CN105255327B - 一种含柔性高分子固化剂的陶瓷防腐耐磨涂料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含柔性高分子固化剂的陶瓷防腐耐磨涂料，由A组分和B组分按质量比A：B＝(1‑5)：1组成，其中A组分按质量百分比由环氧树脂为30‑50％，陶瓷粉混合物为25‑48％，混合溶剂为20‑35％，混合助剂为1‑5％，硅烷偶联剂为1‑5％组成；B组分为含氮高分子固化剂。本发明的涂料具有耐磨性能和耐腐蚀性好的特点以及原料易得、价格便宜优势。本发明还公开了含柔性高分子固化剂的陶瓷防腐耐磨涂料的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于涂料领域，具体涉及一种含柔性高分子固化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。特殊涂料，可无溶剂而成为粉末涂料。但无论哪种类型的涂料，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，缩短了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。
酚醛环氧树脂具有硬度高，耐高温以及耐酸碱，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。
采用不同环氧树脂混合固然是一种释放应力的办法，但是使用和控制都不是很方便。
橡胶由于具有弹性，能较好的适应外界环境应力的变化。但是橡胶与环氧树脂的相容性使其在固化过程中容易分层。
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，残留在涂层中，将会加速涂层的失效。有众多的实验数据表明：应力也与固化剂结构，种类及链长度有密切的关系。
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，耐磨耗性越好；弹性越大，耐磨耗性越好。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。
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，提供一种含柔性高分子固化剂的陶瓷防腐耐磨涂料及制备方法。
为实现上述目的，本发明采用高分子柔性固化剂的方法，提高耐腐蚀性。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，设计研究了一种含柔性高分子固化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：
一种含柔性高分子固化剂的陶瓷防腐耐磨涂料，由A组分和B组分按质量比A：B＝(1-5)：1组成，其中A组分按质量百分比由环氧树脂为30-50％，陶瓷粉混合物为25-48％，混合溶剂为20-35％，混合助剂为1-5％，硅烷偶联剂为1-5％组成；B组分为含氮高分子固化剂。
所述的环氧树脂为酚醛环氧树脂、双酚A环氧树脂或双酚F环氧树脂，其中酚醛环氧树脂的分子量为500-10000，双酚A环氧树脂的分子量为1000-5000，双酚F环氧树脂的分子量为2000-5000。
所述的陶瓷粉混合物由Al2O3、AlN和SiC组成，其混合质量比为Al2O3：AlN：SiC＝10：2：3。
所述的混合溶剂由环己酮、二甲苯、丁醇和乙二醇丁醚组成，其混合质量比为环己酮：二甲苯：丁醇：乙二醇丁醚＝10：4：1：0.2。
所述的混合助剂由辛醇、油酸和二乙二醇丁醚醋酸酯组成，其混合质量比为辛醇：油酸：二乙二醇丁醚醋酸酯＝10：1：0.3。
所述的硅烷偶联剂是指含有环氧基的硅烷偶联剂，其分子结构为：
其中R为烷基，碳原子数为1-5。
所述的B组分为含氮高分子固化剂，采用三苯基锂作为引发剂，首先在甲苯溶剂中，按顺序加入异戊二烯，反应2h；其次，再加入己内酰胺，反应4h；最后采用含有硅原子的化合物为终止剂。其分子结构为：
按照顺序其反应聚合过程与产物为：
其中n＝2-6，k＝20-50，m＝40-100，最终产物的分子量为5000-15000，最优化结果在8000-10000。
为实现上述目的，本发明所采用的另一技术方案是：
一种含柔性高分子固化剂的陶瓷防腐耐磨涂料的制备方法，包括如下步骤：
1、将A组分中的混合溶剂、陶瓷粉混合物和混合助剂按质量比分别进行配比，混合均匀，包装以备用；
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组分中的环氧树脂，混合溶剂，混合陶瓷粉，混合助剂，硅烷偶联剂按照质量比混合后，过滤并包装以备用；
4、将A组分和B组分按照质量比配比，混合后，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、采用高分子且具有柔性的固化剂，提高耐腐蚀性能。
2、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。
3、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混合溶剂、陶瓷粉混合物和混合助剂；
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
按配比将A组分中的混合溶剂、混合陶瓷粉和混合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组分中的环氧树脂，混合溶剂，陶瓷粉混合物，混合助剂，硅烷偶联剂按照比例混合后，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混合溶剂、陶瓷粉混合物和混合助剂；
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＝4：1。
