥性、外观装饰性和耐腐蚀性,从整体上提闻了广品的耐酸喊性能。
[0023] 本发明的长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料,通过对分散剂、流平剂、防流挂助剂的合理配合解决了漆膜流挂和流平性的矛盾。
[0024] 本发明的长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料,通过对腰果壳酚改性胺、改性脂肪胺和催化剂的合理配合解决了漆膜低温不干燥、固化剂有效份含量低的问题。
[0025] 本发明的长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料,通过对填料及固化剂的配合调整使漆膜平整、饱满柔和并且易打磨。
[0026] 本发明的长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料,通过防锈料的加入增强了漆膜的防腐性。
[0027] 本发明的长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料,用以上低粘度环氧树脂和改性酚醛树脂配以颜料、分散剂、流平剂、防流挂助剂、防锈料、消泡剂、填料等材料再配合腰果壳酚改性胺和改性脂肪胺固化剂制成“长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料”,可在自然条件下,涂于各种钢铁材质基材表面,一次涂装漆膜厚度在800-1200 μ m时,低温可以干燥、不流挂、不起泡,漆膜平整、具有优异的理化性能,对钢铁材质制品起到极佳的防腐作用。
[0028] 本发明制备的长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料(实施例1-3)检测的各项指标如下:
1、性能指标:
原漆粘度(ASTM、23°C):130±5KU 固体含量:98 土 1%
固化:表干:< 2h 实干:< 24h 流挂性:≥1000 μ m 涂层外观:光滑平整 附着力(划格法):≤2 mm 硬度:≥2H 柔韧性:不大于I mm 拉拔:> 4 MPa
耐酸性(5%ff/V硫酸):1200h无变化 耐碱性(5%W/V氢氧化钠):1680h无变化 耐水性(蒸馏水23°C ): 1680h无变化 耐盐水性(5%W/V氯化钠):1500无变化 耐盐雾性(5%ff/V氯化钠):1600h无变化 耐油性(煤油23°C):1584h无变化2、产品特性:
本发明的“长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料”具有如下优异特性:
(O低温干燥性:本项目产品可以在零下5°C条件下干燥,大大增加了该领域产品的可施工时间,对北方的施工有很好的推动作用。
[0029] (2)固体含量高;本项目产品为无溶剂产品,固体含量达到98%,大大降低了 VOC排放量,明显减小了对施工人员的伤害也符合国家对环保的要求。
[0030] (3)厚涂性:本项目广品可以嗔涂厚度达到1000Mm以上,不广生流挂等漆病。
[0031] (4)长效耐化学品性:本项目产品在耐酸、耐碱、耐盐雾、耐油等方面表现出优异的性能,能够在非常恶劣的环境下对工件起到很好的、长效的防护作用。
[0032] (5)抗划伤性:本项目产品硬度高,在使用过程中不因清洁、轻度摩擦使漆膜表面产生明显划痕。
[0033] 本发明的长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料与现有的涂料相比所具有的积极效果在于:
1、本发明的长效耐酸碱、无溶剂涂料,其产品性能达到或超过国外同类产品水平,填补国内空白,满足国内钢铁材质基材涂装使用要求;解决了在较低温度条件下施工,同时要求防腐效果优异的难题,产品符合高压无气施工要求;产品一次成膜厚度厚,能够达到长效的耐酸、耐碱、耐盐雾、耐油等性能,具有更广泛的使用市场;产品VOC含量极低,符合国家对环保的要求。
[0034] 2、产品用途:“长效耐酸碱、无溶剂涂料”主要用于钢铁材质基材领域如:输油管道、输气管道、储油罐及零部件等领域的涂装。`具体实施方式
[0035] 为了简单和清楚的目的,下文恰当的省略了公知技术的描述,以免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。以下结合较佳实施例,对本发明做进一步的描述。
[0036] 特别加以说明的是:低粘度环氧树脂有市售;改性酚醛树脂有市售;ΒΥΚ-0Κ、BYK-052、EFKA-2020、BYK-410等助剂,其中BYK代表毕克公司、EFKA代表埃夫卡公司。制备本发明的化学试剂均可以从市场上买到或容易地通过已知的方法制得。本发明所指的份数可以是克,公斤或吨,主要以生产的实际需要加以选定。
