CN105925145A - 一种高性能防腐环氧粉末涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能防腐环氧粉末涂料。本发明是由以下组分按照所述重量份数组成的，具体配方比例如下：固体环氧树脂30‑60份，异氰酸酯改性环氧树脂30～60份，酚醛改性环氧树脂30～60份，酚羟基树脂固化剂10～30份，多胺类固化剂1～3份，流平剂0.5‑5份，填料40～100份，颜料0.3～2份，偶联剂1～5份，催化剂0.5～2份,增韧剂5～10份。本发明采用固体环氧树脂、异氰酸酯改性的环氧树脂和酚醛改性环氧树脂，综合了三种树脂的优点，使得固化后的涂膜具有优异的柔韧性、耐热性、耐化学性及很高的玻璃化温度Tg，对金属基材具有优异的附着能力和抗阴极剥离能力。
Description
技术领域
本发明涉及重防腐粉末涂料技术领域，更进一步说是涉及用于输油、输气工程管道内、外壁的防腐环氧粉末涂料的制备领域。
背景技术
环氧粉末涂料在国外大量用在不同管径的输油、输气和上下水管道内外壁的涂装，还用于钢筋、建筑材料、电气绝缘材料、汽车零部件材料等的涂装。在国内环氧粉末涂料广泛用在天然气、原油及成品油和有些化工产品输送的管道内外壁的防腐涂装方面。我国在上世纪90年代后期就开始将熔结环氧粉末涂料用在天然气、原油和成品油的输送管线上。所谓熔结环氧粉末涂料(Fusion Bonded Epoxy Powder Coatings，简称FBE)是指以环氧树脂为基料的热固性粉末涂料。该类粉末涂料是一种以空气为载体进行输送和分散的固体涂料，将其施涂于经预热的钢铁制品表面，熔化、流平、固化形成均匀的涂层。
随着粉末涂料行业的不断发展，市场对产品质量的要求也不断提升，尤其是一些埋地管道方面的防腐涂料。虽然地下不含极强的腐蚀性化学物质，但埋地管道长期接触含盐的地下水，土壤中的微生物产生的各种有机酸，以及杂散电流产生的电化学反应都会对管道造成腐蚀。电化学腐蚀的三要素是：水、氧和离子。熔结环氧粉末涂层是一种高聚物薄膜，能不同程度地阻缓上述三因素的透过而起到保护管道避免腐蚀的作用。
那么如何更好地降低透水性、透氧性、透离子性、吸水性，提高玻璃化温度Tg，提高涂层对管道表面的吸附性，使环氧涂层具有更加优异的屏蔽能力，是本行业不断追求的目标。
发明内容
本发明提供了一种屏蔽能力优异、防腐性能卓越的熔结环氧粉末涂料的配方和制备方法。本发明所制备的环氧粉末涂料具有优异的物理性能，涂层的抗阴极剥离能力以及涂层对管道的附着力大大提高，在国内属于领先水平。
本发明高性能防腐环氧粉末涂料是由以下组分按照所述重量份数组成的，具体配方比例如下：固体环氧树脂30-60份，异氰酸酯改性环氧树脂30～60份，酚醛改性环氧树脂30～60份，酚羟基树脂固化剂10～30份，多胺类固化剂1～3份，流平剂0.5-5份，填料40～100份，颜料0.3～2份，偶联剂1～5份，催化剂0.5～2份,增韧剂5～10份。
本发明所述的固体环氧树脂为本行业常用的双酚A固体环氧树脂E-12，所述的异氰酸酯改性环氧树脂为双酚A二缩水甘油醚与二异氰酸酯(MDI)或者甲苯二异氰酸酯(TDI)或者二异氰酸酯的聚合物中的一种，或其中两种以适当的摩尔比进行缩聚反应而得的产物。
本发明所述的酚醛改性环氧树脂为邻甲酚酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂或双酚A酚醛环氧树脂，结构式如下：
1.邻甲酚酚醛环氧树脂结构式：
2.苯酚酚醛环氧树脂结构式：
3.双酚A酚醛环氧树脂结构式：
其中，所述的酚羟基树脂固化剂为线型酚醛树脂固化剂，所述的多胺类固化剂为双氰胺。
所述的流平剂为丙烯酸酯类化合物。
所述填料为钛白粉、硅灰石、硫酸钡、碳酸钙、云母粉、纳米级氧化硅和纳米级氧化铝等中的一种或多种的混合物。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
所述的催化剂为咪唑类化合物,该咪唑类化合物为2-甲基咪唑或2-苯基咪唑。
所述的增韧剂为改性丁腈橡胶增韧剂。
本发明防腐环氧粉末涂料的制备方法，包括以下几个步骤：
首先，是预混过程，将固体环氧树脂30-60份，异氰酸酯改性环氧树脂30～60份，酚醛改性环氧树脂30～60份，酚羟基树脂固化剂10～30份，多胺类固化剂1～3份，流平剂0.5-5份，填料40～100份，颜料0.3～2份，偶联剂1～5份，催化剂0.5～2份,增韧剂5～10份，加入带粉碎的高速混合机中混合8-10分钟；
