CN104327672A - 一种高强度高附着力防锈蚀船舱涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度高附着力防锈蚀船舱涂料，其原料按重量份包括：环氧树脂45-50份，改性双环戊二烯石油树脂33-36份，丁苯橡胶12-16份，改性碳纳米管25-28份，纳米膨润土4-7份，氧化铁8-11份，聚酰胺蜡3-6份，氧化铝10-15份，钛酸酯偶联剂KR-38S1.5-1.9份，纳米级防锈颜料2-5份，消泡剂1.2-1.8份，流平剂1.4-1.7份，流变助剂0.6-1份，二甲苯13-16份，溶剂45-48份。本发明具有高强度、高附着力，且防锈蚀性能好，能够满足船舶制造工业需求。

Description

一种高强度高附着力防锈蚀船舱涂料
技术领域
本发明涉及船舱涂料技术领域，尤其涉及一种高强度高附着力防锈蚀船舱涂料。
背景技术
海洋环境是十分严酷的腐蚀环境，海洋上方空气湿度高且其中含有大量盐分，船舶的船舱长期处于这样的环境中，腐蚀极其严重，对安全生产带来的严重的危害，同时，船体随着海洋昼夜温差变化容易产生形变，更加剧了涂料从船舱表面剥落，目前，市场上有很多防锈蚀船舱涂料，然而，这些涂料强度不高、附着力不强，不能满足船舶制造工业中对船舱涂料的要求。
发明内容
基本背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强度高附着力防锈蚀船舱涂料，具有高强度、高附着力，且防锈蚀性能好，能够满足船舶制造工业需求。
本发明提出的一种高强度高附着力防锈蚀船舱涂料，其原料按重量份包括：环氧树脂45-50份，改性双环戊二烯石油树脂33-36份，丁苯橡胶12-16份，改性碳纳米管25-28份，纳米膨润土4-7份，氧化铁8-11份，聚酰胺蜡3-6份，氧化铝10-15份，钛酸酯偶联剂KR-38S 1.5-1.9份，纳米级防锈颜料2-5份，消泡剂1.2-1.8份，流平剂1.4-1.7份，流变助剂0.6-1份，二甲苯13-16份，溶剂45-48份；
其中改性双环戊二烯石油树脂的制备方法为：按重量份将80-85份双环戊二烯石油树脂和10-15份丁基橡胶混合均匀，再加入55-58份混合溶剂混合均匀，混合溶剂由丙二醇甲醚醋酸酯和正丁醇以物质的量比为2-3：1-2组成，继续加入1.2-1.5份乙酸乙酯、0.5-0.8份硫磺和0.1-0.3份助交联剂TAIC后以350-370rpm的搅拌速度搅拌，在搅拌过程中以12-15℃/min的平均升温速度将温度升至92-95℃，再以2.6-2.9℃/min的平均升温速度将温度升至125-128℃，保温3-5h后冷却至室温得到改性双环戊二烯石油树脂；
改性碳纳米管的制备过程中，改性碳纳米管的制备过程中，按重量份将1-4份碳纳米管和15-20份45-50wt%的氢氧化钾溶液混合均匀进行第一次超声分散，第一次超声分散的时间为4-6h，第一次超声分散的频率为30-35KHz，第一次超声分散的功率为1000-1200W，调节pH值为6.8-7.2后，抽滤、干燥得到物料A，将物料A、20-25份浓度为96-98wt%硫酸加入第一反应容器，搅拌20-24h，搅拌速度为50-60rpm，再加入10-13份浓度为23-26wt%的盐酸进行第二次超声分散，第二次超声分散的时间为0.5-1h，第二次超声分散的频率为52-57KHz，第二次超声分散的功率为1200-1400W，调节pH值为6.9-7.0后，抽滤、干燥得到物料B，将物料B、2-5份正丁胺、30-35份四氢呋喃加入第二反应容器进行第三次超声分散，第三次超声分散的时间为5-8h，第三次超声分散的频率为115-130KHz，第三次超声分散的功率为1300-1500W，再陈化2-3.5h，抽滤、干燥得到改性碳纳米管。
