CN106700844A - 一种耐候耐温防腐涂层的制备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有耐候耐温面漆和一种具有耐温性、附着力高、防腐性优的底漆配套体系，用于制备一种耐候耐温的防腐涂层。本发明的面漆组合物包括有机硅改性饱和聚酯树脂、固化剂、耐温颜填料、助剂和溶剂。发明的底漆组合物包括酚醛环氧改性有机硅树脂、固化剂、耐温颜填料、助剂和溶剂。

Description

一种耐候耐温防腐涂层的制备

技术领域

本发明涉及一种具有耐候耐温面漆和一种具有耐温性、附着力高、防腐性优的底漆配套体系，用于制备一种耐候耐温的防腐涂层。

背景技术

常规的耐候防腐涂层采用环氧富锌、环氧云铁等底漆，配合聚氨酯或醇酸类面漆，这样形成的复合涂层具有良好的粘附力、耐磨性、耐化学品性，以及方便的施工性能和成本低廉等特点，被广泛地用于桥梁、钢结构厂房、水泥等领域，一般最高使用温度不高于100℃；部分采用酚醛环氧底漆配合氟碳面漆构成的涂层体系，可以在170℃以下使用。耐高温涂层采用有机硅树脂、无机硅树脂配合铝粉、锌粉、炭黑等制备而成，其耐温、耐候性能好，使用温度一般在300℃以上，但颜色单一，且涂层固化温度高、固化时间长，并存在漆膜机械性能、附着力和耐有机溶剂性能较差等缺点，因此使用具有一定局限性。

目前，市场上能够在200℃左右的环境温度下长期使用的防腐涂料，主要由环氧改性有机硅树脂配合防腐、耐温的颜填料制备而成，其性能以耐温、防腐为主，涂层颜色以黑色、银色为主，存在着装饰性较差、浅色系长期使用易变色等缺点。

发明内容

本发明的目的是制备一种能够在200℃左右的环境温度下长期使用的涂层，克服目前市面上该类产品颜色较深、且单一，浅色系长期使用易变色的缺点。

本发明的目的之一是制备一种具有耐候耐温面漆。

本发明的目的之二是制备一种具有耐温性、附着力高、防腐性优的底漆。

本发明的目的之三所述的耐候耐温面漆是由有机硅改性饱和聚酯树脂、固化剂、耐温颜填料、助剂和溶剂组成。

本发明的目的之四所述的耐温防腐底漆是由酚醛环氧改性有机硅树脂、固化剂、耐温颜填料、助剂和溶剂组成。

本发明的面漆组合物包括下列组分，有机硅改性饱和聚酯树脂、固化剂、耐温颜填料、助剂和溶剂，各组分的含量如下：

本发明所述的有机硅改性饱和聚酯树脂，其结构式如下所示：

式中n为1.2.3……12，式中m为1.2.3……30，式中R1为—CH₃或式中R₃为—CH₂—

本发明所述的有机硅改性饱和聚酯树脂，是有机硅树脂与氨基树脂在溶剂和催化剂存在下接枝后，再与饱和聚酯树脂接枝合成的。

所述的有机硅改性饱和聚酯树脂满足氨基树脂、有机硅树脂和饱和聚酯树脂的摩尔比为1:3:6，占总投料量的50－70％重量比。

所述的氨基树脂具有以下结构：

式中R₂为—CH₂OCH₃或—CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃

选自江苏三木公司的5860丁醚化氨基树脂。

所述的有机硅树脂具有以下结构：

式中m为1.2.3……30，式中R₁为—CH₂或

选自美国Dow coning公司3074、Z6018等有机硅树脂中的一种。

所述的有机硅树脂与氨基树脂接枝物具有以下结构：

式中m为1.2.3……30，式中R₁为—CH₃或式中R₂为—CH₂OCH₃或—CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃，式中R₃为—CH₂—

所述的饱和聚酯树脂具有以下结构：

式中n为1.2.3……12，式中R₁为—CH₂或

选自美国奥斯浦SN470饱和聚酯树脂。

所诉的溶剂可以是酮类和苯类的混合溶剂，例如丙酮、丁酮、环己酮、环戊酮或苯、甲苯、二甲苯。最优选是环己酮、环戊酮中任选一种和甲苯、二甲苯中任选一种混合组成的溶剂。用量是总投料量的30-50％重量百分比。