[0037] 实施例1
主要原料配比:主剂:固化剂=100份:20份。
[0038]其中:
主剂:
低粘度环氧树脂(KFG90 ) 25份
改性酚醛树脂(TY001) 5份
颜料(碳黑505、钛白粉3925) 20份
流平剂(L1984-50) 0.3 份
防锈料(磷酸锌) 11份
抗流挂助剂(BYK-430) 0.3份
消泡剂(5800消泡剂) 0.5份分散剂(ANT204) 3份
填料(滑石粉) 35份固化剂:
腰果壳酚改性胺(ZY5015) 13份
改性脂肪胺(KR6812) 6份
催化剂(NX3) 1份实施例2
主要原料配比:主剂:固化剂=100份:30份。
[0039]其中:
主剂:
低粘度环氧树脂(KFG90 ) 30份
改性酚醛树脂(TY001) 5份
颜料(碳黑505、钛白粉3925) 25份
流平剂(L1984-50) 0.3 份
防锈料(磷酸锌) 9份
抗流挂助剂(BYK-430) 0.4份
消泡剂(5800消泡剂) 0.3份 分散剂(ANT204) 4份
填料(白珠粉) 26份固化剂:
腰果壳酚改性胺(ZY5015) 19份
改性脂肪胺(KR6812) 9份
催化剂(NX3) 2份实施例3
主要原料配比:主剂:固化剂=100份:50份 主剂:
低粘度环氧树脂(KFG90 ) 38份
改性酚醛树脂(TY001) 8份
颜料(碳黑505、钛白粉2905) 20.2份
流平剂(L1984-50) 0.1 份
防锈料(磷酸锌) 8份
抗流挂助剂(BYK-430) 0.5份
消泡剂(5800消泡剂) 0.2份
分散剂(ANT204) 5份
填料(伊利石粉) 20份 固化剂:
腰果壳酚改性胺(ZY5015) 32份
改性脂肪胺(KR6812) 15份
催化剂(NX3) 3份实施例1-3长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料的制备方法,包括如下步骤:
1、王剂制备
(1)配料、研磨:将上述重量份数的树脂、分散剂、颜料、填料、防锈料、消泡剂,混合搅拌均匀,研磨至60-80 μ m,优选70 μ m.(2)调漆:加入流平剂、防流挂助剂,搅拌调均匀,调节粘度到(ASTM、23°C) 130±5KU,固体含量为98± 1%,过滤包装.2、固化剂制备:将上述重量份数的腰果壳酚改性胺树脂、改性脂肪胺树脂、催化剂,混合搅拌均匀,调节粘度到(ASTM、23°C ) 60±5KU,固体含量为98± 1%,过滤包装。
[0040] 3、使用时将分别包装的主剂与固化剂以100:20~100:60的重量份数比混合搅拌均匀,即可进行喷涂施工。
[0041] 实施例4 比较试验:
耐酸碱的罐体的常规喷涂
方法:常规状态下罐体采用三涂层复合涂层的配套来达到防腐性能,配套一般为环氧底漆、环氧中涂漆、聚氨酯面漆的三涂层配套。
[0042] 步骤:1、对基材进行喷砂处理,达到相应的级别。
[0043] 2、对处理好的基材进行环氧底漆的喷涂,按照环氧底漆的配比进行组份的混合并搅拌均匀后对基材进行喷涂。
[0044] 3、待底漆完全干燥,进行环氧中涂漆的喷涂,按照环氧中涂漆的配比进行组份的混合并搅拌均匀后进行喷涂施工。
[0045] 4、待环氧中涂漆完全干燥,进行聚氨酯面漆的喷涂,按照聚氨酯面漆的配比进行组份的混合并搅拌均匀后进行喷涂施工。
[0046] 5、待聚氨酯面漆完全干燥,整体的配套涂层完成。
[0047] 结果:配套涂层完全干燥后进行性能的测试:涂层耐碱性,168h无异常;涂层耐酸性,168h无异常;耐盐雾性,800h不起泡、不生锈、不开裂。
[0048] 耐酸碱的罐体采用本发明的涂料喷涂
方法:采用两涂层复合涂层的配套来达到防腐性能,配套为长效耐酸碱、无溶剂涂料涂层、聚氨酯面漆涂层两涂层配套。
[0049] 步骤:1、对基材进行喷砂处理,达到相应的级别。
[0050] 2、对处理好的基材进行长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料的喷涂,按照长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料的配比进行组份的混合并搅拌均匀后进行喷涂施工。
[0051] 3、待长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料涂层完全干燥后进行聚氨酯面漆的喷涂,按照聚氨酯面漆的配比进行组份的混合并搅拌均匀后进行喷涂施工。
[0052] 4、待聚氨酯面漆完全干燥,整体的配套涂层完成。
[0053] 结果:配套涂层完全干燥后进行性能的测试:涂层耐碱性,1680h无异常;涂层耐酸性,1200h无异常;耐盐雾性,1600h不起泡、不生锈、不开裂。
