CN106978018A - 一种环氧树脂类金属重防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种环氧树脂类金属重防腐涂料，其包括以下重量份的组分：氟橡胶乳液20‑30份，环氧树脂10‑20份，丙烯酸树脂5‑15份，水滑石10‑20份，气相二氧化硅5‑15份，硅强粉5‑15份、表面活性剂1‑3份，助剂5‑10份，钼酸盐防锈颜料5‑8份，有机溶剂30‑40份。本发明的环氧树脂类金属重防腐涂料能形成致密的抗渗透性漆膜，具有良好的耐酸、碱、盐腐蚀，耐大气腐蚀和耐磨损、涂层附着力强、柔韧性好、抗冲击能力强；适用海洋石油钻井平台驻船舶、油气田输油、气、水管道、城市自来水、煤气管道、矿山和矿井下设施、机车车辆等钢结构和钢筋混凝土结构的防腐。

Description

一种环氧树脂类金属重防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种环氧树脂类金属重防腐涂料，同时涉及该环氧树脂类金属重防腐涂料的制备方法。

背景技术

防腐涂料一直是涂料的重要分支之一，在工业生产中应用十分广泛。在国民经济生产中，大量金属制品的使用使得设备防腐的要求很高，防腐涂料的市场需求呈现持续上升态势。统计数据显示，全球每年因为腐蚀所造成的经济损失高达万亿美元，远超自然灾害所带来的经济损失。随着现代工业的发展，一批新兴工业领域的出现和许多现代工程的兴建，对防腐涂料承受环境的能力和使用寿命提出了更高的要求。常用的防腐涂料已不能满足这些需要。人们提出的“重防腐涂料(Heavy Duty Coating)”的概念，一般指在苛刻的腐蚀环境使用，包括底漆和面漆的配套涂料。简单地说：重防腐涂料就是使用寿命更长，可适应更苛刻的使用环境的涂料称为重防腐涂料。在化工大气和海洋环境里重防腐涂料一般可使用10年或15年以上，在酸、碱、盐和溶剂介质里，并在一定温度的腐蚀条件下，一般应能使用5年以上。

重防腐涂料的应用涉及现代化各个领域，大型的工矿企业：化工、石油化工、钢铁及大型矿山冶炼的管道、贮槽、设备等；重要的能源工业：天然气、油管、油罐、输变电、核电设备及煤矿矿井等；现代化的交通运输：桥梁、船舶、集装箱、火车和汽车等；新兴的海洋工程：海上设施、海岸及海湾构造物及海上石油钻井平台等。优异的防腐蚀涂装系统可以防止设备的腐蚀，延长使用寿命，减少维修次数，缩短现代化连续大生产的停车时间。

目前，最主要的几种防腐涂料，主要为环氧类、聚氨酯类和富锌底漆类涂料。聚氨酯涂料具有附着力强、耐水、耐油、耐溶剂、耐腐蚀、弹性好、强度高、耐低温、涂膜光亮、坚硬、柔韧、丰满、耐磨和耐划伤的优点，但其保光保色性差，有较大的刺激性和毒性，稳定性差和施工麻烦等不足。富锌底漆类涂料具有屏蔽作用、电化学防护作用、涂膜自修复和钝化作用，但防腐性能是以牺牲锌粉为代价，且在焊接时会产生大量氧化锌雾气，危害作业人员生命健康。环氧防腐涂料由环氧树脂、颜料、体质颜料组成，适用于金属表面、电机、电器；每年世界上约有40％以上的环氧树脂用于制造环氧涂料，其中大部分用于防腐领域。环氧防腐涂料是目前世界上用得最为广泛、最为重要的重防腐涂料之一。环氧类防腐涂料具有优异的附着力、优良的力学性能、良好的抗碱性和耐化学介质腐蚀性、固体组分含量高等优点，但是漆膜初期硬度高，柔韧性差，沥青类和铬酸盐类的环氧防腐漆，对环境具有很大的破坏性，同时危害人类健康。

