CN106147538A - 一种低voc环氧树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低VOC环氧树脂组合物，由A组分和B组分组成，所述A组分包括以下重量份的成分：环氧树脂、氧化铁、金属材料粉末、颜填料、消泡剂、防沉降剂、活性稀释剂，所述B组分为固化剂5‑50份。本发明对现有环氧树脂进行了多种试验和比较，通过与合适的填料、金属材料配合，获得既可用于涂料亦可用作粘接剂的低挥发性有机物的组合物体系；用上述环氧组合物制备涂料时，由于体系VOC非常低，成型后的涂层或树脂固化物中针孔等缺陷很少，因此其绝缘性、防腐性能和力学性能等均较为优异。

Description

一种低VOC环氧树脂组合物
技术领域
本发明属于涂料领域，具体涉及一种含有环氧树脂的涂料组合物及其应用。
背景技术
环氧树脂应用时，常常需要低粘度的环氧树脂体系，以有利于其成型加工，如制备涂料和浸渍树脂。降低环氧树脂粘度的通常方法是用低粘度的有机溶剂混合稀释，但这些方法通常会带来VOC(挥发性有机物)的挥发而造成的环境污染问题，同时也会因体系固化成型中有机溶剂挥发造成环氧树脂组合物成型后材料性能变差等问题，如防腐性能降低、成型施工中操作时间太短和成型后材料的冲击强度变低等。
把环氧值较低的环氧树脂如E44、E51和F51等与低粘度高沸点的有机化合物混合可以有效降低组合体系的粘度，由于加入的是高沸点的有机化合物，所以它们不会在一般状态时挥发，从而达到既降低组合体系粘度又不带来体系VOC增加的目的。这些低粘度高沸点有机化合物有两类，一类是这种有机化合物在环氧树脂固化成型期间会发生化学反应；另一类是有机物为惰性化合物，在整个树脂成型时不发生任何化学反应。两类化合物在环氧树脂组合物体系固化成型后成为整个组合体系的组成成分。
发明内容
针对本领域存在的不足之处，本发明的目的是提出低VOC环氧树脂组合物。
本发明的另一目的是提出所述的低VOC环氧树脂组合物的应用。
实现本发明上述目的技术方案为：
一种低VOC环氧树脂组合物，由A组分和B组分组成，所述A组分包括以下重量份的成分：
所述B组分为固化剂5-50份，所述固化剂为聚酰胺固化剂、腰果核油胺固化剂、脂环族胺、脂肪族胺、聚醚胺、酰氨基胺、芳香族胺,固化剂粘度50～1000mPa.s。
其中，所述环氧树脂为环氧值在0.4以上的环氧树脂，为双酚F环氧树脂和/或双酚A环氧树脂。
优选地，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂的混合物，两种环氧树脂的质量比例为0.1～10。
其中，所述环氧树脂为环氧值均在0.4-0.6之间的双酚A型和双酚F型环氧树脂的组合。双酚A型环氧树脂具有强度大、价廉的特点，但冲击强度相对较低；而双酚F型环氧树脂具有粘度低、防腐性能好、抗冲击强度高等特点，但价格较高。二者组合后可取长补短，表现出良好的综合性能。
其中，所述氧化铁为氧化铁红和/或云母氧化铁；所述金属材料粉末选自铝粉、锌粉、不锈钢粉中的一种或多种。
进一步地，所述金属材料粉末为5-10份的铝粉或不锈钢粉；或为0-800份的锌粉。
其中，所述颜填料选自滑石粉、钛白粉、云母粉、炭黑、氧化锌、锌铬黄、酞菁蓝、酞菁绿、群青、玻璃鳞片、石英粉、碳酸钙、高岭土中的一种或多种；
所述消泡剂选自聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液类、聚丙二醇类、聚乙二醇-憎水固体-聚硅氧烷混合物类或矿物油基类消泡剂、水性聚酰胺蜡、合成片状硅酸盐、聚二甲基硅氧烷、聚硅氧烷-聚醚共聚物、氟碳聚合物类润湿剂中的一种或两种。
所述防沉降剂可选用本领域常规的防沉降剂，例如非离子型聚氧乙烯脂肪胺(醇)、聚氧乙烯脂肪醇硫酸盐(Uniperol W)、膨润土、聚二醇醚、甲苯、DP7500、FC-20X、DeuRheo229中的一种或多种。
所述稀释剂可以是低粘度高沸点的有机化合物，主要有两类，一类为分子中含有可参与环氧树脂固化反应的基团的，称为活性稀释剂，以缩水甘油醚为主，可以是丁基缩水甘油醚、CE-10、苯基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、CE-10、新戊二醇二缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、邻甲酚缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油酯E10P、苄基缩水甘油醚、正辛醇缩水甘油醚、十二至十四烷基缩水甘油醚AGE中的一种或多种；另一类为化学惰性的高沸点有机物，可以是邻苯二甲酸二乙酯DEP、苯甲醇、磷酸三甲酯、壬基酚、邻苯二甲酸二丁酯DBP、癸酸缩水甘油酯中的一种或多种。
