CN103788735B - 一种无溶剂柔性防腐环氧涂料及其制备方法与使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无溶剂柔性防腐环氧涂料及其制备方法与使用方法。按照质量百份数计，该环氧涂料包括45～60份环氧树脂，10～15份活性稀释剂，10～13份三聚磷酸铝、7～10份玻璃鳞片、2～3份润湿分散助剂、10～14份填料；其中，环氧树脂由30～40份环氧值为0.54的双酚A树脂与15～20份环氧值为0.42的双酚A树脂组成；活性稀释剂由4～8份聚乙二醇二缩水甘油醚与6～7份甲基丙烯酸缩水甘油醚组成。与现有技术相比，本发明的环氧涂料具有无溶剂、零VOC排放的优点，并且改善了环氧涂层的耐久与脆性问题，延长了涂层耐久性与防腐蚀年限，因此是一种环保、柔性、长效防腐的环氧涂料。

Description

一种无溶剂柔性防腐环氧涂料及其制备方法与使用方法

技术领域

本发明涉及以环氧树脂为主要成膜物质的环氧涂料技术领域，尤其涉及一种无溶剂柔性防腐环氧涂料及其制备方法与使用方法，适用于钢结构等基体表面，具有优异的柔性，可承受大型钢材吊装、安装过程中形变，并且不含有机溶剂和可逸散的有机小分子，VOC排放量为零的无溶剂环氧防腐涂料的无溶剂环氧防腐涂料。

背景技术

金属腐蚀是人们面临的一个十分严重的问题。粗略估计，我国每年因腐蚀而造成的金属结构、设备及材料的损失，大约相当于当年金属产量的20%～40%，全世界每年因腐蚀而报废的金属达1亿吨以上，经济损失占国民经济总产值的1.5%～3.5%。

以环氧树脂为主要成膜物质环氧涂料一直广泛应用于钢结构表面以防腐蚀。然而，现有的环氧涂料中多采用有机溶剂溶解环氧树脂，或以有机溶剂作为稀释剂，涂料体积固含量一般不超过60%，因此挥发性有机化合物（VOC）排放污染严重，对使用人员造成严重的健康隐患，在发达国家已经被严格限制使用。例如，单次成膜厚度不超过50微米，因而导致无法完成单次厚涂工程，耽误施工进度，故多采用多次喷涂，但是多次喷涂无法正常保证施工质量。其次，使用现有的环氧涂料所得到的100微米以上的涂层柔韧性无法达到2mm，在涂装完毕后吊装、安装环后节，由于涂层过厚，柔韧性差，往往导致涂层开裂、崩裂。另外，现有的环氧涂料的防腐年限较短，在与氟碳、硅氧烷涂料搭配使用时，无法达到外部涂层防腐年限，导致防腐蚀年限受到内部环氧涂层限制。

发明内容

本发明的技术目的在于针对现有环氧涂料的上述不足，提供一种无溶剂柔性防腐环氧涂料，该涂料绿色环保、柔韧性佳，并且防腐性长效，适用于钢结构等基体表面。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种无溶剂柔性防腐环氧涂料，按照质量百份数计，即无溶剂柔性防腐环氧涂料的质量份数为100份计，包括45～60份环氧树脂，10～15份活性稀释剂，10～13份三聚磷酸铝、7～10份玻璃鳞片、2～3份润湿分散助剂、10～14份填料；所述的环氧树脂由30～40份环氧值为0.54的双酚A树脂与15～20份环氧值为0.42的双酚A树脂组成；所述的活性稀释剂由4～8份聚乙二醇二缩水甘油醚与6～7份甲基丙烯酸缩水甘油醚组成。

作为优选，所述的润湿分散剂为甲基三甲氧基硅烷、烷基聚氧乙烯中一种或两者组合；进一步优选为甲基三甲氧基硅烷。

作为优选，所述的填料包括但不限于云母粉、滑石粉、硅灰石粉、白炭黑等；进一步优选为由4～6份云母粉与6～8份滑石粉组成。

作为优选，所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料中还包括防沉助剂，其质量份数优选为0.5～1份。

