CN108384397B - 一种重防腐涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种重防腐涂料,包括A组分和B组分,按质量百分比计,所述A组分包括10‑20%的环氧树脂、25‑45%的陶瓷粉末、20‑55%的锌粉、0.1‑5%的石墨烯和2‑10%的有机膨润土,余量为有机溶剂;所述B组分包括50‑95%的固化剂和3‑10%的固化促进剂,余量为有机溶剂;所述A组分和所述B组分的质量比为7‑10:1。本发明提供的重防腐涂料同时具有较高的硬度、耐磨性、耐高温性能、耐水性、和耐盐雾性,且柔韧性好,附着力高,具有更好的防腐性能。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域,具体涉及一种重防腐涂料。
背景技术
腐蚀是金属、混凝土、木材等材料受周围环境介质的化学作用或电化学作用而损坏的现象,会带来大量的经济损失和安全隐患。常用的防腐蚀方法是在材料表面涂覆涂层,实现对材料的屏蔽和保护。
重防腐涂料是相对常规防腐涂料而言,能在相对苛刻腐蚀环境里应用,并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。目前,采用重防腐涂料对金属进行保护仍然是最为有效的防腐蚀手段。
环氧富锌底漆是金属重防腐涂料的一种,利用电化学阴极保护作用实现对金属材料的保护,且其固化后具有优异的附着力、优良的力学性能、良好的抗酸碱性和耐化学介质腐蚀性。这种涂料中的锌粉含量较高,锌粉与钢铁表面又是紧密接触的。在这种情况下,当水分侵入涂膜后,锌粉与钢铁组成微电池,由于锌的电化学电位比铁低,这时腐蚀电流就从锌流向铁,钢铁就受到了阴极保护。另外,在形成的涂层内,锌粉也互相接触,其中一部分锌粉易与空气中的CO2、SO2或盐分中的氯元素接触生成锌的盐类,这些盐类为难溶性的碱式盐,它们会填没涂层中的空隙,对下层的锌粉起到屏蔽作用。但是,此类涂料为了保证长期有效,需要具有较高的锌含量,而锌较贵,会导致防腐成本较高。
石墨烯作为一种新型的由碳原子构成的单片层片状结构的二维材料,厚度只有1个碳原子,具有极高的径厚比(直径/厚度),极少的添加量就能够在涂膜内部形成连续的屏蔽层,达到提高涂膜防腐性能的目的。CN 107556886A公开了一种环氧石墨烯锌粉涂料,CN105623471A公开了一种环氧树脂-石墨烯-锌粉防腐涂料及其制备方法,均是通过添加石墨烯,不仅减少了锌粉的用量,而且进一步提高了涂料的防腐性能。
但是,上述添加了石墨烯的重防腐涂料固化后的耐磨性和耐高温性能较差,长期暴露于恶劣环境中,涂层容易磨损开裂,失去保护作用,有待于进一步改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种重防腐涂料,该重防腐涂料形成的涂层同时具有较高的硬度、耐磨性、耐高温性能、耐水性和耐盐雾性,且柔韧性好,附着力高,具有更好的防腐性能。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种重防腐涂料,包括A组分和B组分,按质量百分比计,所述A组分包括:
按质量百分比计,所述B组分包括:
固化剂 50-95%;
固化促进剂 3-10%;
余量为有机溶剂;
所述A组分和所述B组分的质量比为7-10:1。
本发明利用陶瓷粉末,增加了重防腐涂层的耐磨性能和耐高温性能,陶瓷粉末是无机填料,与环氧树脂和有机溶剂等不发生反应,固化过程中没有新物质产生,并且固化过程中收缩小,能减小涂层的内应力,与环氧树脂能紧密结合,并填充锌粉的空隙,形成致密的保护层。但陶瓷粉末的含量应保持在合适的范围内,其含量过少时,起到的作用不明显;其含量过高时,会导致涂层容易开裂,减少锌粉与金属基材的接触面积,降低锌粉作为阳极的保护作用。
本发明中,所述A组分中环氧树脂的质量百分比可以是10%、10.5%、11%、11.5%、12%、12.5%、13%、13.5%、14%、14.5%、15%、15.5%、16%、16.5%、 17%、17.5%、18%、18.5%、19%、19.5%或20%等。
所述A组分中陶瓷粉末的质量百分比可以是25%、26%、28%、30%、32%、 33%、35%、36%、38%、40%、42%、43%或45%等。
