CN103834265A - 一种聚苯胺防腐涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种聚苯胺防腐涂料,所述聚苯胺防腐涂料包括组分A与组分B,以所述聚苯胺防腐涂料的重量百分比计,所述组分A包括:10wt%~20wt%的环氧树脂;1wt%~5wt%的磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺;30wt%~50wt%的颜料;5wt%~20wt%的填料;20wt%~30wt%的稀释剂;1wt%~3wt%的助剂;所述组分B包括:5wt%~15wt%的固化剂。本申请所述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺在防腐涂料中能够达到纳米级分散,且分子链几乎无缠结部分,使每个分子链段基团在防腐涂料中均能发挥作用,因此本申请的聚苯胺防腐涂料能够在较低厚度的情况下具有较好的防腐性能。
Description
技术领域
本发明涉及防腐涂料技术领域,尤其涉及一种聚苯胺防腐涂料。
背景技术
金属腐蚀问题广泛存在于国民经济的各部门与各行业,对国民经济发展、人民生活和社会环境产生了巨大危害。为了防止腐蚀造成的损失,世界各国均投入大量的人力、财力采用各种手段来进行腐蚀防护。
聚苯胺是当今具有特殊功能的高科技新材料之一,大量试验结果证明聚苯胺涂料对金属具有优异的防腐能力。目前开发聚苯胺防腐涂料成为涂料研究领域一个新的热点。聚苯胺防腐涂料主要有两种类型:一种是电化学聚合形成的聚苯胺涂层,但该方法不适用于现场施工及大型金属部件的防腐处理,因此限制了其应用;一种是将聚苯胺与常用的成膜树脂共混制备成复合涂料,该方法克服了电化学聚合方法的不足,成为研究聚苯胺防腐涂料的主要方向。
聚苯胺防腐涂料的成膜树脂主要为环氧树脂,如曹京宜等研究表明,聚苯胺环氧防腐涂料具有优异的防锈效果,且聚苯胺的用量控制在总固体量的10wt%~20wt%之间较为合理;该聚苯胺防腐涂料的聚苯胺用量较大,耐划伤实验易起泡,涂料成本高,从而限制了该种聚苯胺防腐涂料的推广应用。申请号为201010526285.4中国专利虽然提供了一种磷酸酯掺杂聚苯胺防腐涂料,其使用不超过5%的聚苯胺含量就能达到耐划伤盐雾实验1000h锈蚀不扩展,板面不起泡的性能,但聚苯胺在体系中是微米级分散,其涂膜厚度要求达到150微米,使其在推广应用中存在涂层偏厚,造价偏高等问题。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种防腐性能较好的聚苯胺防腐涂料,且所述聚苯胺防腐涂料在涂层厚度较低的情况下即具有较好的防腐性能。
有鉴于此,本申请提供了一种聚苯胺防腐涂料,由组分A与组分B组成,以所述聚苯胺防腐涂料的重量百分比计,
所述组分A包括:
所述组分B包括:
固化剂 5wt%~15wt%。
优选的,所述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺的制备方法为:
将磷酸与磷酸酯混合,得到磷酸-磷酸酯掺杂剂;
将所述磷酸-磷酸酯掺杂剂、本征态聚苯胺与水混合,反应后得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺。
优选的,所述磷酸酯具有式(Ⅰ)、式(Ⅱ)、式(Ⅲ)、式(Ⅳ)、式(Ⅴ)或式(Ⅵ)的结构;
其中,m为0~20。
优选的,所述本征聚苯胺具有式(Ⅶ)的结构:
其中,0<y<1,n为1~500;
R1、R2、R1'与R2'独立的选自为H、CkH2k+1或-OCkH2k+1,k为1~20。
优选的,所述环氧树脂的含量为12wt%~18wt%。
优选的,所述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺的含量为2wt%~4wt%。
优选的,所述颜料的含量为32wt%~45wt%。
优选的,所述固化剂的含量为8wt%~12wt%。
优选的,所述环氧树脂为环氧树脂E51、环氧树脂E44或环氧树脂E20。
优选的,所述颜料为三聚磷酸二氢铝、磷酸锌或云母氧化铁;所述填料为滑石粉或硫酸钡;所述稀释剂为二甲苯、正丁醇的混合溶剂或二甲苯;所述助剂为分散剂BYK163或流平剂BYK358;所述固化剂为酚醛胺NX-2015、酚醛胺NX-2016或酚醛胺NX2018。