作为优选，所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料中还包括流平助剂，其质量份数优选为0.5～1份。

与现有技术相比，本发明无溶剂柔性防腐环氧涂料具有如下有益效果：

（1）选用低黏度、低分子量双酚A环氧树脂与中黏度、中分子量的双酚A环氧树脂复合使用，以达到增加柔性目的，从而改变以往单独使用低分子量环氧树脂而导致柔韧性差的问题；另外，考虑到涂料随温度下降其黏度将发生变化，为了使低温情况下不影响本发明涂料的整体黏度，经过多次正交试验，得到这两种环氧树脂的最佳配合比例，能够实现随温度下降涂料黏度变化率最小；

（2）选用双官能度聚乙二醇二缩水甘油醚和单官能度甲基丙烯酸缩水甘油醚配合使用，即可以达到降低涂料黏度作用，又因为双官能度分子量较单官能度大，可以有效抑制小分子量分子溢出造成VOC排放，并且可以改善涂层柔韧性；

（3）选用润湿分散剂与玻璃鳞片，使润湿分散剂对玻璃鳞片进行处理，从而能够比普通玻璃鳞片更好地与涂料想结合，并且能够片层相互叠压平铺在涂层本身，迷宫效应作用明显，与三聚磷酸铝，滑石粉、云母粉等填料按比例混合后，其防腐蚀指标得到大幅提升；

综上所述，本发明无溶剂柔性防腐环氧涂料具有无溶剂、零VOC排放的优点，是一种绿色环保的环氧涂料，适用于钢结构等基体表面；并且，该涂料改善了环氧涂层的耐久与脆性问题，解决了大型基体结构，例如钢结构基体吊装和安装过程中基体形变对涂层结构、质量的影响，延长了耐久性与防腐蚀年限；另外，该涂料的涂装使用具有不受季节限制的特点，因此是一种环保、柔性、长效防腐的环氧涂料。

本发明无溶剂柔性防腐环氧涂料的制备方法可以通过常规的溶液混合配制的方法得到。考虑到涂料的施工性能与储藏性能，以及所得涂层的性能优化，优选采用如下制备方法：

将润湿分散剂加入玻璃鳞片，混合搅拌均匀后得到预制玻璃鳞片备用；在容器中加入环氧树脂与活性稀释剂，混合搅拌后加入云母粉、滑石粉、硅灰石粉、白炭黑等填料以及三聚磷酸铝进行高速分散，然后研磨至微米量级，最后在其中加入预制玻璃鳞片，混合分散均匀后得到无溶剂柔性防腐环氧涂料。

当优选包括防沉助剂与流平助剂时，上述制备方法包括：在容器中依次加入环氧树脂、活性稀释剂、防沉助剂与流平助剂，混合搅拌后加入云母粉、滑石粉等填料以及三聚磷酸铝进行高速分散，然后研磨至微米量级。

在基体表面使用本发明无溶剂柔性防腐环氧涂料时，首先将该无溶剂柔性防腐环氧涂料与固化剂混合，然后均匀涂装在基体表面，固化后形成涂层。作为优选，所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料与固化剂的质量比为2:1～8:1，进一步优选为3:1～6:1，最优选为4:1。

作为优选，所述的固化剂为聚醚胺和改性脂环胺所构成的复合固化剂，其中聚醚胺为NH₂（CH₃O）_XCH₃NH₂，改性指环胺为异佛尔酮二胺，其质量比为3:7～7:3。使用低分子量的聚醚胺NH₂（CH₃O）_XCH₃NH₂，由于醚键存在，可以进一步增加涂层韧性；使用改性的异佛尔酮二胺，能够改变环氧树脂固化后的结构，使其耐老化指标是普通环氧涂层的3～4倍。作为更优选，所述的复合固化剂中还包括促进剂壬基酚，促进剂壬基酚的使用，能够根据使用环境来调节反应速率和固化时间，更适用于不同施工环境。