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混合溶剂、陶瓷粉混合物和混合助剂；
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＝3：1。
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4580h，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混合溶剂、陶瓷粉混合物和混合助剂；
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＝2：1。
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混合溶剂、陶瓷粉混合物和混合助剂；
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＝1：1。
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4920h，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混合溶剂、陶瓷粉混合物和混合助剂；
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＝4.5：1。
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5120h，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混合溶剂、陶瓷粉混合物和混合助剂；
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＝3.5：1。
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混合溶剂、陶瓷粉混合物和混合助剂；
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＝2.5：1。
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5570h，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混合溶剂、陶瓷粉混合物和混合助剂；
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＝1.5：1。
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5710h，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混合溶剂、陶瓷粉混合物和混合助剂；
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＝1.2：1。
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。
Claims (7)
1.一种含柔性高分子固化剂的陶瓷防腐耐磨涂料，其特征在于：由A组分和B组分按质量比A：B＝(1-5)：1组成，其中A组分按质量百分比由环氧树脂为30-50％，陶瓷粉混合物为25-48％，混合溶剂为20-35％，混合助剂为1-5％，硅烷偶联剂为1-5％组成；B组分为含氮高分子固化剂，通过采用三苯基锂作为引发剂，首先在甲苯溶剂中按顺序加入异戊二烯，反应2h，其次，再加入己内酰胺，反应4h，最后采用含有硅原子的化合物为终止剂而获得，所述含有硅原子的化合物的分子结构为：
按照顺序其反应聚合过程与产物为：
其中n＝2-6，k＝20-50，m＝40-100，最终产物的分子量为5000-15000；
所述的混合助剂由辛醇、油酸和二乙二醇丁醚醋酸酯组成，其混合质量比为辛醇：油酸：二乙二醇丁醚醋酸酯＝10：1：0.3。
2.根据权利要求1所述的一种含柔性高分子固化剂的陶瓷防腐耐磨涂料，其特征在于：所述的环氧树脂为酚醛环氧树脂、双酚A环氧树脂或双酚F环氧树脂。
3.根据权利要求2所述的一种含柔性高分子固化剂的陶瓷防腐耐磨涂料，其特征在于：所述的酚醛环氧树脂的分子量为500-10000，双酚A环氧树脂的分子量为1000-5000，双酚F环氧树脂的分子量为2000-5000。
4.根据权利要求1所述的一种含柔性高分子固化剂的陶瓷防腐耐磨涂料，其特征在于：所述的陶瓷粉混合物由Al2O3、AlN和SiC组成，其混合质量比为Al2O3：AlN：SiC＝10：2：3。
5.根据权利要求1所述的一种含柔性高分子固化剂的陶瓷防腐耐磨涂料，其特征在于：所述的混合溶剂由环己酮、二甲苯、丁醇和乙二醇丁醚组成，其混合质量比为环己酮：二甲苯：丁醇：乙二醇丁醚＝10：4：1：0.2。
6.根据权利要求1所述的一种含柔性高分子固化剂的陶瓷防腐耐磨涂料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂是指含有环氧基的硅烷偶联剂，其分子结构为：
其中R为烷基，碳原子数为1-5。
7.一种根据权利要求1所述的含柔性高分子固化剂的陶瓷防腐耐磨涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将A组分中的混合溶剂、陶瓷粉混合物和混合助剂按质量比分别进行配比，混合均匀，包装以备用；
(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组分中的环氧树脂，混合溶剂，混合陶瓷粉，混合助剂，硅烷偶联剂按照质量比混合后，过滤并包装以备用；
(4)将A组分和B组分按照质量比配比，混合后，包装。
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