所述的催化剂是二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、钛酸正丁酯中任选一种。用量是总投料量的0.1-3％重量百分比

本发明所述的有机硅改性饱和聚酯树脂按下述方法制备：

将本发明所述的氨基树脂和有机硅树脂在搅拌下与有机溶剂混合后，加入催化剂。在120—150℃下，通过冷凝回流将反应中产生的水馏出，反应3-6小时，冷却至70℃，再加入饱和聚酯树脂，冷凝回流将反应中产生的水馏出，反应3-6小时，冷却至40℃出料，得到低粘度溶液。即为有机硅改性饱和聚酯树脂。

本发明所述的面漆耐温颜填料可根据具体颜色要求加入适当的颜料、填料。选用耐温的白色颜料有金红石型钛白粉、氧化锌，红色颜料有氧化铁红，蓝色颜料有群青、钴蓝，黄色颜料有钒酸铋、钛镍黄，黑色颜料有石墨、铁铬黑，填料有沉淀硫酸钡、滑石粉、云母粉、玻璃粉、气相二氧化硅和空心玻璃微珠等。

本发明所述的面漆固化剂选自拜耳公司的Desmodur系列产品N3375BA/SN、N3390BA/SN、Z4470、N75MPA/X中的一种单独使用，或两种混合使用。

本发明所述的面漆助剂主要是消泡剂，选自毕克公司的BYK-066N。

本发明所述的面漆溶剂可以是酮类和苯类的混合溶剂，例如丙酮、丁酮、环己酮、环戊酮或苯、甲苯、二甲苯。最优选是环己酮、环戊酮中任选一种和甲苯、二甲苯中任选一种混合组成的溶剂。

本发明所述的溶剂混合比例为酮类与苯类比为3:7(重量比)。

本发明的底漆组合物包括下列组分，酚醛环氧改性有机硅树脂、固化剂、耐温颜填料、助剂和溶剂，各组分的含量如下：

本发明所述的酚醛环氧改性有机硅树脂是按专利CN201210563457.4制备。

本发明所述的底漆耐温颜填料主要考虑对基材的防腐性和耐温性，选用氧化铁红、云母氧化铁红、云母氧化铁灰、磷酸锌、三聚磷酸铝等具有防腐功能性颜料，填料有沉淀硫酸钡、滑石粉、云母粉、气相二氧化硅等。

本发明所述的底漆固化剂选自卡德莱公司的CARDOLITE系列产品NX2001、NX2003、NX2007、NX2015、NX2018、NX2041、NX5454中的一种。

本发明所述的底漆助剂主要是消泡剂，选自毕克公司的BYK-066N。

本发明所述的底漆溶剂可以是酮类和苯类的混合溶剂，例如丙酮、丁酮、环己酮、环戊酮或苯、甲苯、二甲苯。最优选是环己酮、环戊酮中任选一种和甲苯、二甲苯中任选一种混合组成的溶剂。

本发明所述的溶剂混合比例为酮类与苯类比为3:7(重量比)。

所述的耐候耐温面漆和耐温防腐底漆的制备方法相同，都分A、B组分，包括以下步骤：

1.按所述配比将改性树脂、颜填料和助剂搅拌均匀，然后用砂磨机或三辊机研磨至40～80μm(根据需要可再加入填料，搅拌均匀后)，滤网过滤，计量包装，配制得到A组分；

2.按所述配比将固化剂和溶剂搅拌均匀，滤网过滤，计量包装，配制得到B组分。

A、B组分按重量比为5～10:1均匀混合配置。

本发明的涂料组合物的涂敷方法可以为刷涂或喷涂工艺。

本发明的涂料组合物的涂敷涂底漆二道，面漆二道(环境温度高于15℃时，两道间隔24h；环境温度高于25℃时，两道间隔12h；环境温度低于15℃时，间隔适当延长)。

本发明在涂刷底面漆共四道涂层常温固化七天后，涂层外观平整，表面光洁，厚度控制在160～320μm，可以得到满意效果。

本发明制备的耐候耐温的防腐涂层具有下列优异的综合性能：

柔韧性(mm)：2(GB/T1731-1993漆膜柔韧性测定法)；

常温附着力(MPa)：8(GBT5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验)；

220℃附着力(MPa)：2(GBT5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验)；

冲击强度(Kg.cm)：50(GB/T1732-1993漆膜耐冲击测定法)；

耐盐雾：4000小时不起泡、不脱落、无变色(GB/T1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定)；

耐高温老化循环：氙灯老化200h后200℃24h，循环五次，漆膜颜色变化小于3级，无粉化、无失光、无起泡、无开裂(GB/T1865-2009色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射)；

耐高温湿热循环：湿热200h后200℃24h，循环五次，漆膜无起皱、无气泡、无脱落(GB 1740-1989漆膜耐湿热测定法)；

耐冷热交变：十个循环(0℃，30min；200℃，30min)，漆膜无变化(GJB150.5-1986温度冲击试验)；

耐海水：6个月漆膜无起泡、无开裂、无脱落(GB/T9274-1988色漆和清漆耐液体介质的测定)；

耐高温：200℃200h漆膜颜色变化小于2级，不龟裂、不脱落(GB/T1735-2009色漆和清漆耐热性的测定)。

本发明的耐候耐温的防腐涂层可常温固化。应用于200℃长期使用，对外观颜色有一定要求的场所和设施上，如汽车排气管、石油化工高温管路、航空航天耐温设备、电子机械耐温设备、船舶排烟管路及其附近设施等需要长期耐候、耐温、防腐领域的保护和装饰涂层。

具体实施方式

下面列举的实施例对本法明进一步说明，但本发明不只限于这些实施例。

实施例1：有机硅改性饱和聚酯树脂的制备

将1.5份5860氨基树脂(三木)和16份Z6018有机硅树脂(Dow coning)在搅拌下加入30份甲苯和20份环己酮混合后，加入钛酸正丁酯0.5份。在120℃下，通过冷凝回流将反应中产生的水馏出，反应3小时，冷却至70℃，再加入32份SN470饱和聚酯树脂(奥斯浦)，冷凝回流将反应中产生的水馏出，反应3小时，冷却至40℃出料，得到100份透明均相的有机硅改性饱和聚酯树脂。

实施例2耐候耐温面漆1制备

取实施例1制备的有机硅改性饱和聚酯树脂50重量份，投入不锈钢罐中高速搅拌机搅拌，加入消泡剂BYK066N0.03重量份，与树脂搅拌均匀后加入金红石型钛白粉15重量份、沉淀硫酸钡10重量份、滑石粉6重量份、气相二氧化硅0.7重量份搅拌均匀，然后用砂磨机或三辊研磨机研磨至标准细度，过滤包装为涂料A组分。

称量固化剂(选自拜耳公司N3375BA/SN)5重量份，溶剂1重量份搅拌均匀，为涂料B组分。

使用时将A、B两组份按重量比5:1混合后喷涂或刷涂，可得到白色耐候耐温面漆。

实施例3耐候耐温面漆2制备

取实施例1制备的有机硅改性饱和聚酯树脂60重量份，投入不锈钢罐中高速搅拌机搅拌，加入消泡剂BYK066N0.09重量份，与树脂搅拌均匀后加入钴蓝10重量份、沉淀硫酸钡10重量份、云母粉10重量份、玻璃鳞片10重量份搅拌均匀，然后用砂磨机或三辊研磨机研磨至标准细度，过滤包装为涂料A组分。

称量固化剂(选自拜耳公司Z4470)6重量份、(选自拜耳公司N75MPA/X)1重量份，溶剂3重量份搅拌均匀，为涂料B组分。

使用时将A、B两组份按重量比10:1混合后喷涂或刷涂，可得到蓝色耐候耐温面漆。

实施例4耐候耐温面漆3制备

取实施例1制备的有机硅改性饱和聚酯树脂55重量份，投入不锈钢罐中高速搅拌机搅拌，加入消泡剂BYK066N0.06重量份，与树脂搅拌均匀后加入钒酸铋1重量份、群青4重量份、金红石型钛白粉7重量份、沉淀硫酸钡10重量份、滑石粉10重量份、氧化铁红2重量份搅拌均匀，然后用砂磨机或三辊研磨机研磨至标准细度，加入空心玻璃微珠6重量份高速搅拌机搅拌，过滤包装为涂料A组分。