作为优选，所述的涂装过程采用无气喷涂方式；所述的单层涂层的厚度为100～150微米，一般涂装两层即可。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

实施例1：

本实施例中，按照质量百份数计，无溶剂柔性防腐环氧涂料的配方为：

环氧值为0.54的双酚A树脂：35份

环氧值为0.42的双酚A树脂：15份

聚乙二醇二缩水甘油醚 6份

甲基丙烯酸缩水甘油醚 6份

润湿分散助剂：甲基三甲氧基硅烷 3份

玻璃鳞片 9份

云母粉 6份

滑石粉 7份

三聚磷酸铝 11份

防沉助剂：BYK410 1份

流平助剂：BYK354 1份

上述无溶剂柔性防腐环氧涂料的制备方法如下：

（1）将润湿分散剂甲基三甲氧基硅烷加入玻璃鳞片中，混合搅拌均匀后得到预制玻璃鳞片备用；

（2）在容器中依次加入环氧值为0.54的双酚A树脂、环氧值为0.42的双酚A树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、防沉助剂BYK410以及流平助剂BYK354，混合搅拌后加入云母粉、滑石粉以及三聚磷酸铝进行高速分散，然后研磨至30微米；

（3）在步骤（2）得到的产物中加入步骤（1）得到的预制玻璃鳞片，混合分散均匀后得到无溶剂柔性防腐环氧涂料。

在基体表面使用上述无溶剂柔性防腐环氧涂料时，首先将该无溶剂柔性防腐环氧涂料与固化剂按照质量比4:1混合，然后均匀涂覆在基体表面，固化后形成涂层。其中，固化剂为聚醚胺NH₂（CH₃O）_XCH₃NH₂和改性脂环胺异佛尔酮二胺，以及促进剂壬基酚所构成的复合固化剂，按照质量百份数即，其配方如下：

聚醚胺NH₂（CH₃O）_XCH₃NH₂ 40份

改性脂环胺异佛尔酮二胺 40份

促进剂壬基酚 20份

上述所得涂层具有如下特点：

1、不含有机溶剂和小分子物质，做到零VOC排放；

2、具有优异的柔韧性，解决了钢结构等基材在施工使用等过程中诸如吊装、组装等而引起形变造成涂层损坏的问题；

3、具有突出的耐老化性，有抗黄变、粉化特性；

4、具有优异的防腐蚀性能，可耐酸、碱、油以及有机溶剂；

5、一次成膜厚度能够达到100微米以上，因此一般两道涂层即可满足施工要求；

6、采用高压无气喷涂施工方式。

下表是测试后得到的该防腐涂层的部分主要技术指标：

检测项目	技术指标	检验数据
			体积固含量	100%	100%
VOC排放	0	0
			干膜厚度	100微米	120微米
干燥时间（h）	表干≤4实干≤24	表干≤4实干≤16
			附着力（级）	1	1
柔韧性（mm）	1	1
			冲击强度（cm）	50	50
耐盐水（3.5%NaCl）	90d漆膜无变化	1年无变化
			耐盐雾试验	5000小时无变化	8000小时
耐湿热试验	5000小时无变化	8000小时
			耐蒸馏水	90d漆膜无变化	1年无变化
耐老化试验	暂无标准	1000小时无变化
			储存期，a	≥1	符合标准

