CN103773174B - 导静电防腐涂料组合物 - Google Patents

导静电防腐涂料组合物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种导静电防腐涂料组合物，其包括：(1)包含环氧树脂和导电云母粉的基料；和(2)包含环氧树脂和芳香胺和/或由所述环氧树脂和芳香胺反应生成的胺官能性预聚物的固化料，其同时具有优良的导静电性能和防腐防渗透性能。

Description

导静电防腐涂料组合物
技术领域
本发明涉及一种导静电防腐涂料组合物，其包括：(1)包含环氧树脂和导电云母粉的基料；和(2)包含环氧树脂和芳香胺和/或由所述环氧树脂和芳香胺反应生成的胺官能性预聚物的固化料，其同时具有优良的导静电性能和防腐防渗透性能。
背景技术
石油化工产业在现代生活中起着重要不可替代的作用，随着我国石油化工的飞速发展，石油的生产、运输和存储的安全问题也日益凸显，尤其是静电导致的石油储罐爆炸、燃烧、腐蚀、泄漏以及油品污染。因此，在石油化工行业中持续存在对石油储罐导静电涂料的需求，在要求导静电性良好之外，还要求具有一定的防腐蚀性、耐化学性、密封性和机械强度。
目前导静电涂料主要是添加金属氧化物导电粉的导静电涂料和添加碳系物质例如导电石墨的黑色导静电涂料。添加金属氧化物导电粉的导静电涂料存在易沉淀、导电性较差的缺点，而添加碳系物质的导静电涂料存在易沉积结块、导电性一般、易发生龟裂、耐油性差、储油罐罐壁易发生电化学腐蚀的问题。与此同时，国家标准GB50393-2008钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范明确提出使用非碳系导静电涂料。因此，存在需求具有优良导静电性能的同时还具有优良的防腐、防渗漏等性能的储油罐用导静电涂料。
发明内容
本发明提供了一种采用导电云母作为导静电材料的导静电防腐涂料，其同时具有优良的导静电性能和防腐防渗透性能，符合国家标准GB50393-2008的要求。
在本发明的一个方面提供了一种导静电防腐涂料组合物，其包括：(1)包含环氧树脂和导电云母粉的基料；和(2)包含环氧树脂和芳香胺和/或由所述环氧树脂和芳香胺反应生成的胺官能性预聚物的固化料。本发明还提供了制备导静电防腐涂料组合物的方法。
具体实施方式
本发明提供了一种导静电防腐涂料组合物，其包括：(1)包含环氧树脂和导电云母粉的基料；和(2)包含环氧树脂和芳香胺和/或由所述环氧树脂和芳香胺反应生成的胺官能性预聚物的固化料。
本发明的导静电防腐涂料组合物的基料中所包含的环氧树脂是具有多官能团、耐热性能好且含有特殊结构的树脂。所述环氧树脂包括一种或多种选自酚醛环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂的环氧树脂，优选为双酚A型环氧树脂。
在本发明的一个方面，所述基料包含一种或多种选自双酚A型液体环氧树脂和双酚A型固体环氧树脂的环氧树脂。优选为所述基料中含有双酚A型液体环氧树脂和双酚A型固体环氧树脂，二者结合使用既能提高固体分，又具有更好的防腐性。双酚A型液体环氧树脂具有相对较低的数均分子量，平均聚合度n=0-1.8，具体例子包括但不限于E-55、E-51、E-44、E-42和E-35。本发明的导静电防腐涂料组合物基料中所含有的双酚A型液体环氧树脂具有小于700的数均分子量。双酚A型固体环氧树脂具有相对较高的数均分子量，平均聚合物n=1.8-19，具体例子包括但不限于E-20、E-12、E-06和E-03。本发明的导静电防腐涂料组合物基料中所含有的双酚A型固体环氧树脂具有700-1100的范围的数均分子量。
在本发明的一个方面，基于所述基料的总重量，双酚A液体环氧树脂的量为10-30重量％，优选为14-28重量％，更优选为16-22重量%；双酚A固体环氧树脂的量为2-14重量％，优选为4-12重量％，更优选为6-10重量%。
在本发明的一个方面，所述基料包含导电剂，所述导电剂选自导电云母粉、不锈钢粉、导电钛白粉、导电硫酸钡粉、铜粉、镍粉、铝粉中的一种或多种。所述导电剂优选为导电云母粉。
