CN105111894B - 一种厚浆成膜陶瓷防腐耐磨涂料的组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种厚浆成膜陶瓷防腐耐磨涂料组合物，所述组合物按质量比由A组分和B组分为A：B＝(5～8)：1组成；所述A组分的组合物成分和质量百分比含量是：混合环氧树脂为30～65％，混合陶瓷粉为25～60％，混合助剂为1～5％，硅烷偶联剂为1～5％；所述B组分为吡啶衍生物与咪唑衍生物的混合物，其混合质量比为吡啶衍生物：咪唑衍生物＝1：1。本发明的组合物原料易得，价格相对便宜，制备工艺简单、易于操作，得到的涂料物理化学性能优良，具有耐磨性能好和耐腐蚀性好等特点，具有广泛推广使用的市场前景。本发明还公开了一种厚浆成膜陶瓷防腐耐磨涂料组合物的制备方法。

Description

一种厚浆成膜陶瓷防腐耐磨涂料的组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种陶瓷防腐耐磨双组分环氧树脂涂料，特别涉及一种应用于石油管线、船舶甲板，需要防腐、耐磨领域的涂料。

背景技术

涂料是重要的金属防护措施。一般的涂料由树脂，填料，助剂，溶剂组成。特殊涂料，可无溶剂而成为粉末涂料。但无论哪种的类型涂料，决定涂层最重要性能的是树脂与填料。这就意味着改变树脂与填料就可以改变涂层的性能。

随着使用环境的变化，对涂层性能有了更多的要求，不仅要求涂层对金属有一般的防腐保护作用，还要求一些特殊的功能。例如：耐磨性等，以满足一些场合的特殊要求。例如，输运含有微细沙的管线，船舶甲板，研磨机械等方面的涂料。

在磨耗、腐蚀的环境下，涂层受到摩擦、摩擦产生的应力以及腐蚀的作用，不仅涂层因磨耗而失效，同时因应力得不到及时的释放，加速涂层老化，缩短涂层对金属保护的时间。增加了维修费用，进而造成设备因腐蚀而发生更大的危害。

为满足涂层在磨耗与腐蚀环境的使用，从涂层的组成分析，需要改变树脂，包括固化剂或填料，或同时改变树脂与填料以适应其在磨耗与腐蚀的环境中的使用。

在已使用的涂料中，环氧树脂是最重要的防腐涂料。环氧树脂包括双酚A环氧树脂，双酚F环氧树脂以及酚醛环氧树脂等。

酚醛环氧树脂具有耐温，高硬度以及耐酸，耐碱，耐磨的优点。

双酚A环氧树脂具有粘度小，释放应力等特点。

双酚F环氧树脂柔韧性好，粘度低，对外界的应力反应快。

正是这些树脂在分子结构上的差异，对应力与磨耗表现出了不同的效果。实践表明：其防腐性能与应力与使用的环氧树脂的种类，分子量有密切的关系；分子量较大的环氧树脂一般来说，产生的收缩较小，产生的应力较小。

对外界的应力反应除了与环氧树脂结构有关外，还与配合环氧树脂使用的固化剂有关。一般来说，含有长链的固化剂对外界应力有更大的内耗。

应力是在外力或涂层固化中产生的，产生应力的涂层如果不能得到及时有效的释放，将残留在涂层中，将会加速涂层的失效。众多的实验数据表明：应力也与固化剂结构，种类，链长度对外界应力响应有密切的关系。

在涂料的磨蚀的过程中，涂层中的填料会极大的影响涂层的耐磨性。尤其是不同填料的组合与搭配的协同作用结果会影响涂层的磨耗。在已有的专利和文献中，对采用涂层提高耐磨蚀性有过报道。例如，专利CN104130662A。但这些仅考虑了其填充性，而忽略了填料与树脂之间的作用。

同时，树脂本身的硬度和弹性也会影响耐磨耗性。一般来说，涂层硬度越高，耐磨耗性越大；弹性越大，耐磨性越好。依据这样的基本认识，人们力图在设计耐磨与耐腐蚀涂层。

在以往的耐磨涂料中，人们往往注意到涂层的柔韧性，大多选择聚氨酯涂层，但是在防腐性能方面，与环氧树脂相比，聚氨酯涂料还存在一定的差距，将环氧树脂设计成一种耐磨防腐的涂料是需要解决的重要问题。

在一些特殊的腐蚀环境中，如硫化氢，二氧化碳，这些腐蚀介质会透过涂层扩散到涂层基底与金属发生腐蚀，因此，需要在涂层加入特殊的物质进行保护。

在硫化氢与二氧化碳腐蚀环境中，所加入特殊物质比较有效的是咪唑与吡啶的有机化合物，但这些若作为小分子在涂层将会影响涂层的性能。

在涂料施工中，一道涂层因为薄，难以保证涂层的保护作用，为提高防腐性能往往需要做几道涂层中，在几道涂层的施工中，因为时间间隔把握不准，容易造成层与层时间相容性变差而影响涂层的保护作用或咬底，因此，做成厚浆涂层是解决上述问题的重要方法。

