CN107603423A - 一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料及其制备方法，涂料由重量比为1.5：1~3：1的甲组份和乙组分组成；甲组份的成分构成和重量份为：酚醛改性环氧树脂20~50份、活性稀释剂3~8份、填料25~55份、触变剂0.2~1份、润湿分散剂0.3~1份、消泡剂0.3~0.8份以及偶联剂0.3~1份；乙组份的成分构成和重量份为：固化剂Ⅰ20~70份和固化剂Ⅱ30~80份。本发明制得的漆膜能够达到在潮湿甚至明水环境下快速固化，无溶剂，对环境无污染，施工性能佳。具备优异的湿固化和水下固化性能、耐腐蚀性能、抗氯离子渗透性、附着力和抗冲击性能。

Description

一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及海洋工程防腐涂料技术领域，具体涉及一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料及其制备方法。

背景技术

海洋钢结构在海水环境中使用数年后，由于受到海水浸没冲蚀、潮湿交替、海浪飞溅、风雨日晒等恶劣环境综合作用，结构物各涂层开始被破坏，出现锈蚀、脱落等严重的腐蚀现象，因此，对这些设施进行及时防腐蚀维修是极其必要的。然而，这些钢结构在进行维修防护时难以移至陆地上来进行维修，只能在退潮时进行原位修复，施工时间非常紧迫，而常规的防腐涂料在施工时要求基材表面干燥，在潮湿或有水的情况下难以完全固化，涂层附着力差，无法达到长效防腐的目的。

专利CN102533058A所公开的用于潮湿界面的无溶剂型防腐涂料，采用聚硫橡胶改性环氧树脂与复合固化剂（芳香胺和曼尼希复配）的技术方案，实现潮湿界面和水下固化，但曼尼希碱固化剂是由苯酚、甲醛和小分子胺合成，其中含有较多的小分子游离胺，与水混溶性差，且遇水后发生反应致使涂层表面易泛白，影响涂层的附着性能。专利CN101619189A所公开的一种水下无溶剂环氧防腐涂料，采用混合环氧树脂（E51、E44复配）与复合固化剂（1085固化剂和810固化剂复配）实现水下固化。其中的1085固化剂含有憎水性基团，不与水反应，在胶粘时将基材表面的水排除，与环氧树脂反应成膜。但在施工过程中，基材表面的水难以完全排除；同时，在漆膜未完全干燥的情况下，外部的水会渗入漆膜内部，从而影响漆膜的性能。因此，研制一种可在水下固化的重防腐涂料，具有重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种能够在潮湿环境甚至明水条件下固化的水下固化海洋钢结构长效防腐涂料；本发明的目的之二提供一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料的制备方法。

为解决上述问题，本发明提供的一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料的技术方案为：

一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料，所述的涂料由甲组份和乙组份混合制成，其中，甲组份和乙组份的重量比为甲组份：乙组分=1.5：1~3：1；其中，甲组份的成分构成和重量份为：酚醛改性环氧树脂20~50份、活性稀释剂3~8份、填料25~55份、触变剂0.2~1份、润湿分散剂0.3~1份、消泡剂0.3~0.8份以及偶联剂0.3~1份；乙组份的成分构成和重量份为：固化剂Ⅰ20~70份和固化剂Ⅱ30~80份。

本发明中，所述的酚醛改性环氧树脂的环氧当量185~210 g/eq，具有较高的韧性。在反应成膜过程中，固化收缩率较小，拥有良好的成膜性能和附着力；同时，高交联密度和分子链中的刚性苯环结构，使涂层坚硬、耐磨性优、抗划伤性好，且耐撞击性优异。

所述的活性稀释剂为ZG-8013，是一种由腰果壳油改性的低粘度、高固体份、单功能团活性稀释剂，不但具有优异的降粘效果，并起到良好的增韧效果。

所述的触变剂为聚酰胺蜡；

所述的润湿分散剂为BYK-2055，含颜料亲和基团的共聚物，具有良好的解絮凝效果，使体系表面张力降低，可以对钢表面更好润湿和对缝隙进行渗透。

所述的消泡剂为TEGO Foamex N，是一种无溶剂环氧体系专用消泡剂。

所述的偶联剂为KH560。

优选的，本发明中的填料为三聚磷酸铝、磷酸锌、云母氧化铁、石英粉、铁钛粉任意重量配比的混合物。

本发明中，所述的固化剂Ⅰ为Ancamide 2386，具有长可用时间与极佳薄膜固化时间、形成优秀漆膜的酰胺基胺；具有良好的抗溶剂、抗白化与抗腐蚀性。

所述的固化剂Ⅱ是一种含有磺酰氯基和磺酰胺基的改性胺固化剂。

为解决上述问题，本发明提供的一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料的制备方法的技术方案为：