在本发明的一个方面，基于所述基料的总重量，导电云母粉的量为10-35重量%，优选为15-30重量%，更优选为20-25重量%。
在本发明的一个方面，所述基料还包括任选的成分。通常情况下，基料包括稀释剂，例如水、有机溶剂或者水与有机溶剂的混合物，从而溶解或分散树脂成分。稀释剂可以是反应性的、非反应性的或者是二者的混合物。合适的有机溶剂的例子包括脂族烃类，例如溶剂油和高闪点VM＆P石脑油；芳族烃类，例如苯、甲苯、二甲苯和溶剂石脑油100、150、200等；醇类，例如乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇等；酮类，例如丙酮、环己酮、甲基异丁基酮等；酯类，例如乙酸乙酯、乙酸丁酯等；二醇类，例如乙二醇；二醇醚类，例如甲氧基丙醇和乙二醇单甲基醚、乙二醇单丁醚等。也可以使用各种有机溶剂的混合物。所述稀释剂优选为选自甲苯、二甲苯、正丙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇中的一种或多种，更优选为选自二甲苯和异丁醇中的一种或多种。当存在时，基于所述基料的总重量，稀释剂的量为8-30重量%，优选为10-28重量%，更优选为12-26重量%，最优选为14-24重量%。
另一种任选的成分是填料，所述的填料选自滑石粉、硫酸钡、石英粉、高岭土、钛白粉、和二硫化钼中的一种或多种。所述填料优选为滑石粉和石英粉。当存在时，基于所述基料的总重量，填料的量为5-35重量%，优选为10-30重量%，更优选为15-25重量%。
另一种任选的成分是颜料，所述颜料可以是本领域中常见的无机颜料，包括但不限于氧化铁颜料、二氧化钛颜料、氧化锌颜料等等。当存在时，基于所述基料的总重量，颜料的量为1-15重量%，优选为3-13重量%，更优选为5-11重量%。
本发明的导静电防腐涂料组合物的基料还可以包括在涂料制造领域中常见的标准添加剂，包括防腐剂，例如非浮型铝膏、壬基苯酚等；抗流挂剂，例如微粉蜡等；附着力增进剂，例如有机官能性硅烷酯等，其他添加剂包括但不限于着色剂、增塑剂、耐磨颗粒、膜加强颗粒、流动控制剂、触变剂、流变改性剂、催化剂、抗氧化剂、生物杀伤剂、消泡剂、表面活性剂、润湿剂、分散剂、粘合促进剂、粘土、受阻胺光稳定剂、UV光吸收稳定剂、稳定剂、研磨载剂以及其他常见助剂，或者上述添加剂的组合。
在一个方面，基于所述基料的总重量，所述基料中含有6-12重量%的防腐剂；0.5-1.5重量%的抗流挂剂；和0.2-0.4重量%的附着力增进剂。
本发明的导静电防腐涂料组合物的固化料中所包含的环氧树脂是具有多官能团、耐热性能好且含有特殊结构的树脂。所述环氧树脂包括一种或多种选自酚醛环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂的环氧树脂，优选为双酚A型环氧树脂，更优选为双酚A型液体环氧树脂。双酚A型液体环氧树脂具有相对较低的数均分子量，平均聚合度n=0-1.8，具体例子包括但不限于E-55、E-51、E-44、E-42和E-35。本发明的导静电防腐涂料组合物基料中所含有的双酚A型液体环氧树脂具有小于700的数均分子量。
在本发明的一个方面，基于所述固化料的总重量，双酚A液体环氧树脂的量为20-40重量%，优选为24-36重量%，更优选为26-32重量%。
在本发明的一个方面，所述固化料包含固化剂，本领域中常见的固化剂包括但不限于聚酰胺、腰果壳油改性胺、改性酚醛胺、芳香胺和聚氨酯等等。本发明的固化料所包含的固化剂优选为芳香胺固化剂，其例子包括但不限于间苯二甲胺、二氨基二苯甲胺、3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯甲烷、二乙基甲苯二胺等等，最优选为间苯二甲胺。
在本发明的一个方面，基于所述固化料的总重量，所述固化剂的量为10-30重量%，优选为14-26重量%，更优选为16-24重量%，最优选为18-22重量%。
在本发明的一个方面，所述固化料包含的环氧树脂和芳香胺反应生成胺官能性预聚物，在与基料混合时，所述胺官能性预聚物相比芳香胺固化剂在基料中的溶解性更好，因此能更加迅速地固化形成涂层，且形成的涂层更加稳定，从而具有更好的导静电性和防腐性。
