CN109294393A - 一种微发泡环氧粉末涂料及其制作方法 - Google Patents

一种微发泡环氧粉末涂料及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微发泡环氧粉末涂料，由下列原料制得，下列各组份按重量份配比：固体环氧树脂20～60份，环氧固化剂20～40份，颜料1～5份，无机填料10～50份，咪唑催化剂0.1～0.5份，膨胀微球0.5～6份。还公开了一种微发泡环氧粉末涂料的制备方法，将固体环氧树脂、环氧固化剂、颜料、无机填料和咪唑催化剂按照配比投入高剪切混合机中以2000转/分钟进行预混合，混合完成后再通过双螺杆挤出机在80～100℃的条件下熔融反应挤出，压片冷却后研磨成粉末，经80目的筛网进行筛选，将过筛后的粉末按比例加入膨胀微球后在混合机内混合均匀。该结构使涂料层可以缓冲来自外界的冲击，从而提高涂料层的抗冲击性能。

Description

一种微发泡环氧粉末涂料及其制作方法
技术领域
本发明涉及粉末涂料技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀、耐冲击的环氧粉末涂料及其制作方法。
背景技术
环氧粉末涂料具有优异的防腐性能被广泛应用于管道，钢筋，水泵，阀门以及各类异型钢铁结构的防护，对于沿海码头和跨海大桥的钢管桩外壁的防腐，越来越多的大型项目也采用环氧粉末防腐体系。由于运输、施工吊桩、打桩等原因而造成钢管桩防腐涂层受损的事情是不可避免。在使用过程中，尤其是水位变动区，由于涨落潮和大风的影响，各种垃圾漂浮物的冲撞及海浪泥沙的冲刷和撞击，涂层存在不同程度的损伤现象比较常见。对于输油输气和输水管道，在装卸、运输、安装、回填等过程中，涂层也不可避免的存在一定程度的磕碰和撞击，普通涂层可能会损坏达到钢铁表面，导致金属受腐蚀的可能性增加，使用寿命缩短。
发明内容
本发明的目的是提供一种微发泡环氧粉末涂料及其制作方法，该粉末涂料具备耐腐蚀、耐机械冲击、韧性好、粘结力优异的特性，解决现有粉末涂料受撞击易破损的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微发泡环氧粉末涂料，由下列原料制得，下列各组份按重量份配比：固体环氧树脂20～60份，环氧固化剂20～40份，颜料1～5份，无机填料10～50份，咪唑催化剂0.1～0.5份，膨胀微球0.5～6份。
进一步的，所述固体环氧树脂包括双酚A环氧树脂和丁腈橡胶改性环氧树脂，所述双酚A环氧树脂和丁腈橡胶改性环氧树脂的比例为10:1～1:10。
优选的，所述双酚A环氧树脂的环氧当量在750～1800克/当量，所述丁腈橡胶改性环氧树脂中丁腈橡胶的含量在10-50％。
优选的，一种微发泡环氧粉末涂料，由下列原料制得，下列各组份按重量份配比：双酚A环氧树脂25份，丁腈橡胶改性环氧树脂30份，环氧固化剂24份，颜料5份，无机填料45份，咪唑催化剂0.35份，膨胀微球1.5份。
优选的，所述环氧固化剂包括双氰胺、酰肼类(环氧树脂)固化剂和端羟基酚类固化剂中的一种或几种混合物。所述端羟基酚类固化剂的软化点在70～120℃，当量在300～800克/当量。
优选的，所述咪唑催化剂为2苯基咪唑，2甲基咪唑，咪唑环氧加成物和咪唑异氰酸酯加成物中的一种或多种混合物。
优选的，所述无机填料包括云母粉，硅微粉，硅灰石，滑石粉，长石粉，硫酸钡和重晶石中的一种或多种混合物；所述无机填料的粒度在325～800目之间。
优选的，所述膨胀微球为包含丙烯睛共聚物类型的核壳结构，膨胀温度范围120～180℃，膨胀后微球的尺寸可达50-200微米。
一种微发泡环氧粉末涂料的制备方法，将固体环氧树脂、环氧固化剂、颜料、无机填料和咪唑催化剂按照配比投入高剪切混合机中以2000转/分钟进行预混合，混合完成后再通过双螺杆挤出机在80～100℃的条件下熔融反应挤出，压片冷却后研磨成粉末，经80目的筛网进行筛选，将过筛后的粉末按比例加入膨胀微球后在混合机内混合均匀。
本发明的有益效果：在粉末涂料中添加膨胀微球，静电喷涂后，会形成一层微孔涂料层，孔径在50-200微米，该结构使涂料层具有一定的缓冲能力，可以缓冲来自外界的冲击，从而提高涂料层的抗冲击性能。选用丁腈橡胶改性环氧树脂，橡胶相在固化后呈海岛状分布在涂层中，收到外力后，橡胶相可以分散产生的应力，终止裂纹的增长，也可以提高环氧树脂的韧性和抗冲击性。