然后，是挤出过程，将混合后的原料加入双螺杆挤出设备中，温度控制在90～110℃，转速500～800转/分，挤出后冷却进行初步破碎；
最后，研磨、过筛过程：将挤出、破碎所得物料加入磨粉机中粉碎，然后选用适合的筛网过筛后得到产品。研磨粉碎过筛后粉末颗粒的粒度控制在40～60μm。
普通环氧粉末涂料使用的树脂是双酚A型环氧树脂，其分子结构如下：
从双酚A型环氧树脂的分子结构可以看出，该树脂分子的两端是反应能力很强的环氧基，分子主链上含有许多醚键，是一种线型聚醚结构，n值较大的树脂分子链上有规律地、相距较远地出现许多仲羟基，可以看成是一种长链多元醇，主链上还有大量苯环、次甲基和异丙基。该类环氧树脂的这些结构特点使得该环氧树脂具有很强的反应能力，如环氧基和羟基使树脂固化物具有很强的内聚力和粘接力；醚健和羟基是极性基团，有助于提高浸润性和粘附力；醚健和C-C键使大分子具有柔顺性；苯环赋予聚合物以耐热性和刚性；异丙基也赋与大分子一定的刚性。
虽然环氧树脂作为粉末涂料的成膜物质具有不可比拟的优点，但是从双酚A环氧树脂的分子结构中可以看出，环氧基只在端基位置上，造成涂膜交联密度比较低，虽具有很好的柔韧性，但耐化学品性、耐高温性相对较差。本发明所述的高性能熔结环氧粉末涂料从成膜物质上进行改进，使用的是双酚A环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂和酚醛改性环氧树脂三种树脂混合，这样不仅充分利用了环氧树脂自身的优点，同时异氰酸酯改性的环氧树脂具有噁唑烷酮环，能够更加有效地提高固化物的玻璃化温度，进一步增强涂层的物理性能。再加上酚醛改性环氧树脂是在普通环氧树脂的基础上进一步提高了分子结构的官能度，使得成膜树脂在涂料喷涂固化过程中形成致密的立体网状结构，大大提高了涂层的物理性能从而提高了抗腐蚀能力。
综合评价，本发明具有如下优异性能：
1.本发明采用固体环氧树脂、异氰酸酯改性的环氧树脂和酚醛改性环氧树脂，综合了三种树脂的优点，使得固化后的涂膜具有优异的柔韧性、耐热性、耐化学性及很高的玻璃化温度Tg，对金属基材具有优异的附着能力和抗阴极剥离能力。
2.本发明的颜填料用偶联剂处理，偶联剂又称表面改性剂。其分子结构的最大特点就是分子两端含有化学性质不同的两个基团，一端是亲无机物的基团，容易与无机填料、颜料表面亲和，另一端是亲有机物的基团，容易与环氧树脂亲和。有利于颜填料和树脂的充分混合，使得涂层紧密结合成为一个整体，提高了涂层的致密性及附着力，降低了吸水性，增强了耐化学性。
3.本发明加入纳米填料，不仅使涂料的传统性能有很大改善，而且赋予涂料许多新的特性。纳米环氧涂料在常规的力学性能如附着力、硬度、耐冲刷性、抗冲击性、柔韧性方面会得到提高，同时还可以提高涂料的耐老化、耐溶剂、耐腐蚀、抗辐射、耐沾污等性能。
具体实施方式
下面列举一些本发明的实施例子，所描述的实施例子仅仅是本发明一部分实施实例，而不是全部的实施实例。基于本发明中的实施实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实例所用的固体环氧树脂为市场购买的双酚A固体环氧树脂E-12。异氰酸酯改性的环氧树脂为本公司自制产品，采用双酚A二缩水甘油醚与甲苯二异氰酸酯(TDI)以适当的摩尔比进行缩聚的反应产物。所用的酚醛改性环氧树脂为市场上购买的邻甲酚酚醛环氧树脂。
实施例1
本实例提供的防腐环氧粉末涂料组成，按重量份数具体包括以下组分：固体环氧树脂50份，异氰酸酯改性的环氧树脂50份，邻甲酚酚醛环氧树脂50份，线型酚醛树脂固化剂22份，双氰胺固化剂2份，丙烯酸酯流平剂3份，钛白粉5份，硅灰石粉65份，纳米氧化硅3份，硅烷偶联剂3份，炭黑0.2份，群青1份，2-甲基咪唑1份，改性丁腈橡胶6份。
按照上面的配方准确称取各种所需原料，然后，按照前面讲述的制备过程经过预混、挤出初步破碎、研磨过筛后得到所需产品。对所得产品进行粉末以及涂层性能的测试，测试方法及测试结果列于表1中。
实施例2
本实例提供的防腐环氧粉末涂料，按重量份数具体包括以下组分：固体环氧树脂50份，异氰酸酯改性的环氧树脂40份，；邻甲酚酚醛环氧树脂60份，双氰胺固化剂2份，线型酚醛树脂固化剂22份，丙烯酸酯流平剂3份，钛白粉5份，硅灰石粉65份，纳米氧化硅3份，硅烷偶联剂3份，炭黑0.2份，群青1份，2-甲基咪唑1份，改性丁腈橡胶6份。
