CN105602403A - 饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料制备方法，包括主剂和固化剂生产，所述主剂生产过程包括如下步骤：步骤1将环氧树脂40-47份、活性稀释剂5-8份、润湿分散剂0.3-0.8份混合后分散均匀；步骤2加入有机膨润土0.5-1份、气相二氧化硅0.5-1份，混合后继续分散均匀；步骤3加入钛白粉15-20份、硫酸钡10-15份、滑石粉8-12份；继续分散均匀；步骤4加入流平剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.5份；将分散均匀后的混合物研磨至细度小于40微米。本发明还公开了一种饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料。本发明得到的防腐蚀涂料属于无毒产品和无溶剂涂料，不含有机挥发物，产品没有刺激性气味，涂料一次施工成膜厚且便于施工。

Description

饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于化工领域，涉及饮用水设备用涂料，具体涉及一种饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料及其制备方法。

背景技术

城市输水和配水系统是保证输水到给水区域，并且配水到所有用户的所有设施，包括输水管渠、管网、泵站、水塔和水池等。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，城市不断的扩大，加上老城改造，需要建设大量的输配水系统。水与人类生活息息相关，引用水的质量安全直接关系到人们的身体健康。目前城市饮用水管网大量采用金属钢制管道输水，管道腐蚀一直是影响该系统稳定运行的重要因素之一，同时对水质也存在极大影响，为防止输水管道的腐蚀与微生物污染，一般采用管道内壁涂衬技术，在管道的内壁涂装卫生安全，且具有良好防护效果的涂料。

饮水设备无毒涂料是目前引用水设备普遍使用的防腐蚀材料，现在使用的大部分为溶剂型涂料，有机挥发物浓度高，防腐蚀效果差，随着2015年国家对施工有机挥发物浓度VOC超过420g/L的溶剂型涂料征收涂料税，因此涂料水性化、无溶剂化或高固体化是其发展的一个趋势。

发明内容

为克服现有的溶剂型涂料有机挥发物浓度高、防腐蚀效果差的技术缺陷，本发明公开了一种饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料及其制备方法。

本发明所述饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料的制备方法，包括主剂和固化剂生产，所述主剂生产过程包括如下步骤：

步骤1将环氧树脂40-47份、活性稀释剂5-8份、润湿分散剂0.3-0.8份混合后分散均匀，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或两种的混合物；为二者混合物时，后者占10-12份；

步骤2加入有机膨润土0.5-1份、气相二氧化硅0.5-1份，混合后继续分散均匀；

步骤3将步骤2中得到的分散均匀后的混合物加热至45-50℃；并以800-1000rpm速度搅拌；一边搅拌一边加入钛白粉15-20份、硫酸钡10-15份、滑石粉8-12份；继续分散均匀；

步骤4加入流平剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.5份，继续分散均匀；将分散均匀后的混合物研磨至细度小于40微米；

所述固化剂的生产过程为：依次在容器中加入环氧固化剂重量比例95-98%和固化促进剂重量比例2-5%，在600-1000rpm下分散均匀后过滤包装；以上份数均为重量份数。

本发明还公开了一种饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料，包含主剂和固化剂，固化剂与主剂的重量比例为1：4-5；

主剂中，各个组分重量配比如下：环氧树脂40-47%，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或两种的混合物，二者混合时酚醛环氧树脂占10-12个百分点；活性稀释剂5-8%，润湿分散剂0.3-0.8%，有机膨润土0.5-1%，气相二氧化硅0.5-1%，钛白粉15-20%，硫酸钡10-15%，滑石粉8-12%，流平剂0.1-0.5%，消泡剂0.1-0.5%；

固化剂中，各个组分重量配比如下：环氧固化剂重量比例95-98%，固化促进剂重量比例2-5%。

优选的，所述环氧固化剂为酚醛胺固化剂。

优选的，所述活性稀释剂为腰果酚缩水甘油醚。

优选的，所述润湿分散剂为海明斯公司的Disponer912或科宁公司Texaphor963分散剂。

优选的，所述流平剂为有机硅类流平剂和丙烯酸类流平剂的任意一种或混合物，混合时二者的混合比例为1-2：1。

优选的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂的一种或混合物，混合时二者混合比例为3-5:1。

优选的，所述固化剂中含有2-5%重量比的固化促进剂AncamineK54。

采用本发明所述饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料及其制备方法所得到的防腐蚀涂料符合《生活用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》（2001）的要求，属于无毒产品，可作为饮用水输配水设备的防护材料；所得产品为无溶剂涂料，不含有机挥发物，产品没有刺激性气味，有益于环境保护和操作工人的防护。

