CN106243922A

CN106243922A - 一种低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料及其制备方法

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Publication number: CN106243922A
Application number: CN201610706701.6A
Authority: CN
Inventors: 雍涛; 李华明; 靳生红; 姚改宁; 王小牧; 陶雯; 王雷
Original assignee: NORTHWEST YONGXIN PAINT & COATINGS Co Ltd
Current assignee: NORTHWEST YONGXIN PAINT & COATINGS Co Ltd
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2036-08-23
Also published as: CN106243922B

Abstract

本发明公开了一种低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料及其制备方法，以解决传统无溶剂玻璃鳞片涂料存在施工厚度要求高、防腐性能不理想、必须使用加热喷涂、涂装工序多的问题。该涂料由两个组分组成，具体组成如下：组分一由下列质量百分含量的原料组成，环氧树脂E51为37‑40%、活性稀释剂NC513为2‑4%、BYK‑9077分散剂0.2‑0.6%、312功能性树脂15‑23%、钛白粉R2196为14‑15%、玻璃鳞片20‑25%、石墨烯0.2‑0.3%、流变助剂BYK‑410为0.2‑0.5%、F40流平剂0.2‑0.4%和6800消泡剂0.2‑0.6%；组分二由下列质量百分含量的原料组成，CK‑5106固化剂75‑94%、D0590固化剂5.6‑24.2%、石墨烯0.2‑1.5%和BYK‑9077分散剂0.2‑1.0%。本涂料可直接采用传统施工工艺涂装，无需加热，施工快速简便。

Description

一种低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种无溶剂环氧玻璃鳞片涂料。

背景技术

随着重防腐行业对涂料的防腐要求的不断提高，环氧玻璃鳞片涂料以其优异的屏蔽性能广泛应用于海洋防腐、石化防腐等恶劣的腐蚀环境中。

环氧玻璃鳞片涂料为双组份涂料，以双酚A型环氧树脂和胺类固化剂为主要反应成膜物，提供优异的腐蚀性能，附着力。在环氧树脂中添加片状结构的玻璃鳞片材料，添加助剂及有机溶剂，与另一组份胺类环氧固化剂一定配比混合，涂覆在被涂基材表面形成连续的保护膜，阻隔盐、水、空气等腐蚀因子与基材接触造成腐蚀。

传统环氧玻璃鳞片涂料以环氧树脂和的玻璃鳞片材料为主要的成膜物，但由于玻璃鳞片的物理特性，环氧玻璃鳞片涂料需要涂装到500μm以上才能有效发挥防腐特性（现国内外行业涂装规范设计中有明确规范环氧玻璃鳞片涂料涂装厚度）。这就造成了施工中溶剂型环氧玻璃鳞片涂料需要3-5道涂装才能达到设计厚度要求。

现主流的环氧玻璃鳞片涂料有溶剂型和无溶剂型两种。溶剂型在配方中加入大量的有机挥发溶剂（苯类、醇类）。

无溶剂型涂料中不含有机挥发类溶剂，污染小，一次施工厚度高，但由于涂料中不含有机挥发溶剂，涂料施工粘度大，传统的刷涂、辊涂、喷涂等涂装方式不能直接涂装，需要专用无溶剂涂料喷涂装置施工。涂装成本高，设备移动性能差，适应性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料，以解决传统无溶剂玻璃鳞片涂料存在施工厚度要求高、防腐性能不理想、必须使用加热喷涂、涂装工序多的问题。

本发明的另一个目的是提供一种低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料的制备方法。

一种低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料，由两个组分组成，具体组成如下：组分一由下列质量百分含量的原料组成，

环氧树脂E51为37-40%、活性稀释剂NC513为2-4%、BYK-9077分散剂0.2-0.6%、312功能性树脂15-23%、钛白粉R2196为14-15%、玻璃鳞片20-25%、石墨烯0.2-0.3%、流变助剂BYK-410为0.2-0.5%、F40流平剂0.2-0.4%和6800消泡剂0.2-0.6%；

组分二由下列质量百分含量的原料组成，CK-5106固化剂75-94%、D0590固化剂5.6-24.2%、石墨烯0.2-1.5%和BYK-9077分散剂0.2-1.0%。