优选地，环氧树脂的环氧值为0.15-0.2。
优选地，环氧树脂、改性双环戊二烯石油树脂、丁苯橡胶的重量比为46-48：34-35：13-15份。
优选地，其原料按重量份包括：环氧树脂46-48份，改性双环戊二烯石油树脂34-35份，丁苯橡胶13-15份，改性碳纳米管26-27份，氧化铁9-10份，聚酰胺蜡4-5份，氧化铝11-13份，钛酸酯偶联剂KR-38S 1.6-1.8份，纳米级防锈颜料3-4份，消泡剂1.5-1.6份，流平剂1.5-1.6份，流变助剂0.7-0.9份，二甲苯14-15份，溶剂46-47份。
优选地，改性双环戊二烯石油树脂的制备方法为：按重量份将81-83份双环戊二烯石油树脂和12-14份丁基橡胶混合均匀，再加入56-57份混合溶剂混合均匀，混合溶剂由丙二醇甲醚醋酸酯和正丁醇以物质的量比为2.2-2.6：1.2-1.5组成，继续加入1.3-1.4份乙酸乙酯、0.6-0.7份硫磺和0.2-0.3份助交联剂TAIC后以355-360rpm的搅拌速度搅拌，在搅拌过程中以13-14℃/min的平均升温速度将温度升至93-94℃，再以2.7-2.8℃/min的平均升温速度将温度升至126-127℃，保温3.5-4h后冷却至室温得到改性双环戊二烯石油树脂。
优选地，改性碳纳米管的制备过程中，按重量份将2-3份碳纳米管和16-18份46-48wt%的氢氧化钾溶液混合均匀进行第一次超声分散，第一次超声分散的时间为4.5-5h，第一次超声分散的频率为32-34KHz，第一次超声分散的功率为1100-1150W，调节pH值为6.9-7.1后，抽滤、干燥得到物料A，将物料A、22-23份浓度为96-98wt%硫酸加入第一反应容器，搅拌21-22h，搅拌速度为54-56rpm，再加入11-12份浓度为24-25wt%的盐酸进行第二次超声分散，第二次超声分散0.6-0.7h，第二次超声分散的频率为54-55KHz，第二次超声分散的功率为1280-1300W，调节pH值为6.9-7.0后，抽滤、干燥得到物料B，将物料B、3-4份正丁胺、33-34份四氢呋喃加入第二反应容器进行第三次超声分散，第三次超声分散的时间为6-7h，第三次超声分散的频率为118-120KHz，第三次超声分散的功率为1360-1400W，再陈化2.8-3.2h，抽滤、干燥得到改性碳纳米管。
本发明以环氧树脂、改性双环戊二烯石油树脂、丁苯橡胶作为主料，使本发明具有较高的强度和附着力，改性双环戊二烯石油树脂经丁基橡胶改性后，强度和附着力都有了显著的提升，而环氧值为0.15-0.2的环氧树脂本身就具有较好的强度和附着力；添加的改性碳纳米管、氧化铁、氧化铝大大提高了本发明的强度、耐磨性能、抗冲击性能和附着力，其中改性碳纳米管是碳纳米管被正丁胺改性制成的，碳纳米管是一种性能优异的纳米材料，既具有碳纤维的固有性质，又具有纺织纤维的柔软可编性以及高分子材料的易加工性，由于其表面含有多个非配对原子，经过改性修饰后，应用范围更为广泛，当采用正丁胺对碳纳米管改性修饰时，正丁胺表面带有的氨基活性官能基团能与碳纳米管形成酰胺键，从而被牢固地接枝到碳纳米管表面，改变了碳纳米管的在主料中的界面能，降低了碳纳米管的有序度，使得碳纳米管更易于高度分散、