CN109251633B - 一种环氧通用底漆及其制备方法与应用 - Google Patents

一种环氧通用底漆及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种环氧通用底漆，包括A组分和B组分，其中，A组分按重量份计包括以下组分：环氧树脂11～18份，C9石油树脂2～5份，膨润土0.7～1.5份，钛白粉4～8份，三聚磷酸铝2～4份，N,N,N',N'‑四缩水甘油基‑4,4'‑二氨基二苯甲烷0.5～1份，分散剂0.06～0.2份，三氯丙烷1～3份，二甲苯5～10份；B组分按重量份计包括以下组分：环氧树脂固化剂30～60份，二甲基聚矽氧烷2～5份，3‑甲基苯酚0.5～1.5份，二甲苯20～40份；所述A组分和B份的质量比为(5.2～5.6):1，本发所提供的环氧通用底漆具有良好的附着力和较短的适应期，尤其适用于在船舶领域中应用。

Description

一种环氧通用底漆及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于涂料领域，涉及一种环氧通用底漆及其制备方法与应用，尤其涉及一种船舶环氧通用底漆及其制备方法与应用。
背景技术
环氧通用底漆是一种多用途的环氧底漆，可用于钢铁和镀锌钢、铝、铜、不锈钢等非铁金属表面，且可适用于浸没水中环境及大气暴露环境中气暴露环境中。一般的颜色为红棕色、灰色等，对钢及镀锌钢、非铁金属表面具有良好附着力，具良好的耐水性和防腐性，能用环氧、聚氨酯、醇酸、氯化橡胶、丙烯酸等漆复涂，但是现有的底漆附着力在普通条件下应用尚可，还达不到一些特殊环境下的要求。
CN103013276A公开了一种船舶环氧型通用底漆及其制备方法，包含A组分和B组分，按质量百分含量计，A组分包含以下组分：高分子量环氧树脂、低子量液体双酚A型环氧树脂、触变剂、二甲苯、有机土、润湿分散剂、钛白粉、碳黑、氧化铁黄、滑石粉、长石粉、C9树脂、异丁醇和硅烷助剂；B组分包含以下组分：聚酰胺固化剂和环氧固化促进剂；使用时，A组分和B组分的混合质量比为6～7:1。此方法制备得到的船舶环氧型通用底漆一次涂装可达400微米不流挂，节省涂装时间，可直接与旧涂层配套，无需过渡层，但是其固含量较高85％左右，附着力仅有6MPa左右，附着力较差，适应期较长，存在一定的不足。
CN101974271A公开了一种水性通用磁漆及其制备方法，包括以下组分，各组分的重量百分比为：有机硅改性水性丙烯酸树脂42～65％；丙烯酸改性水性环氧酯树脂8～12％；水10～20％；分散剂0.20～0.80％；润湿剂0.20～0.80％；流平剂0.10～0.60％；消泡剂0.20～0.80％；纳米级滑石粉3～5％；杀菌剂0.20～0.50％；增稠剂0.5～2％；成膜助剂2～5％；附着力促进剂0.30～1％；防闪锈剂0.50～2％；pH调节剂0.10～0.50％；水性色浆0～10％。此方法提供的水性通用磁漆虽然具有一定的硬度，并且提升了附着力，但是其主要应用在玻璃、陶瓷上面，其他方面则略显不足。
CN106010119A公开了一种环氧通用底漆，按重量份数计，包括A组分：低分子环氧树脂5～10份、高分子环氧树脂5～15份、C9石油树脂3～8份、环氧改性的酚醛树脂3～8份、膨润土0.5～2份、润湿分散剂0.5～2份、钛白粉3～10份、防腐颜料30～60份和二甲苯10～20份；B组分：扩链改性聚酰胺40～70份、固化促进剂2～10份和二甲苯30～60份。该种环氧通用底漆具有较强的防腐蚀的能力，但是其附着力仅有7MPa左右，附着力较差。
目前的环氧通用底漆，均存在附着力较差并且适应期时间较长的劣势，为此，如何开发一种新型环氧通用底漆以期进一步提升在船舶领域应用的性能，对于船舶行业的发展具有促进意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种环氧通用底漆及其制备方法与应用，以提升环氧通用底漆的附着力、缩短适应期，进一步拓展环氧通用底漆在船舶领域中的应用。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种环氧通用底漆，所述环氧通用底漆A组分和B组分，其中，A组分按重量份计包括以下组分：
Figure BDA0001797699920000021
Figure BDA0001797699920000031
B组分按重量份计包括以下组分：
Figure BDA0001797699920000032
所述A组分和B份的质量比为(5.2～5.6):1，例如可以是5.2:1、5.3:1、5.4:1、5.5:1或5.6:1等。
本发明提供的环氧通用底漆，在普通组分中的基础上，通过N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷和三聚磷酸铝的配合使用，提升了底漆的附着力；同时，在B组分中添加的二甲基聚矽氧烷和3-甲基苯酚，进一步促进了底漆附着力的提升，附着力可达到15MPa左右，而且缩短了底漆的适应期，适应期小于3h，相比于现有的环氧通用底漆，具有更高的附着力和更短的适应期。
在本发明中，环氧树脂和环氧树脂固化剂为常见的环氧树脂及固化剂，例如环氧树脂可以是双酚A型、双酚S型、双酚F型等等，固化剂可以是脂肪胺、酸酐等等。
在本发明中，所述环氧树脂的重量份为11～18份，例如可以是11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份或18份等。
在本发明中，所述C9石油树脂的重量份为2～5份，例如可以是2份、3份、4份或5份等。
在本发明中，所述膨润土的重量份为0.7～1.5份，例如可以是0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份或1.5份等。