作为本发明的进一步改进，所述玻璃鳞片的细度为300-500目。

作为本发明的进一步改进，所述组分二的制备过程如下：

在干净搅拌釜加入CK-5106固化剂，D0590固化剂5-25%，800-1000转/min搅拌升温至80-100℃，保持时间2.5-3h， 500-800转/min转速搅拌状态下依次加入BYK-9077分散剂、石墨烯，500-800转/min转速搅拌10-20min至均匀。检测细度≤20μm，过滤丝绢包装。

上述粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料的制备方法，施工时将组分一和组分二按配比7-4:1混合；所述组分一的制备过程如下：

A、200-500转/min转速下，在干净搅拌釜加入E51树脂、NC-513活性稀释剂、312功能性树脂，搅拌均匀；

B、在500-800转/min转速搅拌下依次加入BYK-9077分散剂、6800消泡剂，搅拌至均匀；

C、在500-800转/min转速搅拌下依次加入R2196钛白粉，1200-1500转/min转速高速分散20-40min，检测细度≤40微米，合格。搅拌中注意漆浆温度≤50℃。

D、细度合格后，在400-600转/min转速搅拌下加入玻璃鳞片、石墨烯、F40流平剂、BYK-410流变助剂。注意添加BYK-410方式，在搅拌状态下，BYK-410呈连续线状缓慢加入。搅拌10-20min至均匀；过滤包装。

本发明配方引入纳米级片状结构材料石墨烯，与玻璃鳞片搭配使用，玻璃鳞片形成片状屏蔽层骨架，石墨烯有效填补玻璃鳞片层间搭接纳米级缝隙，共同作用构建三维立体屏蔽层。配方在两个组分中均加入石墨烯，可有效保证石墨烯材料在存储中的结构分散稳定性。石墨烯-玻璃鳞片三维立体屏蔽层可有效降低传统环氧玻璃磷片涂料涂层厚度1.5倍，防腐性能提高2倍以上。配方中引入上海经天长碳链羰基化合物功能性树脂312树脂，不参与反应，不含挥发性溶剂，粘度低至1000mp·s，与低分子量的E51环氧树脂搭配，有效提高涂层柔韧性，降低粘度；采用用改性脲流变助剂BYK-410，与树脂中的活性基团键合，在涂料中形成三维支撑结构，可在不影响流变性的同时提供良好的防流挂性能。BYK-9077分散剂主要成分为含碱性颜料亲和集团嵌段共聚物，固含98%有效成分的分散剂，具有非常好的分散性能和强烈的降粘效果，同时具有出色的储存稳定性，能够避免储存过程中粘度的上升。BYK-9077分散剂和BYK-410流平剂共同作用，有效保证润湿分散性能、防流挂和存储性能，同时降低制成涂料粘度。丙烯酸酯聚合物F40流平剂，固含大于95%，可有效的改善涂料的表面张力，可消除或减少缩孔、鱼眼和桔皮，提高流平、分散和防发花能力，避免漆膜内气体残留，加强对基材的润湿。含疏水粒子的聚硅氧烷化合物6800消泡剂，固含大于99%，对高粘度，高膜厚，特别是无溶剂型高膜厚的环氧地坪涂料的气泡有良好的抑制效果与消除效果。F40流平剂和6800消泡剂保证了无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料一次施工达到200μm时良好的表面效果。

无溶剂玻璃鳞片涂料常温下粘度低至800-1500 mp·s，解决了无溶剂涂料只能通过专用设备涂装问题，可直接采用传统施工工艺涂装，无需加热，施工快速简便。本产品侧重防腐性能。性能检测耐磨性、耐盐雾、耐酸性、耐碱性、耐挥发油、耐盐水、耐原油、耐渣油、耐泊油等性能高于现有产品。

本发明优点如下：

1）石墨烯-玻璃鳞片三维立体屏蔽层可有效降低传统环氧玻璃磷片涂料涂层厚度1.5倍，防腐性能提高2倍以上。

2）厚度达到200μm时，耐20%H₂SO₄溶液、10%NaOH溶液＞4000h，60℃耐10%NaCl溶液＞1000h，60℃耐水＞1000h，耐油水性60℃＞90d，耐苯甲醚二甲苯溶剂（8:2）性＞1月。120℃耐石脑油、泊油、渣油、原油2年涂层无异常。

3）该产品固化剂采用腰果壳油D0590固化剂加改性脂环胺固化剂CK-5106固化剂，与低分子量双酚A型环氧树脂E51可在-15℃低温环境反应固化，200微米膜厚，23℃，55%湿度标准环境下，表干2h，实干6h。同时保证了涂层在120℃高温下化学键不发生变化，涂层不变色、不破坏。