与现有技术相比,本申请提供了一种聚苯胺防腐涂料,其包括组分A与组分B,所述组分A中包括环氧树脂、磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺、颜料、填料、稀释剂与助剂,所述组分B为固化剂。聚苯胺防腐涂料的性能主要取决于聚苯胺是否高效,而聚苯胺的高效又取决于聚苯胺在防腐涂料体系中的分散状态,本申请由于在聚苯胺防腐涂料中添加了磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺,磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺在聚苯胺防腐涂料中可达到纳米级分散,分子链几乎无缠结部分,使每个分子链段基团在防腐涂料中均能发挥作用,因此本申请的聚苯胺防腐涂料能够在较低厚度的情况下具有较好的防腐性能。实验结果表明,本申请聚苯胺防腐涂料在钢铁上涂膜厚度在90微米即可达到耐划伤盐雾实验1000h锈蚀不扩展,板面不起泡的性能;在铝合金上涂膜厚度在70微米可以达到耐划伤盐雾试验3000h划叉处无白色锈蚀,板面不起泡;丝状腐蚀实验1000h丝长单侧扩展小于1.5mm,板面不起泡的性能。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种聚苯胺防腐涂料,由组分A与组分B组成,以所述聚苯胺防腐涂料的重量百分比计,
所述组分A包括:
所述组分B包括:
固化剂 5wt%~15wt%。
本申请提供了一种聚苯胺防腐涂料,聚苯胺防腐涂料性能主要取决于聚苯胺是否高效,而聚苯胺的高效取决于聚苯胺在防腐涂料中的分散状态。本征态聚苯胺在防腐涂料体系中粒径大于70微米,分子链大部分缠结在一起,只有外围部分基团起到防腐作用,因此效率低用量大;而本申请的聚苯胺防腐涂料中含有磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺,聚苯胺在防腐涂料中可达到纳米级分散,分子链几乎无缠结部分,每个分子链段都可起作用,使聚苯胺防腐涂料防腐性能较好且聚苯胺的用量较少。
本申请所述环氧树脂为聚苯胺防腐涂料的成膜物质,所述环氧树脂包括但不限于环氧树脂E51、环氧树脂E44或环氧树脂E20。以聚苯胺防腐涂料的重量百分比计,所述环氧树脂的含量为10wt%~20wt%,优选为12wt%~18wt%,更优选为13wt%~15wt%。
按照本发明,所述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺作为聚苯胺防腐涂料的主要成分,其能够使防腐涂料具有防腐性。以所述防腐涂料的重量百分比计,所述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺的含量为1wt%~5wt%,优选为2wt%~4wt%,更优选为2.5wt%~3wt%。本申请所述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺的制备过程具体为:
将磷酸与磷酸酯混合,得到磷酸-磷酸酯掺杂剂;
将所述磷酸-磷酸酯掺杂剂、本征态聚苯胺与水混合,反应后得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺。
上述制备磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺的过程中,所述磷酸与磷酸酯的摩尔比优选为(0.1~2):1,更优选为(0.5~1.5):1。所述磷酸-磷酸酯掺杂剂、本征态聚苯胺与水的摩尔比优选为(0.1~1):1:(40~50)。本申请所述磷酸-磷酸酯掺杂剂与本征态聚苯胺的摩尔比过高或过低都会影响掺杂聚苯胺的性能,会使磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺达不到纳米级分散,从而影响涂料的性能。所述本征态聚苯胺为本领域技术人员熟知的本征态聚苯胺,其结构式如式(Ⅶ)所示:
其中,0<y<1,n为1~500;
R1、R2、R1'与R2'独立的选自为H、CkH2k+1或-OCkH2k+1,k为1~20。
上述制备磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺的过程中,所述磷酸酯优选具有(Ⅰ)、式(Ⅱ)、式(Ⅲ)、式(Ⅳ)、式(Ⅴ)或式(Ⅵ)的结构;
其中,m为0~20。
本申请所述本征态聚苯胺、所述磷酸酯为本领域技术人员熟知的,其可以通过购买得到,也可以按照现有方法制备得到,本申请对其来源没有特别的限制。