膨润土一般松散且又致密坚硬，而且其具有良好的表面活性能力，从而可以有助于A组分中的各成份均匀分散在溶剂中，并且有助于优化底漆的附着力。
在本发明中，所述钛白粉的重量份为4～8份，例如可以是4份、5份、6份、7份或8份等。
在本发明中，所述三聚磷酸铝的重量份为2～4份，例如可以是2份、3份、4份等。
在本发明中，所述N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷的重量份为0.5～1份，例如可以是0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等。
优选地，所述N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷和三聚磷酸铝的质量比为1:(2.5～3.5)，例如可以是1:2.5、1:2.7、1:2.9、1:3、1:3.1、1:3.2、1:3.3、1:3.4或1:3.5等。
在本发明中，N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷和三聚磷酸铝的质量比控制在1:(2.5～3.5)的范围内，底漆的附着力能够达到最佳，当质量比高于或低于此范围时，底漆的附着力均有所下降。
在本发明中，所述分散剂的重量份为0.06～0.2份，例如可以是0.06份、0.08份、0.1份、0.13份、0.16份、0.18份或0.2份等。
优选地，所述分散剂包括聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、磷酸二甲酯、磷酸甲酯、硬脂酸单甘油酯或三硬脂酸甘油酯中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，所述三氯丙烷的重量份为1～3份，例如可以是1份、2份或3份等。
在本发明中，A组分中所述二甲苯的重量份为5～10份，例如可以是5份、6份、7份、8份、9份或10份等。
在本发明中，所述环氧树脂固化剂的重量份为30～60份，例如可以是30份、35份、40份、45份、50份、55份或60份等。
在本发明中，所述二甲基聚矽氧烷的重量份为2～5份，例如可以是2份、3份、4份或5份等。
在本发明中，所述3-甲基苯酚的重量份为0.5～1.5份，例如可以是0.5份、0.8份、1份、1.2份、1.3份、1.4份或1.5份等，
在本发明中，所述二甲基聚矽氧烷与3-甲基苯酚的质量比为(3～4):1，例如可以是3:1、3.1:1、3.2:1、3.3:1、3.4:1、3.5:1、3.6:1、3.7:1、3.8:1、3.9:1或4:1等。
通过合理搭配二甲基聚矽氧烷与3-甲基苯酚的配比，可以进一步改善底漆附着力，同时还可以改善底漆的适应期，对于底漆的性能有较大提升。尤其是在上述范围内的质量比进行搭配时，性能最佳。过高或过低均不利于底漆的性能提升。
在本发明中，B组分中的所述二甲苯的重量份为20～40份，例如可以是20份、22份、25份、30份、32份、34份、35份、38份或40份等。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的环氧通用底漆的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将环氧树脂、C9石油树脂、三氯丙烷和二甲苯溶解后制备成溶液备用；
(2)将分散剂、膨润土、钛白粉加入到步骤(1)得到的混合溶液，最后缓慢加入三聚磷酸铝和N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷，搅拌、分散均匀得到A组分；
(3)将环氧树脂固化剂、二甲基聚矽氧烷、3-甲基苯酚和二甲苯按照重量配比混合均匀得到B组分；
(4)将A组分与B组分按照质量比混合制备得到所述环氧通用底漆。
在本发明中，步骤(2)中三聚磷酸铝和N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷一定要在其他原料混合均与完毕后加入，否则会由于原料混合不匀造成三聚磷酸铝和N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷无法发挥出作用，导致底漆的性能下降。
优选地，步骤(1)中所述溶解的温度为40～50℃，例如可以是40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃或50℃等。
优选地，步骤(1)中所述溶解的时间为10～30min，例如可以是10min、15min、20min、25min或30min等。
优选地，步骤(2)中所述搅拌的转速为900～1000r/min，例如可以是900r/min、910r/min、920r/min、930r/min、940r/min、950r/min、960r/min、970r/min、980r/min、990r/min、1000r/min等
优选地，步骤(2)中所述分散的时间为20～40min，例如可以是20min、25min、30min、35min或40min等。
优选地，步骤(2)中所述分散的温度56～58℃，例如可以是56℃、57℃或58℃等。
优选地，步骤(3)中所述混合的时间为10～60min，例如可以是10min、20min、30min、40min、50min或60min等。
优选地，步骤(4)中所述混合的温度为30～60℃，例如可以是30℃、40℃、50℃或60℃等
优选地，步骤(4)中所述混合的时间为20～30min，例如可以是20min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min或30min等。
第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述的环氧通用底漆在船舶中的应用。
