CN104231857A - 一种复合环氧防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合环氧防腐涂料及其制备方法，该复合环氧防腐涂料由甲乙两组分按甲：乙=2:1的比例复合而成，甲组包括以下组分：有机硅改性环氧树脂、颜料、填料、增塑剂、分散剂、成膜助剂及消泡剂；乙组分包括以下组分：聚苯醚树脂粉、丁苯橡胶、甲苯、增塑剂、偶联剂、辅料及阻燃剂；将甲乙组分分别混合制备，然后将乙喷涂在甲上形成复合环氧防腐涂料，该复合环氧防腐涂料采用双组份复合制成在具有优良的耐高温、耐磨损性能的同时还既具有很好的附着力和低收缩率，对水、中等酸、碱和其他溶剂有良好的耐蚀性和抗渗透性，同时，该复合环氧防腐涂料具有优良的柔韧性及涂料施工性能，该复合环氧防腐涂料制备方法简单，成本低廉。

Description

一种复合环氧防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于防腐技术领域，涉及一种防腐涂料及其制备方法，具体涉及一种复合环氧防腐涂料及其制备方法。

背景技术

金属材料在自然条件下或工况条件下，由于与其所处环境介质发生化学或电化学作用而引起的退化和破坏，这种现象称为腐蚀。腐蚀问题遍及各个部门及行业，对国民经济发展、人类生活和社会环境产生了巨大危害。据统计，全球每年因腐蚀所造成的损失高达10000 亿美元,各国由于腐蚀破坏造成的年度经济损失约占当年国民经济生产总值的2%-4%，腐蚀控制水平因各国不同的经济发达程度而不同。根据《中国腐蚀调查报告》的资料，我国近年来的年腐蚀经济损失约为 5000亿元，这个损失是巨大的。除了腐蚀的经济性问题之外，腐蚀过程和结果实际上也是对地球上有限资源和能源的极大浪费，对自然环境的严重污染，对正常工业生产和人们生活的重大干扰，并对人们带来不可忽视的社会安全性问题。腐蚀问题还可以成为阻碍高新技术发展和国民经济持续发展的重要制约因素。据估计，世界上约有20%的金属材料因被腐蚀而无法回收，因而金属的腐蚀及防护问题引起了世界各国的普遍重视。 

防止金属腐蚀的方法很多，如涂料涂层防腐、选用耐腐蚀合金、电镀、阴极保护、热浸镀锌和金属热喷涂等，其中应用最广泛的是涂料涂层防腐。与其他方法相比，涂料涂层防腐是最有效、最经济、应用最普遍的方法。首先，它适应性广，不受设备面积、形状的约束，重涂和修复费用低；其次，涂料防腐可与其他防腐措施(如阴极保护等)联合使用，便可获得较完善的防腐系统；但是，现有很多涂料涂层在防腐时施工复杂，制备涂料涂层工序繁琐，成本高，制备时会污染环境，且涂料涂层耐腐蚀性不够，受温度影响大，附着力、耐候性、抗渗透性差，研发一种能克服上述缺陷的防腐涂料及其制备方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种合环氧防腐涂料及其制备方法，该复合环氧防腐涂料采用双组份复合制成在具有优良的耐高温、耐磨损性能的同时还既具有很好的附着力和低收缩率，对水、中等酸、碱和其他溶剂有良好的耐蚀性和抗渗透性，同时，该复合环氧防腐涂料具有优良的柔韧性及涂料施工性能，该复合环氧防腐涂料制备方法简单，成本低廉。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种复合环氧防腐涂料，由甲乙两组分按甲：乙=2:1的比例复合而成，甲乙以质量份数计包含以下组分：

甲组分中按质量份数计包括以下组分：有机硅改性环氧树脂：31-36份，颜料：15-20份，填料：10-15份，增塑剂：10-13份，分散剂：8-12份，成膜助剂：15-20份，消泡剂：5-8份；

乙组分中按质量份数计包括以下组分：聚苯醚树脂粉：20-24份，丁苯橡胶：10-14份，甲苯：5-8份，增塑剂：4-7份，偶联剂：5-8份，辅料：2-4份，阻燃剂：1-3份；

其中，颜料为钛白粉、氧化铁红、炭黑、硫酸钡或氧化铬绿中的一种；填料玻璃鳞片；甲乙组分中的增塑剂均为邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲苯酯或邻苯二甲酸二丁酯中的一种；分散剂为三聚磷酸钠、四聚磷酸钠或六偏磷酸钠中的一种；成膜助剂为乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇或丙二醇中的一种；消泡剂为有机硅、聚醚、有机硅氧烷或酰胺中的一种或几种；

