CN106047065A - 海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料及制备方法 - Google Patents

海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料及制备方法，所述涂料由甲组分和乙组分构成，甲组分包括如下成分：双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、活性稀释剂、消泡剂、流平剂、润湿分散剂、增稠触变剂、硅烷偶联剂、紫外线吸收剂、耐盐雾助剂、钛白粉、磷铁粉、云母粉、防锈填料、160目玻璃鳞片、325目玻璃鳞片，乙组分包括如下成分：改性聚酰胺固化剂、改性酚醛胺固化剂、附着力促进剂。本发明涂料系无溶剂产品，环保无毒，施工性好，漆膜具有良好的耐腐蚀、耐海水浸泡、耐老化和耐阴极剥离性能。

Description

海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料及制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料及其制备方法。
背景技术
海洋浪溅区是一个严酷的腐蚀环境，处于浪溅区的钢结构除了受到海盐含量、湿度、温度等海洋大气环境的影响外，还受到海水浸泡，海水冲刷和干湿交替频繁等因素的影响，因此，处于浪溅区的钢结构腐蚀速率要远远大于其他区域。
目前，海洋浪溅区钢结构防腐普遍采用的是认证制度，市场参考的常用国际标准有Norsok Standard M－501《表面处理和防护涂层》、ISO 12944《色漆和清漆防护漆体系对钢结构的腐蚀防护》和ISO 20340《色漆和清漆—海上平台及相关结构防腐涂料体系的性能要求》等，其中市场广泛接受并认可的认证标准是Norsok Standard M－501。其具体指标要求如下：
测试项目 试验方法 验收准则 备注
老化试验 样板测试经过25个循环（72小时紫外线和水的暴露，72小时盐雾试验，24小时低温暴露试验） 腐蚀蔓延度M≤8mm 样板测试需要经过25个循环，且每次循环以紫外线测试开始，以冷凝结束。附着力不低于5MPa，经老化试验后附着力下降值不超过原值的50%。
海水浸泡 按ISO 2812-2:2007进行，浸泡于40℃海水中4200h。 腐蚀蔓延度M≤8mm 样板需要制备2mm宽划痕。考察划痕剥离情况。
阴极剥离 按ISO15711:2003方法A（外加电流）进行，试验进行4200h。 剥离当量直径≤20mm 测试电压为1.05V，测试温度为25℃，样板需要制备直径6mm人造孔。
环氧玻璃鳞片涂料作为一种新型、高效的防腐涂料，由于涂料中添加了片状玻璃鳞片，玻璃鳞片在涂层中彼此平行和重叠排列，形成一道保护屏障，延缓了腐蚀介质透过涂层到达基材表面的时间，提高了基材的使用寿命。目前，针对海洋浪溅区的环氧玻璃鳞片防护涂料的制备方法有很多，专利104774527A公开了一种海洋潮差区/浪溅区环氧玻璃鳞片涂料的制备方法，李敏等研制了一种针对海洋环氧的高性能环氧玻璃鳞片（涂料工业，2010（40）：49-53），这些制备方法主要存在如下问题：（1）主要利用有机溶剂降低粘度，有机溶剂含量高，使用的防锈填料含有重金属，对环境有危害；（2）NORSOK-M501标准技术要求高，国内的许多厂商制备的环氧玻璃鳞片涂料很难满足其认证要求。
发明内容
为了通过NORSOK-M501认证，本发明提供了一种高耐老化、耐海水和耐阴极剥离的无溶剂环氧玻璃鳞片重防腐漆。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料，所述涂料由重量配比为3.0-4.5：1的甲组分和乙组分构成，其中，甲组分按重量份计包括如下成分：
双酚A型环氧树脂 30-40份
