CN105295645B - 一种耐高温改性环氧漆及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐高温改性环氧漆，包括主剂A组份和固化剂B组份，A组份包括以下质量百分含量的各原料：有机硅改性环氧树脂30‑40％，滑石粉3‑6％，云母粉6‑10％，玻璃粉8‑15％，钛白粉6‑10％，磷酸锌10‑15％，溶剂10‑15％，助剂1‑6％，所述主剂A组份中各原料的质量百分含量的总和为100％，固化剂B组份包括聚酰胺固化剂。配方中，耐高温性良好的有机硅改性环氧树脂的用量较低，并配合填料、颜料、助剂的综合作用，使该耐高温改性环氧漆具有良好耐热性、防腐性，漆膜性能优异，可以解决在高温条件下的金属底材进行成本较低的防护。本发明还提供了该耐高温改性环氧漆的制备方法及应用。

Description

一种耐高温改性环氧漆及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种耐高温改性环氧漆及其制备方法和应用。

背景技术

涂料广泛应用在国民经济的各个部门，将涂料涂刷在物件表面可以对物件起隔离、保护和装饰作用，尤其是对钢铁烟囱、高温管道、石油裂解装置、高速运行的机车轮对等高温场所下的金属设备而言，对这些金属设备进行耐高温涂料的喷涂以延缓它们在高温下的热氧化腐蚀、延长设备的使用时间非常有必要。

现有的环氧树脂涂料虽然有很多优异性能，如初始附着力好，抗腐蚀性能优异，但其耐热性却不够好，例如应用在轨道机车轮对上的高固环氧漆，在机车高速行驶6个月左右就会受高温的影响而局部脱落，不能起到很好的防护作用。随着环氧树脂涂料应用范围的不断扩大，对其耐热性的要求也越来越高，因此，有必要提供一种耐高温改性环氧漆以对高温工作环境下的物件进行保护。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种耐高温改性环氧漆，所述耐高温改性环氧漆的耐高温强度高，在高温下不易开裂，且配方中有机硅材料改性环氧树脂的含量较低，生产成本低。

第一方面，本发明提供了一种耐高温改性环氧漆，包括主剂A组份和固化剂B组份，所述主剂A组份包括以下质量百分含量的各原料：

总和为100％；其中，所述有机硅改性环氧树脂的结构式如式(I)所示：

(I)，所述固化剂B组份包括聚酰胺固化剂。

优选地，所述固化剂B组份包括以下质量百分含量的原料：

聚酰胺固化剂 60-80％，

溶剂 20-40％，所述B组份中各原料的质量百分含量的总和为100％。

优选地，所述主剂A组份和固化剂B组份的重量比为(3-5)∶1。

优选地，有机硅改性环氧树脂中环氧基与聚酰胺固化剂中的-NH-的摩尔比为1∶(1-1.2)，可使得有机硅改性环氧树脂充分固化，提高利用率。

更优选地，所述主剂A组份和固化剂B组份的重量比为5∶1，此时有机硅改性环氧树脂中环氧基与聚酰胺固化剂中的-NH2的摩尔比为1∶1.1。

更优选地，所述有机硅改性环氧树脂为赢创工业集团-迪高涂料助剂公司生产的有机硅环氧树脂ED。该有机硅改性环氧树脂的不挥发物含量达到99.5％，粘度约为1000-2000mPas，其具有强的粘结力、良好耐高温性能。

本发明中，所述玻璃粉的粒径为20-30μm。

所述滑石粉的粒径为20-30μm。

所述钛白粉粒径为20-30μm。

所述玻璃粉、滑石粉、钛白粉可以为耐高温改性环氧漆提高固含量，并提高耐高温改性环氧漆的遮盖力。

云母粉为鳞片状结构，云母粉在涂料中重叠排列，增加了最终形成的改性环氧漆漆膜的屏蔽性能，提供了漆膜的耐介质性能，同时云母粉具有优良的耐热性、耐酸、耐碱性，可以提供漆膜的机械强度。

优选地，所述主剂A组份中，所述助剂包括防沉剂、分散剂和附着力促进剂，所述防沉剂的质量百分含量为0-2％，所述分散剂的质量百分含量为0-1％，所述附着力促进剂的质量百分含量为1-3％。

