CN107603453A - 一种聚氨酯防腐蚀涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚氨酯防腐蚀涂料及其制备方法，属于涂料化工技术领域。按重量份计，所述防腐蚀涂料由以下各组分组成：1重量份的水固化聚氨酯预聚体、0.05～0.1重量份的抗氧剂、0.1～0.3重量份的颜料、0.02～0.05重量份的增稠剂、0.02～0.05重量份的紫外光吸收剂、0.01～0.02重量份的催化剂、0.6～1.2重量份的填料。制备时，将各组分混合研磨均匀。该涂料可水固化，形成的涂层具有良好的耐候性能和耐磨性能，可耐人工加速紫外光老化5000h，耐磨性能低于20mg，能对海洋钢结构提供长效的腐蚀防护。

Description

一种聚氨酯防腐蚀涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料化工技术领域，特别涉及一种聚氨酯防腐蚀涂料及其制备方法。

背景技术

海洋钢结构现在普遍采用重防腐涂料涂层技术来进行腐蚀防护，但在使用中发现，在役的海洋钢结构在复杂结构处防腐涂层破坏后现场维修困难，即使采用了可水下固化的防腐涂料修复，由于涂层的耐候性能和耐磨性能差等原因，保护时效短，2-3年后就发生防腐层脱落现象。防护涂层破坏后，海洋钢结构本体受到腐蚀，随着使用时间的增长，腐蚀逐步加剧，会造成海洋钢结构的腐蚀，最终造成承载力、强度等的下降，会使整个钢结构提前报废，产生巨大的经济损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚氨酯防腐蚀涂料及其制备方法，该涂料可水固化，形成的涂层具有良好的耐候性能和耐磨性能，适用于海上钢结构设施的腐蚀防护。

一方面，为实现上述目的，本发明提供了一种聚氨酯防腐蚀涂料，按重量份计，所述防腐蚀涂料由以下各组分组成：1重量份的水固化聚氨酯预聚体、0.05～0.1重量份的抗氧剂、0.1～0.3重量份的颜料、0.02～0.05重量份的增稠剂、0.02～0.05重量份的紫外光吸收剂、0.01～0.02重量份的催化剂、0.6～1.2重量份的填料。

进一步地，所述水固化聚氨酯为聚醚二元醇、聚醚三元醇和4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯三种单体的聚合物，其重量比为5～8:0.6～1.5:2～4。

进一步地，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯。

进一步地，所述颜料为炭黑。

进一步地，所述增稠剂为气相二氧化硅。

进一步地，所述紫外光吸收剂为羟基苯基均三嗪。

进一步地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。

进一步地，所述填料由高岭土、沉淀硫酸钡及二硫化钼组成。

另一方面，本发明提供了上述聚氨酯防腐蚀涂料的制备方法，包括：将1重量份的水固化聚氨酯预聚体、0.05～0.1重量份的抗氧剂、0.02～0.05重量份的紫外光吸收剂和0.01～0.02重量份的催化剂混合，搅拌均匀，然后加入0.1～0.3重量份的颜料、0.02～0.05重量份的增稠剂及0.6～1.2重量份的填料，室温搅拌混合、研磨，得到所述聚氨酯防腐蚀涂料。

另一方面，本发明提供了一种涂有防腐涂层的管道，所述防腐涂层由所述聚氨酯防腐蚀涂料固化后形成。

本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本申请实施例提供的聚氨酯防腐蚀涂料，该涂料可水固化，形成的涂层具有良好的耐候性能和耐磨性能，可耐人工加速紫外光老化5000h，耐磨性能低于20mg，适用于海上钢结构设施的腐蚀防护。

2、本申请实施例提供的聚氨酯防腐蚀涂料的制备方法，工艺简单，施工便捷，无需特殊设备。

具体实施方式

本申请实施例提供一种聚氨酯防腐蚀涂料及其制备方法，该涂料可水固化，具有良好的耐候性能和耐磨性能，适用于储罐管道及海洋设施如平台等的腐蚀防护，尤其适用于海洋钢结构异型位置的防腐修复。

为实现上述目的，本申请实施例总体思路如下：

本申请提供了一种聚氨酯防腐蚀涂料，按重量份计，所述防腐蚀涂料由以下各组分组成：1重量份的水固化聚氨酯预聚体、0.05～0.1重量份的抗氧剂、0.1～0.3重量份的颜料、0.02～0.05重量份的增稠剂、0.02～0.05重量份的紫外光吸收剂、0.01～0.02重量份的催化剂、0.6～1.2重量份的填料。

本申请的聚氨酯防腐蚀涂料，以水固化聚氨酯作为涂料的主体基料，其软段和硬段交替排列的分子链结构使涂料具有优异的耐磨性，并通过颜料和填料进一步提高涂层的耐磨性；引入羟基苯基均三嗪用于吸收紫外光，提高涂料的耐候性；同时通过其它各组分间的相互作用，由该涂料形成的涂层具有良好的耐候性能和耐磨性能，适用于海上钢结构设施的长效腐蚀防护。