氢化双酚A型环氧树脂 30-40份
活性稀释剂 10-15份
消泡剂 2-3份
流平剂 1-2份
润湿分散剂 1-2份
增稠触变剂 5-8份
硅烷偶联剂 2-3份
紫外线吸收剂 3-5份
耐盐雾助剂 13-18份
钛白粉 5-8份
磷铁粉 5-8份
云母粉 10-20份
防锈填料 10-20份
160目玻璃鳞片 10-20份
325目玻璃鳞片 10-20份 ；
乙组分按重量份计包括如下成分：
改性聚酰胺固化剂 50-70份
改性酚醛胺固化剂 30-50份
附着力促进剂 3-5份 。
所述的双酚A型环氧树脂为E44和E51中的任意一种。
所述的氢化双酚A型环氧树脂为烟台奥利福化工有限公司生产的氢化双酚A型环氧树脂AL-3040，环氧值为0.41-0.44，或安徽恒远新材料生产的氢化双酚A型环氧树脂XY-518，环氧值为0.42-0.47。
所述的活性稀释剂为大分子量的缩水甘油醚类化合物，要求分子量介于200-1000之间，环氧值为0.3-0.5之间。
所述的消泡剂为德国迪高助剂公司生产的Fomax-N和900中的一种或两者的混合物，或德国毕克助剂公司生产的BYK-A530、BYK-054中的一种或两种的混合物。
所述的流平剂为德国毕克助剂公司生产的BYK-306、BYK-333，迪高助剂公司生产的TEGO-432等中的一种或多种的混合物。
所述的润湿分散剂为德国毕克公司生产的BYK-180、BYK-110、AT-203中的一种或多种的混合物。
所述的增稠触变剂为有机膨润土BP881、德国毕克公司的BYK-410或德谦公司的BEZ-75中的任一种。
所述的硅烷偶联剂型号为KH560，或迈图的A-1100。
所述的紫外线吸收剂为巴斯夫公司生产的紫外线吸收剂5151或广州中广庆贸易公司提供的紫外线吸收剂944和青岛华恩的紫外线吸收剂326等。
所述的耐盐雾助剂为美国Halox公司生产的SW-111。
所述的防锈填料为磷酸盐、钼酸盐、铝粉等不含重金属的环保型防锈填料，要求防锈填料为上述各类盐中的一种或多种的混合物。
所述的改性聚酰胺固化剂为8115，适用于无溶剂型聚酰胺-环氧树脂体系，固化后漆膜具有较高的防腐蚀性、柔韧性和抗冲击性能。
所述的改性酚醛胺固化剂为深圳佳迪达公司的5390G固化剂，活泼氢当量为103，能够有效降低涂料的粘度，提高漆膜的交联密度，提升漆膜的致密性。
所述的附着力促进剂为德国毕克助剂公司生产的BYK-4511或德谦助剂公司的AP-507等，能够加快涂料的反应速率，使漆膜中有效成分充分固化，提高漆膜对钢材的粘接力和耐阴极剥离性能。
本发明的海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料的制备方法包括如下步骤：
（1）、按上述的重量份数称取各原料，备用；
（2）、改性玻璃鳞片的制备
将步骤（1）称取的160目玻璃鳞片、325目玻璃鳞片、活性稀释剂、消泡剂、润湿分散剂、流平剂和硅烷偶联剂一同放入高速分散机中进行分散，分散完毕后，静置30分钟打包待用；
（3）、甲组分的制备
将步骤（1）称取的双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、紫外线吸收剂和增稠触变剂一同放入高速分散机中进行充分分散，然后加入步骤（1）称取的耐盐雾助剂、钛白粉、磷铁粉、云母粉和防锈填料，并充分分散；分散完毕后的混合料放入砂磨机中研磨至细度≤60um，将研磨后的混合料转至分散机中，然后加入步骤（2）制备的改性玻璃鳞片，充分分散后经60目筛网过滤，即得到甲组分，将甲组分包装待用；
（4）、乙组分的制备
将步骤（1）称取的改性聚酰胺固化剂、改性酚醛胺固化剂和附着力促进剂一同放入分散机中进行混合，然后经60目筛网过滤后即得到乙组分，将乙组分包装待用；
（5）、甲组分和乙组分的混合