所述A组分中锌粉的质量百分比可以是20%、22%、23%、25%、26%、28%、 30%、32%、33%、35%、36%、38%、40%、42%、43%、45%、46%、48%、 50%、52%、53%或55%等。
所述A组分中石墨烯的质量百分比可以是0.1%、0.3%、0.5%、0.8%、1%、1.2%、1.5%、1.8%、2%、2.2%、2.5%、2.8%、3%、3.2%、3.5%、3.8%、4%、 4.2%、4.5%、4.8%或5等。
所述A组分中有机膨润土的质量百分比可以是2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%或10%等;优选为2-5%。
有机膨润土作为填料之一,用于保证涂料能够形成一定厚度而不流散,提高涂料的可涂覆性。
所述B组分中固化剂的质量百分比可以是50%、52%、55%、58%、60%、 64%、69%、70%、75%、78%、80%、83%、86%、87%、90%、92%或95%等。
所述B组分中固化促进剂的质量百分比可以是3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%或10%等。
所述A组分和所述B组分的质量比可以是7:1、7.3:1、7.5:1、7.8:1、8:1、 8.3:1、8.5:1、8.8:1、9:1、9.3:1、9.5:1、9.8:1或10:1等;优选为9:1。
作为本发明的优选技术方案,按质量百分比计,所述A组分包括:
作为本发明的优选技术方案,按质量百分比计,所述B组分包括:
固化剂 82%;
固化促进剂 7%;
余量为有机溶剂。
作为本发明的优选技术方案,所述A组分还包括0.5-5wt%(例如0.5wt%、0.6wt%、0.8wt%、1wt%、1.2wt%、1.3wt%、1.5wt%、1.6wt%、1.8wt%、2wt%、2.2wt%、2.5wt%、2.8wt%、3wt%、3.5wt%、4wt%、4.5wt%或5wt%等)的流变助剂,优选0.8-2wt%的流变助剂。
优选地,所述流变助剂为聚酰胺蜡。
优选地,所述A组分还包括0.3-1.5wt%(例如0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%、1wt%、1.1wt%、1.2wt%、1.3wt%、1.4wt%或1.5wt%等)的消泡剂,进一步优选0.5-1wt%的消泡剂。
优选地,所述消泡剂为有机硅类消泡剂,具体可以选择毕克公司的 BYK-019、瓦克公司的AK350或瓦克公司的SE2中的一种或至少两种的组合;最优选为瓦克公司的AK350。
作为本发明的优选技术方案,所述陶瓷粉末包含如下质量百分比的组分: 20-50%(例如20%、22%、25%、28%、30%、32%、35%、38%、40%、42%、 45%、48%或50%等)的硅微粉、3-9.4%(例如3%、3.5%、4%、4.5%、5%、 5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%或9.4%等)的二氧化钛、11.7-20% (例如11.7%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或20%等)的氧化铝和16-22.8%(例如可以是16%、16.5%、17%、17.5%、18%、18.5%、19%、 19.5%、20%、20.5%、21%、21.5%、22%或22.8%等)的氮化硅。
需要说明的是,普通的陶瓷粉末在提高涂层耐磨性和耐高温性能的同时,也会对涂层的柔韧性和附着力造成不良影响。本发明选择上述配比的陶瓷粉末,可以很好地平衡重防腐涂层的各种性能,使其同时具有较高的硬度、耐磨性、耐高温性能、耐水性、耐盐雾性、柔韧性和附着力。
优选地,所述陶瓷粉末的粒径≤35μm。
作为本发明的优选技术方案,所述A组分中,所述锌粉和所述石墨烯的总质量百分比为35-60%;例如可以是35%、36%、38%、40%、42%、43%、45%、 46%、48%、50%、52%、53%、55%、56%、58%或60%等。
作为本发明的优选技术方案,所述锌粉的粒径为10-35μm;例如可以是 10μm、12μm、15μm、18μm、20μm、22μm、25μm、28μm、30μm、32μm或35μm 等。