采用本发明所得到的涂料一次施工成膜厚，一次性成膜可达300-400μm，便于施工。涂膜坚硬耐磨、平整光滑，具有优异的耐水性能和耐化学性能，可保证埋地管道有效、可靠和安全的运行。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明所述饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料的制备方法，包括主剂和固化剂生产，所述主剂生产过程包括如下步骤：

步骤1将环氧树脂40-47份、活性稀释剂5-8份、润湿分散剂0.3-0.8份混合后分散均匀，所述环氧树脂中包含酚醛环氧树脂10-12份；

步骤2加入有机膨润土0.5-1份、气相二氧化硅0.5-1份，混合后继续分散均匀；

步骤3将步骤2中得到的分散均匀后的混合物加热至45-50摄氏度；并以800-1000rpm速度搅拌；搅拌过程中加入钛白粉15-20份、硫酸钡10-15份、滑石粉8-12份；继续分散均匀；

步骤4加入流平剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.5份，继续分散均匀；将分散均匀后的混合物研磨至细度小于40微米；

以上份数均为重量份数；固化剂与主剂的重量比例为1：4-5。

例如在一个具体实施方式中，主剂的配置过程为：将环氧树脂和活性稀释剂加入容器中高速分散均匀，加入润湿分散剂后分散5-10分钟，然后继续加入有机膨润土和气相二氧化硅继续分散10-15分钟，待混合物的温度上升至45-50摄氏度活化。将搅拌速度调整到800-1000rpm，边搅拌边加入钛白粉、硫酸钡、滑石粉；继续分散30分钟，加入流平剂和消泡剂搅拌8-10分钟，然后在三辊机上研磨至细度小于40微米。

固化剂的生产过程可以为：依次在容器中加入环氧固化剂重量比例95-98%和固化促进剂重量比例2-5%，在600-1000rpm下搅拌均匀后过滤包装。

本发明为了杜绝溶剂引入，原材料中不能含有可挥发性溶剂（即VOC），为了保证涂料有一定流动性便于施工应用，一般采用低分子量的双酚A型环氧树脂。同时产品应用于可饮用水体系的内衬涂料，除了产品实际无毒以外，对原材料的要求也极高。本实验中选用符合欧盟RoHS指令的NPEL128型环氧树脂作为主体树脂。同时，饮水管道长期使用于地下环境，不易维修更换，为了保证涂料具有足够的防腐蚀性能，因此本实验中加入了部分酚醛型环氧树脂，例如DEN438以增加涂料的防腐蚀性能。

活性稀释剂是一些低粘度的单官能度或双官能度单溶剂，这些溶剂在涂膜固化的时候可以和环氧固化剂进行反应而保留在漆膜之中，活性稀释剂要求粘度较低，对树脂对稀释能力强。在无溶剂环氧涂料中常用的活性稀释剂有BGE（丁基缩水甘油醚）、AGE（十二烷基缩水甘油醚）、CE-10（叔碳酸缩水甘油酯）等，BGE的粘度低、稀释能力强，但BGE本身味道太大，同时具有一定毒性而不能用于饮水设备涂料之中。AGE的稀释能力优于CE-10，同时对漆膜的增韧作用也比较明显，在无溶剂环氧涂料中是一个不错的选择。本实验采用的是卡德莱化工的NC513，该产品的结构是腰果酚缩水甘油醚，材料来源于植物提取物，具有生物降解性。腰果酚的长疏水脂肪侧链特点赋予了产品较低的粘度和优异的防水性、柔韧性、和抗冲击性，同时不影响涂料的其他性能，和其他稀释剂相比，NC513具有很低的迁移水平，不易污染其他组分。

润湿分散剂可以帮助颜填料尽快的达到分散细度，常用的有解絮凝类型的和控制絮凝类型的分散剂。解絮凝类型分散剂降粘效果好，粘度低，漆料流动性好。控制絮凝类型的分散剂分散出来的浆料有一定触变性，适合做厚浆型产品。饮水设备涂料使用于饮水管道的内壁，一次性涂装漆膜厚度高，因此要求涂料有较高的抗流刮性能。本发明中，分散剂可以选择控制絮凝类型的分散剂如海明斯公司的Disponer912或科宁公司的Texaphor963。