进一步优选地，所述主剂A组份中，所述防沉剂的质量百分含量为0.5-2％，所述分散剂的质量百分含量为0.5-1％，所述附着力促进剂的质量百分含量为1-3％。

更优选地，所述主剂A组份中，所述防沉剂为0.5％，所述分散剂为0.5％，附着力促进剂为1％。

优选地，所述防沉剂包括氢化蓖麻油、蓖麻油衍生物、6900-20X、有机膨润土和气相二氧化硅中的一种或多种。防沉剂的加入量要在合适的范围，才能使油漆获得良好的储存性能和施工性能，防沉剂的加入量太少，油漆容易沉淀且施工时易流挂；加入量太多，油漆的触变性变大，流变性变差，容易出现“圈印痕”，影响漆膜外观。本发明中进一步优选地，所述防沉剂的加入量占主剂A组份的质量分数为0.5-2％。

更优选地，所述6900-20X为购自日本帝斯巴隆的DISPARLON 6900-20X或太原美特翔科技有限公司的MT 6900-20X。

优选地，所述分散剂包括BYK-ATU和BYK110中的一种或多种。

所述分散剂的种类为本领域人员所公知，例如所述分散剂可选自BYK-ATU和BYK-110中的一种或多种，但不限于此。BYK系列是德国毕克公司产品，以上牌号为本领域技术人员所公知。

优选地，所述附着力促进剂包括硅烷偶联剂附着力促进剂。

进一步优选地，所述附着力促进剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、环氧基三甲氧基硅烷和氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种，但不限于此，只要是适用于金属底材和环氧树脂体系的硅烷偶联剂即可。所述附着力促进剂的存在，可以进一步提高改性环氧漆漆膜在金属底材表面的附着力、耐盐雾性能等。

更优选地，所述环氧基三甲氧基硅烷包括购自美国道康宁Z-6040偶联剂，所述氨丙基三甲氧基硅烷包括购自美国道康宁Z-6020偶联剂。

优选地，所述主剂A组份中，所述溶剂为二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚和二甲苯中的一种或多种，但不限于此。

更优选地，所述主剂A组份中，所述溶剂为二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚和二甲苯的混合物，按质量百分比计：其中，二丙二醇甲醚为3-5％，丙二醇甲醚为3-5％，二甲苯为3-5％。

在主剂A组份和固化剂B组份的混合过程中，主要靠聚酰胺固化剂上仲胺的活泼氢打开有机硅改性环氧树脂中的环氧基而交联形成改性环氧漆漆膜，与有机硅改性环氧树脂之间的混溶性较好，漆膜的附着力较好。另外，在固化成膜过程中，聚酰胺固化剂无毒，有利于人工操作，固化条件受环境(如水分、湿气等)影响较小，故无需在固化剂B组份中加入吸干剂。

优选地，所述固化剂B组份中，所述聚酰胺固化剂包括ARADUR 115-3。

本发明一实施例中，所述聚酰胺固化剂为购自亨斯曼公司、型号为ARADUR 115-3的产品。

优选地，所述固化剂B组份中，所述溶剂为二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚和二甲苯中的一种或多种，但不限于此。

环氧树脂有优良的附着力、低收缩率及高力学性能，对水、中等酸、碱等有较好的耐腐蚀性及抗渗透性，环氧树脂在固化时基本不产生低分子挥发物，易于制成高固体化和无溶剂型无公害防腐涂料，但环氧树脂的耐高温性较差，在高温下对较强的酸、碱、盐和溶剂的抗腐蚀性差，另外，由于环氧漆膜的内聚力较高，应力收缩差，漆膜容易起泡而从金属底材上脱落。

有机硅改性环氧树脂具有强粘结力、高温下的化学稳定性高，耐酸、碱、盐等化学试剂性能好，本发明中采用有机硅改性环氧树脂作为制备改性环氧漆的主体树脂，并配合颜料钛白粉、防锈颜料磷酸锌组成的颜料及滑石粉、云母粉、玻璃粉组成的填料，构成主剂A组份，并配合B组份中的聚酰胺固化剂，共同混合后配制成所述耐高温改性环氧漆。其中颜料起遮盖和赋色作用，填料主要起增强、赋予特殊性能(如提高机械强度、改变流变性能、沉积性)，更重要的是有机硅改性环氧树脂与各颜料、填料、助剂之间的配合及各颜料、各填料之间的相互配合性能好，使制得的改性环氧漆膜具备良好的热稳定性、高温下耐腐蚀性、力学性能等性能。另外，助剂中的分散剂可增加主剂A组份之间的亲和力，使各原料在搅拌混匀之后不会因范德华力而再次团聚，防沉剂可以使涂料拥有良好的储存性能和施工性，附着力促进剂进一步提高漆膜与金属底材之间的附着力。