按照本发明,所述颜料、填料、稀释剂与助剂均为本领域技术人员熟知的添加剂。所述颜料优选为三聚磷酸二氢铝、磷酸锌或云母氧化铁;所述填料优选为滑石粉或沉淀硫酸钡;所述稀释剂优选为二甲苯与正丁醇的混合溶剂或二甲苯;所述助剂包括分散剂BYK163或流平剂BYK358。以所述聚苯胺防腐涂料的重量百分比计,本申请中所述颜料的含量为30wt%~50wt%,优选为32wt%~45wt%,更优选为35wt%~42wt%,最优选为38wt%~40wt%。所述填料的含量为5wt%~20wt%,更优选为8wt%~17wt%,最优选为9wt%~15wt%。所述稀释剂的含量为20wt%~30wt%,优选为22wt%~28wt%,更优选为24wt%~26wt%。所述助剂的含量为1wt%~3wt%,优选为2wt%~2.5wt%。
本申请所述聚苯胺防腐涂料还包括组分B,所述组分B为固化剂。以所述聚苯胺防腐涂料的重量百分比计,所述固化剂的含量为5wt%~15wt%,优选为8wt%~12wt%。所述固化剂优选为酚醛胺NX-2015、酚醛胺NX-2016或酚醛胺NX2018。
本申请所述聚苯胺防腐涂料的制备方法为本领域技术人员熟知的方法,作为优选方案,本申请所述聚苯胺防腐涂料的制备方法具体为:
将环氧树脂、稀释剂与磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺搅拌0.5h~2h后,得到第一混合物;
将所述第一混合物、助剂、填料与除云母氧化铁外的颜料混合搅拌,砂磨后过滤,将得到的滤液与云母氧化铁混合,搅拌后得到组分A;
将组分A与组分B混合,得到聚苯胺防腐涂料。
本申请提供了一种聚苯胺防腐涂料,其包括组分A与组分B,所述组分A中包括环氧树脂、磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺、颜料、填料、稀释剂与助剂,所述组分B为固化剂。聚苯胺防腐涂料的性能主要取决于聚苯胺是否高效,而聚苯胺的高效又取决于聚苯胺在防腐涂料体系中的分散状态,本申请由于在聚苯胺防腐涂料中添加了磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺,磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺在聚苯胺防腐涂料中可达到纳米级分散,分子链几乎无缠结部分,使每个分子链段基团在防腐涂料中均能发挥作用,因此本申请的聚苯胺防腐涂料能够在较低厚度的情况下具有较好的防腐性能。实验结果表明,本申请聚苯胺防腐涂料在钢铁上涂膜厚度在90微米即可达到耐划伤盐雾实验1000h锈蚀不扩展,板面不起泡的性能;在铝合金上涂膜厚度在70微米可以达到耐划伤盐雾试验3000h划叉处无白色锈蚀,板面不起泡;丝状腐蚀实验1000h丝长单侧扩展小于1.5mm,板面不起泡的性能。
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的聚苯胺防腐涂料进行详细说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
将磷酸与具有结构式(Ⅰ)的磷酸酯按摩尔比0.1:1混合均匀得到磷酸-磷酸酯掺杂剂,再将其与本征态聚苯胺、水按摩尔比0.5:1:40,充分混合于水中6小时,过滤,用水洗涤至滤液中性,滤饼在烘箱烘干,得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺。
其中,m为3。
分别称取100克环氧树脂E51、150克二甲苯、150克正丁醇放入砂磨机罐中,以700转/min的速度搅拌下放入上述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺粉末10克,搅拌0.5小时,搅拌下再分别加入10克分散剂BYK163,180克三聚磷酸二氢铝,180克磷酸锌,50克滑石粉,加入完毕后以1800转/min的速度搅拌1小时,砂磨3小时,用200目滤布过滤得到滤液,后将滤液放入砂磨机罐中加入100克云母氧化铁,以1000转/min的速度搅拌0.3小时,得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺防腐涂料A组分。
取出A组分93克,B组分固化剂NX-20167克,将二者混匀后喷涂在经打磨、除油、除锈的钢板和铝合金上,室温固化即可。待漆膜完全固化后分别测试其在钢板上的盐雾实验耐划伤性能,其在铝合金上的盐雾实验耐划伤性能和耐丝状腐蚀性能,检测结果如表1和表2所示。
实施例2
将磷酸和具有结构式(Ⅱ)的磷酸酯按摩尔比1:1混合均匀得到磷酸-磷酸酯掺杂剂,再将其与本征态聚苯胺、水按摩尔比0.1:1:45,充分混合于水中6小时,过滤,用水洗涤至滤液中性,滤饼在烘箱烘干,得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺。
其中,m为1。