无溶剂环氧涂料基料是选择液体型环氧树脂，固化剂也是小分子量的胺类固化剂，干燥时间慢，施工时漆膜容易流挂，因此在产品体系中必须加入适当的防流挂助剂。在无溶剂涂料中使用的防流挂助剂常用的有有机膨润土、气相二氧化硅或聚酰胺蜡粉。聚酰胺蜡粉具有很好的触变作用，使用时必须要在较高温度下活化，才能更好的体现聚酰胺蜡粉的作用。本实验选用的防流挂助剂采用有机膨润土和气相二氧化硅搭配使用。

合适的消泡剂可以帮助涂料在生产和施工时消除气泡，减少漆膜的缩孔、鱼眼等漆病。在无溶剂环氧体系比较合适的消泡剂有迪高公司的Airex900，海明斯公司的Defom6800等，本发明中选用迪高公司的Airex900作为本产品的消泡剂。

流平剂可以减小涂料的表面张力，有机硅类型的流平剂可以很好降低涂料的表面张力。丙烯酸类型的流平剂的粘度对流平效果影响较大，粘度过大则失去流平性，但丙烯酸类流平剂可降低涂料与基材之间的表面张力，及早的排出基材吸附的气体分子，防止在涂装过程中由于涂料粘度上升阻碍气体排出而引起的缩孔、橘皮现象。在无溶剂环氧体系中可以选用有机硅类流平剂和丙烯酸类流平剂混合使用，以满足涂料在施工中的要求。

固化剂中，环氧涂料常用的固化剂有脂肪胺，芳香胺，聚酰胺以及酚醛胺等。脂肪胺具有颜色浅，粘度低的特点，但是固化速度较慢，漆膜的耐水性相对较差的缺点，同时，某些小分子量等胺类蒸汽具有一定毒性，不能使用于饮水设备涂料之中。芳香胺本身颜色很深，对漆膜的颜色有影响，只能用于一些深色的场合，使用领域受到一定限制。本研究选择卡德莱化工的Lite3060是一款无溶剂，无苯甲醇，色泽浅，粘度较低的酚醛酰胺固化剂，适用于无溶剂和较高固体份的环氧涂料领域。这款固化剂除了在湿度高的环境下提供优异的耐水性，附着力，韧性和涂膜外观外，还具有快速低温固化，较好的干膜颜色稳定性以及较长的重涂间隔周期等一系列优异的性能。无溶剂环氧涂料固化速度一般较慢，为了改善其固化性能，在配方中加入2-5%重量百分比的固化促进剂AncamineK54做适当的调整。

具体实施例1

按照以下重量百分比准备主剂的各个材料组分，NPEL128型双酚A型环氧树脂35%，DEN438型酚醛环氧树脂10%，NC513活性稀释剂7%，Disponer912润湿分散剂0.5%，Bengel988有机膨润土0.8%，气相二氧化硅0.8%，钛白粉20%，硫酸钡15%，1250目的滑石粉10%，GlideB1484型流平剂0.5%，Airex900型消泡剂0.4%。

按照以下重量百分比准备固化剂的各个材料组分，环氧固化剂95%和固化促进剂重量比例5%。

按照以下方法进行主剂制造：

主剂的配置过程为：将环氧树脂和活性稀释剂加入容器中高速分散均匀，加入润湿分散剂后分散5-10分钟，然后继续加入有机膨润土和气相二氧化硅继续分散10-15分钟，待混合物的温度上升至45-50摄氏度活化。将搅拌速度调整到800-1000rpm，边搅拌边加入钛白粉、硫酸钡、滑石粉；继续分散30分钟，加入流平剂和消泡剂搅拌8-10分钟，然后在三辊机上研磨至细度小于40微米。

按照以下方法进行固化剂制造：依次在容器中加入环氧固化剂和固化促进剂，在600-1000rpm下分散搅拌均匀后过滤包装。

将主剂和固化剂按照4:1的重量配比混合得到本发明所述饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料。

具体实施例2

按照以下重量百分比准备主剂的各个材料组分，NPEL128型双酚A型环氧树脂30%，DEN438型酚醛环氧树脂12%，NC513活性稀释剂8%，Disponer912润湿分散剂0.8%，Bengel988有机膨润土1%，气相二氧化硅1%，钛白粉20%，硫酸钡14%，1250目的滑石粉12%，GlideB1484型流平剂0.6%，Airex900型消泡剂0.6%。

按照以下重量百分比准备固化剂的各个材料组分，环氧固化剂98%和固化促进剂重量比例2%。

按照具体实施例1所述的主剂和固化剂的制造方式分别制造主剂和固化剂。

将主剂和固化剂按照5:1的重量配比混合得到本发明所述饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料。