4）组分一和组份二按配比混合后，混合粘度800-1500 mp·s，不用加热可直接采用刷涂、辊涂、高压无气喷涂方式施工。无需无溶剂喷涂专用设备。

5）产品耐磨性能优异，1000g/1000转，耐磨性能0.015g。

6）涂料组分粘度4000 -4500mp·s，粘度低，生产合格后不需加热，可直接过滤包装。

本发明效果如下：该产品设计以无溶剂涂料为设计理念，两组分配方均不含有挥发性溶剂，产品环保无毒，对施工人员不会造成人身健康伤害，是环保型产品。配方中引入新材料石墨烯，与玻璃鳞片构筑三维立体屏蔽层，有效降低了玻璃鳞片涂层总厚度，传统玻璃鳞片涂料需涂装500微米以上才能发挥屏蔽效益，该专利产品涂层厚度达到200微米即可发挥有效的屏蔽作用，且性能优于传统玻璃鳞片涂料。一次涂装可达到厚度要求，施工简便省时。产品设计粘度低，两组分混合后，不需双组份无溶剂涂料专用设备喷涂，可采用传统刷涂、辊涂、高压无气喷涂直接施工，设备简单，可随时移动，涂装方便。实验数据表明，可有效降低涂层厚度1.5倍，防腐性能提高2倍以上。

具体实施方式

下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例中312树脂购于上海经天长碳链羰基化合物功能性树脂。各原料购买厂家规格见表1。

实施例1：低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料的制备

组分一按下述质量百分含量准备原料：E51环氧树脂37%，NC513活性稀释剂4%，BYK-9077分散剂0.2%，312功能性树脂23%，R2196钛白粉15%，玻璃鳞片20%，石墨烯0.2%，BYK-410流变助剂0.2%，F40流平剂0.2%，6800消泡剂0.2%；玻璃鳞片的细度为500目；

组份二固化剂按下述质量百分含量准备原料：CK-5106固化剂94%，D0590固化剂5.6%，石墨烯0.2%，BYK-9077分散剂0.2%；

制备方法包括以下步骤：

组分一制备方法：

A、200转/min转速下，在干净搅拌釜加入E51树脂、NC-513活性稀释剂、312功能性树脂，搅拌均匀；

B、在500转/min转速搅拌下依次加入BYK-9077分散剂、6800消泡剂，搅拌至均匀；

C、在600转/min转速搅拌下依次加入R2196钛白粉，1200转/min转速高速分散30min，检测细度30微米，合格。搅拌中漆浆温度40℃；

D、在500转/min转速搅拌下加入玻璃鳞片、石墨烯、F40流平剂、BYK-410流变助剂。添加BYK-410在搅拌状态下，BYK-410呈连续线状缓慢加入；搅拌10min至均匀；

E、过滤80目铜网包装。

组分二制备方法：

在干净搅拌釜加入CK-5106固化剂，D0590固化剂，800转/min搅拌升温至100℃，保持时间2.5h， 500转/min转速搅拌状态下依次加入BYK-9077分散剂、石墨烯。800转/min转速搅拌10min至均匀。检测细度15μm，过滤丝绢包装。

配比：漆:固化剂=7:1(质量比) ；按配比将两组分混合后，检测粘度1080 mp·s，可直接刷涂、辊涂、高压无气喷涂施工或制性能板。本实施例为最佳实施例。

实施例2：低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料的制备

组分一按下述质量百分含量准备原料：E51环氧树脂37.2%，NC513活性稀释剂2%，BYK-9077分散剂0.6%，312功能性树脂22%，R2196钛白粉14%，玻璃鳞片22.8%，石墨烯0.3%，BYK-410流变助剂0.5%，F40流平剂0.4%，6800消泡剂0.2%；玻璃鳞片的细度为400目；

组份二固化剂按下述质量百分含量准备原料：CK-5106固化剂88%，D0590固化剂9.5%，石墨烯1.5%，BYK-9077分散剂1%；

制备方法包括以下步骤：

组分一制备方法：

A、400转/min转速下，在干净搅拌釜加入E51树脂、NC-513活性稀释剂、312功能性树脂，搅拌均匀；

B、在400转/min转速搅拌下依次加入BYK-9077分散剂、6800消泡剂，搅拌至均匀；

C、在800转/min转速搅拌下依次加入R2196钛白粉，1400转/min转速高速分散28min，检测细度25微米，合格。搅拌中漆浆温度45℃。

D、在600转/min转速搅拌下加入玻璃鳞片、石墨烯、F40流平剂、BYK-410流变助剂。添加BYK-410在搅拌状态下，BYK-410呈连续线状缓慢加入。搅拌15min至均匀。