在本发明的一个方面，所述固化料还包括任选的成分。通常情况下，固化料包括稀释剂，例如水、有机溶剂或者水与有机溶剂的混合物，从而溶解或分散树脂成分。稀释剂可以是反应性的、非反应性的或者是二者的混合物。合适的有机溶剂的例子包括但不限于脂族烃类，例如溶剂油和高闪点VM＆P石脑油；芳族烃类，例如苯、甲苯、二甲苯和溶剂石脑油100、150、200等；醇类，例如乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇等；酮类，例如丙酮、环己酮、甲基异丁基酮等；酯类，例如乙酸乙酯、乙酸丁酯等；二醇类，例如乙二醇；二醇醚类，例如甲氧基丙醇和乙二醇单甲基醚、乙二醇单丁醚等。也可以使用各种有机溶剂的混合物。所述稀释剂优选为选自甲苯、二甲苯、正丁醇、异丁醇、甲基异丁基酮、乙二醇酯、缩水甘油酯中的一种或多种。当存在时，基于所述固化料的总重量，稀释剂的量为25-65重量%，优选为30-60重量%，更优选为35-55重量%，最优选为40-50重量%。
另一种任选的成分是反应促进剂，所述反应促进剂包括但不限于2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、水杨酸、对甲苯磺酸、苯甲酸、甲酸和乳酸等等。当存在时，基于所述固化料的总重量，反应促进剂的量为2-10重量%，优选为3-9重量%，更优选为4-8重量%。
在本发明的一个方面，本发明的导静电防腐涂料组合物中，基于所述导静电防腐涂料组合物的总重量，所述基料的量为65-95重量%，优选为70-90重量%，更优选为75-85重量%，最优选为78-82重量%；所述固化料的量为5-35重量%，优选为10-30重量%，更优选为15-25重量%，最优选为18-22重量%。
本发明还提供了导静电防腐涂料组合物的制备方法，所述方法包括：以下步骤中各种成分的量均如前文所限定，除非特别注明，提及的份数和百分数均以重量计，
1.基料的制备
(1)将环氧树脂与少量溶剂混合搅拌至均匀，其中溶剂量占全部溶剂总量的20-30%；
(2)在搅拌状态下加入导电剂和余量溶剂，于1800rpm高速搅拌5分钟。
在本发明的一个方面，任选地在步骤(1)和步骤(2)之间，缓慢加入抗流挂剂至均相溶液中，持续搅拌至分散溶解，温度最高不超过35℃；任选地在搅拌状态下加入填料和颜料，温度保持为55-60℃，颗粒度为75-80μm，于此温度下保持15分钟。
在本发明的一个方面，任选地在步骤(2)之后，搅拌状态下加入防腐剂、附着力增进剂等其他成分，混合成单一均相。
2.固化料的制备
(1)将固化剂与少量溶剂混合搅拌至均匀，其中溶剂量占全部溶剂总量的20-30%；
(2)在搅拌状态下缓慢加入环氧树脂和余量溶剂，加热至90-100℃并保持60分钟；
在本发明的一个方面，任选地在步骤(2)之后，搅拌状态下加入活性稀释剂，将温度控制为90-100℃并保持60分钟；任选地在搅拌状态下缓慢加入反应促进剂至完全溶解等其他成分，至混合成单一均相。
本发明还提供了所述导静电防腐涂料组合物的使用方法，在涂覆至基材前，将基料和固化料相互混合，其中基于所述导静电防腐涂料组合物的总重量，所述基料的量为65-95重量%，优选为70-90重量%，更优选为75-85重量%，最优选为78-82重量%；所述固化料的量为5-35重量%，优选为10-30重量%，更优选为15-25重量%，最优选为18-22重量%，然后将所述经混合的导静电防腐涂料组合物涂覆到所述基材的至少一部分。
本发明的导静电防腐涂料组合物可以涂覆到本领域中已知的基材上，包括各种储罐、输油输气管道、易燃易爆化工产品厂房等设备设施，这些基材可以是金属的。金属基材包括例如锡、钢、镀锡钢材、无锡钢材、马口铁板材、铬钝化钢材、镀锌钢材、铝材、铝箔材。
本发明的导静电防腐涂料组合物能通过本领域中任何标准工艺方法进行涂覆，例如电涂、喷涂、静电喷涂、浸涂、辊涂、刷涂等方法。
实施例
以下提供了本发明的实施例以助于理解本发明，但不能将其理解为对本发明的范围进行限制。除非特别注明，提及的份数和百分数均以重量计。
实施例1导静电防腐涂料组合物样品1的制备
按照以下配方制备本发明的导静电防腐涂料组合物：