本发明提供的环氧通用底漆可以应用在船底部位，也可以应用在水线部位、干弦部位等等，能够在这些环境下表现出良好的附着力和适应性。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的环氧通用底漆，通过N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷和三聚磷酸铝的配合使用，提升了底漆的附着力；同时，在B组分中添加的二甲基聚矽氧烷和3-甲基苯酚，进一步促进了底漆附着力的提升，附着力可达到15MPa左右，而且缩短了底漆的适应期，适应期在3h左右甚至远远低于3h，相比于现有的环氧通用底漆，具有更高的附着力和更短的适应期。
本发明提供的环氧通用底漆适用于各种复杂环境，尤其适用于船舶领域中，作为底漆、水线部位的漆等均具有良好的附着力，兼具优异的抗腐蚀能力，是一种具有非常好的应用前景的产品。
具体实施方式
下面通过具体实施方式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
本实施例提供了一种环氧通用底漆，包括A组分和B组分，其中A组分与B组分的质量比为5.4:1，A组分包括以下组分：
Figure BDA0001797699920000081
B组分按重量份计包括以下组分：
Figure BDA0001797699920000082
制备方法为：
(1)将环氧树脂、C9石油树脂、三氯丙烷和二甲苯在45℃下，溶解20min后制备成溶液备用；
(2)将聚氧乙烯脂肪醇醚、膨润土、钛白粉加入到步骤(1)得到的混合溶液，最后缓慢加入三聚磷酸铝和N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷，在转速为950r/min下搅拌、57℃下经过30min分散均匀得到A组分；
(3)将环氧树脂固化剂、二甲基聚矽氧烷、3-甲基苯酚和二甲苯按照重量配比混合均匀得到B组分；
(4)将A组分与B组分按照质量比5.4:1混合制备得到环氧通用底漆。
实施例2
本实施例提供了一种环氧通用底漆，包括A组分和B组分，其中A组分与B组分的质量比为5.2:1，A组分包括以下组分：
Figure BDA0001797699920000091
B组分按重量份计包括以下组分：
Figure BDA0001797699920000092
制备方法为：
(1)将环氧树脂、C9石油树脂、三氯丙烷和二甲苯在50℃下，溶解30min后制备成溶液备用；
(2)将聚氧乙烯烷基酚醚、膨润土、钛白粉加入到步骤(1)得到的混合溶液，最后缓慢加入三聚磷酸铝和N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷，在转速为1000r/min下搅拌、58℃下经过40min分散均匀得到A组分；
(3)将环氧树脂固化剂、二甲基聚矽氧烷、3-甲基苯酚和二甲苯按照重量配比混合均匀得到B组分；
(4)将A组分与B组分按照质量比5.2:1混合制备得到环氧通用底漆。
实施例3
本实施例提供了一种环氧通用底漆，包括A组分和B组分，其中A组分与B组分的质量比为5.6:1，A组分包括以下组分：
Figure BDA0001797699920000101
B组分按重量份计包括以下组分：
Figure BDA0001797699920000111
制备方法为：
(1)将环氧树脂、C9石油树脂、三氯丙烷和二甲苯在40℃下，溶解10min后制备成溶液备用；
(2)将磷酸甲酯、膨润土、钛白粉加入到步骤(1)得到的混合溶液，最后缓慢加入三聚磷酸铝和N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷，在转速为900r/min下搅拌、56℃下经过20min分散均匀得到A组分；
(3)将环氧树脂固化剂、二甲基聚矽氧烷、3-甲基苯酚和二甲苯按照重量配比混合均匀得到B组分；
(4)将A组分与B组分按照质量比5.6:1混合制备得到环氧通用底漆。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中二甲基聚矽氧烷的重量份为5份，3-甲基苯酚的重量份为0.5份，其余组分均与实施例1相同，制备得到环氧通用底漆。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中二甲基聚矽氧烷的重量份为2份，3-甲基苯酚的重量份为1.5份，其余组分均与实施例1相同，制备得到环氧通用底漆。
实施例6
本实施例与实施例2的区别仅在于，本实施例中二甲基聚矽氧烷的重量份为5份，3-甲基苯酚的重量份为0.5份，其余组分均与实施例2相同，制备得到环氧通用底漆。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于，A组分与B组分的质量比为4.8:1，制备得到环氧通用底漆。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于，A组分与B组分的质量比为5.8:1，制备得到环氧通用底漆。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例不包括N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷，制备得到环氧通用底漆。
对比例4
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例不包括三聚磷酸铝，制备得到环氧通用底漆。
对比例5
本对比例与实施例1的区别仅在于，本对比例不包括二甲基聚矽氧烷，制备得到环氧通用底漆。
对比例6
