CN104140741A - 一种新型双层涂料体系、制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型双层涂料体系；包括底层防腐涂料和面层耐候涂料。本发明通过选用的原料、并选用相匹配的固化剂，同时设定合适的用量范围，来分别得到底层防腐涂料和面层耐候涂料的双层涂料体系，两层涂料间的粘结性能好、附着力好，对涂层进行附着力测试，两层涂料间可以100/100附着，避免了两层涂料间脱落问题的发生。本发明还提供上述新型双层涂料体系的制备方法和应用。

Description

一种新型双层涂料体系、制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及涂料领域。更具体地，涉及一种新型双层涂料体系、制备方法及其应用。

背景技术

防腐管道是指经过防腐工艺加工处理，可有效防止或减缓在运输与使用过程中发生化学或电化学反应发生腐蚀现象的钢制管道。根据防腐方式不同，分为内壁防腐和外壁防腐。

用于输水、输油、输气等领域的外壁防腐管道主要有三种：三层聚乙烯防腐涂层防腐管道(简称：3PE防腐管道)、单层熔结环氧粉末防腐管道(简称：单层FBE防腐管道)和双层熔结环氧粉末防腐管道(简称：双层FBE防腐管道)。

3PE防腐管道的涂层结构为：第一层为环氧粉末(FBE>100μm)，与管道面接触；第二层为胶粘剂(AD 170-250μm)，为带有分支结构功能团的共聚粘合剂；第三层为聚乙烯(PE 2.5-3.7mm)，为面层。通过将三种材料混合融为一体，并经过加工使其与管道牢固结合来形成优良的防腐层。该防腐涂层体系综合了环氧树脂和聚乙烯材料的高抗渗性、机械性能高等特点。但该防腐涂层体系具有以下缺点：应用过程复杂，生产成本高；耐阴极剥离和耐磨损性较弱。

单层FBE防腐管道的涂层体系即由覆盖于裸管道表面的FBE底涂层组成。它是采用一次喷涂、一次成膜的工艺制成，膜厚为300-500μm。该防腐涂层体系具有对钢铁黏结力强、涂膜完整性好、耐阴极剥离和耐磨损性好的优点。但其具有以下缺点：耐侯性差，当这种防腐管道暴露在户外环境中时会严重影响它的使用寿命。

双层FBE防腐管道的涂层体系由覆盖于裸管道表面的FBE底涂层和改性的FBE面涂层组成。它一般采用两次喷涂、一次成膜的工艺制成，膜厚为800μm以上。该防腐涂层体系具有与基材粘结强度大、抗阴极剥离性能高、吸水率小、耐高温性能好、耐磨损、涂膜完整性好的特点，综合了标准FBE与基材较高的粘结性能和改性FBE较好的抗水渗透性。与3PE防腐涂层体系相比，成本降低，性能基本相当，且还能防止阴极保护屏蔽现象发生。但其具有以下缺点：耐候性差，当这种防腐管道暴露在户外环境中时会严重影响它的使用寿命。

为了改善FBE防腐管道的耐侯性差的缺点，目前有借鉴双层FBE防腐管道的工艺流程，采用两次喷涂、一次成膜的工艺方式来得到防腐与耐候兼备的粉末涂料，即“底层防腐—面层耐候”涂料体系。但这种涂料体系由于各组分原料的选择、各组分的份数等等的设置有问题，导致两个涂料层之间的匹配性不好、附着力差，出现内外层剥离的现象。

因此，需要一种新型的双层涂料体系，其底层防腐、面层耐候，既能保证防腐与耐候兼备，又能保证内外层的附着力好、不剥离。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种新型双层涂料体系；包括底层防腐涂料和面层耐候涂料。本发明通过选用合适的原料、并选用相匹配的固化剂来处理，同时设定合适的用量范围，来分别得到底层防腐涂料和面层耐候涂料的双层涂料体系，两层涂料间的粘结性能好、附着力好，对涂层进行附着力测试，两层涂料间可以100/100附着，避免了两层涂料间脱落问题的发生。