实施例2：

本实施例中，按照质量百份数计，无溶剂柔性防腐环氧涂料的配方为：

环氧值为0.54的双酚A树脂：40份

环氧值为0.42的双酚A树脂：16份

聚乙二醇二缩水甘油醚 4份

甲基丙烯酸缩水甘油醚 7份

甲基三甲氧基硅烷 1份

烷基聚氧乙烯 1份

玻璃鳞片 9份

云母粉 5份

滑石粉 5份

三聚磷酸铝 12份

上述无溶剂柔性防腐环氧涂料的制备方法如下：

（1）将润湿分散剂甲基三甲氧基硅烷加入玻璃鳞片中，混合搅拌均匀后得到预制玻璃鳞片备用；

（2）在容器中依次加入环氧值为0.54的双酚A树脂、环氧值为0.42的双酚A树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和甲基丙烯酸缩水甘油醚，混合搅拌后加入云母粉、滑石粉以及三聚磷酸铝进行高速分散，然后研磨至30微米；

（3）在步骤（2）得到的产物中加入步骤（1）得到的预制玻璃鳞片，混合分散均匀后得到无溶剂柔性防腐环氧涂料。

在基体表面使用上述无溶剂柔性防腐环氧涂料时，首先将该无溶剂柔性防腐环氧涂料与固化剂按照质量比5:1混合，然后均匀涂覆在基体表面，固化后形成涂层。其中，固化剂为聚醚胺NH₂（CH₃O）_XCH₃NH₂和改性脂环胺异佛尔酮二胺，以及促进剂壬基酚所构成的复合固化剂，按照质量份数即，其配方如下：

聚醚胺NH₂（CH₃O）_XCH₃NH₂ 50

改性脂环胺异佛尔酮二胺 30

促进剂壬基酚 20

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无溶剂柔性防腐环氧涂料，其特征是：按照质量百份数计，包括

环氧树脂 45～60份

活性稀释剂 10～15份

三聚磷酸铝 10～13份

玻璃鳞片 7～10份

润湿分散助剂 2～3份

填料 10～14份；

所述的环氧树脂由30～40份环氧值为0.54的双酚A树脂与15～20份环氧值为0.42的双酚A树脂组成；

所述的活性稀释剂由4～8份聚乙二醇二缩水甘油醚与6～7份甲基丙烯酸缩水甘油醚组成；

所述的润湿分散剂为甲基三甲氧基硅烷，

所述无溶剂柔性防腐环氧涂料按如下方法制备得到：将润湿分散助剂加入玻璃鳞片中，混合搅拌均匀后得到预制玻璃鳞片备用；在容器中加入环氧树脂与活性稀释剂，混合搅拌后加入填料以及三聚磷酸铝进行高速分散，然后研磨至微米量级，最后在其中加入预制玻璃鳞片，混合分散均匀后得到无溶剂柔性防腐环氧涂料。

2.如权利要求1所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料，其特征是：填料包括云母粉、滑石粉、硅灰石粉、白炭黑中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料，其特征是：所述的填料由4～6份云母粉与6～8份滑石粉组成。

4.如权利要求1所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料，其特征是：还包括防沉助剂，其质量份数为0.5～1份。

5.如权利要求1所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料，其特征是：还包括流平助剂，其质量份数为0.5～1份。

6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料的使用方法，其特征是：首先将所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料与固化剂混合，然后均匀涂装在基体表面，固化后形成涂层。

7.如权利要求6所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料的使用方法，其特征是：所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料与固化剂的质量比为2:1～8:1。

8.如权利要求6所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料的使用方法，其特征是：所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料与固化剂的质量比为3:1～6:1。

9.如权利要求6所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料的使用方法，其特征是：所述的固化剂为聚醚胺和改性脂环胺所构成的复合固化剂，其中聚醚胺为NH₂(CH₃O)_XCH₃NH₂，改性指环胺为异佛尔酮二胺，其质量比为3:7～7:3。

10.如权利要求9所述的无溶剂柔性防腐环氧涂料的使用方法，其特征是：所述的复合固化剂中还包括促进剂壬基酚，按照质量百份数计，含量如下：

聚醚胺30～50

改性脂环胺30～40

促进剂20～30。