[0054]结论:
(I)长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料涂装简便,简化了涂装工艺,大大节省了涂装时间和涂装成本,具有明显市场推广优势。[0055] (2)长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料耐酸、碱性大大高于普通产品,具有长效耐酸碱的特性,对于相应的领域具有积极的应用和推进作用。
[0056] (3)长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料耐盐雾性能大大优于普通产品,使得涂层防腐性能大大提高,应用领域、区域更加广泛,能够达到比较恶劣环境的防腐要求。
[0057] 实施例5 (实际使用)
将实施例1-3制备的分别包装的主剂与固化剂以100:20的重量份数比混合搅拌均匀,即可进行喷涂,我们使用高压无空气喷涂方法,喷涂于底材处理好的钢铁材质方管上,平面漆膜厚度1100 μ m,立面漆膜厚度1000 μ m,其结果漆膜外观丰满、平整;附着力(划格法)mm≤2 ;硬度:≥2H,柔韧性:1 mm ;拉拔:≥5 MPa ;耐盐雾性:(5%盐水)1680小时,不起泡、不生锈;耐硫酸(5%W/V):1320h,不起泡、不生锈;耐氢氧化钠(5%W/V ): 1800h,不起泡、不生锈;耐油(煤油):1680h,不起泡,不变色。所喷涂的方管达到了防腐管道长效防护的涂装标准。
[0058] 尽管本发明结合它的专门的实施例已做了详细的描述,但是很明显对本技术领域的熟练人来说仍能做出各种各样的变化和改进,都不会偏离本发明的精神实质和保护范围。

Claims (7)

1.一种长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料,其特征在于该涂料由主剂和固化剂组成,其中主剂与固化剂的重量份数为100:20~60 ;其中所述的主剂、固化剂为下列重量份数的原料: 主剂: 低粘度环氧树脂 20-40 改性酚醛树脂 5-10颜料 20-35 流平剂 0.1-0.5防锈料 8-15 抗流挂助剂 0.2-0.5 消泡剂 0.1-0.5分散剂 2-5填料 20-40 固化剂: 腰果壳酚改性胺 25-50 改性脂肪胺 25-50`催化剂 0.5-3。
2.权利要求1所述的防腐涂料,其中颜料为碳黑6#、碳黑MA100、碳黑200#、碳黑505、钛白粉BA01-01、钛白粉2905、钛白粉232或钛白粉3925 ;防锈料为云母氧化铁、磷酸锌或三聚磷酸铝;填料为滑石粉、伊利石粉、云母粉、重晶石粉、重质碳酸钙、沉淀硫酸钡或白珠粉。
3.权利要求1所述的防腐涂料,其中流平剂为:WORLLE356、BYK-OK、L1984-50或XL480 ;抗流挂助剂为BYK-410或BYK-430 ;消泡剂为:二甲基硅油、EFKA-2020、AlO、BYK-052 或 5800 ;分散剂为 ANT204、ZR-4010、TA100_40、610、TA-103 或 ATU。
4.权利要求1所述的防腐涂料,其中固化剂的腰果壳酚改性胺为:ZY5015、1041、1126、ΖΖ8015 或 BL-1021 ;改性脂肪胺为:DG593、AD2143、ΑΝ2089Μ 或 KR6812 ;催化剂为:DMP_30、K54、咪唑或NX3。
5.一种制备权利要求1-4任一项所述长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料的制备方法,包括如下步骤: (1)主剂制备: A、配料研磨:将上述重量份数的树脂、分散剂、颜料、填料、防锈料、消泡剂混合搅拌均匀,研磨至细度60-80 μ m ; B、调漆:在搅拌条件下加入流平剂、防流挂助剂,搅拌均匀,用涂-4杯于23°C测定涂料粘度为130±5KU,固体含量为98 ±1%,过滤包装; (2)固化剂制备:将上述重量份数的腰果壳酚改性胺、改性脂肪胺、催化剂,混合搅拌均匀,过滤包装; (3)长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料的配比:使用时将分别包装的主剂与固化剂以100:20~100:60的重量份数比混合搅拌均匀,即可进行喷涂施工。
6.权利要求1-4任一项所述长效耐酸碱、无溶剂防腐涂料在输油管道、港口、油罐、输气管道、需重防腐的钢铁材质产品涂装中的应用。
7.权利要求1所述应用,其中的需重防腐的钢铁材质产品为:需在恶劣环境中的管道、耐较强酸碱的 罐体或工件类似基材。
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