因此，本领域需要开发一种漆膜柔韧性好，耐盐雾时间长，同时具有耐酸碱性能的环境友好的环氧树脂类防腐涂料，并且这种环氧树脂涂料应当具有简单的制备工艺和使用工艺。

发明内容

为了解决现有环氧树脂类防腐涂料柔韧性差，含有铬酸盐类有害物质，危害工人身体健康、影响环境，以及使用不方便的问题，本发明一方面提供了一种环氧树脂类金属重防腐涂料，其具有柔韧度高，抗冲击性能好，耐候性好、耐水、耐酸、耐碱的优点。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种环氧树脂类金属重防腐涂料，其包括以下重量份的组分：氟橡胶乳液20-30份，环氧树脂10-20份，丙烯酸树脂5-15份，水滑石10-20份，气相二氧化硅5-15份，硅强粉5-15份、表面活性剂1-3份，助剂5-10份，钼酸盐防锈颜料5-8份，有机溶剂30-40份。

在一些实施方案中，本发明所述的环氧树脂类金属重防腐涂料的配方，包括以下重量份的组分：氟橡胶乳液30份，环氧树脂20份，丙烯酸树脂15份，水滑石15份，气相二氧化硅10份，硅强粉5份、表面活性剂3份，助剂8份，钼酸盐防锈颜料6份，有机溶剂35份。

在一些实施方案中，本发明所述的环氧树脂类金属重防腐涂料的配方中，所述的氟橡胶乳液为氟橡胶乳液G-101。

在一些实施方案中，本发明所述的环氧树脂类金属重防腐涂料的配方中，所述的水滑石为水滑石DHT-4A。

在一些实施方案中，本发明所述的环氧树脂类金属重防腐涂料的配方中，所述的气相二氧化硅为气相二氧化硅H15、气相二氧化硅H17、气相二氧化硅H18、气相二氧化硅H20或气相二氧化硅H2000。

在一些实施方案中，本发明所述的环氧树脂类金属重防腐涂料的配方中，所述的硅强粉为硅强粉MD1250或硅强粉MD5000。

在一些实施方案中，本发明所述的环氧树脂类金属重防腐涂料的配方中，所述的表面活性剂为月桂酸-乙醇酰胺硫酸钠。

在一些实施方案中，本发明所述的环氧树脂类金属重防腐涂料的配方中，所述的助剂为消泡剂和流平剂，按照消泡剂：流平剂＝1：1的重量比复配而成。

在一些实施方案中，本发明所述的环氧树脂类金属重防腐涂料的配方中，所述消泡剂为消泡剂NXZ，所述流平剂为聚丙烯酸酯类流平剂FS-6170。

在一些实施方案中，本发明所述的环氧树脂类金属重防腐涂料的配方中，所述的有机溶剂为DBE，所述钼酸盐防锈颜料为MgPr₂MoO₇、SmMoO₁₂、Pr₂MoO₆、钼酸钠/磷酸二氢钠等量混合或钼酸盐与亚硝酸盐按照质量比2：3混合。

在一些实施方案中，本发明所述的环氧树脂类金属重防腐涂料的配方中，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

在一些实施方案中，本发明所述的环氧树脂类金属重防腐涂料的配方中，所述的丙烯酸树脂为聚甲基丙烯酸甲酯或含氟丙烯酸酯树脂，所述含氟丙烯酸酯树脂为聚甲基丙酸酯三氟乙酯、聚甲氧基丙烯酸三氟乙酯、聚丙烯酸三氟乙酯或聚丙烯酸五氟丙酯。

另一方面，本发明还提供了所述的环氧树脂类金属重防腐涂料的制备方法，其制备步骤为：

1)将环氧树脂、60％的丙烯酸树脂、20％的有机溶剂、水滑石、气相二氧化硅、硅强粉、表面活性剂和助剂加入到高速搅拌中，经400-800rpm高速搅拌60-90min，得到混合液。

2)将混合液放入带有氧化锆珠的球磨机中进行球磨分散，制得细度制得细度10-20微米的浓缩浆待用。

3)将氟橡胶乳液和80％的有机溶剂混合分散后，加入步骤2)中的浓缩浆和配方中剩余的40％的丙烯酸树脂，经400-800rpm高速搅拌20-60min后，用100目尼龙滤布过滤即得环氧树脂类金属重防腐涂料。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的重防腐涂料以氟橡胶乳液、环氧树脂和丙烯酸树脂为成膜物，用水滑石，气相二氧化硅，硅强粉等加以改性，加入颜料、表面活性剂、助剂及溶剂，制成重防腐涂料；其中，气相二氧化硅粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，分散性能好、具有优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，可进一步提高漆膜的耐磨性，硅强粉可以增强抗腐蚀性和耐用性；因此，配合而成的涂料能形成致密的抗渗透性漆膜，有效阻止水气和氧气等腐蚀介质与钢铁表面接触，防止腐蚀发生，具有良好的耐酸、碱、盐腐蚀，耐大气腐蚀和耐磨损、涂层附着力强、柔韧性好、抗冲击能力强；适用海洋石油钻井平台驻船舶、油气田输油、气、水管道、城市自来水、煤气管道、矿山和矿井下设施、机车车辆等钢结构和钢筋混凝土结构的防腐。