一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、甲组份的制备

（1）将酚醛改性环氧树脂、活性稀释剂、润湿分散剂、偶联剂按所述的重量份加入分散罐中，在800~1000r/min的速度下分散5min，充分分散均匀；

（2）按所述的重量份加入触变剂，先在500~800r/min速度下分散5min，然后将分散速度升至1000~1500r/min，继续分散10~15min；

（3）按所述的重量份加入填料，在1000~1200r/min速度下分散15min，然后按所述的重量份加入消泡剂，在1000~1200r/min速度下分散5min，制得甲组份；

步骤二、乙组份的制备

按所述的重量份向反应釜中加入固化剂Ⅰ，500~800r/min速度分散下，按所述的重量份加入固化剂Ⅱ，然后边分散边升温，待温度达到50℃后，停止升温，保温1h，制得乙组份；

步骤三：甲组份和乙组份的混合

将步骤一制得的甲组份和步骤二制得的乙组份按照1.5：1~3：1的重量比混合均匀。

优选的，步骤一（3）中加入的填料是由三聚磷酸铝、磷酸锌、云母氧化铁、石英粉、铁钛粉任意重量配比的混合物。

本发明中，磷酸盐类填料能够在水下水解产生磷酸根，能够与钢结构铁锈中的水合氧化铁生成酸类配合物，对锈层起到稳定作用。

有益效果：本发明的水下固化长效防腐涂料所采用的复合固化剂是由两种固化剂组成，二者在实现水下固化中相互协同的非憎水类固化剂，其中，固化剂Ⅰ的分子结构中含有疏水基团，在成膜过程中可以将基材表面大部分的水排除，同时，可以有效阻止外部的水向漆膜渗入，大大减弱水对涂层固化和附着性能的影响，具有在常温和低温下快速固化的特点，促进水下快速固化；

固化剂Ⅱ所含的磺酰氯基和磺酰胺基，能够与基材表面残余或外部渗入的少量水反应，生成的磺酸基不仅有助于提高漆膜附着力，而且能够促进环氧树脂中的环氧基与胺基反应，缩短固化时间，有利于更好的成膜。两种固化剂相互协同，从而实现水下固化、长效防腐的目的。

本发明中，填料为三聚磷酸铝、磷酸锌、云母氧化铁、石英粉、铁钛粉的混合物，比重较大，能够调节涂料的体积浓度，减少涂料成膜干燥时的收缩率，确保漆膜的附着力。其中的磷酸盐类填料有良好耐腐蚀作用，保证漆膜良好耐化学性能；同时，磷酸盐类在水中具有一定的放热作用，通过产生的热量促进涂料的固化，提高干燥速度。

本发明制得的漆膜能够达到在潮湿甚至明水环境下快速固化，无溶剂，对环境无污染，施工性能佳。具备优异的湿固化和水下固化性能、耐腐蚀性能、抗氯离子渗透性、附着力和抗冲击性能。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征以及达成的目的便于理解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明，但本发明所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。

一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料，所述的涂料由甲组份和乙组份混合制成，其中，甲组份和乙组份的重量比为甲组份：乙组分=1.5：1~3：1；甲组份的成分构成和重量份为：酚醛改性环氧树脂20~50份、活性稀释剂3~8份、填料25~55份、触变剂0.2~1份、润湿分散剂0.3~1份、消泡剂0.3~0.8份以及偶联剂0.3~1份；乙组份的成分构成和重量份为：固化剂Ⅰ20~70份和固化剂Ⅱ30~80份。

优选的，本发明采用的酚醛改性环氧树脂的环氧当量185~210 g/eq；活性稀释剂为ZG-8013；触变剂为聚酰胺蜡；润湿分散剂为BYK-2055；消泡剂为TEGO Foamex N；偶联剂为KH560；填料为三聚磷酸铝、磷酸锌、云母氧化铁、石英粉、铁钛粉任意重量配比的混合物；固化剂Ⅰ为Ancamide 2386；固化剂Ⅱ是一种含有磺酰氯基和磺酰胺基的改性胺固化剂。