本发明的第二个目的是提供上述新型双层涂料体系的制备方法。

本发明的第三个目的是提供上述新型双层涂料体系的应用。

为实现第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种新型双层涂料体系，包括底层防腐涂料和面层耐候涂料，其中：

所述底层防腐涂料包括以下组分，按重量份数计：

所述面层耐候涂料包括以下组分，按重量份数计：

本发明通过选用合适的原料和原料配比，使得底层防腐涂料和面层耐候涂料的附着力达到最好，该双层涂料的粘结性能好、耐盐雾性好。若各原料用量过少，则附着力和耐盐雾性会受到影响，若过多则成本会增加且影响附着力。

优选地，所述环氧树脂的环氧当量为700-910g/eq。更优选地，所述环氧树脂选自胜利油田方圆防腐材料有限公司的环氧树脂E-12，宏昌电子材料股份有限公司的GESR904或廊坊诺尔信化工有限公司的环氧014F。

优选地，所述羟基封端的酚类固化剂的羟基值为0.40-0.58mgKOH/g。更优选地，所述羟基封端的酚类固化剂选自黄山新佳精细材料有限公司的HB410或大庆开发区庆鲁精细化工有限公司的969F。

优选地，所述聚酯树脂的酸值为28-36mgKOH/g。更优选地，所述聚酯树脂选自帝斯曼公司(DSM)的P4900，安徽神剑新材料股份有限公司的SJ4401，氰特工业公司(CYTEC)的2441。

优选地，所述异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)作为固化剂，它的环氧当量为80-110g/eq。更优选地，所述异氰尿酸三缩水甘油酯选自黄山市华惠科技有限公司的TGIC系列或德润化工的TGIC系列。

优选地，所述助剂包括流平剂、安息香、催化剂、干燥剂。

更优选地，所述催化剂为二甲基咪唑。

最优选地，所述流平剂为宁波南海化学有限公司的GLP588、GLP599，所述催化剂为上海和氏璧化工有限公司的二甲基咪唑，所述干燥剂为赢创德固赛(Evonik degussa)的氧化铝C(AEROSIL Alu C)。助剂中每个助剂的具体用量由本领域技术人员根据实际需要调整。所述两层涂料的助剂可相同或不同。

所述颜料为涂料领域的常用颜料。例如，钛白粉和炭黑。所述两层涂料的颜料可相同或不同。

所述填料选自硅灰石、云母、硫酸钡中的一种或两种以上混合物。例如，北京利国伟业超细粉体有限公司的硅灰石，滁州格锐矿业有限责任公司的绢云母，贵州永信杰矿业有限公司的硫酸钡。所述两层涂料的填料可相同或不同。

为实现第二个目的，本发明采用下述技术方案：

上述的新型双层涂料体系的制备方法，包括制备底层防腐涂料和制备面层耐候涂料，分别包括以下步骤：取各原料，将各原料混合均匀，之后在95-105℃熔融，粉碎，研磨，过筛，分别得到底层防腐涂料和面层耐候涂料。

得到的底层防腐涂料和面层耐候涂料为粉末涂料。

优选地，粉碎到粒径为40-80μm。

优选地，所述原料经熔融后，压成料片，将料片粉碎、研磨、过筛，得到涂料。

为实现第三个目的，本发明采用下述技术方案：

上述的新型双层涂料体系的应用，其可用在管道设施上。

进一步地，所述新型双层涂料体系适用于工作温度为-25℃-50℃的管道设施。

进一步地，所述新型双层涂料体系通过以下步骤应用在管道上：将管道表面加热到200-250℃，先喷涂底层防腐涂料，之后喷涂面层耐候涂料，最后烘烤管道。

进一步地，所述管道为钢管。

进一步地，所述加热是用中频线圈加热。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过选用合适的原料、并选用相匹配的固化剂来处理，同时设定合适的用量范围，来分别得到底层防腐涂料和面层耐候涂料的双层涂料体系，两层涂料间的粘结性能好、附着力好，对涂层进行附着力测试，两层涂料间可以100/100附着，避免了两层涂料间脱落问题的发生。

2、本发明可在现有双层FBE喷涂工艺基础上进行，不改变现场喷涂工艺。

3、对本发明的双层涂料涂层进行中性盐雾测试，结果表明在1000h后，涂层单侧锈蚀＜1mm，涂层无起泡、剥落等现象发生，说明本发明的涂层的防腐蚀性能好。

4、对本发明的双层涂料涂层的耐候等级符合《粉末喷涂型材GB5237.4》的要求，完全具备户外使用的条件。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为实施例1的涂料的制备流程图。

图2为实施例1的涂料应用过程流程图。

图3为实施例1的涂料涂层的附着力测试结果图。

图4为实施例1的涂料涂层的中性盐雾测试结果图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种新型双层涂料体系，包括底层防腐涂料和面层耐候涂料，其中：

所述底层防腐涂料包括以下组分，按重量份数计：

所述面层耐候涂料包括以下组分，按重量份数计：

所述环氧树脂为胜利油田方圆防腐材料有限公司的环氧树脂E-12。

所述羟基封端的酚类固化剂为大庆开发区庆鲁精细化工有限公司969F(羟基值0.48-0.58mgKOH/g，软化点78-88℃)。

所述聚酯树脂为安徽神剑新材料股份有限公司的SJ4401(酸值28-32，粘度6.0-8.0Pa·s/200℃，玻璃化温度约63℃)。

所述异氰尿酸三缩水甘油酯为黄山市华惠科技有限公司的TGIC系列。

制备：

首先分别按照两个涂料组分的配方组成精确的称量原材料，在预混罐里经过高速旋转混合均匀(预混时间5-10分钟)，然后把混合均匀的生料匀速放入双螺杆挤出机在95-105℃条件下熔融挤出，经过冷却辊后压成料片，然后把料片进行粉碎、研磨、过筛，最后得到粒径均匀(40-80μm)的粉末涂料(流程图见图1)。

应用：

首先将钢管在进行抛丸除锈后，通过中频线圈将钢管表面加热至(200-250℃)，然后在环形传输线上行走进入喷涂室进行涂敷。一次喷涂时涂内层环氧粉末，二次喷涂时喷外层聚酯粉末，之后双层粉进入烘道，进行烘烤，待涂层充分固化后用水冷却(流程图见图2)。

本发明的底层防腐—面层耐候粉末涂料在管道的喷涂方式和双层FBE喷涂方式一样，工艺如下表：

涂层性能测试：

对涂层进行附着力测试，两层间可以100/100附着(见图3)。

对涂层进行中性盐雾测试，1000h后，涂层单侧锈蚀＜1mm，涂层无起泡、剥落等现象发生，说明该涂层防腐蚀性能依然良好(见图4)。

该涂层的耐候性能明显提高。经过QSUN耐候实验，该涂层在100h后，DE＝0.8，保光率为98％；1000h后，DE＝2.2，保光率为85％，说明该涂层的耐候等级符合《粉末喷涂型材GB5237.4》的要求即该涂层完全具有户外使用的条件。而单层FBE防腐管道的涂层在100h后，涂层变色和失光明显，DE＝2.5，保光率也只有40％；1000h后，涂层已严重粉化；双层FBE防腐管道的涂层在500h后，涂层变色和失光明显，色差DE＞5.0，保光率＜30％。