分别称取200克环氧树脂E44、130克二甲苯、120克正丁醇放入砂磨机罐中,以1000转/min的速度搅拌下放入上述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺粉末30克,搅拌1小时,搅拌下再分别加入10克分散剂BYK163,10克流平剂BYK358,120克三聚磷酸二氢铝,100克磷酸锌,40克滑石粉,40克沉淀硫酸钡,加入完毕后以1500转/min的速度搅拌1小时,砂磨3小时,用200目滤布过滤得到滤液,后将滤液放入砂磨机罐中加入80克云母氧化铁,以1200转/min的速度搅拌0.4小时,得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺防腐涂料A组分。
取出A组分88克,B组分固化剂NX-201512克,将二者混匀后喷涂在经打磨、除油、除锈的钢板和铝合金上,室温固化即可。待漆膜完全固化后分别测试其在钢板上的盐雾实验耐划伤性能,其在铝合金上的盐雾实验耐划伤性能和耐丝状腐蚀性能,检测结果如表1和表2所示。
实施例3
将磷酸和具有结构式(Ⅲ)的磷酸酯按摩尔比0.5:1混合均匀得到磷酸-磷酸酯掺杂剂,再将其与本征态聚苯胺、水按摩尔比1:1:50,充分混合于水中4小时,过滤,用水洗涤至滤液中性,滤饼在烘箱烘干,得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺。
其中,m为7。
分别称取120克环氧树脂E44、300克二甲苯放入砂磨机罐中,以1500转/min的速度搅拌下放入上述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺粉末40克,搅拌1.5小时,搅拌下再分别加入20克流平剂BYK358,150克三聚磷酸二氢铝,170克沉淀硫酸钡,加入完毕后以2000转/min的速度搅拌0.5小时,砂磨2小时,用200目滤布过滤得到滤液,后将滤液放入砂磨机罐中加入150克云母氧化铁,以1200转/min的速度搅拌0.2小时,得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺防腐涂料A组分。
取出A组分95克,B组分固化剂NX-20185克,将二者混匀后喷涂在经打磨、除油、除锈的钢板和铝合金上,室温固化即可。待漆膜完全固化后分别测试其在钢板上的盐雾实验耐划伤性能,其在铝合金上的盐雾实验耐划伤性能和耐丝状腐蚀性能,检测结果如表1和表2所示。
实施例4
将磷酸和具有结构式(Ⅳ)的磷酸酯按摩尔比2:1混合均匀得到磷酸-磷酸酯掺杂剂,再将其与本征态聚苯胺、水按摩尔比0.6:1:45,充分混合于水中5小时,过滤,用水洗涤至滤液中性,滤饼在烘箱烘干,得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺。
其中,m为8。
分别称取200克环氧树脂E20、100克二甲苯、100克正丁醇放入砂磨机罐中,以1500转/min的速度搅拌下放入上述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺粉末50克,搅拌2小时,搅拌下再分别加入5克分散剂BYK163,5克流平剂BYK358,120克三聚磷酸二氢铝,120克磷酸锌,40克滑石粉,30克沉淀硫酸钡,加入完毕后以2000转/min的速度搅拌2小时,砂磨4小时,用200目滤布过滤得到滤液,后将滤液放入砂磨机罐中加80克入云母氧化铁,以1000转/min的速度搅拌0.3小时,得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺防腐涂料A组分。
取出A组分85克,B组分固化剂NX-201615克,将二者混匀后喷涂在经打磨、除油、除锈的钢板和铝合金上,室温固化即可。待漆膜完全固化后分别测试其在钢板上的盐雾实验耐划伤性能,其在铝合金上的盐雾实验耐划伤性能和耐丝状腐蚀性能,检测结果如表1和表2所示。
实施例5
将磷酸和具有结构式(Ⅴ)的磷酸酯按摩尔比1.5:1混合均匀得到磷酸-磷酸酯掺杂剂,再将其与本征态聚苯胺、水按摩尔比0.5:1:50,充分混合于水中6小时,过滤,用水洗涤至滤液中性,滤饼在烘箱烘干,得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺。
其中,m为2。
分别称取120克环氧树脂E20、200克二甲苯放入砂磨机罐中,以1000转/min的速度搅拌下放入上述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺粉末10克,搅拌1小时,搅拌下再分别加入10克分散剂BYK163,170克三聚磷酸二氢铝,180克磷酸锌,40克滑石粉,40克沉淀硫酸钡,加入完毕后以2500转/min的速度搅拌1小时,砂磨4小时,用200目滤布过滤得到滤液,后将滤液放入砂磨机罐中加入150克云母氧化铁,以1000转/min的速度搅拌0.5小时,得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺防腐涂料A组分。