而且，本发明采用较低用量的有机硅改性环氧树脂，与价格低廉的其他原料相配合，降低了生产成本，得到的改性环氧漆的耐高温性优异，与金属底材之间的结合力好，提高了对进金属底材的防护能力，使用性能达到国标，解决了现有技术中金属底材在高温条件下的进行涂料防护成本高的问题。

本发明第一方面提供的耐高温改性环氧漆中，采用用量较低、耐高温性良好的有机硅改性环氧树脂，并配合填料、颜料、助剂的综合作用，综合提升了改性环氧漆的各项指标，所述耐高温改性环氧漆的生产成本低，对金属底材的附着力强，在高温下不易开裂。

第二方面，本发明提供了一种耐高温改性环氧漆的制备方法，包括以下步骤：

(1)取主剂A组份的各原料，所述主剂A组份包括以下质量百分含量的各原料：有机硅改性环氧树脂30-40％，滑石粉3-6％，云母粉6-10％，玻璃粉8-15％，钛白粉6-10％，磷酸锌10-15％，溶剂10-15％，助剂1-6％，所述主剂A组份中各原料的质量百分含量的总和为100％，将所述A组份的各原料混合均匀，制得主剂A组份；

(2)取固化剂B组份，所述固化剂B组份包括聚酰胺固化剂；

(3)将上述主剂A组份和固化剂B组份混合后，搅拌均匀，得到耐高温改性环氧漆。

优选地，步骤(2)中，所述固化剂B组份包括以下质量百分含量的原料：聚酰胺固化剂60-80％，溶剂20-40％，所述B组份中各原料的质量百分含量的总和为100％，将所述B组份的各原料混合均匀，制得固化剂B组份。

优选地，所述步骤(1)中，所述混合是在搅拌条件下进行，所述搅拌速度为1000-1200r/min，搅拌的时间为15-25min。

优选地，所述步骤(1)中，所述制得主剂A组份的操作具体为：将有机硅改性环氧树脂与溶剂分散均匀，再依次加入滑石粉、云母粉、玻璃粉，钛白粉、磷酸锌、助剂，并混合均匀。

优选地，步骤(3)中，所述A组份和B组份的重量比为(3-5)∶1。

优选地，步骤(3)中，所述搅拌的速度为900-1200r/min，所述搅拌的时间为15-20min。

本发明实施例第二方面提供的耐高温改性环氧漆的制备方法，施工时先将主剂A组份与固化剂B组份按比例配制，并搅拌混合均匀，配以溶剂调至施工粘度，然后进行施工涂装。该制备工艺简单可控，可施工性强。

第三方面，本发明提供了第一方面提供或第二方面制备方法所制得的耐高温改性环氧漆在金属底材上的应用。

所述应用方式具体为：取所述耐高温改性环氧漆，将其涂覆到金属底材的表面，常温固化，在所述金属底材上形成改性环氧漆漆膜。

优选地，所述金属底材可为任意金属材质物件，例如可以是机车轮对、钢铁烟囱、高温管道、石油裂解装置，但不限于此。

本发明第三方面提供的所述耐高温改性环氧漆的应用方式便捷，所述耐高温改性环氧漆可以在常温下固化，可施工性强，对金属底材的附着力强，而且拥有好的高温强度，可以在高温工作环境下的金属材质物件进行有效防护，延长金属设备的使用寿命。

具体实施方式

以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

本发明实施例中，所用有机硅改性环氧树脂为赢创工业集团-迪高涂料助剂公司生产的有机硅环氧树脂ED；

所述聚酰胺固化剂为购自亨斯曼公司、型号为ARADUR 115-3的产品。

所述分散剂选自BYK-ATU。

实施例1

一种耐高温改性环氧漆，包括主剂A组份和固化剂B组份，主剂A组份和固化剂B组份的重量比为5∶1，所述主剂A组份包括以下质量百分含量的各原料：

所述B组份包括以下质量百分含量的各原料：

聚酰胺固化剂(具体为ARADUR 115-3) 70％，

溶剂(具体为二甲苯) 30％。

实施例1中的耐高温改性环氧漆的制备方法如下：

(1)按质量百分含量选取A组份中的各原料，各原料的质量分数总和为100％，将有机硅改性环氧树脂与溶剂分散均匀，再依次加入研磨好的滑石粉、云母粉、玻璃粉，钛白粉、磷酸锌及助剂，并在1000r/min下搅拌20min，待混合均匀后，制得主剂A组份；