2、本发明的重防腐涂料可采用常规的施工工具和方法进行使用，操作简便，无需特殊设备，制备方法工艺简单，生产时对操作人员无不良影响，适于产业化生产。

3、本发明的重防腐涂料在长时间放置的情况下组分均匀、稳定，无硬块和沉淀现象发生。

4、本发明的重防腐涂料制备过程中采用氧化锆珠球磨机进行研磨，粒度更细，刷涂在板材上，漆膜强度更高，机械强度提升。

5、本发明的重防腐涂料选用钼酸盐颜料，当含有钼酸盐颜料的涂膜与水接触时，会有少量的钼酸盐离子释放出来，进入该涂膜，而当这些离子接触金属底材时，他们就会在该金属上加速形成一种保护性钝化氧化层，防止其发生腐蚀，抗腐蚀效果好；传统的铅基和铬酸盐基等微溶的防腐蚀颜料，因含有六价铅和铬的毒性较大，对使用者的健康有较大影响也不利于环保；换用钼酸盐颜料更加环保，也不会有损使用者的健康。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明的实施例中所使用的氟橡胶乳液购自日本大金株式会社；水滑石购自日本KYOWA公司；气相二氧化硅购自德国瓦克；硅强粉购自美国NYCO公司。其他原料均为直接购买，不限厂家。双酚A型环氧树脂环氧值ep/100g为0.18-0.22，软化点为64℃-76℃。

制备实施例：

实施例1：

配方：

氟橡胶乳液G-101：200g；

双酚A型环氧树脂：100g；

聚甲基丙烯酸甲酯：50g；

水滑石DHT-4A：150g；

气相二氧化硅H15：100g；

硅强粉MD1250WC10222：100g；

月桂酸-乙醇酰胺硫酸钠作为表面活性剂：20g；

助剂由消泡剂NXZ：40g和聚丙烯酸酯类流平剂FS-6170：40g复配而成；

SmMoO₁₂作为防锈颜料：60g；

有机溶剂DBE：350g。

配方中，氟橡胶乳液作为主要成膜物具有良好的耐酸、碱、盐腐蚀，耐大气腐蚀和耐磨损、涂层附着力强、柔韧性好、抗冲击能力强的特点；气相二氧化硅粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，分散性能好、具有优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，可提高漆膜的耐磨性；硅强粉可以增强抗腐蚀性和耐用性；FS-6170是一种氟碳改性的聚丙烯酸酯类流平剂，表面张力更低，增加对基材的润湿性、防止涂层锁孔、有助于脱气和消泡；选用钼酸盐颜料，当含有钼酸盐颜料的涂膜与水接触时，会有少量的钼酸盐离子释放出来，进入该涂膜，而当这些离子接触金属底材时，他们就会在该金属上加速形成一种保护性钝化氧化层，防止其发生腐蚀，抗腐蚀效果好，钼酸盐颜料更加环保，不会有损使用者的健康也不会破坏对环境带来重金属污染。

制备方法：

1)将双酚A型环氧树脂100g、聚甲基丙烯酸甲酯30g、有机溶剂70g、水滑石150g、气相二氧化硅100g、硅强粉100g、防锈颜料60g，表面活性剂20g和助剂80g加入到高速搅拌中，经400-800rpm高速搅拌60-90min，得到混合液。

2)将混合液放入带有氧化锆珠的球磨机中进行球磨分散，制得细度制得细度10-20微米的浓缩浆待用。

3)将氟橡胶乳液200g和有机溶剂DBE 280g混合分散后，加入步骤2)中的浓缩浆和剩余的聚甲基丙烯酸甲酯20g，经400-800rpm高速搅拌20-60min后，用100目尼龙滤布过滤即得环氧树脂类金属重防腐涂料。