1.基料的制备
(1)将19g双酚A液体环氧树脂和8g双酚A固体环氧树脂与5g二甲苯相混合搅拌至均匀；
(2)搅拌状态下加入24g滑石和7g二氧化钛颜料，温度保持为55-60℃，颗粒度为75-80μm，于此温度下保持15分钟；
(3)搅拌状态下加入22g导电云母粉和15g二甲苯，于1800rpm高速搅拌5分钟，至混合成单一均相。
2.固化料的制备
(1)将5.9g间苯二甲胺与2.0g二甲苯和1.0g异丁醇混合搅拌至均匀；
(2)在搅拌状态下缓慢加入8.5g双酚A液体环氧树脂和7.8g二甲苯和3.0g异丁醇，加热至90-100℃并保持60分钟，至混合成单一均相。
实施例2导静电防腐涂料组合物样品2的制备
按照以下配方制备本发明的导静电防腐涂料组合物：
1.基料的制备
(1)将20g双酚A液体环氧树脂和6g双酚A固体环氧树脂与5g二甲苯相混合搅拌至均匀；
(2)搅拌状态下加入20g滑石和10g二氧化钛颜料，温度保持为55-60℃，颗粒度为75-80μm，于此温度下保持15分钟；
(3)搅拌状态下加入24g导电云母粉和15g二甲苯，于1800rpm高速搅拌5分钟，至混合成单一均相。
2.固化料的制备
(1)将5.6g间苯二甲胺与2.0g二甲苯和1.0g异丁醇混合搅拌至均匀；
(2)在搅拌状态下缓慢加入9.0g双酚A液体环氧树脂和7.5g二甲苯和3.0g异丁醇，加热至90-100℃并保持60分钟，至混合成单一均相。
实施例3导静电防腐涂料组合物涂层性能测试
取按照上述步骤制备的基料和固化料相混合，涂覆在储油罐金属基材上，进行测试，测试结果如下：
上述本发明的样品还经过海水浸泡、盐水喷洒和阴极保护测试，相比现有产品Conductive20/30具有更好的防腐性能。历时6个月的测试后，本发明的样品未出现起泡和生锈腐蚀。
由此可见，本发明的导静电防腐涂料在满足环保要求的基础上，达到性能要求，具有相比现有产品更好的导电性和防腐性。

Claims (10)

1.一种导静电防腐涂料组合物，其包括：(1)包含环氧树脂和导电云母粉的基料，其中所述环氧树脂包含一种或多种选自双酚A液体环氧树脂和双酚A固体环氧树脂的环氧树脂，并且基于所述基料的总重量，双酚A液体环氧树脂的量为10-30重量％；双酚A固体环氧树脂的量为2-14重量％；和(2)包含环氧树脂和间苯二甲胺和/或由所述环氧树脂和间苯二甲胺反应生成的胺官能性预聚物的固化料。
2.如权利要求1所述的导静电防腐涂料组合物，其中基于所述涂料组合物的总重量，所述基料的量为65-95重量％；所述固化料的量为5-35重量％。
3.如权利要求1所述的导静电防腐涂料组合物，其中所述双酚A液体环氧树脂具有小于700的数均分子量，且所述双酚A固体环氧树脂具有700-1100的数均分子量。
4.如权利要求1所述的导静电防腐涂料组合物，其中基于所述基料的总重量，导电云母粉的量为10-35重量％。
5.如权利要求1所述的导静电防腐涂料组合物，其中所述环氧树脂和间苯二甲胺反应生成胺官能性预聚物。
6.如权利要求5所述的导静电防腐涂料组合物，其中所述环氧树脂是双酚A液体环氧树脂。
7.如权利要求5所述的导静电防腐涂料组合物，其中所述环氧树脂具有小于700的数均分子量。
8.如权利要求5所述的导静电防腐涂料组合物，其中基于所述固化料的总重量，所述环氧树脂的量为20-40重量％，且所述间苯二甲胺的量为10-30重量％。
9.制备如权利要求1所述的导静电防腐涂料组合物的方法，所述方法包括：
(1)基料的制备，包括将环氧树脂与少量溶剂混合搅拌至均匀，其中溶剂量占全部溶剂总量的20-30％，在搅拌状态下加入导电云母粉和余量溶剂，于1800rpm高速搅拌5分钟，从而得到基料；
(2)固化料的制备，包括将间苯二甲胺与少量溶剂混合搅拌至均匀，其中溶剂量占全部溶剂总量的20-30％，在搅拌状态下缓慢加入环氧树脂和余量溶剂，加热至90-100℃并保持60分钟，从而得到所述固化料。
10.涂覆基材的方法，所述方法包括将如权利要求1所述的导静电防腐涂料组合物的基料和固化料混合均匀，涂覆到所述基材的至少一部分上。
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