为了更好的理解上述技术方案，下面通过具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。

一方面，为实现上述目的，本申请实施例提供了一种聚氨酯防腐蚀涂料，按重量份计，所述防腐蚀涂料由以下各组分组成：1重量份的水固化聚氨酯预聚体、0.05～0.1重量份的抗氧剂、0.1～0.3重量份的颜料、0.02～0.05重量份的增稠剂、0.02～0.05重量份的紫外光吸收剂、0.01～0.02重量份的催化剂、0.6～1.2重量份的填料。

本实施例中，所述水固化聚氨酯预聚体为聚醚二元醇、聚醚三元醇和4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)三种单体的聚合物，其重量比为5～8:0.6～1.5:2～4。

具体而言，所述水固化聚氨酯预聚体通过以下方法制备：按比例加入脱水聚醚二元醇和聚醚三元醇，边搅拌边滴加一定量的阻聚剂，在氮气保护下，搅拌l0～20min后加入一定量的MDI，继续搅拌升温至70～80℃，恒温回流反应3～4小时，反应结束后抽真空脱气泡，即得到所述水固化聚氨酯预聚体。其中，阻聚剂的种类及用量为所属技术领域的常规选择。

本实施例中，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯。优选的，所述抗氧剂的型号为抗氧剂1076。

本实施例中，所述颜料为炭黑。优选的，所述炭黑的型号为N330、N339或N351中任意一种或几种。

本实施例中，所述增稠剂为气相二氧化硅。优选的，所述气相二氧化硅的型号为R972。

本实施例中，所述紫外光吸收剂为羟基苯基均三嗪。优选的，所述羟基苯基均三嗪的型号为SS-002。

本实施例中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。所述二月桂酸二丁基锡的型号为102。

本实施例中，所述填料由高岭土、沉淀硫酸钡及二硫化钼组成。优选的，所述填料由0.2～0.4重量份的高岭土、0.2～0.4重量份的沉淀硫酸钡及0.2～0.4重量份的二硫化钼组成。优选的，所述高岭土为水洗高岭土，所述沉淀硫酸钡的型号为AB1600，所述二硫化钼的型号为XF184-1。

下面对本申请实施例中各组分的作用及作用机理做详细说明：

水固化聚氨酯预聚体用作涂料的主体基料，水固化聚氨酯预聚体的软段(多元醇)和硬段(异氰酸酯)交替排列，软段和硬段由于热力学不相容而诱导形成硬段和软段微区并产生微观相分离结构，使得聚氨酯涂料具有优异的耐磨性，同时能够隔断腐蚀介质，使涂层具有优异的防腐性；抗氧剂用于防腐涂料的抗氧化助剂，可提高涂层的抗氧化性；气相二氧化硅作为增稠剂，用于调整涂料的粘度；羟基苯基均三嗪用于吸收紫外光，提高涂料的耐候性；二月桂酸二丁基锡为涂料固化的催化剂；颜料及填料起进一步填充涂料基体的作用，提高涂层的耐磨性及防腐性。综上所述，通过各组分的相互协同作用，使得形成的涂层具有良好的耐候性、耐磨性和防腐性。

另一方面，基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种上述聚氨酯防腐蚀涂料的制备方法，具体为：

将1重量份的水固化聚氨酯预聚体、0.05～0.1重量份的抗氧剂、0.02～0.05重量份的紫外光吸收剂和0.01～0.02重量份的催化剂混合，搅拌均匀，然后在搅拌下加入0.1～0.3重量份的颜料、0.02～0.05重量份的增稠剂及0.6～1.2重量份的填料，室温搅拌混合、研磨，得到所述聚氨酯防腐蚀涂料。

其中，所述搅拌的时间为0.5-1h，所述研磨时间为1.2-2h。优选的，研磨后可继续搅拌0.3-0.6h。

另一方面，基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种涂有防腐涂层的管道，所述防腐涂层由所述聚氨酯防腐蚀涂料固化后形成。

使用时将所述防腐蚀涂料直接涂刷在经过表面处理的钢管表面，与水固化后形成防腐涂层，可隔绝海水等腐蚀介质。具体而言，该涂料可以借助空气中的水分固化，为了加速其固化也可以在凃敷前与适量水混合。

为了使本领域所属技术人员能够进一步的了解本发明实施例的方案，下面将基于本申请实施例所介绍的方案对其进行详细介绍。

实施例1

在不锈钢料桶中，加入1kg水固化聚氨酯预聚体、0.05kgβ-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(产品型号：抗氧剂1076，CAS号:2082-79-3，天津中信凯泰化工有限公司)、0.02kg羟基苯基均三嗪(产品型号：SS-002，新乡市申亚化工有限公司)、0.01kg二月桂酸二丁基锡(产品型号：102，CAS号:77-58-7)，搅拌均匀，在不断搅拌的情况下加入0.1kg炭黑(产品型号：N330，济南三凯商贸有限公司)、0.02kg气相二氧化硅(产品型号：R972，天津金泰集团贸易有限公司)、0.2kg高岭土、0.2kg沉淀硫酸钡(产品型号：AB1600，厦门康迪隆贸易有限公司)、0.2kg二硫化钼(产品型号：XF184-1，CAS号：1317-33-5)，在室温条件下高速搅拌0.5h，然后用研磨机研磨1.2h。研磨完成后，搅拌0.3h，得到所述聚氨酯防腐蚀涂料。