(2)按质量百分含量选取B组份中的各原料，B组份中上述原料的总和为100％，将所述B组份的各原料混合均匀，制得B组份；

(3)将上述主剂A组份和固化剂B组份以5∶1的重量比混合后，以1000r/min的速度搅拌18min，得到耐高温改性环氧漆。

实施例2

一种耐高温改性环氧漆，包括主剂A组份和固化剂B组份，主剂A组份和固化剂B组份的重量比为4∶1，所述主剂A组份包括以下质量百分含量的各原料：

所述B组份包括以下质量百分含量的各原料：

聚酰胺固化剂(具体为ARADUR 115-3) 80％，

溶剂(具体为二甲苯) 20％。

实施例2中的耐高温改性环氧漆的制备方法如下：

(1)按质量百分含量选取A组份中的各原料，各原料的质量分数总和为100％，将有机硅改性环氧树脂与溶剂分散均匀，再依次加入研磨好的滑石粉、云母粉、玻璃粉，钛白粉、磷酸锌及助剂，并在1200r/min下搅拌15min，待混合均匀后，制得主剂A组份；

(2)按质量百分含量选取B组份中的各原料，B组份中上述原料的总和为100％，将所述B组份的各原料混合均匀，制得B组份；

(3)将上述主剂A组份和固化剂B组份以5∶1的重量比混合后，以1200r/min的速度搅拌15min，得到耐高温改性环氧漆。

实施例3

一种耐高温改性环氧漆，包括主剂A组份和固化剂B组份，主剂A组份和固化剂B组份的重量比为4∶1，所述主剂A组份包括以下质量百分含量的各原料：

所述B组份包括以下质量百分含量的各原料：

聚酰胺固化剂(具体为ARADUR 115-3) 60％，

溶剂(具体为二甲苯) 40％。

实施例2中的耐高温改性环氧漆的制备方法如下：

(1)按质量百分含量选取A组份中的各原料，各原料的质量分数总和为100％，将有机硅改性环氧树脂与溶剂分散均匀，再依次加入研磨好的滑石粉、云母粉、玻璃粉，钛白粉、磷酸锌及助剂，并在1100r/min下搅拌25min，待混合均匀后，制得主剂A组份；

(2)按质量百分含量选取B组份中的各原料，B组份中上述原料的总和为100％，将所述B组份的各原料混合均匀，制得B组份；

(3)将上述主剂A组份和固化剂B组份以4∶1的重量比混合后，以900r/min的速度搅拌20min，得到耐高温改性环氧漆。

实施例4

一种耐高温改性环氧漆，包括主剂A组份和固化剂B组份，主剂A组份和固化剂B组份的重量比为5∶1，所述主剂A组份包括以下质量百分含量的各原料：

所述B组份包括以下质量百分含量的各原料：

聚酰胺固化剂(具体为ARADUR 115-3) 70％，

溶剂(具体为二甲苯) 30％。

实施例5

一种耐高温改性环氧漆，包括主剂A组份和固化剂B组份，主剂A组份和固化剂B组份的重量比为5∶1，所述主剂A组份包括以下质量百分含量的各原料：

所述B组份包括以下质量百分含量的各原料：

聚酰胺固化剂(具体为ARADUR 115-3) 70％，

溶剂(具体为二甲苯) 30％。

对各实施例制得的耐高温改性环氧漆的性能优异，经目测，其外观为无表面色调均匀一致，无结块、沉淀经搅拌可以混合均匀，细度≤40μm；双组份涂料适用期为4h(TB/T2260)；形成的漆膜平整、无明显颗粒，挥发物含量为70％(检测方法：GB/T 6751)。之后将各实施例制得的耐高温改性环氧漆涂覆于轨道交通轮对的轮轴专用金属底材表面，待完全固化得到漆膜，并对漆膜的性能进行表征，结果如表1所示。

