一种含有缓蚀剂的陶瓷防腐耐磨涂料的组合物及制备方法
技术领域
本发明属于涂料领域,具体涉及一种含有缓蚀剂的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。由于溶剂的存在,在施工和生产的过程中,容易造成溶剂挥发而污染环境。因此开发无挥发性溶剂,以水为溶剂的环保型涂料成为当前和今后的重点。
在诸种水性涂料中,环氧水性涂料以耐腐蚀性好而引起人们的关注。目前使用的水性环氧涂料一般是以环氧酯或环氧树脂为骨架。将环氧树脂改性为可以自乳化,并进一步乳化其它结构的环氧树脂显得尤为重要。
在向环氧树脂引入乳化剂的方法中,一种是通过环氧基反应引入,这种方法以损失和牺牲大量的环氧基为代价,环氧树脂也丧失了良好的防腐性能;另外一种就是利用环氧树脂骨架上的羟基,通过形成环氧酯再进一步引入极性基团而水化,这种方式由于引入了可溶于水的基团,使环氧树脂耐水性降低,因此耐腐蚀性和对金属的保护性能大幅降低。
在一些场合,除了要求涂层具有环保、防腐功能外,还有一些特殊的要求,例如涂层耐磨,但是水性环氧树脂本身的耐磨性能有限,难以达到人们希望的性能。
在已经发现的陶瓷材料中,由于硬度高,具有良好的耐磨性能,例如氮化硅,氮化铝,三氧化二铝,以及一些无机硅酸盐矿物,例如含铝硅酸盐,如高岭土(Al4[Si4O10][OH]8),白云母(KAl2[AlSi3O8][OH]2)等,而在防腐性能方面一些磷酸盐则表现得很突出,例如磷酸铝,磷酸锌等。
缓蚀剂是改变金属防腐性能的重要材料,但是小分子缓蚀剂容易在涂层中发生迁移,一方面会迁移到涂层表面与金属表面,形成弱边界层,导致附着力降低。因此,设计能参与固化过程,并具有缓蚀效果的缓蚀剂是解决小分子缓蚀剂产生弊端的重要措施。
水性涂料因为含水,在与金属接触尚未成膜的过程中,会加速金属的腐蚀,使金属的表面产生闪锈。因此,水性涂料要控制在干燥成膜过程中的闪锈问题。
耐磨性能除了与树脂,填料有关外,也与固化剂有密切的关系。
与溶剂型的环氧树脂不同,使用水性环氧固化剂,要有柔韧性外,还要具有在水中的乳化性能。同时,还应该与水化的环氧树脂有良好的相容性,而采用可溶于水的有机含氮化合物,虽然可以与水性环氧树脂固化,例如二乙烯三胺,但是因为相容性差,将会出现分层而影响涂层的物理与化学性能。因此,需要控制水性环氧树脂固化剂与环氧树脂之间的融合性能,一个重要的思路就是改造环氧树脂固化剂的HLB值,使环氧固化剂能够进入环氧树脂的乳化微粒中。
综上所述水性耐磨涂料,需要解决环氧树脂乳化,固化剂相容,闪锈以及填料与树脂之间,缓蚀剂与树脂,缓蚀剂与金属表面之间的作用问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的问题,提供一种含有缓蚀剂的陶瓷防腐耐磨涂料的组合物及制备方法。
为实现上述目的,本发明通过采用加入缓蚀剂的方法,提高耐蚀性。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,设计研究了一种含有缓蚀剂的陶瓷防腐耐磨涂料的组合物。
本发明实现目的所采用的技术方案是:
一种含有缓蚀剂的陶瓷防腐耐磨涂料的组合物,其特征是:由A组分和B组分按质量比A:B=(5-10):1组成,其中A组分按质量百分比由水性环氧树脂为30-50%,成膜助剂为10-20%,陶瓷粉混合物为25-58%,闪锈助剂为1-5%,缓蚀剂为1-5%组成;B组分为含氮乳化性固化剂。
所述的水性环氧乳树脂,是指通过丙烯酸单体,在过氧化异丙苯引发剂的引发下,在环氧树脂的亚甲基上,引入丙烯酸分子,然后再加入N,N二甲基乙醇中和,其过程与分子结构为:
其第一步反应温度控制在80℃,反应时间为3-4h;第二步反应在常温下进行,其方法是将N,N二甲基乙醇加入到第一步获得的产物中;以第二步获得产物为乳化剂,加入到环氧树脂中,其质量比为环氧树脂E44:环氧树脂乳化剂:水=3:1:1。
所述的陶瓷粉混合物由硅灰石、磷酸锌和磷酸铝组成,其混合质量比为硅灰石:磷酸锌:磷酸铝=2:3:5。
所述的成膜助剂由乙醇、丁醇和乙二醇丁醚组成,其混合质量比为乙醇:丁醇:乙二醇丁醚=10:4:1。
所述的闪锈助剂为苯并异噻唑啉、邻苯二酰亚胺、甲级咪唑和辛酸铵的混合物,其混合质量比为苯并异噻唑啉:邻苯二酰亚胺:甲级咪唑:辛酸铵=10:2:1:1。
所述的B组分的固化剂是指通过Mannich反应形成的具有乳化和固化效果的固化剂;其反应过程为:
其反应温度为100℃,反应时间为3h,得到可以水乳化的固化剂。
所述的缓蚀剂是指咪唑通过Mannichfan反应,形成可以参与环氧固化并具有乳化效果的缓蚀剂,其反应与最终产物为:
其中R为烷基,其碳原子数为1-7,n=1-5。
为实现上述目的,本发明所采用的另一技术方案是:
一种含有缓蚀剂的陶瓷防腐耐磨涂料的组合物的制备方法,包括如下步骤:
1、将A组分中的成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂分别按质量比进行配比,混合均匀以备用;
2、在50℃的温度和1000r/min的转速下,将陶瓷粉混合物放在三辊研磨机上研磨至粒径为0.1-5μm;
3、将A组分中的水性环氧树脂,成膜助剂,陶瓷粉混合物,闪锈助剂,缓蚀剂按照质量比混合均匀后,过滤、包装以备用;
4、将A组分和B组分按照质量比混合均匀后,包装。
本发明与现有技术相比所具有的特点和有益效果主要是:
1、采用水性环氧树脂,用水代替挥发性溶剂,减少了对环境的污染。
2、采用能参与固化过程,并具有缓蚀效果的缓蚀剂,提高耐腐蚀性能。
3、采用混合陶瓷粉,结合施工性能,充分考虑陶瓷颗粒与树脂作用,增强防腐和耐磨性能。