实施例2

在不锈钢料桶中，加入1kg水固化聚氨酯预聚体、0.06kgβ-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、0.03kg羟基苯基均三嗪、0.012kg二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，在不断搅拌的情况下加入0.15kg炭黑、0.025kg气相二氧化硅、0.25kg高岭土、0.25kg沉淀硫酸钡、0.25kg二硫化钼，在室温条件下高速搅拌1h，然后用研磨机研磨2h。研磨完成后，搅拌0.6h，得到所述聚氨酯防腐蚀涂料。各原料型号同实施例1。

实施例3

在不锈钢料桶中，加入1kg水固化聚氨酯预聚体、0.07kgβ-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、0.04kg羟基苯基均三嗪、0.015kg二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，在不断搅拌的情况下加入0.18kg炭黑(产品型号：N339，济南三凯商贸有限公司)、0.03kg气相二氧化硅、0.28kg高岭土、0.28kg沉淀硫酸钡、0.28kg二硫化钼，在室温条件下高速搅拌0.8h，然后用研磨机研磨1.6h。研磨完成后，搅拌0.4h，得到所述聚氨酯防腐蚀涂料。除炭黑外，各原料型号同实施例1。

实施例4

在不锈钢料桶中，加入1kg水固化聚氨酯预聚体、0.08kgβ-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、0.045kg羟基苯基均三嗪、0.018kg二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，在不断搅拌的情况下加入0.25kg炭黑、0.04kg气相二氧化硅、0.34kg高岭土、0.34kg沉淀硫酸钡、0.34kg二硫化钼，在室温条件下高速搅拌0.6h，然后用研磨机研磨1.8h。研磨完成后，搅拌0.5h，得到所述聚氨酯防腐蚀涂料。各原料型号同实施例1。

实施例5

在不锈钢料桶中，加入1kg水固化聚氨酯预聚体、0.1kgβ-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、0.05kg羟基苯基均三嗪、0.02kg二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，在不断搅拌的情况下加入0.3kg炭黑(产品型号：N351，济南三凯商贸有限公司)、0.05kg气相二氧化硅、0.4kg高岭土、0.4kg沉淀硫酸钡、0.4kg二硫化钼，在室温条件下高速搅拌0.5h，然后用研磨机研磨1.5h。研磨完成后，搅拌0.5h，得到所述聚氨酯防腐蚀涂料。除炭黑外，各原料型号同实施例1。

对实施例1-5制备得到的聚氨酯防腐蚀涂料及形成的涂层性能进行测试，结果见表1。

表1性能测试结果

注：耐磨性采用泰伯磨耗仪，CS-17轮，1000g/1000r。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种聚氨酯防腐蚀涂料，其特征在于，按重量份计，所述防腐蚀涂料由以下各组分组成：1重量份的水固化聚氨酯预聚体、0.05～0.1重量份的抗氧剂、0.1～0.3重量份的颜料、0.02～0.05重量份的增稠剂、0.02～0.05重量份的紫外光吸收剂、0.01～0.02重量份的催化剂、0.6～1.2重量份的填料。

2.如权利要求1所述的聚氨酯防腐蚀涂料，其特征在于，所述水固化聚氨酯为聚醚二元醇、聚醚三元醇和4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯三种单体的聚合物，其重量比为5～8:0.6～1.5:2～4。

3.如权利要求1所述的聚氨酯防腐蚀涂料，其特征在于，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯。

4.如权利要求1所述的聚氨酯防腐蚀涂料，其特征在于，所述颜料为炭黑。

5.如权利要求1所述的聚氨酯防腐蚀涂料，其特征在于，所述增稠剂为气相二氧化硅。

6.如权利要求1所述的聚氨酯防腐蚀涂料，其特征在于，所述紫外光吸收剂为羟基苯基均三嗪。

7.如权利要求1所述的聚氨酯防腐蚀涂料，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。

8.如权利要求1所述的聚氨酯防腐蚀涂料，其特征在于，所述填料由高岭土、沉淀硫酸钡及二硫化钼组成。

9.如权利要求1-8之一所述的聚氨酯防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，包括：

将1重量份的水固化聚氨酯预聚体、0.05～0.1重量份的抗氧剂、0.02～0.05重量份的紫外光吸收剂和0.01～0.02重量份的催化剂混合，搅拌均匀，然后加入0.1～0.3重量份的颜料、0.02～0.05重量份的增稠剂及0.6～1.2重量份的填料，室温搅拌混合、研磨，得到所述聚氨酯防腐蚀涂料。

10.一种涂有防腐涂层的管道，其特征在于，所述防腐涂层由如权利要求1所述的聚氨酯防腐蚀涂料固化后形成。