深度嵌入主料之中，同时氨基活性官能基团能够能与主料发生反应，使两者牢固的结合在一起形成界面，同时碳纳米管极易向船舱表面金属分子间扩散，从而极大地提高了本发明的附着力，当本发明受到冲击、摩擦等作用力时，主料上的负载能够通过界面转移到碳纳米管上，从而吸收更多的作用力，增强了本发明的强度、耐磨等性能；而钛酸酯偶联剂KR-38S作为偶联剂，一方面能够使上述添加的改性碳纳米管、氧化铁、氧化铝均匀地分布在主料之中，另一方面也能通过与船舱表面金属分子发生反应，形成共价键，又进一步提高了本发明的附着力；而选用聚酰胺蜡作为触变剂，具有触变性强、对涂料运动粘性影响小，能与上述添加的改性碳纳米管、氧化铁、氧化铝在主料中形成三维立体网状结构，使本发明具有良好的触变性，也加大了本发明的强度；以氧化铁、氧化铝和纳米级防锈颜料构成的防锈蚀体系，大大提高了本发明的防锈蚀能力。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高强度高附着力防锈蚀船舱涂料，其原料按重量份包括：环氧树脂50份，改性双环戊二烯石油树脂33份，丁苯橡胶16份，改性碳纳米管25份，纳米膨润土7份，氧化铁8份，聚酰胺蜡6份，氧化铝10份，钛酸酯偶联剂KR-38S 1.9份，纳米级防锈颜料2份，消泡剂1.8份，流平剂1.4份，流变助剂1份，二甲苯13份，溶剂48份；环氧树脂的环氧值为0.15；
其中改性双环戊二烯石油树脂的制备方法为：按重量份将85份双环戊二烯石油树脂和10份丁基橡胶混合均匀，再加入58份混合溶剂混合均匀，混合溶剂由丙二醇甲醚醋酸酯和正丁醇以物质的量比为2：2组成，继续加入1.2份乙酸乙酯、0.8份硫磺和0.1份助交联剂TAIC后以370rpm的搅拌速度搅拌，在搅拌过程中以12℃/min的平均升温速度将温度升至95℃，再以2.6℃/min的平均升温速度将温度升至128℃，保温3h后冷却至室温得到改性双环戊二烯石油树脂；
改性碳纳米管的制备过程中，按重量份将4份碳纳米管和15份50wt%的氢氧化钾溶液混合均匀进行第一次超声分散，第一次超声分散的时间为4h，第一次超声分散的频率为35KHz，第一次超声分散的功率为1000W，调节pH值为7.2后，抽滤、干燥得到物料A，将物料A、20份浓度为98wt%硫酸加入第一反应容器，搅拌20h，搅拌速度为60rpm，再加入10份浓度为26wt%的盐酸进行第二次超声分散，第二次超声分散的时间为0.5h，第二次超声分散的频率为57KHz，第二次超声分散的功率为1200W，调节pH值为7.0后，抽滤、干燥得到物料B，将物料B、2份正丁胺、35份四氢呋喃加入第二反应容器进行第三次超声分散，第三次超声分散的时间为5h，第三次超声分散的频率为130KHz，第三次超声分散的功率为1300W，再陈化3.5h，抽滤、干燥得到改性碳纳米管。
实施例2
本发明提出的一种高强度高附着力防锈蚀船舱涂料，其原料按重量份包括：环氧树脂45份，改性双环戊二烯石油树脂36份，丁苯橡胶12份，改性碳纳米管28份，纳米膨润土4份，氧化铁11份，聚酰胺蜡3份，氧化铝15份，钛酸酯偶联剂KR-38S 1.5份，纳米级防锈颜料5份，消泡剂1.2份，流平剂1.7份，流变助剂0.6份，二甲苯16份，溶剂45份；环氧树脂的环氧值为0.2；