4、本发明的涂层的盐雾时间可达到6000h,磨耗可达到1g/1000r。与现有技术相比,有所提高。
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,这些实施例仅用于本说明而不用于限制发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,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申请所依附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一、组合物的配方
1、分别按照混合质量比配制成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂;
2、按质量百分比配制组合物A组分含量:
3、按质量比配制组合物含量:A:B=10:1。
二、制备方法
按配比将A组分中的成膜助剂、混合陶瓷粉和闪锈助剂分别进行混合以备用;在50℃的温度和1000r/min的转速下,将陶瓷粉混合物放在三辊研磨机上研磨至粒径为0.1-5μm;将A组分中的水性环氧树脂,成膜助剂,陶瓷粉混合物,闪锈助剂,缓蚀剂按照比例混合后,过滤并包装以备用;将配备好的A和B组分按照比例混合后,包装以备用。
三、有益效果
本实施例所得组合物,通过盐雾试验检测其盐雾时间为4500h,磨耗为5g/1000r。
实施例2
一、组合物的配方
1、分别按照混合质量比配制成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂;
2、按质量百分比配制组合物A组分含量:
3、按质量比配制组合物含量:A:B=5:1。
二、制备方法同实施例1
三、有益效果
本实施例所得组合物,通过盐雾试验检测其盐雾时间为6000h,磨耗为1g/1000r。
实施例3
一、组合物的配方
1、分别按照混合质量比配制成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂;
2、按质量百分比配制组合物A组分含量:
3、按质量比配制组合物含量:A:B=6:1。
二、制备方法同实施例1
三、有益效果
本实施例所得组合物,通过盐雾试验检测其盐雾时间为4670h,磨耗为4.8g/1000r。
实施例4
一、组合物的配方
1、分别按照混合质量比配制成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂;
2、按质量百分比配制组合物A组分含量:
3、按质量比配制组合物含量:A:B=7:1。
二、制备方法同实施例1
三、有益效果
本实施例所得组合物,通过盐雾试验检测其盐雾时间为4860h,磨耗为4.5g/1000r。
实施例5
一、组合物的配方
1、分别按照混合质量比配制成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂;
2、按质量百分比配制组合物A组分含量:
3、按质量比配制组合物含量:A:B=8:1。
二、制备方法同实施例1
三、有益效果
本实施例所得组合物,通过盐雾试验检测其盐雾时间为4950h,磨耗为4g/1000r。
实施例6
一、组合物的配方
1、分别按照混合质量比配制成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂;
2、按质量百分比配制组合物A组分含量:
3、按质量比配制组合物含量:A:B=9:1。
二、制备方法同实施例1
三、有益效果
本实施例所得组合物,通过盐雾试验检测其盐雾时间为5190h,磨耗为3.7g/1000r。
实施例7
一、组合物的配方
1、分别按照混合质量比配制成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂;
2、按质量百分比配制组合物A组分含量:
3、按质量比配制组合物含量:A:B=6.5:1。
二、制备方法同实施例1
三、有益效果
本实施例所得组合物,通过盐雾试验检测其盐雾时间为5360h,磨耗为3.2g/1000r。
实施例8
一、组合物的配方
1、分别按照混合质量比配制成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂;
2、按质量百分比配制组合物A组分含量:
3、按质量比配制组合物含量:A:B=7.5:1。
二、制备方法同实施例1
三、有益效果
本实施例所得组合物,通过盐雾试验检测其盐雾时间为5580h,磨耗为2.6g/1000r。
实施例9
一、组合物的配方
1、分别按照混合质量比配制成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂;
2、按质量百分比配制组合物A组分含量:
3、按质量比配制组合物含量:A:B=8.5:1。
二、制备方法同实施例1
三、有益效果
本实施例所得组合物,通过盐雾试验检测其盐雾时间为5750h,磨耗为1.9g/1000r。
实施例10
一、组合物的配方
1、分别按照混合质量比配制成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂;
2、按质量百分比配制组合物A组分含量:
3、按质量比配制组合物含量:A:B=9.5:1。
二、制备方法同实施例1
三、有益效果
本实施例所得组合物,通过盐雾试验检测其盐雾时间为5920h,磨耗为1.3g/1000r。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。