本发明采用酚醛改性环氧树脂作为甲组份的基体，制得的涂料能够浸润钢结构表面的铁锈，并把锈层包封后与外界隔绝，防止铁锈进一步锈蚀。本发明采用三聚磷酸铝、磷酸锌、云母氧化铁、石英粉、铁钛粉的活性防锈颜料，能够与成膜物中的羟基、羧基等配合成稳定的交联化合物，还能够与铁形成螯合物，在钢结构表面形成稳定的保护膜，抑制锈蚀的形成。本发明的酚醛改性环氧树脂中含有大量的基团，在固化过程中，能够与界面金属原子反应形成极为牢固的化学键，增强了涂料与基材的附着力。

实施例1

一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料的制备方法，其中，甲组份：

酚醛改性环氧树脂： 45份

ZG8013活性稀释剂： 6份

填料： 47份

聚酰胺蜡： 0.3份

BYK-2055： 0.8份

TEGO Foamex N： 0.5份

KH560： 0.6份

乙组份：

Ancamide 2386： 50份

改性胺固化剂： 50份

制备方法包括以下步骤：

（1）甲组份的制备：

步骤一：将酚醛改性环氧树脂、环氧活性稀释剂、润湿分散剂、偶联剂按比例加入分散罐中，在1000r/min的速度下分散5min，充分分散均匀；

步骤二：按比例加入触变剂，先在800r/min速度下分散5 min，然后将分散速度升至1350r/min，继续分散13min；

步骤三：按比例加入三聚磷酸铝、磷酸锌、云母氧化铁、石英粉、铁钛粉组成混合填料，在11100r/min速度下分散15 min，然后按比例加入消泡剂，在1050r/min速度下分散5 min，得甲组份；

（2）乙组分的制备：

按比例向反应釜中加入固化剂Ⅰ，800r/min速度分散下按比例缓缓加入固化剂Ⅱ，然后边分散边缓慢升温，待温度达到50℃后，停止升温，保温1h，得到乙组份；

（3）混合：

按照甲组份：乙组分=2：1的质量比例混合均匀。

实施例2

一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料的制备方法，其中，甲组份：

酚醛改性环氧树脂： 50份

ZG8013活性稀释剂： 3份

填料： 55份

聚酰胺蜡： 0.2份

BYK-2055： 1.0份

TEGO Foamex N： 0.3份

KH560： 0.3份

乙组份：

Ancamide 2386： 60份

改性胺固化剂： 40份

制备方法包括以下步骤：

（1）甲组份的制备：

步骤一：将酚醛改性环氧树脂、环氧活性稀释剂、润湿分散剂、偶联剂按比例加入分散罐中，在900r/min的速度下分散5min，充分分散均匀；

步骤二：按比例加入触变剂，先在750r/min速度下分散5 min，然后将分散速度升至1000r/min，继续分散15 min；

步骤三：按比例加入三聚磷酸铝、磷酸锌、云母氧化铁、石英粉、铁钛粉组成混合填料，在1000r/min速度下分散15 min，然后按比例加入消泡剂，在1200r/min速度下分散5 min，得甲组份；

（2）乙组分的制备：

按比例向反应釜中加入固化剂Ⅰ，500r/min速度分散下按比例缓缓加入固化剂Ⅱ，然后边分散边缓慢升温，待温度达到50℃后，停止升温，保温1h，得到乙组份；

（3）混合：

按照甲组份：乙组分=1.5：1的质量比例混合均匀。

实施例3

一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料的制备方法，其中，甲组份：

酚醛改性环氧树脂： 20份

ZG8013活性稀释剂： 8份

填料： 25份

聚酰胺蜡： 1.0份

BYK-2055： 0.3份

TEGO Foamex N： 0.8份

KH560： 1.0份

乙组份：

Ancamide 2386： 40份

改性胺固化剂： 60份

制备方法包括以下步骤：

（1）甲组份的制备：

步骤一：将酚醛改性环氧树脂、环氧活性稀释剂、润湿分散剂、偶联剂按比例加入分散罐中，在800r/min的速度下分散5min，充分分散均匀；

步骤二：按比例加入触变剂，先在500r/min速度下分散5 min，然后将分散速度升至1500r/min，继续分散10min；

步骤三：按比例加入三聚磷酸铝、磷酸锌、云母氧化铁、石英粉、铁钛粉组成混合填料，在1200r/min速度下分散15 min，然后按比例加入消泡剂，在1000r/min速度下分散5 min，得甲组份；