使用时，将上述制得的甲组分和乙组分按重量比3.0-4.5：1进行混合分散，分散均匀即可得所述涂料。
本发明对原材料的选用原则如下：
（1）甲组分中树脂选用氢化双酚A型环氧树脂和双酚A型环氧树脂进行复配，在提高漆膜的耐老化性能的同时，保证漆膜具有双酚A环氧涂料所具有的刚性和耐腐蚀的性能。甲组分中添加的活性稀释剂为聚丙二醇缩水甘油醚类化合物，其作用是在降低甲组分粘度的同时，显著提高漆膜的柔韧性和抗冲击性能。
（2）甲组分中选用改性的玻璃鳞片，利用硅氧烷类偶联剂对玻璃鳞片表面进行改性，同时添加润湿分散剂和流平剂，使玻璃鳞片能有效分散在涂层中，利用助剂的作用，使玻璃鳞片在漆膜中有规律的定向排布，最大限度的提升玻璃鳞片的屏蔽作用。
（3）乙组分选用改性聚酰胺和改性酚醛胺复配，可降低涂料粘度，提高树脂的固化速度和交联密度，使漆膜具有良好的柔韧和耐冲击、耐化学品性能，同时在固化剂中加入适量的附着力促进剂，能够显著提高漆膜的粘结力，增强漆膜的耐阴极剥离性能。
本发明的上述技术方案中，（1）选用活性稀释剂替代有机溶剂调整涂料粘度，选用不含重金属的环保材料作为填料，保证涂料良好的施工性，同时使涂料对环境和人的危害降到最低；（2）采用耐老化性能较好的改性环氧树脂，减少树脂中苯环的存在，使制备的涂料具有粘度低、耐老化性能突出的特点，同时添加适量紫外线吸收剂，使漆膜在紫外线照射下，将紫外线转化，减少对漆膜的损坏；（3）采用大量的片状填料如玻璃鳞片、云母粉等，同时添加耐盐雾助剂和防锈性能优良的防锈填料，增强涂层的耐水和耐盐雾性能；（4）选用耐碱性较好的填料、合适的助剂，减少漆膜的物理缺陷，增强漆膜的致密性，同时加入附着力促进剂，增强涂层的湿态附着力，加强漆膜与阴极保护的相容性。
本发明涂料具有以下有益效果：
（1）固含量≥95%，系无溶剂产品，施工性好，不含重金属，环保无毒。
（2）漆膜具有良好的耐腐蚀、耐海水浸泡、耐老化和耐阴极剥离性能，产品符合Norsok Standard M－501《表面处理和防护涂层》的认证标准。
（3）漆膜能够适应长期的高低温交变和紫外钱照射的腐蚀环境，漆膜耐老化性能突出。
（4）本发明制备的涂料可广泛应用于海洋采油平台、风电导管架、船舶、港口码头和跨海大桥等领域，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面列举三个具体实施例，实施例1、实施例2和实施例3的涂料配方见下表：
甲组分：
原料名称 含量 实施例1 实施例2 实施例3
双酚A型环氧树脂 30-40 30 35 40
氢化双酚A型环氧树脂 30-40 30 35 40
活性稀释剂 10-15 10 13 15
消泡剂 2-3 2 2.5 3
流平剂 1-2 1 1.5 2
润湿分散剂 1-2 1 1.5 2
增稠触变剂 5-8 5 7 8
硅烷偶联剂 2-3 2 2.5 3
紫外线吸收剂 3-5 3 4 5
耐盐雾助剂 13-18 13 16 18
钛白粉 5-8 5 6.5 8
磷铁粉 5-8 5 6.5 8
云母粉 10-20 10 15 20
防锈填料 10-20 10 15 20
160目玻璃鳞片 10-20 10 15 20
325目玻璃鳞片 10-20 10 15 20
乙组分：
原料名称 含量 实施例1 实施例2 实施例3
改性聚酰胺固化剂 50-70 50 60 70
改性酚醛胺固化剂 30-50 30 45 50
附着力促进剂 3-5 3 4 5
甲组分和乙组分的重量配比为3.0-4.5：1。
所述的双酚A型环氧树脂为E44和E51中的任意一种。
所述的氢化双酚A型环氧树脂为烟台奥利福化工有限公司生产的氢化双酚A型环氧树脂AL-3040，环氧值为0.41-0.44，或安徽恒远新材料生产的氢化双酚A型环氧树脂XY-518，环氧值为0.42-0.47。
所述的活性稀释剂为大分子量的缩水甘油醚类化合物，要求分子量介于200-1000之间，环氧值为0.3-0.5之间。
所述的消泡剂为德国迪高助剂公司生产的Fomax-N和900中的一种或两者的混合物，或德国毕克助剂公司生产的BYK-A530、BYK-054中的一种或两种的混合物。
所述的流平剂为德国毕克助剂公司生产的BYK-306、BYK-333，迪高助剂公司生产的TEGO-432等中的一种或多种的混合物。
所述的润湿分散剂为德国毕克公司生产的BYK-180、BYK-110、AT-203中的一种或多种的混合物。
所述的增稠触变剂为有机膨润土BP881、德国毕克公司的BYK-410或德谦公司的BEZ-75中的任一种。
所述的硅烷偶联剂型号为KH560，或迈图的A-1100。
所述的紫外线吸收剂为巴斯夫公司生产的紫外线吸收剂5151或广州中广庆贸易公司提供的紫外线吸收剂944和青岛华恩的紫外线吸收剂326等。
所述的耐盐雾助剂为美国Halox公司生产的SW-111。
所述的防锈填料为磷酸盐、钼酸盐、铝粉等不含重金属的环保型防锈填料，要求防锈填料为上述各类盐中的一种或多种的混合物。
所述的改性聚酰胺固化剂为8115，适用于无溶剂型聚酰胺-环氧树脂体系，固化后漆膜具有较高的防腐蚀性、柔韧性和抗冲击性能。
所述的改性酚醛胺固化剂为深圳佳迪达公司的5390G固化剂，活泼氢当量为103，能够有效降低涂料的粘度，提高漆膜的交联密度，提升漆膜的致密性。
所述的附着力促进剂为德国毕克助剂公司生产的BYK-4511或德谦助剂公司的AP-507等，能够加快涂料的反应速率，使漆膜中有效成分充分固化，提高漆膜对钢材的粘接力和耐阴极剥离性能。
下面以实施例1的配方为例，详细说明本发明的涂料的制备方法：
（1）、改性玻璃鳞片的制备：按重量份分别称取10份160目玻璃鳞片、10份325目玻璃鳞片、10份活性稀释剂、2份消泡剂、1份润湿分散剂、1份流平剂和2份的硅烷偶联剂，然后将上述组分一同放入高速分散机中分散30-40分钟，分散完毕后，静置30分钟打包待用。
（2）、甲组分的制备：按重量份分别取30份的双酚A型环氧树脂、30份的氢化双酚A型环氧树脂、3份的紫外线吸收剂、5份的增稠触变剂放入高速分散机中高速分散15～20分钟，使增稠触变剂充分分散开，然后按重量份加入13份的耐盐雾助剂、5份钛白粉、5份磷铁粉、10份云母粉和10份防锈填料，继续高速分散30～40分钟，分散完毕后将混合料放入砂磨机中研磨至细度≤60um，将研磨后的混合料转至分散机中，然后按重量份加入36份步骤（1）制备的改性玻璃鳞片，在分散机600～800转/分转速下分散30～40分钟，最后根据需要可用适量的活性稀释剂调整其粘度后，经60目筛网过滤，即得到甲组分，将甲组分包装待用。
（3）、乙组分的制备：按重量份分别取50份的改性聚酰胺固化剂、30份的改性酚醛胺固化剂和3份的附着力促进剂一同放入分散机中进行混合，在分散机600～800转/分转速下分散20～30分钟，并经60目筛网过滤后即得到乙组分，将乙组分包装待用。
（4）、使用时，将上述制备的甲、乙两组分按照重量比4.5:1比例混合后，喷涂。
实施例1制备的漆膜具有如下性能指标：
1、在室温（25℃）下，涂料混合粘度为2000-2500mPa.s，粘度低，表干时间为1 h，实干为6 h，不需要加热处理即可施工，具有较好的施工性；
2、漆膜经划线后，浸泡于40℃的人造海水中4200h，腐蚀蔓延度M=7.2mm；
3、漆膜划线后，经4200h紫外线照射（UVA）-盐雾-冷冻（-20℃）的循环老化测试，划线处的腐蚀蔓延度M=7.6mm；
4、通过4200h、1.05V、25℃海水耐阴极剥离测试，剥离当量直径为15.3mm。
按实施例2和实施例3配方所制备的涂料的施工性能和漆膜性能与实施例1相似，产品均符合Norsok Standard M－501《表面处理和防护涂层》的认证标准。

Claims (8)