实施例2

一种新型双层涂料体系，包括底层防腐涂料和面层耐候涂料，其中：

所述底层防腐涂料包括以下组分，按重量份数计：

所述面层耐候涂料包括以下组分，按重量份数计：

所述环氧树脂为宏昌电子材料股份有限公司的GESR904(环氧当量为780-850g/eq，粘度45-80P/150℃，软化点92-102℃)。

所述羟基封端的酚类固化剂为黄山新佳精细材料有限公司HB410(4.0-5.5mol/1000g，软化点80-100℃)。

所述聚酯树脂为帝斯曼公司(DSM)的P4900(酸值28-32mgKOH/g，粘度40-70Pa·s/160℃，玻璃化温度约61℃)。

所述异氰尿酸三缩水甘油酯为德润化工的TGIC系列。

结果与实施例1类似。

实施例3

一种新型双层涂料体系，包括底层防腐涂料和面层耐候涂料，其中：

所述底层防腐涂料包括以下组分，按重量份数计：

所述面层耐候涂料包括以下组分，按重量份数计：

所述环氧树脂为廊坊诺尔信化工有限公司的环氧014F(环氧当量为730-850g/eq，软化点93-105℃)。

所述聚酯树脂为氰特工业公司(CYTEC)的2441(酸值30-36mgKOH/g，粘度43-57泊/200℃，玻璃化温度约67℃)。

结果与实施例1类似。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (12)

1.一种新型双层涂料体系，包括底层防腐涂料和面层耐候涂料，其特征在于，其中：

所述底层防腐涂料包括以下组分，按重量份数计：

所述面层耐候涂料包括以下组分，按重量份数计：

2.根据权利要求1所述的一种新型双层涂料体系，其特征在于，所述环氧树脂的环氧当量为700-910g/eq。

3.根据权利要求1所述的一种新型双层涂料体系，其特征在于，所述羟基封端的酚类固化剂的羟基值为0.40-0.58mgKOH/g。

4.根据权利要求1所述的一种新型双层涂料体系，其特征在于，所述聚酯树脂的酸值为28-36mgKOH/g。

5.根据权利要求1所述的一种新型双层涂料体系，其特征在于，所述异氰尿酸三缩水甘油酯的环氧当量为80-110g/eq。

6.根据权利要求1所述的一种新型双层涂料体系，其特征在于，

所述环氧树脂选自胜利油田方圆防腐材料有限公司的环氧树脂E-12，宏昌电子材料股份有限公司的GESR904或廊坊诺尔信化工有限公司的环氧014F；

所述羟基封端的酚类固化剂选自黄山新佳精细材料有限公司的HB410或大庆开发区庆鲁精细化工有限公司的969F；

所述聚酯树脂选自帝斯曼公司的P4900，安徽神剑新材料股份有限公司的SJ4401，氰特工业公司的2441；

所述异氰尿酸三缩水甘油酯选自黄山市华惠科技有限公司的TGIC系列或德润化工的TGIC系列；

所述助剂包括流平剂、安息香、催化剂、干燥剂；

所述填料选自硅灰石、云母、硫酸钡中的一种或两种以上混合物。

7.根据权利要求6所述的一种新型双层涂料体系，其特征在于，

所述流平剂为宁波南海化学有限公司的GLP588、GLP599；所述催化剂为上海和氏璧化工有限公司的二甲基咪唑；所述干燥剂为赢创德固赛的氧化铝C。

8.如权利要求1-7任一所述的新型双层涂料体系的制备方法，其特征在于，包括制备底层防腐涂料和制备面层耐候涂料，分别包括以下步骤：

取各原料，将各原料混合均匀，之后在95-105℃熔融，粉碎，研磨，过筛，分别得到底层防腐涂料和面层耐候涂料。

9.根据权利要求8所述的新型双层涂料体系的制备方法，其特征在于，粉碎到粒径为40-80μm。

10.如权利要求1-9任一所述的新型双层涂料体系的应用，其可用在管道设施上。

11.根据权利要求10所述的新型双层涂料体系的应用，其特征在于，所述新型双层涂料体系适用于工作温度为-25℃-50℃的管道设施。

12.根据权利要求10所述的新型双层涂料体系的应用，其特征在于，所述新型双层涂料体系通过以下步骤应用在管道上：将管道表面加热到200-250℃，先喷涂底层防腐涂料，之后喷涂面层耐候涂料，最后烘烤管道。