优选地,所述石墨烯的粒径为1-80μm,例如可以是1μm、2μm、5μm、8μm、 10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm或80μm等;进一步优选为 5-35μm,例如可以是5μm、8μm、10μm、12μm、15μm、18μm、20μm、22μm、 25μm、28μm、30μm、32μm或35μm等。
优选地,所述石墨烯的比表面积≥200m2/g,进一步优选为≥340m2/g。
作为本发明的优选技术方案,所述固化剂为脂肪族胺类固化剂、芳香族胺类固化剂或聚酰胺类固化剂,优选为聚酰胺类固化剂。
优选地,所述脂肪族胺类固化剂为二乙烯三胺和/或二乙氨基丙胺。
优选地,所述芳香族胺类固化剂为间苯二甲胺和/或二胺基二苯砜。
本发明中,所述聚酰胺类固化剂是二聚植物油酸、三聚植物油酸或不饱和脂肪酸与多元胺的反应产物,例如可以选择深圳市佳迪达化工有限公司的 JH5116AX,德国科宁公司的versamid115,美国瀚森迈图的 EPIKUREX3115-70-A。
作为本发明的优选技术方案,所述固化促进剂选自伯胺、叔胺或季铵盐中的一种或至少两种的组合。
优选地,所述伯胺选自十八烷基胺。
优选地,所述叔胺选自三乙醇胺、二甲基苯胺或芐基二甲胺中的一种或至少两种的组合。
优选地,所述季铵盐为四己 基溴化铵。
作为本发明的优选技术方案,所述有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、异丙醇、正丁醇或苯甲醇中的一种或至少两种的组合;所述组合典型但非限制性实例有:苯与甲苯的组合、苯与二甲苯的组合、苯与异丙醇的组合、苯与正丁醇的组合、苯与苯甲醇的组合、甲苯与异丙醇的组合、甲苯与正丁醇的组合、异丙醇与正丁醇、正丁醇与苯甲醇的组合等。
优选地,有机溶剂为二甲苯、正丁醇和苯甲醇的混合物,三者质量比优选为4:1:0.5。
采用二甲苯、正丁醇和苯甲醇的混合物作为有机溶剂,利于环氧树脂与各组分均匀分散,形成均匀混合液,能很好地润湿钢铁表面,形成良好的涂层。
本发明对上述重防腐涂料的制备方法没有特殊限定,按配方将上述A组分和B组分各自的成分混合均匀即可,示例性地,可以具体采用以下方法:
A组分制备:
(1)将A组分配方量的环氧树脂加入搅拌容器中进行搅拌;
其中,搅拌转速为1200-2000r/min,优选为1600r/min;搅拌时间为12-40min,优选为28-34min;
(2)向步骤(1)的环氧树脂中加入A组份配方量的陶瓷粉末、有机溶剂、锌粉、石墨烯、有机膨润土、任选地流变助剂和任选地消泡剂,继续搅拌至分散均匀;
其中,搅拌转速为2400-3200r/min,优选为3050r/min;搅拌时间为2.5-6h,优选为5.5-6h;
(3)将步骤(2)得到的混合物加入三辑研磨机中,研磨至粒径≤35μm,得到A组分。
B组分制备:
将B组分配方量的固化剂、固化促进剂和有机溶剂加入搅拌容器中,搅拌至分散均匀,得到B组分;
其中,搅拌转速为2600-3400r/min,优选为3300r/min;搅拌时间为2-4h,优选为3-3.5h。
使用时,将A组分和B组分按配比混合,喷涂在钢铁基材表面,在常温 (20-25℃)下固化7天,即形成重防腐涂层。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明利用特定组成的陶瓷粉末,增加了重防腐涂料形成的涂层的耐磨性能和耐高温性能,并使其同时保持较高的耐水性、耐盐雾性、柔韧性和附着力。该涂层的硬度为5-6H;在23±2℃的水中浸泡2000小时,无起泡、开裂、起皱或脱落现象;在35±2℃,50±5g/L的NaCl盐雾箱中进行耐盐雾性能测试,超过800h无起泡、起皱或脱落现象;不引起涂层破坏的最小轴棒直径达到1mm;附着力为10-18MPa;磨耗为5-8mg;在200±5℃环境下放置1小时,涂层保持完整不变色,具有更好的防腐性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种重防腐涂料,包括A组分和B组分,按质量百分比计, A组分包括:
按质量百分比计,所述B组分包括:
二乙烯三胺 78%;
十八烷基胺 3%;
余量为甲苯;
A组分和B组分的质量比为7:1。
实施例2
本实施例提供一种重防腐涂料,包括A组分和B组分,按质量百分比计, A组分包括:
按质量百分比计,所述B组分包括:
间苯二甲胺 82%;
芐基二甲胺 5%;
余量为有机溶剂;
其中,有机溶剂为二甲苯、正丁醇和苯甲醇的混合物(质量比4:1:0.5),A 组分和B组分的质量比为8:1。
实施例3
本实施例提供一种重防腐涂料,包括A组分和B组分,按质量百分比计, A组分包括:
按质量百分比计,所述B组分包括:
JH5116AX 70%;
十八烷基胺 6.5%;
余量为有机溶剂;
其中,有机溶剂为二甲苯、正丁醇和苯甲醇的混合物(质量比4:1:0.5),A 组分和B组分的质量比为8.5:1。
实施例4
本实施例提供一种重防腐涂料,包括A组分和B组分,按质量百分比计, A组分包括:
按质量百分比计,所述B组分包括:
JH5116AX 82%
四己 基溴化铵 7%;
余量为有机溶剂;
其中,有机溶剂为二甲苯、正丁醇和苯甲醇的混合物(质量比4:1:0.5),A 组分和B组分的质量比为9:1。
实施例5
本实施例提供一种重防腐涂料,包括A组分和B组分,按质量百分比计, A组分包括:
按质量百分比计,所述B组分包括:
EPIKUREX3115-70-A 83%
四己 基溴化铵 9%;
余量为有机溶剂;
其中,有机溶剂为二甲苯、异丁醇的混合物(质量比4:1)
A组分和B组分的质量比为10:1。
实施例6
本实施例提供一种重防腐涂料,包括A组分和B组分,按质量百分比计, A组分包括:
按质量百分比计,所述B组分包括:
versamid115 88%;
四己 基溴化铵 10%;
余量为有机溶剂;
其中,有机溶剂为二甲苯和正丁醇的混合物(质量比4:1),A组分和B组分的质量比为9:1。
对比例1
提供一种重防腐涂料,与实施例4的区别在于,陶瓷粉末的质量百分比为 22%。
对比例2
提供一种重防腐涂料,与实施例5的区别在于,陶瓷粉末的质量百分比为 48%。
对比例3
提供一种重防腐涂料,与实施例4的区别在于,陶瓷粉末为硅微粉。
对比例4
提供一种重防腐涂料,与实施例4的区别在于,陶瓷粉末为二氧化钛。
对比例5
提供一种重防腐涂料,与实施例4的区别在于,陶瓷粉末为氧化铝。
对比例6
提供一种重防腐涂料,与实施例4的区别在于,陶瓷粉末为氮化硅。
本发明实施例中所用有机溶剂均为二甲苯、正丁醇和苯甲醇的混合物;陶瓷粉末由20-50wt%的硅微粉、3-9.4wt%的二氧化钛、11.7-20wt%的氧化铝和 16-22.8wt%的氮化硅组成;A组分和B组分分别采用下述方法进行配制:
A组分的配制:
(1)将A组分配方量的环氧树脂加入搅拌容器中,在1600r/min的转速下搅拌30min;
(2)向步骤(1)得到的环氧树脂中加入A组份剩余的原料,在3050r/min 的转速下继续搅拌6h,使各组分分散均匀;
(3)将步骤(2)得到的混合物加入三辑研磨机中,研磨至粒径≤35μm,得到A组分。
B组分的配制:
将B组分配方量的固化剂、固化促进剂和有机溶剂加入搅拌容器中,在3300r/min的转速下搅拌3h,使各组分分散均匀,得到B组分。
将上述实施例1-5和对比例1-6提供的重防腐涂料的A组分和B组分按配比混合,喷涂在钢铁基材表面,在25℃下固化7天,形成80μm厚度的重防腐涂层。
对涂层的性能进行测试,测试标准如下:
硬度:铅笔法,GB/T 6739;
耐水性:GB/T 1733,在23±2℃的水中浸泡1000小时,观察涂层是否有起泡、起皱、脱落现象;
耐盐雾性:划叉法,GB/T 1771,在35±2℃,50±5g/L的NaCl盐雾箱中进行耐盐雾性能测试,观察涂层出现起泡、起皱或脱落现象的时间;
柔韧性:GB/T 1731,以不引起涂层破坏的最小轴棒直径表示涂层的柔韧性,轴棒直径越小,表示柔韧性越好;
附着力:拉开法,GB/T 5210;
耐磨性:GB/T 1768,用橡胶砂轮在60±2r/min的转速,500g的载荷下摩擦500转,测定涂层的磨耗;
耐高温性能:GB/T 1735,在200±5℃下放置1小时,观察涂层是否有开裂、变色现象。
上述性能测试的结果如下表1所示:
表1
由表1的结果可知,本发明通过采用特定组成的陶瓷粉末,在提高重防腐涂层的耐磨性和耐高温性能的同时,还使其保持了良好的耐水性、耐盐雾性、柔韧性和较高的附着力。当陶瓷粉末的含量过多或过少,或改变陶瓷粉末的成分时,均会导致涂层的耐水性、耐盐雾性、柔韧性、附着力、耐磨性和耐高温性能下降。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (28)