发明内容

本发明的目的是要解决一次施工和特殊介质的防腐问题，克服现有技术存在的不足，而提供一种具有耐磨与耐腐蚀性能的厚浆成膜陶瓷防腐耐磨涂料组合物及其制备方法。

为实现上述目的，本发明通过采用混合环氧树脂提高消除应力，提高磨耗。同时，利用陶瓷粉增强防腐和耐磨性能，并结合施工性能，充分考虑涂层与基材作用，陶瓷颗粒与树脂作用，设计研究了一种厚浆成膜陶瓷防腐耐磨涂料的组合物与制备方法。解决技术问题的具体技术方案是：

一种厚浆成膜陶瓷防腐耐磨涂料组合物，按质量百分比由A组分和B组分A：B＝(5～8)： 1组成；其中，所述A组分的组合物成分和质量百分比含量是：混合环氧树脂为30～65％，混合陶瓷粉为25～60％，混合助剂为1～5％，硅烷偶联剂为1～5％；所述B组分为吡啶衍生物与咪唑衍生物的混合物，其混合质量比为吡啶衍生物：咪唑衍生物＝1：1。

上述所述的混合环氧树脂为酚醛环氧树脂，双酚AE51环氧树脂和双酚F环氧树脂的混合物，其混合的质量比为双酚AE51环氧树脂：双酚F环氧树脂：酚醛环氧树脂＝8：1：1，其中所述酚醛环氧树脂的分子量为3000-8000，所述双酚F树脂的分子量为5000-10000。

上述所述的混合陶瓷粉为煅烧氧化铝，空心玻璃微珠和云母的混合物，其混合质量比为煅烧氧化铝：空心玻璃微珠：云母＝5：2：3。

上述所述的混合助剂为甲辛醚和二乙二醇丁醚醋酸酯的混合物，其混合质量比为甲辛醚：二乙二醇丁醚醋酸酯＝9：1。

上述所述的硅烷偶联剂是指含有NCO基的硅烷偶联剂，其分子结构的特征为：

其中R为碳原子数为1～5的烷基，n＝1～5。

上述所述的B组分的固化剂为含氮有机化合物的组合物，由吡啶衍生物与咪唑衍生物组成；其中所述吡啶衍生物的分子结构与反应过程为：

其中，n＝1～5。

所述的咪唑衍生物的分子结构与反应过程为：

其中，n＝1～5。

上述所述的含氮固化剂是在80℃的温度下，水反应4小时所得到的产物。

为实现上述目的，解决技术问题的另一技术方案是：

一种厚浆成膜陶瓷防腐耐磨涂料组合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将混合环氧树脂，混合陶瓷粉加入搅拌槽，以1000～2000r/min的搅拌速度，边搅拌边依次加入混合助剂、硅烷偶联剂，搅拌分散8～15min，再经砂磨机磨至细度为5μm，过滤出料，得到A组分；

(2)将吡啶衍生物与咪唑衍生物加入配料罐，以1000～2000r/min分散10-15min至均匀，过滤得到B组分；

(3)将步骤(1)和步骤(2)分别获得的A组分和B组分按质量比混合搅拌均匀，得到厚浆成膜陶瓷防腐耐磨涂料。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所附的权利要求书所限定的范围。

实施例1

一、组分配比：

A组分混合物各组成成分及质量百分比为：

B组分的成分及占A组分总重的质量比：

吡啶衍生物 10％，

咪唑衍生物 10％；

二、制备方法：

(1)将混合环氧树脂，混合陶瓷粉加入搅拌槽，以1000～2000r/min的搅拌速度，边搅拌边依次加入混合助剂、硅烷偶联剂，搅拌分散8～15min，再经砂磨机磨至细度为5μm，过滤出料，得到A组分；