按照CN103013276A实施例1中公开的方法制备得到环氧型通用底漆，(1)将C9树脂和3％的二甲苯(占二甲苯总重量的32％)混合溶解后制成预溶解液备用；(2)然后将高分子量环氧树脂、低子量液体双酚A型环氧树脂、触变剂和3％的二甲苯(占二甲苯总重量的32％)按配方量依次投入分散缸中，高速分散(1000r/min)10分钟，分散均匀；(3)高速分散下加入有机土，并分散30分钟，使其充分分散；(4)高速分散下加入润湿分散剂(BYK-ATU)，并分散20分钟，使有机土充分活化；(5)按配方量依次加入钛白粉、碳黑、氧化铁黄、滑石粉、长石粉，高速分散至细度≤60μm，在温度55～60℃条件下保持40分钟；(6)用2％的二甲苯(占二甲苯总重量的21％)清洗全过程的设备及用具后加入分散缸，细度合格后，中速搅拌(500r/min)下加入步骤(1)制备的预溶解液，使其搅拌均匀，加入异丁醇、硅烷助剂和剩余量的二甲苯，搅拌均匀；制备B组分：将聚酰胺固化剂和环氧固化促进剂按比例混合分散均匀。
将上述实施例1-6与对比例1-6制备的环氧通用底漆进行性能测试，按照GB/T6822-2014的标准进行附着力和适应期的测试，具体得到的数据如表1所示：
表1
Figure BDA0001797699920000131
Figure BDA0001797699920000141
通过实施例1-3的对比可知，当三聚磷酸铝和N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷的比例不在本发明限定的范围内时，底漆的附着力有所下降；通过实施例4-6与实施例1的对比可知，当二甲基聚矽氧烷和3-甲基苯酚不在本发明限定的范围内时，底漆的附着力下降，并且适应期延长；尤其实施例6中所表现出的，当四种起到重要作用的组分均不在本发明限定的范围内时，底漆的附着力和适应期都受到较大影响。
通过对比例1-2可知，本发明限定的A组分与B组分的配比时固定的，如果超出本发明限定的范围时，底漆性能会有所下降；通过对比例3-5的对比可知而当底漆中缺少了N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷、三聚磷酸铝、二甲基聚矽氧烷等，底漆的附着力大幅下降，仅有7MPa左右；通过对比例6可知，现有技术中的底漆附着力仅有6MPa，并且适应期需要4h甚至更多，达不到本发明底漆的效果。
因此，本发明提供的环氧通用底漆性能更加优异，更适宜应用在船舶中。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的环氧通用底漆及其制备方法与应用，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (12)

1.一种环氧通用底漆，其特征在于，所述环氧通用底漆包括A组分和B组分，其中，A组分按重量份计包括以下组分：
Figure FDA0002723347160000011
B组分按重量份计包括以下组分：
Figure FDA0002723347160000012
所述A组分和B份的质量比为(5.2～5.6):1；
所述N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷和三聚磷酸铝的质量比为1:(2.5～3.5)；
所述二甲基聚硅氧烷与3-甲基苯酚的质量比为(3～4):1。
2.根据权利要求1所述的环氧通用底漆，其特征在于，所述分散剂包括聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、磷酸二甲酯、磷酸甲酯、硬脂酸单甘油酯或三硬脂酸甘油酯中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的环氧通用底漆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将环氧树脂、C9石油树脂、三氯丙烷和二甲苯溶解后制备成溶液备用；
(2)将分散剂、膨润土、钛白粉加入到步骤(1)得到的混合溶液，最后缓慢加入三聚磷酸铝和N,N,N',N'-四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯甲烷，搅拌、分散均匀得到A组分；
(3)将环氧树脂固化剂、二甲基聚硅氧烷、3-甲基苯酚和二甲苯按照重量配比混合均匀得到B组分；
(4)将A组分与B组分按照质量比混合制备得到所述环氧通用底漆。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述溶解的温度为40～50℃。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述溶解的时间为10～30min。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌的转速为900～1000r/min。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述分散的时间为20～40min。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述分散的温度56～58℃。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述混合的时间为10～60min。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述混合的温度为30～60℃。
11.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述混合的时间为20～30min。
12.根据权利要求1或2所述的环氧通用底漆在船舶中的应用。
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