本发明的重防腐涂料可采用常规的施工工具和方法进行使用，操作简便，无需特殊设备，制备方法工艺简单，生产时对操作人员无不良影响，适于产业化生产；制备过程中采用氧化锆珠球磨机进行研磨，粒度更细，刷涂在板材上，漆膜强度更高，机械强度提升；制备得到的重防腐涂料在长时间放置的情况下组分均匀、稳定，无硬块和沉淀现象发生。

实施例2：

配方：

氟橡胶乳液G-101：300g；

双酚A型环氧树脂：200g；

聚甲基丙酸酯三氟乙酯：150g；

水滑石DHT-4A：200g；

气相二氧化硅H18：150g；

硅强粉MD5000WC10012：150g；

月桂酸-乙醇酰胺硫酸钠作为表面活性剂：30g，

助剂由消泡剂NXZ：50g和聚丙烯酸酯类流平剂FS-6170：50g复配而成；

防锈颜料由钼酸钠：40g和磷酸二氢钠：40g复配而成；

有机溶剂DBE：400g。

制备方法：

1)将双酚A型环氧树脂200g、聚甲基丙酸酯三氟乙酯90g、有机溶剂DBE 80g、水滑石200g、气相二氧化硅150g、硅强粉150g、防锈颜料80g，表面活性剂30g和助剂100g加入到高速搅拌中，经400-800rpm高速搅拌60-90min，得到混合液。

2)将混合液放入带有氧化锆珠的球磨机中进行球磨分散，制得细度制得细度10-20微米的浓缩浆待用。

3)将氟橡胶乳液300g和有机溶剂DBE 320g混合分散后，加入步骤2)中的浓缩浆和剩余的聚甲基丙烯酸甲酯60g，经400-800rpm高速搅拌20-60min后，用100目尼龙滤布过滤即得环氧树脂类金属重防腐涂料。

实施例3：

配方：

氟橡胶乳液G-101：250g；

双酚A型环氧树脂：150g；

聚甲氧基丙烯酸三氟乙酯：100g；

水滑石DHT-4A：100g；

气相二氧化硅H20：50g；

硅强粉MD1250WC10222：50g；

月桂酸-乙醇酰胺硫酸钠作为表面活性剂：10g；

助剂由消泡剂NXZ：25g和聚丙烯酸酯类流平剂FS-6170：25g复配而成；

Pr₂MoO₆作为防锈颜料：50g；

有机溶剂DBE：300g。

制备方法：

1)将双酚A型环氧树脂150g、聚甲氧基丙烯酸三氟乙酯60g、有机溶剂60g、水滑石100g、气相二氧化硅50g、硅强粉50g、防锈颜料50g，表面活性剂10g和助剂50g加入到高速搅拌中，经400-800rpm高速搅拌60-90min，得到混合液。

2)将混合液放入带有氧化锆珠的球磨机中进行球磨分散，制得细度制得细度10-20微米的浓缩浆待用。

3)将氟橡胶乳液250g和有机溶剂DBE 240g混合分散后，加入步骤2)中的浓缩浆和剩余的聚甲基丙烯酸甲酯40g，经400-800rpm高速搅拌20-60min后，用100目尼龙滤布过滤即得环氧树脂类金属重防腐涂料。

实施例4：

氟橡胶乳液G-101：300g；

双酚A型环氧树脂：200g；

聚丙烯酸三氟乙酯：150g；

水滑石DHT-4A：150g；

气相二氧化硅H2000：100g；

硅强粉MD5000WC10012：50g；

月桂酸-乙醇酰胺硫酸钠作为表面活性剂：30g；

助剂由消泡剂NXZ：40g和聚丙烯酸酯类流平剂FS-6170：40g复配而成；

防锈颜料由钼酸：36g和亚硝酸盐：24g复配而成；

有机溶剂：DBE 350g。

制备方法：

1)将双酚A型环氧树脂200g、聚丙烯酸三氟乙酯90g、有机溶剂70g、水滑石150g、气相二氧化硅100g、硅强粉50g、防锈颜料60g，表面活性剂30g和助剂80g加入到高速搅拌中，经400-800rpm高速搅拌60-90min，得到混合液。