本发明提出的组合物，可以用于金属材料的涂装，起到防腐的效果。对于在一般环境下使用的设备，可以只涂装底漆和面漆；对于腐蚀较强条件下使用的设备，可涂装底漆、中间漆和面漆，以获得更强的防腐性能。具体为：
一种涂装方法，包括步骤：
1)本发明所述的低VOC环氧树脂组合物的A组分和B组分混合，在1.5-2小时以内涂覆到基材上作为底漆；
2)本发明所述的低VOC环氧树脂组合物的A组分和B组分混合，在1.5-2小时以内涂覆到涂有底漆的基材上作为中间漆，
3)待中间漆全干后再涂覆A组分和B组分的混合物作为面漆。
或：包括步骤：
1)本发明所述的低VOC环氧树脂组合物的A组分和B组分混合，在1.5-2小时以内涂覆到基材上作为底漆；
2)本发明所述的低VOC环氧树脂组合物的A组分和B组分混合，在1.5-2小时以内涂覆到涂有底漆的基材上作为面漆。
上述两种方法中，其步骤1)中的低VOC环氧树脂组合物的A组分优选由以下重量份的成分组成：
底漆优选用有锌粉的组合物。更优选地，有100-200份锌粉。
本发明还提出所述的低VOC环氧树脂组合物作为粘接剂的应用。
本申请的有益效果在于：
本发明对现有环氧树脂进行了多种试验和比较，通过与合适的填料、金属材料配合，获得既可用于涂料亦可用作粘接剂的低挥发性有机物的组合物体系；
用上述环氧组合物制备涂料时，由于体系VOC非常低，成型后的涂层或树脂固化物中针孔等缺陷很少，因此其绝缘性、防腐性能和力学性能等均较为优异。
上述组合物制备的涂料的适应期较长，便于施工操作。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例中，消泡剂为德国BYK公司的BYK-024、BYK-028(在聚乙二醇中的憎水固体和破泡聚硅氧烷的混合物，属于有机硅氧烷类)。所用的防沉降剂为德谦(上海)化学有限公司生产的DeuRheo229或膨润土。
实施例1：
把30份E51环氧树脂和16份F51环氧树脂、8份十二至十四烷基缩水甘油醚(AGE)、20份钛白粉、10份滑石粉、16份硫酸钡粉、15份碳酸钙、0.1份消泡剂和0.5份防沉降剂DeuRheo229混合，然后再加入聚酰胺固化剂27份(天津市宁平化学制品有限公司，粘度为300mpa·s)，充分混合后即为VOC＝0的环氧涂料。
本实施例涂料粘度约为0.26Pa.s，适应期为1.5小时。把该涂料涂覆在喷砂除锈后锚纹深度为45微米的钢板上，涂层冲击强度为50kg.cm，涂层用拉开法测其附着力为12Mpa。
实施例2：
把40份E51环氧树脂、7份十二至十四烷基缩水甘油醚(AGE)、30份氧化铁红、6份铝粉，8份滑石粉、6份碳酸钙粉、0.1份消泡剂和0.5份防沉降剂DeuRheo229混合，然后再加入低分子聚酰胺固化剂23份(粘度为300mpa·s)，充分混合后即为VOC＝0的涂料。该涂料适应期为1.5小时，粘度为0.257Pa.s。
把该涂料涂覆在锚纹深度为45微米的钢板上，涂层用拉开法测其附着力为7MPa。
实施例3：
把40份E51环氧树脂、7份丁基缩水甘油醚、30份氧化铁红、6份铝粉，8份滑石粉、6份碳酸钙粉、0.1份消泡剂和0.5份防沉降剂DeuRheo229混合，然后再加入低分子聚酰胺固化剂23份(粘度为300mpa·s)，充分混合后即为VOC＝0的涂料。该涂料适应期为0.5小时，粘度为0.25Pa.s。
把该涂料涂覆在锚纹深度为45微米的钢板上，涂层用拉开法测其附着力为4MPa。
实施例4：
把30份E51、10份F51、1份丁基缩水甘油醚、7份十二至十四烷基缩水甘油醚、6份甲苯、160份锌粉、0.1份消泡剂和0.5份膨润土混合，然后再加入低粘度腰果核油胺固化剂22份(上海美东生物材料有限公司，MD2008)，充分混合后制成VOC为2.5％的环氧富锌涂料，适应期为2小时，粘度约为0.26Pa.s。
该涂料制备的涂层其附着力为12Mpa。用5wt％盐水喷雾进行中性盐雾试验，耐盐雾1200小时。
实施例5
把40份F51环氧树脂、2份烯丙基缩水甘油醚、6份十二至十四烷基缩水甘油醚、30份云母氧化铁，3份铝粉，20份滑石粉、6份碳酸钙粉、0.1份消泡剂和0.5份防沉降剂混合，然后再加入低分子聚酰胺固化剂22份(粘度为300mpa·s)，充分混合后即为VOC＝0的环氧云铁涂料。涂料的适应期为1.5小时，粘度约为0.257Pa.s。
该涂料制备的涂层其附着力为10MPa。
实施例6
把30份E51环氧树脂和10份F51环氧树脂、7份丁基缩水甘油醚、30份氧化铁红、6份铝粉，20份滑石粉、6份碳酸钙粉、0.1份消泡剂和0.5份抗沉降剂混合，然后再加入低分子聚酰胺固化剂25份(粘度300mpa·s)，充分混合后即为无溶剂涂料。适应期为0.5小时。
该涂料粘度约为0.26Pa.s，把该涂料涂覆在锚纹深度为45微米的钢板上，涂层冲击强度为50kg.cm，涂层用拉开法测其附着力为10MPa。