按照上面的配方准确称取各种所需原料，然后，按照前面讲述的制备过程经过预混、挤出初步破碎、研磨过筛后得到所需产品。对所得产品进行粉末以及涂层性能的测试，测试方法及测试结果列于表1中。
实施例3
本实例提供的防腐环氧粉末涂料，按重量份数具体包括以下组分：固体环氧树脂50份，异氰酸酯改性的环氧树脂60份，邻甲酚酚醛环氧树脂40份，双氰胺固化剂2份，线型酚醛树脂固化剂22份，丙烯酸酯流平剂3份，钛白粉5份，硅灰石粉65份，纳米氧化硅3份，硅烷偶联剂3份，炭黑0.2份，群青1份，2-甲基咪唑1份，改性丁腈橡胶6份。
按照上面的配方准确称取各种所需原料，然后，按照前面讲述的制备过程经过预混、挤出初步破碎、研磨过筛后得到所需产品。对所得产品进行粉末以及涂层性能的测试，测试方法及测试结果列于表1中。
实施例4
本实例提供的防腐环氧粉末涂料，按重量份数具体包括以下组分：固体环氧树脂50份，异氰酸酯改性的环氧树脂60份，邻甲酚酚醛环氧树脂30份，双氰胺固化剂2份，线型酚醛树脂固化剂22份，丙烯酸酯流平剂3份，钛白粉5份，硅灰石粉65份，纳米氧化硅3份，硅烷偶联剂3份，炭黑0.2份，群青1份，2-甲基咪唑1份，改性丁腈橡胶6份。
按照上面的配方准确称取各种所需原料，然后，按照前面讲述的制备过程经过预混、挤出初步破碎、研磨过筛后得到所需产品。对所得产品进行粉末以及涂层性能的测试，测试方法及测试结果列于表1中。
表1 防腐环氧粉末涂料性能测试结果及方法
本发明的实施例的涂层性能的测试都是采用比较苛刻条件测试的，附着力是在95℃±3℃的温度下浸泡15天的测试结果(一般测试条件为75℃±3℃,24h)，阴极剥离是在80±3℃的温度下测试的(一般测试是65±3℃,48h)，从测试结果来看，附着力1-2级，阴极剥离3-4mm，在技术指标上都已达到领先水平。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高性能防腐环氧粉末涂料，其特征是，由以下组分按照所述重量份数组成：固体环氧树脂30-60份，异氰酸酯改性环氧树脂30～60份，酚醛改性环氧树脂30～60份，酚羟基树脂固化剂10～30份，多胺类固化剂1～3份，流平剂0.5-5份，填料40～100份，颜料0.3～2份，偶联剂1～5份，催化剂0.5～2份,增韧剂5～10份。
2.根据权利要求1所述的高性能防腐环氧粉末涂料，其特征是，所述的固体环氧树脂为双酚A固体环氧树脂E-12。
3.根据权利要求1所述的高性能防腐环氧粉末涂料，其特征是，所述的异氰酸酯改性环氧树脂为双酚A二缩水甘油醚与二异氰酸酯或者甲苯二异氰酸酯或者二异氰酸酯的聚合物中的一种。
4.根据权利要求1所述的高性能防腐环氧粉末涂料，其特征是，所述的酚醛改性环氧树脂为邻甲酚酚醛环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂或双酚A酚醛环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的高性能防腐环氧粉末涂料，其特征是，所述的酚羟基树脂固化剂为线型酚醛树脂固化剂，所述的多胺类固化剂为双氰胺。
6.根据权利要求1所述的高性能防腐环氧粉末涂料，其特征是，所述的流平剂为丙烯酸酯类化合物。
7.根据权利要求1所述的高性能防腐环氧粉末涂料，其特征是，所述填料为钛白粉、硅灰石、硫酸钡、碳酸钙、云母粉、纳米级氧化硅和纳米级氧化铝等中的一种或多种的混合物。
8.根据权利要求1所述的高性能防腐环氧粉末涂料，其特征是，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
9.根据权利要求1所述的高性能防腐环氧粉末涂料，其特征是，所述的催化剂为咪唑类化合物,该咪唑类化合物为2-甲基咪唑或2-苯基咪唑。
10.根据权利要求1所述的高性能防腐环氧粉末涂料，其特征是，所述的增韧剂为改性丁腈橡胶增韧剂。
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Application publication date: 20160907 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |