CN106085223B - 氟改性环氧聚硅氧烷涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种氟改性环氧聚硅氧烷涂料及其制备方法和应用，通过硅氧烷基、环氧基团和羟基基团改善聚硅氧烷强度低、粘结力差的缺点，制备出的氟改性环氧聚硅氧烷涂料具有长效防腐性能，从而延长了钢材的使用寿命及维修时长，具有显著的社会效益和经济效益；通过氟改性，提高了耐紫外光的能力，提升了漆膜的耐水性能；通过引入改性脂环胺参与固化反应，不仅增进了漆膜的柔韧性，而且缩短了漆膜表干时间；通过与富锌底漆、中涂漆的良好的配套，能满足当前重防腐超长耐候的要求；不含异氰酸酯，低毒环保，高固含量，低VOC，满足现代防腐涂装的环保要求。

Description

氟改性环氧聚硅氧烷涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及钢铁表面重防腐涂料技术领域，尤其涉及一种氟改性环氧聚硅氧烷涂料及其制备方法和应用。
背景技术
在重防腐领域，如桥梁、船舶、港口机械、集装箱、石化储罐，防腐涂料对钢材的防腐显得尤为重要，提高防腐涂料的防腐性能，延长其使用寿命，愈发显得迫切。
目前的防腐涂料，由于其成膜物中主链都是由C-C键所组成，在紫外光的照射下容易发生化学键的断裂，从而失去防腐功能，导致其防腐年限较短；因此，开发高耐候防腐涂料已是当前涂料研究的一个重要方向，关键是制备高性能树脂。
聚硅氧烷由于其主链上主要由Si-O-Si键组成，其化学键能(422.5KJ/mol)比C-C化学键能(345.6KJ/mol)大得多，因此，其具备的树脂具有超强的耐紫外光、耐化学品、耐热等优良性能，但是聚硅氧烷树脂用作重防腐涂料同时存在强度低、粘结力差的特点。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种耐候性好、高强度、高粘接力的氟改性环氧聚硅氧烷涂料及其制备方法和应用。
本发明的技术方案是这样实现的：一方面，本发明提供了一种氟改性环氧聚硅氧烷涂料，其包括组分A和组分B，各组分成分质量份数如下，
组分A：
组分B：
氟改性氨基硅烷 15-20份；
脂环胺固化剂 1-3份。
在以上技术方案的基础，优选的，所述环氧改性聚硅氧烷为长链结构，链的一端含有两个或两个以上的硅氧烷基，另一端为环氧基团，链中含有两个以上羟基基团。进一步优选的，所述环氧改性聚硅氧烷为德国迪高公司的型号为Silikoftal EF的环氧改性聚硅氧烷树脂。
在以上技术方案的基础，优选的，所述耐候颜料为金红石型的钛白粉、高色素碳黑、酞菁蓝、酞菁绿中的一种或几种。
在以上技术方案的基础，优选的，所述分散剂为具有酸性基团的共聚物溶液；所述防沉剂为有机膨润土、聚酰胺蜡浆中的一种或其两种；所述消泡剂为不含有机硅的破泡聚合物溶液；所述流平剂为氟改性丙烯酸聚合物；所述紫外线吸收剂为羟基苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂；所述光稳定剂为液态受阻胺类稳定剂。进一步优选的，所述分散剂为毕克化学的BYK110分散剂；所述防沉剂为浙江华特膨润土BP183或韩国鼎盛通用型蜡浆6900-20X；所述消泡剂为毕克化学的BYK052；所述流平剂为汽巴公司的EFKA3777；所述紫外线吸收剂为汽巴公司的UV 1130紫外线吸收剂；所述光稳定剂为汽巴公司的292光稳定剂。
在以上技术方案的基础，优选的，所述氟改性氨基硅烷由N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷与全氟碘己烷在碱性条件下反应得到；所述脂环胺固化剂为改性脂环胺固化剂。进一步优选的，所述N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷为道康宁的6023偶联剂；所述脂环胺固化剂为BASF公司的BAXXODURTM EC 252。
第二方面，本发明提供了第一方面所述氟改性环氧聚硅氧烷涂料的制备方法，将组分A和组分B进行固化交联得到氟改性环氧聚硅氧烷涂料。
第三方面，本发明提供了第一方面所述氟改性环氧聚硅氧烷涂料的应用，在钢铁制品表面依次涂防锈底漆、中涂漆和第一方面所述氟改性环氧聚硅氧烷涂料，涂膜厚度为80-100微米。
本发明的氟改性环氧聚硅氧烷涂料相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)通过硅氧烷基、环氧基团和羟基基团改善聚硅氧烷强度低、粘结力差的缺点，制备出的氟改性环氧聚硅氧烷涂料具有长效防腐性能，从而延长了钢材的使用寿命及维修时长，具有显著的社会效益和经济效益；
(2)通过氟改性，使环氧聚硅氧烷涂料具备氟碳树脂的一些特性，一方面提高了耐紫外光的能力；另一方面，进一步降低了漆膜的表面能，使漆膜具有较好的疏水性，从而提升了漆膜的耐水性能，有机地将氟碳树脂的卓越性能与聚硅氧烷树脂优点统一起来；
(3)通过引入改性脂环胺参与固化反应，不仅增进了漆膜的柔韧性，而且缩短了漆膜表干时间，如在户外施工，其外观装饰更能得到保障；
(4)通过与富锌底漆、中涂漆的良好的配套，能满足当前重防腐超长耐候的要求；
(5)不含异氰酸酯，低毒环保，高固含量，低VOC，满足现代防腐涂装的环保要求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例一
在本实施例中，氟改性环氧聚硅氧烷涂料包括组分A和组分B，各组分成分质量份数如下，
组分A：
组分B：
氟改性氨基硅烷 15份；
BASF BAXXODURTM EC 252 1份。
其中，所述氟改性氨基硅烷制备过程如下：在装有冷凝管、机械搅拌的干燥1000mL三口烧瓶中，将82.4gN-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷,178.4g全氟碘己烷,30gK2CO3,50mL异丙醇溶剂，在温度为50-55℃及氮气保护下反应12小时，降温至20℃，滤除K2CO3减压除去异丙醇溶剂，得到液态透明的氟改性氨基硅烷。反应过程如下：
氟改性环氧聚硅氧烷涂料制备过程如下：
(1)将组分A各成分按照配比混合后高速分散均匀，研磨至细度20微米以下，过滤，得到组分A；
(2)将氟改性氨基硅烷与BASF BAXXODURTM EC 252按配比混合制得组分B；
(3)将组分A和组分B混合后进行固化交联得到氟改性环氧聚硅氧烷涂料。
制备得到的氟改性环氧聚硅氧烷涂料性能指标如下：
序号 检测项目 检测指标 检测标准
1 不挥发物含量 ≥80％ GB/T1725
2 干燥时间 表干≤2h,实干≤24h GB/T1728
3 弯曲性，mm ≤2 GB/T6742
4 耐冲击性,cm 50 GB/T1732
5 耐磨性,500r/500g,g ≤0.04 GB1768
6 适用期 ≥5 HG/T3792-2006
7 重涂性 重涂无障碍 HG/T3792-2006
在喷砂等级达到Sa2.5级以上的钢板上，喷涂质量要求达到《TB1527-2011铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》的环氧富锌底漆，涂膜厚度为80微米，间隔24h后喷涂环氧云铁中间漆，产品质量符合《TB1527-2011铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》，涂膜厚度140微米，再间隔24h喷涂本发明的氟改性环氧聚硅氧烷涂料，涂膜厚度100微米，常温干燥7天进行相关性能检测，检测结果如下：
实施例二
在本实施例中，氟改性环氧聚硅氧烷涂料包括组分A和组分B，各组分成分质量份数如下，
组分A：
组分B：
氟改性氨基硅烷 17份；
BASF BAXXODURTM EC 252 2份。
其中，所述氟改性氨基硅烷制备过程如下：在装有冷凝管、机械搅拌的干燥1000mL三口烧瓶中，将82.4gN-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷,178.4g全氟碘己烷,30gK2CO3,50mL异丙醇溶剂，在温度为50-55℃及氮气保护下反应12小时，降温至20℃，滤除K2CO3减压除去异丙醇溶剂，得到液态透明的氟改性氨基硅烷。反应过程如下：
氟改性环氧聚硅氧烷涂料制备过程如下：
(1)将组分A各成分按照配比混合后高速分散均匀，研磨至细度20微米以下，过滤，得到组分A；
(2)将氟改性氨基硅烷与BASF BAXXODURTM EC 252按配比混合制得组分B；
(3)将组分A和组分B混合后进行固化交联得到氟改性环氧聚硅氧烷涂料。
制备得到的氟改性环氧聚硅氧烷涂料性能指标如下：
序号 检测项目 检测指标 检测标准
1 不挥发物含量 ≥80％ GB/T1725
2 干燥时间 表干≤2h,实干≤24h GB/T1728
3 弯曲性，mm ≤2 GB/T6742
4 耐冲击性,cm 50 GB/T1732
5 耐磨性,500r/500g,g ≤0.04 GB1768
6 适用期 ≥5 HG/T3792-2006
7 重涂性 重涂无障碍 HG/T3792-2006
在喷砂等级达到Sa2.5级以上的钢板上，喷涂质量要求达到《JT722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》的醇溶性无机富锌底漆，涂膜厚度为80微米，间隔4h后喷涂环氧封闭漆，产品质量符合《JT722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》，涂膜厚度20微米，再间隔24h喷涂环氧云铁中间漆，产品质量符合《TB1527-2011铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》，涂膜厚度140微米，再间隔24h喷涂本发明的氟改性环氧聚硅氧烷涂料，涂膜厚度100微米，常温干燥7天进行相关性能检测，检测结果如下：