实施例7：
1)以普通碳钢为基材，除锈后，用喷涂或刷涂的方法在基材上涂装实施例4的组合物。A组分和B组分混合后，适应期达到2小时，在2.0小时内涂覆即可。
2)在步骤1)涂装后全干的涂层上，涂刷中间漆，采用的涂料为实施例5的组合物。A组分和B组分混合后，适应期达到1.5小时，在1.5小时内涂覆即可。
3)在步骤2)涂装后实干的涂层上，涂刷面漆，采用的涂料为实施例1的组合物。A组分和B组分混合后，适应期达到1.5小时，在1.5小时内涂覆即可。
耐盐雾试验：中性盐雾试验，耐盐雾的时间为1200h。
实施例8：
1)以普通碳钢为基材，除锈后，用喷涂或刷涂的方法在基材上涂装实施例4的组合物。A组分和B组分混合后，适应期达到2小时，在1.5小时内涂覆即可。
3)在步骤1)涂装后实干的涂层上，涂刷面漆，采用的涂料为实施例5的组合物。A组分和B组分混合后，适应期达到2小时，在2小时内涂覆即可。
耐盐雾试验：中性盐雾试验，耐盐雾的时间为1500h。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低VOC环氧树脂组合物，由A组分和B组分组成，其特征在于，所述A组分包括以下重量份的成分：
所述B组分为固化剂5-50份；所述固化剂为聚酰胺固化剂、腰果核油胺、脂环族胺、脂肪族胺、聚醚胺、酰氨基胺、芳香族胺固化剂中的一种或多种，所述固化剂的粘度为50～1000mPa.s。
2.根据权利要求1所述的低VOC环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂为环氧值在0.4以上的环氧树脂，为双酚F型环氧树脂和/或双酚A环氧树脂。
3.根据权利要求2所述的低VOC环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂的混合物，两种环氧树脂的质量比例为0.1～10。
4.根据权利要求1所述的低VOC环氧树脂组合物，其特征在于，所述氧化铁为氧化铁红和/或云母氧化铁；所述金属材料粉末选自铝粉、锌粉、不锈钢粉中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的低VOC环氧树脂组合物，其特征在于，所述金属材料粉末为5-10份的铝粉或不锈钢粉；或为0-800份的锌粉。
6.根据权利要求5所述的低VOC环氧树脂组合物，其特征在于，所述颜填料选自滑石粉、钛白粉、云母粉、炭黑、氧化锌、锌铬黄、酞菁蓝、酞菁绿、群青、玻璃鳞片、石英粉、碳酸钙、高岭土中的一种或多种；
所述消泡剂选自聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液类、聚丙二醇类、聚乙二醇-憎水固体-聚硅氧烷混合物类或矿物油基类消泡剂、水性聚酰胺蜡、水性膨润土、合成片状硅酸盐、聚二甲基硅氧烷、聚硅氧烷-聚醚共聚物、氟碳聚合物类润湿剂中的一种或两种；
所述稀释剂选自丁基缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、CE-10、新戊二醇二缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、邻甲酚缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油酯E10P、苄基缩水甘油醚、正辛醇缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、十二至十四烷基缩水甘油醚AGE、邻苯二甲酸二乙酯DEP、苯甲醇、磷酸三甲酯、壬基酚、邻苯二甲酸二丁酯DBP、癸酸缩水甘油酯中的一种或多种。
7.一种涂装方法，其特征在于，包括步骤：
1)权利要求1-7任一所述的低VOC环氧树脂组合物的A组分和B组分混合，在1.5-2小时以内涂覆到基材上作为底漆；
2)权利要求1-7任一所述的低VOC环氧树脂组合物的A组分和B组分混合，在1.5-2小时以内涂覆到涂有底漆的基材上作为中间漆，
3)待中间漆全干后再涂覆A组分和B组分的混合物作为面漆。
8.一种涂装方法，其特征在于，包括步骤：
1)权利要求1-7任一所述的低VOC环氧树脂组合物的A组分和B组分混合，在1.5-2小时以内涂覆到基材上作为底漆；
2)权利要求1-7任一所述的低VOC环氧树脂组合物的A组分和B组分混合，在1.5-2小时以内涂覆到涂有底漆的基材上作为面漆。
9.根据权利要求7或8所述的涂装方法，其特征在于，所述步骤1)中，低VOC环氧树脂组合物的A组分由以下重量份的成分组成：
10.权利要求1-7任一所述的低VOC环氧树脂组合物作为粘接剂的应用。
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