称量固化剂(选自拜耳公司Z4470)6重量份，(选自拜耳公司N3390BA/SN)2重量份，溶剂2重量份搅拌均匀，为涂料B组分。

使用时将A、B两组份按重量比8:1混合后喷涂或刷涂，可得到海灰色耐候耐温面漆。

实施例5耐温防腐底漆1制备

按专利CN201210563457.4制备酚醛环氧改性有机硅树脂35重量份，投入不锈钢罐中高速搅拌机搅拌，加入消泡剂BYK066N0.05重量份，与树脂搅拌均匀后加入氧化铁红8重量份、云母氧化铁红10重量份、三聚磷酸铝4重量份、沉淀硫酸钡6重量份、滑石粉2重量份搅拌均匀，然后用砂磨机或三辊研磨机研磨至标准细度，过滤包装为涂料A组分。

称量固化剂(选自卡德莱公司NX2007)3重量份，溶剂5重量份搅拌均匀，为涂料B组分。

使用时将A、B两组份按重量比8:1混合后喷涂或刷涂，可得到红色耐温防腐底漆。

实施例6耐温防腐底漆2制备

按专利CN201210563457.4制备酚醛环氧改性有机硅树脂60重量份，投入不锈钢罐中高速搅拌机搅拌，加入消泡剂BYK066N0.06重量份，与树脂搅拌均匀后加入云母氧化铁红15重量份、云母氧化铁灰15重量份、气相二氧化硅5重量份、沉淀硫酸钡10重量份、滑石粉5重量份搅拌均匀，然后用砂磨机或三辊研磨机研磨至标准细度，过滤包装为涂料A组分。

称量固化剂(选自卡德莱公司NX2015)8重量份，溶剂10重量份搅拌均匀，为涂料B组分。

使用时将A、B两组份按重量比6:1混合后喷涂或刷涂，可得到红色耐温防腐底漆。

实施例7耐温防腐底漆3制备

按专利CN201210563457.4制备酚醛环氧改性有机硅树脂40重量份，投入不锈钢罐中高速搅拌机搅拌，加入消泡剂BYK066N0.10重量份，与树脂搅拌均匀后加入氧化铁红8重量份、云母氧化铁灰10重量份、磷酸锌4重量份、沉淀硫酸钡6重量份、云母粉2重量份搅拌均匀，然后用砂磨机或三辊研磨机研磨至标准细度，过滤包装为涂料A组分。

称量固化剂(选自卡德莱公司NX2003)5重量份，溶剂5重量份搅拌均匀，为涂料B组分。

使用时将A、B两组份按重量比7:1混合后喷涂或刷涂，可得到红色耐温防腐底漆。

比较例

比较例1按专利CN100392031所述由环氧树脂、有机硅树脂、填料、固化剂、溶剂制备耐温防腐涂料，与实施例比较，如表一。

比较例2按专利CN101698754所述由环氧改性有机硅树脂、颜填料、固化剂、助剂、溶剂制备低温固化耐温重防腐涂料，与实施例比较，如表一。

比较例3按专利CN103059304所述由酚醛环氧环氧改性有机硅树脂、颜填料、固化剂、助剂、溶剂制备长效防腐耐温涂料，与实施例比较，如表一。

表一

通过表一可知，以环氧树脂与有机硅树脂冷拼或两者通过化学接枝形成的成膜物，制备的涂料涂层耐高温、耐介质等性能与本发明配套涂层性能接近或相同，但其耐高温、耐老化后颜色变化较大，无法满足涂层颜色浅、装饰性好的要求。

本发明通过大量的实验，所研制的底漆、面漆配套后形成的耐候耐温防腐涂层体系，成功的解决了上述问题。

Claims (10)