取出A组分92克,B组分固化剂NX-20188克,将二者混匀后喷涂在经打磨、除油、除锈的钢板和铝合金上,室温固化即可。待漆膜完全固化后分别测试其在钢板上的盐雾实验耐划伤性能,其在铝合金上的盐雾实验耐划伤性能和耐丝状腐蚀性能,检测结果如表1和表2所示。
实施例6
将磷酸和结构式(Ⅵ)的磷酸酯按摩尔比1:1混合均匀得到磷酸-磷酸酯掺杂剂,再将其与本征态聚苯胺、水按mol比0.5:1:40,充分混合于水中6小时,过滤,用水洗涤至滤液中性,滤饼在烘箱烘干,得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺。
其中,m为5。
分别称取120克环氧树脂E20、130克二甲苯、120克正丁醇放入砂磨机罐中,以1500转/min的速度搅拌下放入上述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺粉末20克,搅拌2小时,搅拌下再分别加入10克分散剂BYK163,10克流平剂BYK358,220克磷酸锌,100克滑石粉,100克沉淀硫酸钡,加入完毕后以2500转/min的速度搅拌1小时,砂磨3小时,用200目滤布过滤得到滤液,后将滤液放入砂磨机罐中加入100克云母氧化铁,以1500转/min的速度搅拌0.5小时,得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺防腐涂料A组分。
取出A组分93克,B组分固化剂NX-20157克,将二者混匀后喷涂在经打磨、除油、除锈的钢板和铝合金上,室温固化即可。待漆膜完全固化后分别测试其在钢板上的盐雾实验耐划伤性能,其在铝合金上的盐雾实验耐划伤性能和耐丝状腐蚀性能,检测结果如表1和表2所示。
对比例1
分别称取160克环氧树脂E51、250克二甲苯放入砂磨机罐中,以500转/min的速度搅拌下分别加入15克分散剂BYK163,15克流平剂BYK358,100克三聚磷酸二氢铝,100克磷酸锌,70克滑石粉,70克沉淀硫酸钡,加入完毕后再以2000转/min的速度搅拌2小时,砂磨2小时,用200目滤布过滤得到滤液,后将滤液放入砂磨机罐中加入100克云母氧化铁,以500转/min的速度搅拌0.5小时,得到A组分。
取出A组分88克,B组分固化剂NX-201512克,将二者混匀后喷涂在经打磨、除油、除锈的钢板和铝合金上,室温固化即可。待漆膜完全固化后分别测试其在钢板上的盐雾实验耐划伤性能,其在铝合金上的盐雾实验耐划伤性能和耐丝状腐蚀性能,检测结果如表1和表2所示。
表1实施例与对比例制备的防腐涂料在钢铁上性能检测数据表
表2.实施例与对比例制备的防腐涂料在铝合金上性能检测数据表
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的聚苯胺防腐涂料,其特征在于,所述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺的制备方法为:
将磷酸与磷酸酯混合,得到磷酸-磷酸酯掺杂剂;
将所述磷酸-磷酸酯掺杂剂、本征态聚苯胺与水混合,反应后得到磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺。
5.根据权利要求1所述的聚苯胺防腐涂料,其特征在于,所述环氧树脂的含量为12wt%~18wt%。
6.根据权利要求1所述的聚苯胺防腐涂料,其特征在于,所述磷酸-磷酸酯掺杂聚苯胺的含量为2wt%~4wt%。
7.根据权利要求1所述的聚苯胺防腐涂料,其特征在于,所述颜料的含量为32wt%~45wt%。
8.根据权利要求1所述的聚苯胺防腐涂料,其特征在于,所述固化剂的含量为8wt%~12wt%。
9.根据权利要求1所述的聚苯胺防腐涂料,其特征在于,所述环氧树脂为环氧树脂E51、环氧树脂E44或环氧树脂E20。
10.根据权利要求1所述的聚苯胺防腐涂料,其特征在于,所述颜料为三聚磷酸二氢铝、磷酸锌或云母氧化铁;所述填料为滑石粉或硫酸钡;所述稀释剂为二甲苯与正丁醇的混合溶剂或二甲苯;所述助剂为分散剂BYK163或流平剂BYK358;所述固化剂为酚醛胺NX-2015、酚醛胺NX-2016或酚醛胺NX2018。
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