其中改性双环戊二烯石油树脂的制备方法为：按重量份将80份双环戊二烯石油树脂和15份丁基橡胶混合均匀，再加入55份混合溶剂混合均匀，混合溶剂由丙二醇甲醚醋酸酯和正丁醇以物质的量比为3：1组成，继续加入1.5份乙酸乙酯、0.5份硫磺和0.3份助交联剂TAIC后以350rpm的搅拌速度搅拌，在搅拌过程中以15℃/min的平均升温速度将温度升至92℃，再以2.9℃/min的平均升温速度将温度升至125℃，保温5h后冷却至室温得到改性双环戊二烯石油树脂；
改性碳纳米管的制备过程中，按重量份将1份碳纳米管和20份45wt%的氢氧化钾溶液混合均匀进行第一次超声分散，第一次超声分散的时间为6h，第一次超声分散的频率为30KHz，第一次超声分散的功率为1200W，调节pH值为6.8后，抽滤、干燥得到物料A，将物料A、25份浓度为96wt%硫酸加入第一反应容器，搅拌24h，搅拌速度为50rpm，再加入13份浓度为23wt%的盐酸进行第二次超声分散，第二次超声分散的时间为1h，第二次超声分散的频率为52KHz，第二次超声分散的功率为1400W，调节pH值为6.9后，抽滤、干燥得到物料B，将物料B、5份正丁胺、30份四氢呋喃加入第二反应容器进行第三次超声分散，第三次超声分散的时间为8h，第三次超声分散的频率为115KHz，第三次超声分散的功率为1500W，再陈化2h，抽滤、干燥得到改性碳纳米管。
实施例3
本发明提出的一种高强度高附着力防锈蚀船舱涂料，其原料按重量份包括：环氧树脂48份，改性双环戊二烯石油树脂34份，丁苯橡胶15份，改性碳纳米管26份，氧化铁10份，聚酰胺蜡4份，氧化铝13份，钛酸酯偶联剂KR-38S 1.6份，纳米级防锈颜料4份，消泡剂1.5份，流平剂1.6份，流变助剂0.7份，二甲苯15份，溶剂46份；环氧树脂的环氧值为0.18；
其中改性双环戊二烯石油树脂的制备方法为：按重量份将83份双环戊二烯石油树脂和12份丁基橡胶混合均匀，再加入57份混合溶剂混合均匀，混合溶剂由丙二醇甲醚醋酸酯和正丁醇以物质的量比为2.2： 1.5组成，继续加入1.3份乙酸乙酯、0.7份硫磺和0.2份助交联剂TAIC后以360rpm的搅拌速度搅拌，在搅拌过程中以13℃/min的平均升温速度将温度升至94℃，再以2.7℃/min的平均升温速度将温度升至127℃，保温3.5h后冷却至室温得到改性双环戊二烯石油树脂；
改性碳纳米管的制备过程中，按重量份将3份碳纳米管和16份48wt%的氢氧化钾溶液混合均匀进行第一次超声分散，第一次超声分散的时间为4.5h，第一次超声分散的频率为34KHz，第一次超声分散的功率为1100W，调节pH值为7.1后，抽滤、干燥得到物料A，将物料A、22份浓度为98wt%硫酸加入第一反应容器，搅拌21h，搅拌速度为56rpm，再加入11份浓度为25wt%的盐酸进行第二次超声分散，第二次超声分散的时间为0.6h，第二次超声分散的频率为55KHz，第二次超声分散的功率为1280W，调节pH值为7.0后，抽滤、干燥得到物料B，将物料B、3份正丁胺、34份四氢呋喃加入第二反应容器进行第三次超声分散，第三次超声分散的时间为6h，第三次超声分散的频率为120KHz，第三次超声分散的功率为1360W，再陈化3.2h，抽滤、干燥得到改性碳纳米管。
实施例4
本发明提出的一种高强度高附着力防锈蚀船舱涂料，其原料按重量份包括：环氧树脂46份，改性双环戊二烯石油树脂35份，丁苯橡胶13份，改性碳纳米管27份，氧化铁9份，聚酰胺蜡5份，氧化铝11份，钛酸酯偶联剂KR-38S 1.8份，纳米级防锈颜料3份，消泡剂1.6份，流平剂1.5份，流变助剂0.9份，二甲苯14份，溶剂47份；环氧树脂的环氧值为0.16；