其中实施例3、4的耐高温改性环氧漆的主剂A组份中分别没有添加防沉剂、分散剂，发现实施例3形成的漆膜流动性较好，但容易流挂，比较难一次喷涂形成膜厚较大的涂层，发现实施例4形成的漆膜在车间生产时，使用研磨机研磨细度时的需要时间略长，产品的稳定性也略差，但形成的漆膜的各项性能测试仍然达到行业内指标。

本专利采用低成本的各原料，通过各原料之间的配合，得到耐高温改性环氧漆，它具备良好的热稳定性、优异的力学性能，对金属底材的附着力强，在高温下不易开裂、耐腐蚀性较高。

表1各实施例的环氧漆的表征结果

其中，附着力按照GB/T9286-1998的划格实验的方法进行测定(注：按照国标0级附着力最好，级数增加，附着力相应下降)；光泽度检测是按照GB/T1743-79采用60°光泽度仪进行测试；耐盐雾性的合格标准是盐雾试验500h后板面无起泡、不生锈、十字划痕处腐蚀宽度≤2mm(单向)；抗划伤性能是按照GB/T9279-1998《色漆和清漆划痕试验》的测定方法进行检测；杯突试验：用规定的钢球或球形冲头顶压在模内的试样，直至试样产生第一条裂纹为止，其压入深度mm)即杯突深度，以此来判定金属材料冲压性能大小，其深度不小于规定时为合格。

抗石击性试验是按照ASTM D3170-03(2007)进行：测试结果2AB(T)，数字2代表等级，其中等级10最好，0最差；剥落的碎片的大小类别用字母表示，其中A等级最好，D等级最差(A＜1mm，B为1-3mm，C为3-6mm，D＞6mm)，AB代表尺寸介于A、B等级之间。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种耐高温改性环氧漆，其特征在于，所述耐高温改性环氧漆用于轨道交通轮对，包括主剂A组份和固化剂B组份，所述主剂A组份和固化剂B组份的重量比为(3-5)：1，所述主剂A组份包括以下质量百分含量的各原料：

分含量的总和为100％；

其中，所述有机硅改性环氧树脂的结构式如式(Ⅰ)所示：

所述固化剂B组份包括聚酰胺固化剂；所述耐高温环氧漆的细度≤40μm；所述玻璃粉的粒径为20-30μm；所述滑石粉的粒径为20-30μm；所述钛白粉的粒径为20-30μm。

2.如权利要求1所述的耐高温改性环氧漆，其特征在于，所述主剂A组份中，所述有机硅环氧树脂为购自迪高涂料助剂公司的ED。

3.如权利要求1-2任一项所述的耐高温改性环氧漆，其特征在于，所述固化剂B组份包括以下质量百分含量的各原料：

聚酰胺固化剂 60-80％，

溶剂 20-40％，所述B组份中各原料的质量百分含量的总和为100％。

4.如权利要求1所述的耐高温改性环氧漆，其特征在于，所述主剂A组份中，所述附着力促进剂包括硅烷偶联剂附着力促进剂。

5.如权利要求1所述的耐高温改性环氧漆，其特征在于，所述主剂A组份中，所述防沉剂包括氢化蓖麻油、蓖麻油衍生物、6900-20X、有机膨润土和气相二氧化硅中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的耐高温改性环氧漆，其特征在于，所述主剂A组份中，所述分散剂包括BYK-ATU和BYK-110中的一种或多种。

7.一种耐高温改性环氧漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取主剂A组份的各原料，所述主剂A组份包括以下质量百分含量的各原料：有机硅改性环氧树脂30-40％，滑石粉3-6％，云母粉6-10％，玻璃粉8-15％，钛白粉6-10％，磷酸锌10-15％，溶剂10-15％，防沉剂0-2％，分散剂0-1％，附着力促进剂1-3％，所述主剂A组份中各原料的质量百分含量的总和为100％，将所述A组份的各原料混合均匀，制得主剂A组份；其中，所述玻璃粉的粒径为20-30μm；所述滑石粉的粒径为20-30μm；所述钛白粉的粒径为20-30μm；

(2)取固化剂B组份，所述固化剂B组份包括聚酰胺固化剂，

(3)将上述主剂A组份和固化剂B组份以(3-5)：1的重量比混合后，搅拌均匀，得到耐高温改性环氧漆；所述耐高温环氧漆的细度≤40μm，所述耐高温改性环氧漆用于轨道交通轮对。

8.权利要求1-6任一项所述的耐高温改性环氧漆在轨道交通轮对上的应用。