1.海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料，其特征在于：所述涂料由重量配比为3.0-4.5：1的甲组分和乙组分构成，其中，甲组分按重量份计包括如下成分：
双酚A型环氧树脂 30-40份
氢化双酚A型环氧树脂 30-40份
活性稀释剂 10-15份
消泡剂 2-3份
流平剂 1-2份
润湿分散剂 1-2份
增稠触变剂 5-8份
硅烷偶联剂 2-3份
紫外线吸收剂 3-5份
耐盐雾助剂 13-18份
钛白粉 5-8份
磷铁粉 5-8份
云母粉 10-20份
防锈填料 10-20份
160目玻璃鳞片 10-20份
325目玻璃鳞片 10-20份 ；
乙组分按重量份计包括如下成分：
改性聚酰胺固化剂 50-70份
改性酚醛胺固化剂 30-50份
附着力促进剂 3-5份 。
2.如权利要求1所述的海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料，其特征在于：所述双酚A型环氧树脂为E44和E51中的任意一种。
3.如权利要求1所述的海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料，其特征在于：所述氢化双酚A型环氧树脂为AL-3040或XY-518。
4.如权利要求1所述的海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料，其特征在于：所述活性稀释剂为缩水甘油醚类化合物，分子量介于200-1000之间，环氧值为0.3-0.5。
5.如权利要求1所述的海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料，其特征在于：所述防锈填料为磷酸盐、钼酸盐、铝粉中的一种或多种的混合物。
6.如权利要求1所述的海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料，其特征在于：所述改性聚酰胺固化剂为8115，所述改性酚醛胺固化剂为5390G。
7.如权利要求1所述的海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料，其特征在于：所述附着力促进剂为BYK-4511或AP-507。
8.如权利要求1所述的海洋浪溅区钢结构用无溶剂环氧玻璃鳞片涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、按权利要求1所述的重量份数称取各原料，备用；
（2）、改性玻璃鳞片的制备
将步骤（1）称取的160目玻璃鳞片、325目玻璃鳞片、活性稀释剂、消泡剂、润湿分散剂、流平剂和硅烷偶联剂一同放入高速分散机中进行分散，分散完毕后，静置30分钟打包待用；
（3）、甲组分的制备
将步骤（1）称取的双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、紫外线吸收剂和增稠触变剂一同放入高速分散机中进行充分分散，然后加入步骤（1）称取的耐盐雾助剂、钛白粉、磷铁粉、云母粉和防锈填料，并充分分散；分散完毕后的混合料放入砂磨机中研磨至细度≤60um，将研磨后的混合料转至分散机中，然后加入步骤（2）制备的改性玻璃鳞片，充分分散后经60目筛网过滤，即得到甲组分，将甲组分包装待用；
（4）、乙组分的制备
将步骤（1）称取的改性聚酰胺固化剂、改性酚醛胺固化剂和附着力促进剂一同放入分散机中进行混合，然后经60目筛网过滤后即得到乙组分，将乙组分包装待用；
（5）、甲组分和乙组分的混合
使用时，将上述制得的甲组分和乙组分按重量比3.0-4.5：1进行混合分散，分散均匀即可得所述涂料。
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