其中改性双环戊二烯石油树脂的制备方法为：按重量份将81份双环戊二烯石油树脂和14份丁基橡胶混合均匀，再加入56份混合溶剂混合均匀，混合溶剂由丙二醇甲醚醋酸酯和正丁醇以物质的量比为2.6：1.2组成，继续加入1.4份乙酸乙酯、0.6份硫磺和0.3份助交联剂TAIC后以355rpm的搅拌速度搅拌，在搅拌过程中以14℃/min的平均升温速度将温度升至93℃，再以2.8℃/min的平均升温速度将温度升至126℃，保温4h后冷却至室温得到改性双环戊二烯石油树脂；
改性碳纳米管的制备过程中，按重量份将2份碳纳米管和18份46wt%的氢氧化钾溶液混合均匀进行第一次超声分散，第一次超声分散的时间为5h，第一次超声分散的频率为32KHz，第一次超声分散的功率为1150W，调节pH值为6.9后，抽滤、干燥得到物料A，将物料A、23份浓度为96wt%硫酸加入第一反应容器，搅拌22h，搅拌速度为54rpm，再加入12份浓度为24wt%的盐酸进行第二次超声分散，第二次超声分散的时间为0.7h，第二次超声分散的频率为54KHz，第二次超声分散的功率为1300W，调节pH值为6.9后，抽滤、干燥得到物料B，将物料B、4份正丁胺、33份四氢呋喃加入第二反应容器进行第三次超声分散，第三次超声分散的时间为7h，第三次超声分散的频率为118KHz，第三次超声分散的功率为1400W，再陈化2.8h，抽滤、干燥得到改性碳纳米管。
对实施例1-4进行性能测试，选用某款市售防锈蚀涂料作为对照组，其结果如下所示：
检测项目 实施例1-4平均值 对照组 依据标准
硬度 H HB GB/T 6739
耐冲击（kg·cm） 62 55 GB/T 1732
附着力 1级 2级 GB/T 9286-1998
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高强度高附着力防锈蚀船舱涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：环氧树脂45-50份，改性双环戊二烯石油树脂33-36份，丁苯橡胶12-16份，改性碳纳米管25-28份，纳米膨润土4-7份，氧化铁8-11份，聚酰胺蜡3-6份，氧化铝10-15份，钛酸酯偶联剂KR-38S 1.5-1.9份，纳米级防锈颜料2-5份，消泡剂1.2-1.8份，流平剂1.4-1.7份，流变助剂0.6-1份，二甲苯13-16份，溶剂45-48份；
其中改性双环戊二烯石油树脂的制备方法为：按重量份将80-85份双环戊二烯石油树脂和10-15份丁基橡胶混合均匀，再加入55-58份混合溶剂混合均匀，混合溶剂由丙二醇甲醚醋酸酯和正丁醇以物质的量比为2-3：1-2组成，继续加入1.2-1.5份乙酸乙酯、0.5-0.8份硫磺和0.1-0.3份助交联剂TAIC后以350-370rpm的搅拌速度搅拌，在搅拌过程中以12-15℃/min的平均升温速度将温度升至92-95℃，再以2.6-2.9℃/min的平均升温速度将温度升至125-128℃，保温3-5h后冷却至室温得到改性双环戊二烯石油树脂；
改性碳纳米管的制备过程中，按重量份将1-4份碳纳米管和15-20份45-50wt%的氢氧化钾溶液混合均匀进行第一次超声分散，第一次超声分散的时间为4-6h，第一次超声分散的频率为30-35KHz，第一次超声分散的功率为1000-1200W，调节pH值为6.8-7.2后，抽滤、干燥得到物料A，将物料A、20-25份浓度为96-98wt%硫酸加入第一反应容器，搅拌20-24h，搅拌速度为50-60rpm，再加入10-13份浓度为23-26wt%的盐酸进行第二次超声分散，第二次超声分散的时间为0.5-1h，第二次超声分散的频率为52-57KHz，第二次超声分散的功率为1200-1400W，调节pH值为6.9-7.0后，抽滤、干燥得到物料B，将物料B、2-5份正丁胺、30-35份四氢呋喃加入第二反应容器进行第三次超声分散，第三次超声分散的时间为5-8h，第三次超声分散的频率为115-130KHz，第三次超声分散的功率为1300-1500W，再陈化2-3.5h，抽滤、干燥得到改性碳纳米管。
2.根据权利要求1所述高强度高附着力防锈蚀船舱涂料，其特征在于，环氧树脂的环氧值为0.15-0.2。
3.根据权利要求1或2所述高强度高附着力防锈蚀船舱涂料，其特征在于，环氧树脂、改性双环戊二烯石油树脂、丁苯橡胶的重量比为46-48：34-35：13-15份。
4.根据权利要求1-3任一项所述高强度高附着力防锈蚀船舱涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：环氧树脂46-48份，改性双环戊二烯石油树脂34-35份，丁苯橡胶13-15份，改性碳纳米管26-27份，氧化铁15-16份，聚酰胺蜡4-5份，氧化铝11-13份，钛酸酯偶联剂KR-38S 1.6-1.8份，纳米级防锈颜料3-4份，消泡剂1.5-1.6份，流平剂1.5-1.6份，流变助剂0.7-0.9份，二甲苯14-15份，溶剂46-47份。
5.根据权利要求1-4任一项所述高强度高附着力防锈蚀船舱涂料，其特征在于，改性双环戊二烯石油树脂的制备方法为：按重量份将81-83份双环戊二烯石油树脂和12-14份丁基橡胶混合均匀，再加入56-57份混合溶剂混合均匀，混合溶剂由丙二醇甲醚醋酸酯和正丁醇以物质的量比为2.2-2.6：1.2-1.5组成，继续加入1.3-1.4份乙酸乙酯、0.6-0.7份硫磺和0.2-0.3份助交联剂TAIC后以355-360rpm的搅拌速度搅拌，在搅拌过程中以13-14℃/min的平均升温速度将温度升至93-94℃，再以2.7-2.8℃/min的平均升温速度将温度升至126-127℃，保温3.5-4h后冷却至室温得到改性双环戊二烯石油树脂。
6.根据权利要求1-5任一项所述高强度高附着力防锈蚀船舱涂料，其特征在于，改性碳纳米管的制备过程中，按重量份将2-3份碳纳米管和16-18份46-48wt%的氢氧化钾溶液混合均匀进行第一次超声分散，第一次超声分散的时间为4.5-5h，第一次超声分散的频率为32-34KHz，第一次超声分散的功率为1100-1150W，调节pH值为6.9-7.1后，抽滤、干燥得到物料A，将物料A、22-23份浓度为96-98wt%硫酸加入第一反应容器，搅拌21-22h，搅拌速度为54-56rpm，再加入11-12份浓度为24-25wt%的盐酸进行第二次超声分散，第二次超声分散0.6-0.7h，第二次超声分散的频率为54-55KHz，第二次超声分散的功率为1280-1300W，调节pH值为6.9-7.0后，抽滤、干燥得到物料B，将物料B、3-4份正丁胺、33-34份四氢呋喃加入第二反应容器进行第三次超声分散，第三次超声分散的时间为6-7h，第三次超声分散的频率为118-120KHz，第三次超声分散的功率为1360-1400W，再陈化2.8-3.2h，抽滤、干燥得到改性碳纳米管。
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