(2)将吡啶与咪唑衍生物加入配料罐，以1000～2000r/min分散10-15min至均匀，过滤得到B组分；

(3)将步骤(1)和步骤(2)分别获得的A组分和B组分按质量比混合搅拌均匀，得到一种厚浆成膜陶瓷防腐耐磨涂料。

三、本实施例测试效果：

对涂装后的涂层进行测试，在磨耗仪上用1kg载荷磨损800圈，对质量损失、铅笔硬度、附着力、抗冲击性能、柔韧性进行测试。

经过对涂膜测试表征，结果为：质量损失为2毫克、铅笔硬度为4H、附着力为1级、抗冲击性能大于等于50kg·cm。

实施例2

一、组分配比：

A组分混合物各组成成分及质量百分比为：

B组分的成分及占A组分总重的质量比：

吡啶衍生物 6.25％，

咪唑衍生物 6.25％；

二、制备方法同实施例1。

三、本实施例测试效果：

对涂装后的涂层进行测试，在磨耗仪上用1kg载荷磨损800圈，对质量损失、铅笔硬度、附着力、抗冲击性能、柔韧性进行测试。

经过对涂膜测试表征，结果为：质量损失5毫克、铅笔硬度4H、附着力1级、抗冲击性能大于等于40kg·cm。

实施例3

一、组分配比：

A组分混合物各组成成分及质量百分比为：

B组分的成分及占A组分总重的质量比：

吡啶衍生物 7％，

咪唑衍生物 7％；

二、制备方法同实施例1。

三、本实施例测试效果：

对涂装后的涂层进行测试，在磨耗仪上用1kg载荷磨损800圈，对质量损失、铅笔硬度、附着力、抗冲击性能、柔韧性进行测试。

经过对涂膜测试表征，结果为：质量损失3.5毫克、铅笔硬度4H、附着力1级、抗冲击性能大于等于55kg·cm。

实施例4

一、组分配比：

A组分混合物各组成成分及质量百分比为：

B组分的成分及占A组分总重的质量比：

吡啶衍生物 9％，

咪唑衍生物 9％；

二、制备方法同实施例1。

三、本实施例测试效果：

对涂装后的涂层进行测试，在磨耗仪上用1kg载荷磨损800圈，对质量损失、铅笔硬度、附着力、抗冲击性能、柔韧性进行测试。

经过对涂膜测试表征，结果为：质量损失6毫克、铅笔硬度4H、附着力1级、抗冲击性能大于等于45kg·cm。

实施例5

一、组分配比：

A组分混合物各组成成分及质量百分比为：

B组分的成分及占A组分总重的质量比：

吡啶衍生物 7.5％，

咪唑衍生物 7.5％；

二、制备方法同实施例1。

三、本实施例测试效果：

对涂装后的涂层进行测试，在磨耗仪上用1kg载荷磨损800圈，对质量损失、铅笔硬度、附着力、抗冲击性能、柔韧性进行测试。

经过对涂膜测试表征，结果为：质量损失3毫克、铅笔硬度4H、附着力1级、抗冲击性能大于等于60kg·cm。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本发明作出各种相应的等效改变和变形，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种厚浆成膜陶瓷防腐耐磨涂料组合物，其特征是：按质量比由A组分和B组分A：B＝(5～8)：1组成；其中，所述A组分的组合物成分和质量百分比含量是：混合环氧树脂为30～65％，混合陶瓷粉为25～60％，混合助剂为1～5％，硅烷偶联剂为1～5％；所述B组分为吡啶衍生物与吡咯衍生物的混合物，其混合质量比为吡啶衍生物：吡咯衍生物＝1：1；其中，

所述的混合环氧树脂为酚醛环氧树脂，双酚AE51环氧树脂和双酚F环氧树脂的混合物，其混合的质量比为双酚AE51环氧树脂：双酚F环氧树脂：酚醛环氧树脂＝8：1：1；

所述的混合陶瓷粉为煅烧氧化铝，空心玻璃微珠和云母的混合物，其混合质量比为煅烧氧化铝：空心玻璃微珠：云母＝5：2：3；

所述的混合助剂为甲辛醚和二乙二醇丁醚醋酸酯的混合物，其混合质量比为甲辛醚：二乙二醇丁醚醋酸酯＝9：1；

所述的硅烷偶联剂是指含有NCO基的硅烷偶联剂，其分子结构的特征为：

其中R为碳原子数为1～5的烷基，n＝1～5；

所述的吡啶衍生物的分子结构与反应过程为：

其中，n＝1～5；

所述的吡咯衍生物的分子结构与反应过程为：

其中，n＝1～5。

2.一种根据权利要求1所述的一种厚浆成膜陶瓷防腐耐磨涂料组合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将混合环氧树脂，混合陶瓷粉加入搅拌槽，以1000～2000r/min的搅拌速度，边搅拌边依次加入混合助剂、硅烷偶联剂，搅拌分散8～15min，再经砂磨机磨至细度为5μm，过滤出料，得到A组分；

(2)将吡啶衍生物与吡咯衍生物加入配料罐，以1000～2000r/min分散10-15min至均匀，过滤得到B组分；

(3)将步骤(1)和步骤(2)分别获得的A组分和B组分按质量比混合搅拌均匀，得到厚浆成膜陶瓷防腐耐磨涂料。