偶联剂为为硅烷偶联剂或锆类偶联剂中的至少一种；阻燃剂选用磷酸三酯；辅料为复合稀土，复合稀土按重量百分比包含以下成分：La：29-32%，Y： 13-15%，Sc：16-18%，Gd：9-11%，Sm： 18-20%，Pr：9-11%，以上各组分之和为100%。

本发明的进一步技术方案为：

前述复合环氧防腐涂料中，填料为玻璃鳞片，玻璃鳞片由80目玻璃鳞片和40目玻璃鳞片按80目玻璃鳞片：40目玻璃鳞片=2:1的比例混合。

玻璃是一种优良的抗化学药品和抗老化性的无机材料，玻璃鳞片是玻璃经1700℃高温熔化再经独特工艺吹制而成的极薄的玻璃碎片，厚度一般为 2-5μm，片晶长度为 100-300μm。玻璃鳞片的片径纵横越大，涂料的抗渗透性能越强。玻璃鳞片能把涂料分割成许多小空间，使涂料中的微裂纹、微气泡相互分割，同时抑制了毛细管作用的渗透。玻璃鳞片的硬化收缩率只有其它材料的几分之一到几十分之一，这大大地提高了涂料的附着力和抗冲击性能，抑制了涂料龟裂、剥落等缺陷；

使用玻璃鳞片防锈填料，由多层与基材近似平行排列的玻璃鳞片颜料构成的鱼鳞效应，可将腐蚀介质的渗透距离延长数倍甚至数十倍。一般玻璃鳞片片径纵横越大，涂料的抗渗透性能越强，但是涂料的表观相对差些。本发明中采用80目和40目的片径大小不一的玻璃鳞片混合使用，以期获得较大片径玻璃鳞片与底材呈平行排列，较小片径的玻璃鳞片以不同角度穿插于空隙中的效果；同时也会使得涂料表面比较平整。

前述复合环氧防腐涂料中，有机硅改性环氧树脂按质量百分比计包括以下成分：环氧树脂：45-50%，去离子水：15-20%，二月桂酸二丁基锡：10-12%，甲基三乙氧基硅烷：20-24%，以上各组分之和为100%。

环氧树脂有优良的附着力和低收缩率；对水、中等酸、碱、盐和溶剂有较好的耐腐蚀性和抗渗透性；其在各种施工条件下均具有良好的成膜性能；能同各种树脂、填料和助剂良好的混溶配制成一系列常用的防腐涂料；易于配制成水性化和厚膜化(高固体化和无溶剂型)等无公害防腐涂料。当然它也有缺点，比如耐候性差,易粉化,高温承受较强的酸、碱、盐和溶剂腐蚀介质能力差。如对环氧树脂进行改性，这些缺陷会显著改善，本发明中采用的是有机硅改性环氧树脂，有机硅改性环氧树脂具有粘结力强、耐化学试剂性能好等优点，且改性环氧能增强了涂料抵御水、离子渗入的能力，提高了涂料与金属基体间的结合力，从而提高涂料的防护能力，此外，还能增加涂料的强度、提高附着力、改善流变性能、降低成本。

前述复合环氧防腐涂料中，聚苯醚树脂粉为淡黄色流动性粉粒状，所述聚苯醚树脂粉为25℃氯仿中测定的特性粘度在0.38dl/g-0.52dl/g之间的聚苯醚树脂。

一种上述复合环氧防腐涂料的制备方法，具体操作步骤如下：

（1）将甲组分中的颜料及填料送至搅拌器中搅拌20min，搅拌速度为90-100r/min，然后加入有机硅改性环氧树脂，搅拌10-13min，搅拌速度为110-120 r/min，等充分混合均匀后依次加入分散剂、成膜助剂及消泡剂，最后添加增稠剂调节涂料至合适黏度,过滤得到复合环氧防腐涂料中的甲组分待用；

（2）向甲苯中加入丁苯橡胶、辅料及阻燃剂并送入搅拌机，搅拌20min，搅拌速度为135-140 r/min，然后加入聚苯醚树脂粉，搅拌15-20min，搅拌速度为90-100 r/min，等充分混合均匀后将偶联剂加入搅拌机中，在高剪切力作用下高速搅拌15min，搅拌速度为300-320 r/min，最后添加适量增塑剂调节涂料至合适黏度,过滤即可得到复合环氧防腐涂料中的乙组份待用；

（3）将步骤（2）中制备好的乙组分喷涂在步骤（1）中制备好的甲组分上，干燥后即得到复合环氧防腐涂料。

本发明的进一步技术方案为：

前述复合环氧防腐涂料的制备方法中，步骤（2）中向搅拌机中加入偶联剂时，采用喷雾法将偶联剂喷入搅拌机中，并控制在1-3min内完成。

本发明的有益效果是：

本发明中采用的颜料主要起遮盖和赋色的作用；采用的填料主要起增强、赋予特殊性能，改变流变性能，降低成本的作用；本发明中采用的增塑剂可以明显降低涂膜的玻璃化温度，进而增强涂膜的柔韧性，同时还可降低乳液涂料的最低成膜温度，改善涂料施工性能；在涂料配制过程中，可能有泡沫产生，故加入适量消泡剂消除出泡沫。

本发明甲组分中添加了分散剂，分散剂能增加基料间的亲和性，能防止粒子絮聚，降低涂料黏度，牢固地吸附在分散粒子的表面，并且提供良好的空间斥力，使粒子在高速搅拌下充分分散后，不会因为范德华力而再次团聚，吸附层也不会在受到外力作用时从粒子表面剥离而导致体系的不稳定，从而优化涂料的物理与化学性能。

本发明甲组分中加入了成膜助剂，成膜助剂为乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇或丙二醇中的一种，加入成膜助剂使得涂料在5°C以下也可以正常成膜，提高了本发明中涂料的耐候性。

本发明的的辅料为复合稀土，由于以上稀土元素的金属原子半径大且稀土具有较高的活性，很容易填补物料间的空隙，同时，稀土元素易和氧、硫等元素化合生成熔点高的化合物，复合稀土的加入在一定程度上提高了制备涂料的分散性和相容性，使产品混合均匀也提高了涂料的阻燃性。

本发明中的复合环氧防腐涂料具有良好的防腐性能，涂料的综合检测结果表明，各项理化指标达到 JG/T224-2007 的要求。涂料的热重分析表明涂料在 260℃时开始加速失重，到 700℃失重率只有 27.44%，热稳定性良好。涂料的阻抗分析结果表明：阻抗值达五个数量级，防腐性能良好。；本发明复合环氧防腐涂料的制备方法简单易行，且成本低廉。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种复合环氧防腐涂料，由甲乙两组分按甲：乙=2:1的比例复合而成，甲乙以质量份数计包含以下组分：

甲组分中按质量份数计包括以下组分：有机硅改性环氧树脂：31份，钛白粉：18份，40目玻璃鳞片：3份，80目玻璃鳞片：6份，邻苯二甲酸二辛酯：13份，四聚磷酸钠：10份，乙二醇丁醚：15份，有机硅：6份；

乙组分中按质量份数计包括以下组分：聚苯醚树脂粉：20份，丁苯橡胶：12份，甲苯：7份，增塑剂：4份，硅烷偶联剂：5份，复合稀土：2份，磷酸三酯：1份；

复合稀土按重量百分比包含以下成分：La：30%，Y：14%，Sc：17%，Gd：10%，Sm：20%，Pr：9%。

有机硅改性环氧树脂按质量百分比计包括以下成分：环氧树脂：50%，去离子水：20%，二月桂酸二丁基锡：10%，甲基三乙氧基硅烷：20%；聚苯醚树脂粉为淡黄色流动性粉粒状，聚苯醚树脂粉为25℃氯仿中测定的特性粘度在0.38dl/g之间的聚苯醚树脂。

上述复合环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

（1）将甲组分中的颜料及填料送至搅拌器中搅拌20min，搅拌速度为90r/min，然后加入有机硅改性环氧树脂，搅拌13min，搅拌速度为115 r/min，等充分混合均匀后依次加入分散剂、成膜助剂及消泡剂，最后添加增稠剂调节涂料至合适黏度,过滤得到复合环氧防腐涂料中的甲组分待用；

（2）向甲苯中加入丁苯橡胶、辅料及阻燃剂并送入搅拌机，搅拌20min，搅拌速度为140 r/min，然后加入聚苯醚树脂粉，搅拌15min，搅拌速度为90r/min，等充分混合均匀后采用喷雾法控制在1min内将偶联剂喷入搅拌机中，在高剪切力作用下高速搅拌15min，搅拌速度为300r/min，最后添加适量增塑剂调节涂料至合适黏度,过滤即可得到复合环氧防腐涂料中的乙组份待用；