1.一种耐候耐温的防腐涂层,其特征在于，包括一种具有耐候耐温面漆和一种具有耐温性、附着力高、防腐性优的底漆。

2.根据权利要求1所述的耐候耐温的防腐涂层,其特征在于，面漆组合物包括有机硅改性饱和聚酯树脂、固化剂、耐温颜填料、助剂和溶剂，各组分的含量如下：

。

3.根据权利要求2所述的耐候耐温的防腐涂层,其特征在于，所述的有机硅改性饱和聚酯树脂其结构式如下所示：

式中n为1.2.3……12，式中m为1.2.3……30，式中R₁为—CH₃或式中R₃为—CH₂—。

4.根据权利要求3所述的耐候耐温的防腐涂层,其特征在于，将氨基树脂和有机硅树脂在搅拌下与有机溶剂混合后，加入催化剂，在120—150℃下，通过冷凝回流将反应中产生的水馏出，反应3-6小时，冷却至70℃，再加入饱和聚酯树脂，冷凝回流将反应中产生的水馏出，反应3-6小时，冷却至40℃出料，得到低粘度溶液，即为有机硅改性饱和聚酯树脂；氨基树脂、有机硅树脂和饱和聚酯树脂的摩尔比为1:3:6，占总投料量的50－70％重量比；有机溶剂是酮类和苯类的混合溶剂，用量是总投料量的30-50％重量百分比；催化剂是二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、钛酸正丁酯中任选一种，用量是总投料量的0.1-3％重量百分比。

5.根据权利要求2所述的耐候耐温的防腐涂层,其特征在于，耐温颜填料包括白色颜料有金红石型钛白粉、氧化锌，红色颜料有氧化铁红，蓝色颜料有群青、钴蓝，黄色颜料有钒酸铋、钛镍黄，黑色颜料有石墨、铁铬黑，填料有沉淀硫酸钡、滑石粉、云母粉、玻璃粉、气相二氧化硅和空心玻璃微珠；固化剂选自拜耳公司的Desmodur系列产品N3375BA/SN、N3390BA/SN、Z4470、N75MPA/X中的一种单独使用或两种混合使用；助剂主要是消泡剂，溶剂是酮类和苯类的混合溶剂。

6.根据权利要求1所述的耐候耐温的防腐涂层,其特征在于，底漆组合物包括酚醛环氧改性有机硅树脂、固化剂、耐温颜填料、助剂和溶剂，各组分的含量如下：

。

7.根据权利要求6所述的耐候耐温的防腐涂层,其特征在于，所述的酚醛环氧改性有机硅树脂是按专利CN201210563457.4制备。

8.根据权利要求6所述的耐候耐温的防腐涂层,其特征在于，耐温颜填料选用氧化铁红、云母氧化铁红、云母氧化铁灰、磷酸锌、三聚磷酸颜料，填料有沉淀硫酸钡、滑石粉、云母粉、气相二氧化硅；固化剂选自卡德莱公司的CARDOLITE系列产品NX2001、NX2003、NX2007、NX2015、NX2018、NX2041、NX5454中的一种；助剂主要是消泡剂，溶剂是酮类和苯类的混合溶剂。

9.根据权利要求2，6所述的耐候耐温的防腐涂层的制备方法,其特征在于，所述的耐候耐温面漆和耐温防腐底漆的制备方法相同，都分A、B组分，包括以下步骤：

(1)按所述配比将改性树脂、颜填料和助剂搅拌均匀，然后用砂磨机或三辊机研磨至40～80μm，滤网过滤，计量包装，配制得到A组分；

(2)按所述配比将固化剂和溶剂搅拌均匀，滤网过滤，计量包装，配制得到B组分；

A、B组分按重量比为5～10:1均匀混合配置。

10.根据权利要求1所述的耐候耐温的防腐涂层的涂敷方法,其特征在于，涂敷方法可以为刷涂或喷涂工艺，涂敷涂底漆二道，面漆二道，环境温度高于15℃时，两道间隔24h；环境温度高于25℃时，两道间隔12h；环境温度低于15℃时，间隔适当延长，涂刷底面漆共四道涂层常温固化七天后，厚度控制在160～320μm。