CN109161326B - 一种防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种防腐涂料及其制备方法，属于防腐涂料技术领域。本发明采取特定的球状网络高分子树脂作为材料的树脂成分，结合含氨基丙基的硅氧烷，配以适当的溶剂、常规的分散剂、消泡剂、改性石墨烯、颜料等即可获得性能优异，适用于各种生锈的工况条件，可以在不同厚度锈层、不同成分锈层、不同湿度情况下涂装，容错率高的涂料。本发明涂料可使现场维护变得简单可行，与现有技术相比，能够解决带湿问题，并使防腐性能有效提升。

Description

一种防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种防腐涂料，特别涉及一种适用于条件苛刻的环境的防腐涂材料及其制备方法。

背景技术

在港口、码头、公路、桥梁、工业厂区、化工园区、输送管线、地下管廊等等各种设备无法移动的前提下，防腐维护工作非常的困难，工程质量也特别差。这是因为，进行防腐工程维护时，防腐涂料若要发挥作用，需要严格的表面工艺处理，即涂漆前必须把底材上的铁锈彻底清除干净，同时必须在干燥的环境下涂刷，否则就会出现快速生锈的问题。锈蚀生长会把漆膜破坏，使涂料漆膜失效。

市场上现在涂漆需要工厂化喷砂作业，而现场大量的钢结构和设备不具备工厂作业的条件。因此现场防腐施工维护，仍然存在着锈层除不净、防腐效果差的问题。因此迫切需要一种能够在现场方便施工维护的涂料，能够在锈蚀严重、湿度严重的工况条件下作业并发挥出理想的防腐效果。市场上还有一种“低表面处理”的涂料，能够在非常薄的锈层上涂刷，然而市场上的“低表面处理”的涂料存在一个问题，就是：如果能够达到低表面的条件，就需要进行工厂作业。而现场的设备无法拆卸回工厂，也就是是不具备工厂施工作业条件。而能拆卸回工厂作业的设备，与其控制精度做到低表面的程度，不如直接把锈层完全清除更为彻底和方便。

中国发明专利CN102690558B公开了一种带锈防锈重防腐涂料的制备工艺，其包括以下工艺流程：1)、搅拌将助剂及溶剂投入搅拌机内进行高速搅拌，搅拌5-15分钟后加入颜料及特种颜料，助剂、溶剂、颜料、特种颜料四者的质量比是(0.1-3)：(10-30)：(6-40)：(8-15)，混合搅拌15-60分钟；所述助剂是由除水剂、螯合剂、聚羧酸酯类分散剂、有机硅消泡剂、改性脲防沉剂按质量比为(0.6-1.1)：(0.3-7)：(0.3-0.5)：(0.1-0.15)：(0.2-0.5)混合而成；所述溶剂由酯类、酮类、醇类、烃类、醇醚类按质量比为(1-10)：(2-12)：(5-10)：(1.5-10)：(5-14)混合而成；所述颜料是由铬酸锌、磷酸锌，偏硼酸钡，锌铝合金粉，二氧化硅，硫酸钡中的任意两种或三种通过偶联剂物理结合而成；所述特种颜料是由焦磷酸铝复合铬酸锌、磷酸锌，偏硼酸钡，锌铝合金粉，二氧化硅，硫酸钡中的任意两种或三种与除水剂和稳定剂通过偶联剂物理结合而成；2)、研磨将步骤1)所得的混合物料进行研磨，研磨温度控制在35-75℃，研磨至细度达25-100微米；3)、分散将研磨后的物料在反应釜内进行高速分散20-60分钟，线速度控制在15-25m/s；4)、树脂的制备，其中ZY-1树脂的制备：将三元乙丙树脂、聚氨基甲酸酯与咪唑类化合物、醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丁酸异丙酯、2-甲基丙酸乙酯中的任意一种混合，反应温度控制在160-200℃，反应120-480分钟，制得PU改性丙烯酸树脂，其中，所述三元乙丙树脂、聚氨基甲酸酯、咪唑类化合物三者按质量比为(3-50)：(10-20)：(3-20)混合；三元乙丙树脂、聚氨基甲酸酯、醋酸乙烯酯三者按质量比为(3-50)：(10-20)：(10-20)混合；三元乙丙树脂、聚氨基甲酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物三者按质量比为(3-50)：(10-20)：(15-20)混合；三元乙丙树脂、聚氨基甲酸酯、丁酸异丙酯三者按质量比为(3-50)：(10-20)：(15-12)混合；三元乙丙树脂、聚氨基甲酸酯、2-甲基丙酸乙酯三者按质量比为(3-50)：(10-20)：(3-35)混合；ZY-2树脂的制备：将杂环化合物、丙烯酸树脂、环氧树脂按质量比为(10-30)：(20-80)：(12-30)反应后构成互穿网络构建高分子树脂即丙烯酸改性环氧互穿网络高分子树脂，反应温度控制在80-210℃，反应时间220-320分钟，其中杂环化合物为内酯类化合物、内酰胺类化合物、内酐类化合物、吡啶类化合物、吡咯类化合物、呋喃类化合物中的任意的一种或两种或三种混合；5)、涂料的配制：将ZY-1树脂即PU改性丙烯酸树脂及防锈除锈剂依次加入到步骤3)所得的混合物中进行涂料配制，三者的质量比为(30-70):(3-20):(10-30)，反应温度控制在25-35℃，反应15-45分钟；或者将ZY-2树脂即丙烯酸改性环氧互穿网络高分子树脂及防锈除锈剂依次加入到步骤3)所得的混合物中进行涂料配制，三者的质量比为(30-70):(3-20):(10-30)，反应温度控制在25-35℃，反应15-45分钟；6)、搅拌将步骤5)配制好的涂料进行低速搅拌，搅拌机的线速度控制在5-12m/s，搅拌5-30分钟，即得带锈涂料。

根据该专利的报道，在采用ZY-1树脂时，其可以作为底漆也可以作为面漆(施工温度0-35℃，适湿度不大于70％)，只适于普通环境下的带绣涂刷；ZY-2树脂适合用作底漆，ZY-1树脂用于制备单组份带锈涂料，可以作为底漆也可以作为面漆(施工温度-10-35℃,湿度不大于90％)，面漆配套范围广泛，适用于比较恶劣的环境下(如酸碱盐腐蚀比较严重场合)的带锈涂刷，甚至可以在潮湿的基面上施工。然而，该专利中并没有给出具体产品及相关实验数据加以证明，且该专利中给出的配方比较含糊，涵盖了大量的情形，本领域技术人员很难根据其公开的内容获得真正具有所述效果的涂料。同时没有给出如何进一步提高耐苛刻环境的涂料。此外，即便其可以获得所称的效果，该涂料仍然存在需要改善的问题，一是配方过于复杂，二是，制备过程非常复杂，涉及到好几十种物质的添加和比例控制以及还需要进行研磨，生产不便，成本高，产品可控性差，这些因素将限制该涂料的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种适用于各种湿度防腐材料，且该材料具有更好的耐盐雾性、耐湿热性、耐紫外光老化，同时有优异的烟雾干湿循环稳定性。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：

一种防腐涂料，其原料配方包含树脂成分、溶剂、颜填料、分散剂、改性石墨烯、除水剂以及含氨基丙基的硅氧烷，其中：所述树脂成分为聚氨酯改性乙烯丙烯己二烯共聚物与丁酸异丙酯反应而成的球状网络高分子树脂，聚氨酯改性乙烯丙烯己二烯共聚物与丁酸异丙酯的投料重量比为1：0.02～0.5；进一步优选聚氨酯改性乙烯丙烯己二烯共聚物中以聚氨酯为主，改性时聚氨酯与乙烯丙烯己二烯共聚物的质量比大于1:1。所述球状网络高分子树脂的重均分子量为20万～30万；进一步优选门尼粘度为65～87，玻璃化转变温度Tg为-51～49℃，羟基含量为1wt％～5wt％。

优选地，所述含氨基丙基的硅氧烷为双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷。

优选地，以重量份计，所述的涂料的原料配方包含：

树脂成分100份；

溶剂20-40份；

颜填料5-60份；

分散剂1-15份；

除水剂0.2-5份；

含氨基丙基的硅氧烷0.2-1份。

改性石墨烯在防腐涂料中的质量百分含量为0.3％-2％，优选0.8％-1.5％。

优选地，所述溶剂为酮类溶剂，具体包括但不限于丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮等。

优选地，所述分散剂为聚羧酸酯类分散剂；

优选地，所述颜填料为颜料、偏硼酸钡、锌铝合金粉、二氧化硅按重量比1：0.1-0.5：0.5～2：0.5～1组成；其中颜料为选自钛白粉、氧化铁红、炭黑、酞菁蓝、硫酸钡、磷酸锌以及氧化铝中的一种或多种的组合；采取该颜填料的底涂材料，初期防腐蚀效果快，漆膜保养时间短，同时强化了中长期防腐蚀效果。

优选地，所述除水剂为恶唑烷、氯化钙按重量比为1：0.1-5构成。

进一步优选地，所述的防腐涂料的原料配方还包含消泡剂0.1-10份。消泡剂可采用本领域常用的消泡剂，例如有机硅消泡剂等。

上述改性石墨烯为防腐型石墨烯，优选常州第六元素材料科技股份有限公司的防腐型石墨烯系列，型号为SE1133。

本发明上述所述的防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、树脂成分的制备：根据配方比例，将聚氨酯改性乙烯丙烯己二烯共聚物与丁酸异丙酯投入第一搅拌机中进行搅拌混合，搅拌时长为5-45分钟；

(2)将得到的混合料加入到第一反应釜中，控制温度106-417℃，反应40分钟-8小时，得到球状网络高分子树脂；

(3)、将防腐涂料中的其它原料按配方比例投入到第二搅拌机中进行搅拌混合，搅拌时长5-15分钟；

(4)、将步骤(3)所得混合料投入第二反应釜中，设定反应釜分散20-150分钟，线速度控制在5-20m/s，温度控制在30-80℃；

(5)、将步骤(2)和(4)得到的物料投入第三反应釜中，控制温度25-375℃下进行反应，反应时间10-75分钟；

(6)将步骤(5)得到的物料投入到第三搅拌釜中，控制搅拌机线速度为5-22m/s，搅拌时长5-65分钟，得到所述防腐涂料。

优选地，步骤(2)中，反应温度为200-300℃，反应时间为2-5小时。

优选地，步骤(5)中，反应温度控制为80-280℃。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明采取特定的球状网络高分子树脂作为底涂材料的树脂成分，结合含氨基丙基的硅氧烷，配以适当的溶剂、常规的分散剂、消泡剂、颜料等即可获得性能优异，适用于各种工况条件如各种生锈情况、不同湿度情况下涂装，容错率高。本发明涂料可使现场维护变得简单可行，同时耐盐雾性、耐湿热性、耐紫外光老化均有提高，同时有优异的烟雾干湿循环稳定性。

与现有技术相比，能够真正解决带湿带锈涂装的问题，并使防腐性能有效提升。此外，本发明配方相对较简单，制备工艺也简便可控，成本较低，适于推广应用。

具体实施方式

本发明的防腐涂料通过采用特定树脂成分，并有机组合结合含氨基丙基的硅氧烷和合适的溶剂、颜填料、分散剂以及除水剂、改性石墨烯，综合性能优异，具有以下现有技术所不具有的优势：

1)防腐涂料制备工艺简单，可控，成本较低；

2)防腐涂料能够应对各种湿度，实现带湿涂装，大大提高涂装施工有效时间，提高涂装施工的质量和效率；

3)防腐涂料能够独立防水、重防腐、耐盐雾、耐低温、耐高温、固锈，在这种底涂材料的基础上，可以配置单一性能强防护的面漆，使涂层体系能够实现在防水、重防腐的同时，实现耐强酸、耐强碱、耐强紫外线等强效性能。即：涂层体系由单维性能向二维或者多维性能的实现。在部分工况条件下，甚至可以只使用本底漆，不必匹配面漆。

4)防腐涂料适用性极强，能够适用于各种复杂的基础工况、高湿度工况和已生锈工况，能够在各种湿度、应对各种锈层成分、各种锈层厚度的工况情况直接涂装，容错率高，也使现场维护变得简单可行，真正解决了工业领域的涂层防护需求。

以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，实施例中未注明的条件为本领域常规的条件。在述及物质的用量或投加量或含量时，除非特别说明，均指重量。根据本发明，原料之一的聚氨酯改性乙烯丙烯己二烯共聚物的重均分子量为20万～30万，门尼粘度ML₁₊₄121℃：45～87:玻璃化转变温度Tg-51～-49℃，羟基含量1％－5％。该以下实施例聚氨酯改性乙烯丙烯己二烯共聚物的制备方法为：以美国杜邦公司的EPDM Nordel系列乙烯丙烯己二烯共聚物产品与该公司的TPU系列产品按照业内公知的方法在双螺杆挤出机中进行共混改性(质量比为3:7)。其中原料EPDM Nordel可以选择杜邦2744(ML₁₊₄121℃：48，:玻璃化转变温度Tg-50℃，MW230000。)及杜邦1320(ML₁₊₄121℃：22，:玻璃化转变温度Tg-55℃，MW127000。)。聚氨酯可选择杜邦DuPont-DOW TPU产品。

以下实施例中，聚氨酯改性乙烯丙烯己二烯共聚物的重均分子量具体为230000，门尼粘度具体ML₁₊₄121℃：50，玻璃化转变温度Tg具体-50℃，羟基含量具体为2％.

改性石墨烯为常州第六元素材料科技股份有限公司的防腐型石墨烯系列，型号为SE1133。

实施例1

本例提供一种防腐涂料及其制备方法。防腐涂料的原料配方参见表1，其中，溶剂为甲基异丁酮；分散剂为聚羧酸酯类分散剂BYK163；除水剂为恶唑烷、氯化钙按重量比为1：0.2组成。颜填料由钛白粉、偏硼酸钡、锌铝合金粉、二氧化硅按比例1：0.3：1.5：0.8组成。

防腐涂料的制备方法如下：

(1)、根据配方比例，将聚氨酯改性乙烯丙烯己二烯共聚物与丁酸异丙酯投入第一搅拌机中进行搅拌混合，搅拌时长为30分钟；

(2)、将步骤(1)得到的混合料加入到第一反应釜中，控制温度300℃，反应3小时，得到球状网络高分子树脂；

(3)、将配方中的其它原料按配方比例投入到第二搅拌机中进行搅拌混合，搅拌时长10分钟；

(4)、将步骤(3)所得混合料投入第二反应釜中，设定反应釜分散80分钟，线速度控制在10m/s，温度控制在约40℃；

(5)、将步骤(2)和(4)得到的物料投入第三反应釜中，控制温度100℃下进行反应，反应时间60分钟；

(6)将步骤(5)得到的物料投入到第三搅拌釜中，控制搅拌机线速度为10m/s，搅拌时长30分钟，得到所述带湿带锈防腐底涂材料。

实施例2

本例提供一种防腐涂料及其制备方法。防腐涂料的原料配方参见表1，其中，溶剂为甲基异丁酮；分散剂为聚羧酸酯类分散剂BYK163；除水剂为恶唑烷、氯化钙按重量比为1：5组成。颜填料由钛白粉、偏硼酸钡、锌铝合金粉、二氧化硅按比例1：0.1：0.8：1组成。

本例带湿带锈防腐底涂材料的制备方法基本同实施例1。

实施例3

本例提供一种防腐涂料及其制备方法。防腐涂料的原料配方参见表1，其中，溶剂为甲基丁酮；分散剂为聚羧酸酯类分散剂BYK9076；除水剂为恶唑烷按重量比为1：2组成。颜填料由氧化铁红、偏硼酸钡、二氧化硅按比例1：0.1：1组成。

本例防腐涂料的制备方法如下：

(1)、根据配方比例，将聚氨酯改性乙烯丙烯己二烯共聚物与丁酸异丙酯投入第一搅拌机中进行搅拌混合，搅拌时长为30分钟；

(2)、将步骤(1)得到的混合料加入到第一反应釜中，控制温度250℃，反应4小时，得到球状网络高分子树脂；

(3)、将配方中的其它原料按配方比例投入到第二搅拌机中进行搅拌混合，搅拌时长10分钟；

(4)、将步骤(3)所得混合料投入第二反应釜中，设定反应釜分散100分钟，线速度控制在10m/s，温度控制在约70℃；

(5)、将步骤(2)和(4)得到的物料投入第三反应釜中，控制温度180℃下进行反应，反应时间40分钟；

(6)将步骤(5)得到的物料投入到第三搅拌釜中，控制搅拌机线速度为10m/s，搅拌时长20分钟，得到所述带湿带锈防腐底涂材料。

实施例4-8

在实施例1的基础上改变石墨烯的含量分别为0.5％、0.8％、1.3％、1.5％、1.8％。

表1

性能表征测试：

防腐处理的步骤如下：

1、温度20℃，相对湿度80％以下，空气湿度在露点以下，被涂物表面不能结霜或有露水等；

2、用钢丝刷或电动角磨机，除去浮锈和起皮的锈层或旧漆皮，手工除锈达到GB8923中的St 2级；

3、喷涂所制涂料，干膜厚度控制在60微米，自干2小时；

4、再喷涂所制涂料，干膜厚度控制在60微米，自干24小时；5、测试性能。

对防腐处理后的涂层进行检测，各项性能指标参见表2。

上述是以改性石墨烯的含量对应的实施例来进行区分的。

Claims (5)

1.一种防腐涂料，其特征在于，其原料配方包含树脂成分、溶剂、颜填料、分散剂、改性石墨烯、除水剂以及含氨基丙基的硅氧烷，其中：所述树脂成分为聚氨酯改性乙烯丙烯己二烯共聚物与丁酸异丙酯反应而成的球状网络高分子树脂，聚氨酯改性乙烯丙烯己二烯共聚物与丁酸异丙酯的投料重量比为1：0.02~0.5；聚氨酯改性乙烯丙烯己二烯共聚物中以聚氨酯为主，改性时聚氨酯与乙烯丙烯己二烯共聚物的质量比大于1:1；

所述含氨基丙基的硅氧烷为双（3-氨基丙基）四甲基二硅氧烷；

以重量份计，所述的防腐涂料的原料配方包含：

树脂成分 100份；

溶剂 20-40份；

颜填料5-60份；

分散剂 1-15份；

除水剂 0.2-5份；

含氨基丙基的硅氧烷0.2-1份；

改性石墨烯在防腐涂料中的质量百分含量为1%， 改性石墨烯为防腐型石墨烯，选自常州第六元素材料科技股份有限公司的防腐型石墨烯系列，型号为SE1133；

所述球状网络高分子树脂的重均分子量为20万~30万；门尼粘度为65~87，玻璃化转变温度Tg为-51~49℃，羟基含量为1wt％~5wt％；

其制备方法包括以下步骤：

（1）、树脂成分的制备：根据配方比例，将聚氨酯改性乙烯丙烯己二烯共聚物与丁酸异丙酯投入第一搅拌机中进行搅拌混合，搅拌时长为5-45分钟；

（2）将得到的混合料加入到第一反应釜中，控制温度106-417℃，反应40分钟-8小时，得到球状网络高分子树脂；

（3）、将防腐涂料中的其它原料按配方比例投入到第二搅拌机中进行搅拌混合，搅拌时长5-15分钟；

（4）、将步骤（3）所得混合料投入第二反应釜中，设定反应釜分散20-150分钟，线速度控制在5-20m/s，温度控制在30-80℃；

（5）、将步骤（2）和（4）得到的物料投入第三反应釜中，控制温度25-375℃下进行反应，反应时间10-75分钟；

（6）将步骤（5）得到的物料投入到第三搅拌釜中，控制搅拌机线速度为5-22m/s，搅拌时长5-65分钟，得到所述防腐涂料。

2.按照权利要求1所述的一种防腐涂料，其特征在于，所述溶剂为酮类溶剂，选自丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮；所述分散剂为聚羧酸酯类分散剂。

3.按照权利要求1所述的一种防腐涂料，其特征在于，所述颜填料为颜料、偏硼酸钡、锌铝合金粉、二氧化硅按重量比1：0.1-0.5：0.5~2：0.5~1组成；其中颜料为选自钛白粉、氧化铁红、炭黑、酞菁蓝、硫酸钡、磷酸锌以及氧化铝中的一种或多种的组合；所述除水剂为恶唑烷、氯化钙按重量比为1：0.1-5构成。

4.按照权利要求1所述的一种防腐涂料，其特征在于，所述的防腐涂料的原料配方还包含消泡剂0.1-10份。

5.按照权利要求1所述的一种防腐涂料，其特征在于，步骤（2）中，反应温度为200-300℃，反应时间为2-5小时；步骤（5）中，反应温度控制为80-280℃。