（3）将步骤（2）中制备好的乙组分喷涂在步骤（1）中制备好的甲组分上，干燥后即得到复合环氧防腐涂料。

实施例2

本实施例提供一种复合环氧防腐涂料，由甲乙两组分按甲：乙=2:1的比例复合而成，甲乙以质量份数计包含以下组分：

甲组分中按质量份数计包括以下组分：有机硅改性环氧树脂：36份，氧化铁红：15份，40目玻璃鳞片：5份，80目玻璃鳞片：10份，磷酸三甲苯酯：10份，六偏磷酸钠：8份，乙二醇：19份，有机硅氧烷：5份；

乙组分中按质量份数计包括以下组分：聚苯醚树脂粉：22份，丁苯橡胶：10份，甲苯：5份，增塑剂：5份，锆类偶联剂：6份，复合稀土：4份，磷酸三酯：2份；

复合稀土按重量百分比包含以下成分：La：32%，Y：13%，Sc：16%，Gd：9%，Sm：19%，Pr：11%。

有机硅改性环氧树脂按质量百分比计包括以下成分：环氧树脂：48%，去离子水：17%，二月桂酸二丁基锡：11%，甲基三乙氧基硅烷：24%；聚苯醚树脂粉为淡黄色流动性粉粒状，聚苯醚树脂粉为25℃氯仿中测定的特性粘度在0.52dl/g之间的聚苯醚树脂。

上述复合环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

（1）将甲组分中的颜料及填料送至搅拌器中搅拌20min，搅拌速度为100r/min，然后加入有机硅改性环氧树脂，搅拌10min，搅拌速度为120r/min，等充分混合均匀后依次加入分散剂、成膜助剂及消泡剂，最后添加增稠剂调节涂料至合适黏度,过滤得到复合环氧防腐涂料中的甲组分待用；

（2）向甲苯中加入丁苯橡胶、辅料及阻燃剂并送入搅拌机，搅拌20min，搅拌速度为135r/min，然后加入聚苯醚树脂粉，搅拌20min，搅拌速度为100r/min，等充分混合均匀后采用喷雾法控制在3min内将偶联剂喷入搅拌机中，在高剪切力作用下高速搅拌15min，搅拌速度为310 r/min，最后添加适量增塑剂调节涂料至合适黏度,过滤即可得到复合环氧防腐涂料中的乙组份待用；

（3）将步骤（2）中制备好的乙组分喷涂在步骤（1）中制备好的甲组分上，干燥后即得到复合环氧防腐涂料。

实施例3

本实施例提供一种复合环氧防腐涂料，由甲乙两组分按甲：乙=2:1的比例复合而成，甲乙以质量份数计包含以下组分：

甲组分中按质量份数计包括以下组分：有机硅改性环氧树脂：32份，硫酸钡：20份，40目玻璃鳞片：4份，80目玻璃鳞片：8份，邻苯二甲酸二丁酯：11份，三聚磷酸钠：12份，乙二醇乙醚：17份，酰胺：8份；

乙组分中按质量份数计包括以下组分：聚苯醚树脂粉：21份，丁苯橡胶：10份，甲苯：8份，增塑剂：6份，锆类偶联剂：7份，复合稀土：3份，磷酸三酯：1份；

复合稀土按重量百分比包含以下成分：La：29%，Y：15%，Sc：18%，Gd：11%，Sm：18%，Pr：9%。

有机硅改性环氧树脂按质量百分比计包括以下成分：环氧树脂：48%，去离子水：18%，二月桂酸二丁基锡：12%，甲基三乙氧基硅烷：22%；聚苯醚树脂粉为淡黄色流动性粉粒状，聚苯醚树脂粉为25℃氯仿中测定的特性粘度在0.45dl/g之间的聚苯醚树脂。

上述复合环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

（1）将甲组分中的颜料及填料送至搅拌器中搅拌20min，搅拌速度为95r/min，然后加入有机硅改性环氧树脂，搅拌11min，搅拌速度为110 r/min，等充分混合均匀后依次加入分散剂、成膜助剂及消泡剂，最后添加增稠剂调节涂料至合适黏度,过滤得到复合环氧防腐涂料中的甲组分待用；