E、过滤80目铜网包装。

组分二制备方法：

在干净搅拌釜加入CK-5106固化剂，D0590固化剂， 1000转/min搅拌升温至80℃，保持时间3h， 500转/min转速搅拌状态下依次加入BYK-9077分散剂、石墨烯。700转/min转速搅拌15min至均匀。检测细度15μm，过滤丝绢包装。

配比：漆:固化剂=5.2:1(质量比)；按配比将两组分混合后，检测粘度1250 mp·s，可直接刷涂、辊涂、高压无气喷涂施工或制性能板。

实施例3：低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料的制备

组分一按下述质量百分含量准备原料：E51环氧树脂40%，NC513活性稀释剂3.5%，BYK-9077分散剂0.2%，312功能性树脂15%，R2196钛白粉15%，玻璃鳞片25%，石墨烯0.2%，BYK-410流变助剂0.2%，F40流平剂0.3%，6800消泡剂0.6%；玻璃鳞片的细度为300目；

组份二固化剂按下述质量百分含量准备原料：CK-5106固化剂75%，D0590固化剂24.2%，石墨烯0.3%，BYK-9077分散剂0.5%

制备方法包括以下步骤：

组分一制备方法：

A、500转/min转速下，在干净搅拌釜加入E51树脂、NC-513活性稀释剂、312功能性树脂，搅拌均匀；

B、在800转/min转速搅拌下依次加入BYK-9077分散剂、6800消泡剂，搅拌至均匀；

C、在500转/min转速搅拌下依次加入R2196钛白粉，1500转/min转速高速分散20min，检测细度35微米，合格。搅拌中漆浆温度40℃。

D、在400转/min转速搅拌下加入玻璃鳞片、石墨烯、F40流平剂、BYK-410流变助剂。添加BYK-410在搅拌状态下，BYK-410呈连续线状缓慢加入。搅拌20min至均匀。

E、过滤80目铜网包装。

组分二制备方法：

在干净搅拌釜加入CK-5106固化剂，D0590固化剂，900转/min搅拌升温至90℃，保持时间2.8h， 600转/min转速搅拌状态下依次加入BYK-9077分散剂、石墨烯。700转/min转速搅拌14min至均匀。检测细度15μm，过滤丝绢包装。

配比：漆:固化剂=4:1(质量比)，按配比将两组分混合后，检测粘度1480 mp·s，可直接刷涂、辊涂、高压无气喷涂施工或制性能板。

分别将实施例1、实施例2、实施例3中制备的低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料按各实例配比混合后，按检测方法要求基材厚度，使用高压无气喷涂，制得性能检测板，23℃，55%湿度标准环境保养7天，进行各项性能检测。其检测结果见表2。

Claims

1.一种低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料，其特征在于：它是由两个组分组成，具体组成如下：组分一由下列质量百分含量的原料组成，

2.根据权利要求1所述的一种低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料，其特征在于：所述玻璃鳞片的细度为300-500目。

3.根据权利要求1或2所述的一种低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料，其特征在于：所述组分二的制备过程如下：

在干净搅拌釜加入CK-5106固化剂，D0590固化剂5-25%，800-1000转/min搅拌升温至80-100℃，保持时间2.5-3h， 500-800转/min转速搅拌状态下依次加入BYK-9077分散剂、石墨烯，500-800转/min转速搅拌10-20min至均匀。

4.权利要求1所述一种低粘度无溶剂环氧石墨烯玻璃鳞片涂料的制备方法，其特征在于：施工时将组分一和组分二按配比7-4:1混合；所述组分一的制备过程如下：

C、在500-800转/min转速搅拌下依次加入R2196钛白粉，1200-1500转/min转速高速分散20-40min；搅拌中温度≤50℃；

D、细度合格后，在400-600转/min转速搅拌下加入玻璃鳞片、石墨烯、F40流平剂、BYK-410流变助剂；在搅拌状态下，BYK-410呈连续线状缓慢加入；搅拌10-20min至均匀；过滤包装。