2)将混合液放入带有氧化锆珠的球磨机中进行球磨分散，制得细度制得细度10-20微米的浓缩浆待用。

3)将氟橡胶乳液300g和有机溶剂DBE 280g混合分散后，加入步骤2)中的浓缩浆和剩余的聚甲基丙烯酸甲酯60g，经400-800rpm高速搅拌20-60min后，用100目尼龙滤布过滤即得环氧树脂类金属重防腐涂料。

性能测试实施例：

涂刷前金属样板表面取出锈垢、油污、杂质，然后将本发明实施例1-4制备得到的涂料均匀刷涂在金属样板上，置于箱式电炉中，采用升温程序升温至220℃，取出并冷却至室温后，对涂层的附着力、耐冲击力、防腐蚀等性能进行测试。试板按照表1所述主要性能指标及标准进行测试。

刷涂面漆后的试板按照表1所述主要性能指标及标准进行测试。

表1金属重防腐涂料主要性能指标

实验结果如表2所示：

表2：本发明实施例1-4的金属重防腐涂料的性能实验结果

由上述性能试验可以看出，采用本发明配方制备得到的金属重防腐涂料在容器中搅拌后均匀无硬块，附着力强，柔韧度高，抗冲击能力强，耐酸、耐碱、耐水、耐湿热、耐磨、耐油，耐紫外线，各项性能均达到或高于行业标准，尤其是柔韧度性质、抗冲击性能好、耐磨和耐酸碱性能非常好。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种环氧树脂类金属重防腐涂料，其包括以下重量份的组分：氟橡胶乳液20-30份，环氧树脂10-20份，丙烯酸树脂5-15份，水滑石10-20份，气相二氧化硅5-15份，硅强粉5-15份、表面活性剂1-3份，助剂5-10份，钼酸盐防锈颜料5-8份，有机溶剂30-40份。

2.根据权利要求书1所述的环氧树脂类金属重防腐涂料，其特征在于，其包括以下重量份的组分：氟橡胶乳液30份，环氧树脂20份，丙烯酸树脂15份，水滑石15份，气相二氧化硅10份，硅强粉5份、表面活性剂3份，助剂8份，钼酸盐防锈颜料6份，有机溶剂35份。

3.根据权利要求书1或2所述的环氧树脂类金属重防腐涂料，其特征在于，所述的氟橡胶乳液为氟橡胶乳液G-101。

4.根据权利要求书1或2所述的环氧树脂类金属重防腐涂料，其特征在于，所述的水滑石为水滑石DHT-4A。

5.根据权利要求书1或2所述的环氧树脂类金属重防腐涂料，其特征在于，所述的气相二氧化硅为气相二氧化硅H15、气相二氧化硅H17、气相二氧化硅H18、气相二氧化硅H20或气相二氧化硅H2000。

6.根据权利要求书1或2所述的环氧树脂类金属重防腐涂料，其特征在于，所述的硅强粉为硅强粉MD1250或硅强粉MD5000。

7.根据权利要求书1或2所述的环氧树脂类金属重防腐涂料，其特征在于，所述的表面活性剂为月桂酸-乙醇酰胺硫酸钠。

8.根据权利要求书1或2所述的环氧树脂类金属重防腐涂料，其特征在于，所述的助剂为消泡剂和流平剂，按照消泡剂：流平剂＝1：1的重量比复配而成。

9.根据权利要求书1或2所述的环氧树脂类金属重防腐涂料，其特征在于，所述的有机溶剂为DBE，所述钼酸盐防锈颜料为MgPr₂MoO₇、SmMoO₁₂、Pr₂MoO₆、钼酸钠/磷酸二氢钠等量混合或钼酸盐与亚硝酸盐按照质量比2：3混合。

10.根据权利要求书1-9任一项所述的环氧树脂类金属重防腐涂料，其制备步骤为：

1)将环氧树脂、60％的丙烯酸树脂、20％的有机溶剂、水滑石、气相二氧化硅、硅强粉、表面活性剂和助剂加入到高速搅拌中，经400-800rpm高速搅拌60-90min，得到混合液。

2)将混合液放入带有氧化锆珠的球磨机中进行球磨分散，制得细度制得细度10-20微米的浓缩浆待用。

3)将氟橡胶乳液和80％的有机溶剂混合分散后，加入步骤2)中的浓缩浆和配方中剩余的40％的丙烯酸树脂，经400-800rpm高速搅拌20-60min后，用100目尼龙滤布过滤即得环氧树脂类金属重防腐涂料。