（2）向甲苯中加入丁苯橡胶、辅料及阻燃剂并送入搅拌机，搅拌20min，搅拌速度为137r/min，然后加入聚苯醚树脂粉，搅拌18min，搅拌速度为95 r/min，等充分混合均匀后采用喷雾法控制在2min内将偶联剂喷入搅拌机中，在高剪切力作用下高速搅拌15min，搅拌速度为320r/min，最后添加适量增塑剂调节涂料至合适黏度,过滤即可得到复合环氧防腐涂料中的乙组份待用；

（3）将步骤（2）中制备好的乙组分喷涂在步骤（1）中制备好的甲组分上，干燥后即得到复合环氧防腐涂料。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种复合环氧防腐涂料，其特征在于：由甲乙两组分按甲：乙=2:1的比例复合而成，所述甲乙以质量份数计包含以下组分：

所述甲组分中按质量份数计包括以下组分：有机硅改性环氧树脂：31-36份，颜料：15-20份，填料：10-15份，增塑剂：10-13份，分散剂：8-12份，成膜助剂：15-20份，消泡剂：5-8份；

所述乙组分中按质量份数计包括以下组分：聚苯醚树脂粉：20-24份，丁苯橡胶：10-14份，甲苯：5-8份，增塑剂：4-7份，偶联剂：5-8份，辅料：2-4份，阻燃剂：1-3份；

其中，所述的颜料为钛白粉、氧化铁红、炭黑、硫酸钡或氧化铬绿中的一种；所述填料玻璃鳞片；所述的甲乙组分中的增塑剂均为邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲苯酯或邻苯二甲酸二丁酯中的一种；所述的分散剂为三聚磷酸钠、四聚磷酸钠或六偏磷酸钠中的一种；所述的成膜助剂为乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇或丙二醇中的一种；所述的消泡剂为有机硅、聚醚、有机硅氧烷或酰胺中的一种或几种；

所述的偶联剂为为硅烷偶联剂或锆类偶联剂中的至少一种；所述的阻燃剂选用磷酸三酯；所述的辅料为复合稀土，所述的复合稀土按重量百分比包含以下成分：La：29-32%，Y： 13-15%，Sc：16-18%，Gd：9-11%，Sm： 18-20%，Pr：9-11%，以上各组分之和为100%。

2.根据权利要求1所述的复合环氧防腐涂料，其特征在于：所述填料为玻璃鳞片，所述的玻璃鳞片由80目玻璃鳞片和40目玻璃鳞片按80目玻璃鳞片：40目玻璃鳞片=2:1的比例混合。

3.根据权利要求1所述的复合环氧防腐涂料，其特征在于：所述的有机硅改性环氧树脂按质量百分比计包括以下成分：环氧树脂：45-50%，去离子水：15-20%，二月桂酸二丁基锡：10-12%，甲基三乙氧基硅烷：20-24%，以上各组分之和为100%。

4.根据权利要求1所述的复合环氧防腐涂料，其特征在于：所述聚苯醚树脂粉为淡黄色流动性粉粒状，所述聚苯醚树脂粉为25℃氯仿中测定的特性粘度在0.38dl/g-0.52dl/g之间的聚苯醚树脂。

5.如权利要求1-4中任一权利要求所述复合环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

（1）将甲组分中的颜料及填料送至搅拌器中搅拌20min，搅拌速度为90-100r/min，然后加入有机硅改性环氧树脂，搅拌10-13min，搅拌速度为110-120 r/min，等充分混合均匀后依次加入分散剂、成膜助剂及消泡剂，最后添加增稠剂调节涂料至合适黏度,过滤得到复合环氧防腐涂料中的甲组分待用；

（2）向甲苯中加入丁苯橡胶、辅料及阻燃剂并送入搅拌机，搅拌20min，搅拌速度为135-140 r/min，然后加入聚苯醚树脂粉，搅拌15-20min，搅拌速度为90-100 r/min，等充分混合均匀后将偶联剂加入搅拌机中，在高剪切力作用下高速搅拌15min，搅拌速度为300-320 r/min，最后添加适量增塑剂调节涂料至合适黏度,过滤即可得到复合环氧防腐涂料中的乙组份待用；

（3）将步骤（2）中制备好的乙组分喷涂在步骤（1）中制备好的甲组分上，干燥后即得到复合环氧防腐涂料。

6.根据权利要求5所述的复合环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中向搅拌机中加入偶联剂时，采用喷雾法将偶联剂喷入搅拌机中，并控制在1-3min内完成。