实施例三
在本实施例中，氟改性环氧聚硅氧烷涂料包括组分A和组分B，各组分成分质量份数如下，
组分A：
组分B：
氟改性氨基硅烷 20份；
BASF BAXXODURTM EC 252 3份。
其中，所述氟改性氨基硅烷制备过程如下：在装有冷凝管、机械搅拌的干燥1000mL三口烧瓶中，将82.4gN-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷,178.4g全氟碘己烷,30gK2CO3,50mL异丙醇溶剂，在温度为50-55℃及氮气保护下反应12小时，降温至20℃，滤除K2CO3减压除去异丙醇溶剂，得到液态透明的氟改性氨基硅烷。反应过程如下：
氟改性环氧聚硅氧烷涂料制备过程如下：
(1)将组分A各成分按照配比混合后高速分散均匀，研磨至细度20微米以下，过滤，得到组分A；
(2)将氟改性氨基硅烷与BASF BAXXODURTM EC 252按配比混合制得组分B；
(3)将组分A和组分B混合后进行固化交联得到氟改性环氧聚硅氧烷涂料。
制备得到的氟改性环氧聚硅氧烷涂料性能指标如下：
在喷砂等级达到Sa2.5级以上的钢板上，喷涂质量要求达到《TB1527-2011铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》的水性无机富锌底漆，涂膜厚度为80微米，间隔4h后喷涂环氧封闭漆，产品质量符合《JT722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》，涂膜厚度为20微米，间隔24h后喷涂环氧云铁中间漆，产品质量符合《TB1527-2011铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》，涂膜厚度140微米，再间隔24h喷涂本发明的氟改性环氧聚硅氧烷涂料，涂膜厚度100微米，常温干燥7天进行相关性能检测，检测结果如下：
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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 (9)

1.一种氟改性环氧聚硅氧烷涂料，其特征在于：其包括组分A和组分B，各组分成分质量份数如下，
组分A：
组分B：
氟改性氨基硅烷 15-20份；
脂环胺固化剂 1-3份；
所述环氧改性聚硅氧烷为长链结构，链的一端含有两个或两个以上的硅氧烷基，另一端为环氧基团，链中含有两个以上羟基基团。
2.如权利要求1所述的氟改性环氧聚硅氧烷涂料，其特征在于：所述环氧改性聚硅氧烷为德国迪高公司的型号为Silikoftal EF的环氧改性聚硅氧烷树脂。
3.如权利要求1所述的氟改性环氧聚硅氧烷涂料，其特征在于：所述耐候颜料为金红石型的钛白粉、高色素碳黑、酞菁蓝、酞菁绿中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的氟改性环氧聚硅氧烷涂料，其特征在于：所述分散剂为具有酸性基团的共聚物溶液；所述防沉剂为有机膨润土、聚酰胺蜡浆中的一种或其两种；所述消泡剂为不含有机硅的破泡聚合物溶液；所述流平剂为氟改性丙烯酸聚合物；所述紫外线吸收剂为羟基苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂；所述光稳定剂为液态受阻胺类稳定剂。
5.如权利要求4所述的氟改性环氧聚硅氧烷涂料，其特征在于：所述分散剂为毕克化学的BYK110分散剂；所述防沉剂为浙江华特膨润土BP183或韩国鼎盛通用型蜡浆6900-20X；所述消泡剂为毕克化学的BYK052；所述流平剂为汽巴公司的EFKA3777；所述紫外线吸收剂为汽巴公司的UV 1130紫外线吸收剂；所述光稳定剂为汽巴公司的292光稳定剂。
6.如权利要求1所述的氟改性环氧聚硅氧烷涂料，其特征在于：所述氟改性氨基硅烷由N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷与全氟碘己烷在碱性条件下反应得到；所述脂环胺固化剂为改性脂环胺固化剂。
7.如权利要求6所述的氟改性环氧聚硅氧烷涂料，其特征在于：所述N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷为道康宁的6023偶联剂；所述脂环胺固化剂为BASF公司的BAXXODURTM EC 252。
8.如权利要求1所述的氟改性环氧聚硅氧烷涂料的制备方法，其特征在于：将组分A和组分B进行固化交联得到氟改性环氧聚硅氧烷涂料。
9.如权利要求1所述的氟改性环氧聚硅氧烷涂料的应用，其特征在于：在钢铁制品表面依次涂防锈底漆、中涂漆和权利要求1所述的氟改性环氧聚硅氧烷涂料，涂膜厚度为80-100微米。
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