（2）乙组分的制备：

按比例向反应釜中加入固化剂Ⅰ，750r/min速度分散下按比例缓缓加入固化剂Ⅱ，然后边分散边缓慢升温，待温度达到50℃后，停止升温，保温1h，得到乙组份；

（3）混合：

按照甲组份：乙组分=3：1的质量比例混合均匀。

本发明在制备甲组份时，预先加入酚醛改性环氧树脂、活性稀释剂、润湿分散剂和偶联剂进行充分分散后，再依次加入触变剂、填料和消泡剂，使形成的甲组份成分均匀。

本发明所得涂料的主要技术指标和检验结果如表1所示。

表1 本发明涂料主要技术指标及检验结果

备注：表1中序号1中的干燥时间测试条件：25±2℃，基材用水淋湿，涂装后浸泡于水中，测试干燥时间。

由表1的性能指标及检验结果可以看出，本发明产品具备优异湿固化性、附着力、耐腐蚀性能和抗氯离子渗透性，可以达到对海洋钢结构长效防腐保护的目的。

上述实施例中，应理解为仅用于说明本发明而不是本发明的所有保护范围，在阅读了本发明之后，本领域的技术人员可以对本发明稍作改动，这些等效修改同样在本发明所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料，其特征在于：所述的涂料由甲组份和乙组份混合制成，其中，甲组份和乙组份的重量比为甲组份：乙组分=1.5：1~3：1；

其中，甲组份的成分构成和重量份为：酚醛改性环氧树脂20~50份、活性稀释剂3~8份、填料25~55份、触变剂0.2~1份、润湿分散剂0.3~1份、消泡剂0.3~0.8份以及偶联剂0.3~1份；乙组份的成分构成和重量份为：固化剂Ⅰ20~70份和固化剂Ⅱ30~80份。

2.如权利要求1所述的一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料，其特征在于：所述的酚醛改性环氧树脂的环氧当量185~210 g/eq；

所述的活性稀释剂为ZG-8013；

所述的触变剂为聚酰胺蜡；

所述的润湿分散剂为BYK-2055；

所述的消泡剂为TEGO Foamex N；

所述的偶联剂为KH560。

3.如权利要求1所述的一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料，其特征在于：所述的填料为三聚磷酸铝、磷酸锌、云母氧化铁、石英粉、铁钛粉任意重量配比的混合物。

4.如权利要求1所述的一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料，其特征在于：所述的固化剂Ⅰ为Ancamide 2386；所述的固化剂Ⅱ是一种含有磺酰氯基和磺酰胺基的改性胺固化剂。

5.制备如权利要求1所述的一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、甲组份的制备

（1）将酚醛改性环氧树脂、活性稀释剂、润湿分散剂、偶联剂按所述的重量份加入分散罐中，在800~1000r/min的速度下分散5min，充分分散均匀；

（2）按所述的重量份加入触变剂，先在500~800r/min速度下分散5min，然后将分散速度升至1000~1500r/min，继续分散10~15min；

（3）按所述的重量份加入填料，在1000~1200r/min速度下分散15min，然后按所述的重量份加入消泡剂，在1000~1200r/min速度下分散5min，制得甲组份；

步骤二、乙组份的制备

按所述的重量份向反应釜中加入固化剂Ⅰ，500~800r/min速度分散下，按所述的重量份加入固化剂Ⅱ，然后边分散边升温，待温度达到50℃后，停止升温，保温1h，制得乙组份；

步骤三：甲组份和乙组份的混合

将步骤一制得的甲组份和步骤二制得的乙组份按照1.5：1~3：1的重量比混合均匀。

6.如权利要求5所述的制备一种水下固化海洋钢结构长效防腐涂料的方法，其特征在于：步骤一（3）中加入的填料是由三聚磷酸铝、磷酸锌、云母氧化铁、石英粉、铁钛粉任意重量配比的混合物。