3.根据权利要求1或2所述的重防腐涂料,其特征在于,按质量百分比计,所述B组分包括:
固化剂 82%;
固化促进剂 7%;
余量为有机溶剂。
4.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述A组分和所述B组分的质量比为9:1。
5.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述A组分还包括0.5-5wt%的流变助剂。
6.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述A组分还包括0.8-2wt%的流变助剂。
7.根据权利要求5或6所述的重防腐涂料,其特征在于,所述流变助剂为聚酰胺蜡。
8.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述A组分还包括0.3-1.5wt%的消泡剂。
9.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述A组分还包括0.5-1wt%的消泡剂。
10.根据权利要求8或9所述的重防腐涂料,其特征在于,所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
11.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述陶瓷粉末的粒径≤35μm。
12.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述A组分中,所述锌粉和所述石墨烯的总质量百分比为35-60%。
13.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述锌粉的粒径为10-35μm。
14.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述石墨烯的粒径为1-80μm。
15.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述石墨烯的粒径为5-35μm。
16.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述石墨烯的比表面积≥200m2/g。
17.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述石墨烯的比表面积≥340m2/g。
18.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述固化剂为脂肪族胺类固化剂、芳香族胺类固化剂或聚酰胺类固化剂。
19.根据权利要求18所述的重防腐涂料,其特征在于,所述固化剂为聚酰胺类固化剂。
20.根据权利要求18所述的重防腐涂料,其特征在于,所述脂肪族胺类固化剂为二乙烯三胺和/或二乙氨基丙胺。
21.根据权利要求18所述的重防腐涂料,其特征在于,所述芳香族胺类固化剂为间苯二甲胺和/或二胺基二苯砜。
22.根据权利要求18所述的重防腐涂料,其特征在于,所述聚酰胺类固化剂是二聚植物油酸、三聚植物油酸或不饱和脂肪酸与多元胺的反应产物。
23.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述固化促进剂选自伯胺、叔胺或季铵盐中的一种或至少两种的组合。
24.根据权利要求23所述的重防腐涂料,其特征在于,所述伯胺为十八烷基胺。
25.根据权利要求23所述的重防腐涂料,其特征在于,所述叔胺选自三乙醇胺、二甲基苯胺或芐基二甲胺中的一种或至少两种的组合。
26.根据权利要求23所述的重防腐涂料,其特征在于,所述季铵盐为四己 基溴化铵。
27.根据权利要求1所述的重防腐涂料,其特征在于,所述有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、异丙醇、正丁醇或苯甲醇中的一种或至少两种的组合。
28.根据权利要求27所述的重防腐涂料,其特征在于,所述有机溶剂为二甲苯、正丁醇和苯甲醇的混合物。
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