具体实施例3

按照以下重量百分比准备主剂的各个材料组分，NPEL128型双酚A型环氧树脂34%，DEN438型酚醛环氧树脂11%，NC513活性稀释剂8%，Disponer912润湿分散剂0.8%，Bengel988有机膨润土0.9%，气相二氧化硅0.9%，钛白粉16%，硫酸钡15%，1250目的滑石粉12%，GlideB1484型流平剂0.7%，Airex900型消泡剂0.7%。

按照以下重量百分比准备固化剂的各个材料组分，环氧固化剂96%和固化促进剂重量比例4%。

按照具体实施例1所述的主剂和固化剂的制造方式分别制造主剂和固化剂。

将主剂和固化剂按照4.5:1的重量配比混合得到本发明所述饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料。

将具体实施例1的样品按照国家标准方法进行检测，涂料性能符合GB5369《船用饮水舱涂料通用技术条件》的要求，具体性能见下表

表1涂料的基本性能

对得到的涂料检测其防护性能，具体性能见表2。

表2涂料的防护性能

将本发明所述的涂料涂敷于100X100mm的玻璃板上，干燥7天后送至四川省疾病控制中心按照《生活用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》（2001）的要求进行检测，检测结果符合该规范的要求，属于实际无毒产品。

本发明所述防腐蚀涂料各个组分中不含有毒有害物质，生产工艺简单，所制得产品经检测符合《生活用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》（2001）的要求，属于实际无毒产品，可作为饮用水输配水设备的防护材料。

本发明所述防腐蚀涂料为无溶剂涂料，不含有机挥发物，产品没有刺激性气味，有益于环境保护和操作工人的防护，是属于一种绿色材料。

本发明一次施工成膜厚，一次性成膜可达300-400μm，便于施工。涂膜坚硬耐磨、平整光滑，具有优异的耐水性能和耐化学性能，可保证埋地管道有效、可靠和安全的运行。

前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料的制备方法，包括主剂和固化剂生产，其特征在于，所述主剂生产过程包括如下步骤：

步骤1将环氧树脂40-47份、活性稀释剂5-8份、润湿分散剂0.3-0.8份混合后分散均匀，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或两种的混合物；为二者混合物时，后者占10-12份；

步骤2加入有机膨润土0.5-1份、气相二氧化硅0.5-1份，混合后继续分散均匀；

步骤3将步骤2中得到的分散均匀后的混合物加热至45-50℃；并以800-1000rpm速度搅拌；一边搅拌一边加入钛白粉15-20份、硫酸钡10-15份、滑石粉8-12份；继续分散均匀；

步骤4加入流平剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.5份，继续分散均匀；将分散均匀后的混合物研磨至细度小于40微米；

所述固化剂的生产过程为：依次在容器中加入环氧固化剂重量比例95-98%和固化促进剂重量比例2-5%，在600-1000rpm下分散均匀后过滤包装；以上份数均为重量份数。

2.饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料，其特征在于，包含主剂和固化剂，固化剂与主剂的重量比例为1：4-5；

主剂中，各个组分重量配比如下：环氧树脂40-47%，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或两种的混合物，二者混合时酚醛环氧树脂占10-12个百分点；活性稀释剂5-8%，润湿分散剂0.3-0.8%，有机膨润土0.5-1%，气相二氧化硅0.5-1%，钛白粉15-20%，硫酸钡10-15%，滑石粉8-12%，流平剂0.1-0.5%，消泡剂0.1-0.5%；

固化剂中，各个组分重量配比如下：环氧固化剂重量比例95-98%，固化促进剂重量比例2-5%。

3.如权利要求2所述的饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料，其特征在于，所述环氧固化剂为酚醛胺固化剂。

4.如权利要求2所述的饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料，其特征在于，所述活性稀释剂为腰果酚缩水甘油醚。

5.如权利要求2所述的饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料，其特征在于，所述润湿分散剂为海明斯公司的Disponer912或科宁公司Texaphor963分散剂。

6.如权利要求2所述的饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料，其特征在于，所述流平剂为有机硅类流平剂和丙烯酸类流平剂的任意一种或混合物，混合时二者的混合比例为1-2：1。

7.如权利要求2所述的饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或混合物，混合时二者混合比例为3-5:1。

8.如权利要求2所述的饮用水输配水设备用无溶剂环氧防腐蚀涂料，其特征在于，所述固化剂中含有2-5%重量比的固化促进剂AncamineK54。