具体实施方式
一种微发泡环氧粉末涂料，适用于钢管，钢筋，阀门，钢管桩等领域的防腐应用。由下列原料制得，下列各组份按重量份配比：固体环氧树脂20～60份，环氧固化剂20～40份，颜料1～5份，无机填料10～50份，咪唑催化剂0.1～0.5份，膨胀微球0.5～6.0份。所述固体环氧树脂包括双酚A环氧树脂和丁腈橡胶改性环氧树脂，所述双酚A环氧树脂的环氧当量在500～2500克/当量，所述丁腈橡胶改性环氧树脂中丁腈橡胶的含量在10-50％，所述双酚A环氧树脂和丁腈橡胶改性环氧树脂的比例为1:10～10:1。所述双酚A环氧树脂的环氧当量在750～1800克/当量，例如国都化学KD-214H，YD-017，南亚化学NPES904，NPES907。所述丁腈橡胶改性环氧树脂可以选自但不限于CVC公司的HyPox RK 84L丁腈橡胶改性环氧树脂。
所述环氧固化剂包括双氰胺、酰肼类(环氧树脂)固化剂和端羟基酚类固化剂中的一种或几种混合物。所述端羟基酚类固化剂的软化点在70～120℃，当量在300～800克/当量。例如陶氏化学DEH85、DEH87，国都化学KD-448，KD-407均可使用。所述咪唑催化剂为2苯基咪唑，2甲基咪唑，咪唑环氧加成物和咪唑异氰酸酯加成物中的一种或多种混合物。所述无机填料包括云母粉，硅微粉，硅灰石，滑石粉，长石粉，硫酸钡和重晶石中的一种或多种混合物；所述无机填料的粒度在325～800目之间。所述膨胀微球为包含丙烯睛共聚物类型的核壳结构，初始粒径10～50微米，膨胀温度范围120～180℃，如湖南以翔F018膨胀微球。所述颜料为市面上正常购买的粉末涂料用颜料即可，如钛白粉、碳黑等。
上述微发泡环氧粉末涂料的制备方法如下，将固体环氧树脂、环氧固化剂、颜料、无机填料和咪唑催化剂按照配比投入高剪切混合机中以2000转/分钟进行预混合，混合完成后再通过双螺杆挤出机在80～100℃的条件下熔融反应挤出，压片冷却后研磨成粉末，经80目的筛网进行筛选，将过筛后的粉末按比例加入膨胀微球后在混合机内混合均匀。
表1为实施例1-6的配方组成
实验样板的制备
用于性能检测试样尺寸为25mmX300mmX6mm和100mmX100mmX6mm的热轧钢板。性能检测样板涂覆工艺如下:
1.将钢试样用甲基乙基酮进行溶剂清洗(按照SSPC-SP1)。
2.按照ISO8501-5A用钢砂将干燥的钢表面喷砂至近白色2.5级。粗糙度控制在75-100微米。
3.将喷砂好的钢板放置在230℃的干燥烤箱内，烘烤30分钟。
4.静电喷涂底漆，底漆选用宝华(黄山)新材料技术有限公司生产的型号为SM811的底漆，得到300-400微米的均匀涂层厚度后，迅速静电喷涂该微发泡面漆，得到1000微米的均匀涂层厚度。对于密度检测样板，不需要喷砂处理和喷涂底漆，只需喷涂微发泡面漆即可。
5.将经涂覆的试样置于后固化烘箱中。在200℃的烘箱中保持5分钟。
6.经涂覆的试样接着用空气冷却2分钟。然后放在自来水中骤冷至常温。
检测方法
1、根据GB/T4472-2011将涂层从样板上取下后，测试微发泡涂层的密度。
2、根据(CSA)Z245.20-06-12.14热水浸泡底材粘结力测试
将样板浸在95℃热水中完全浸没，2天采用划X法，评定涂层的粘合性等级:
等级1-涂层不能被移除干净；等级2-小于50％的涂层可被移除；等级3-大于50％的涂层可被移除，但是涂层表现出对杠杆作用明确的抵抗性；等级4-涂层可容易地以带或大的薄片形式被移除；等级5-涂层可作为单片被完全移除。
3、根据(CSA)Z245.20-06-12.11柔韧性测试
制成的涂层，利用弯曲方法检验其柔韧性，在-30℃下，将试件至少保持1小时后，进行弯曲实验观察至少通过无开裂现象，记录的弯曲度。
4、根据(CSA)Z245.20-06-12.2进行胶凝时间的测试
在200℃下使用拉板工具在校准的热板上测量胶凝时间。
5、根据(CSA)Z245.20-06-12.12进行耐冲击的测试
在-30℃下，将试件并至少保持1小时后，冲击后用海绵湿式检漏仪检测漏点。
6、根据ASTM D4541进行涂层的拉开法粘结力测试。
在常温25℃，对涂层用狄夫斯高AT-A型自动粘结力测试仪进行检测。
实验结果如表2所示：
由表2可知，当丁腈橡胶加入比例加大时，耐冲击和抗弯曲性能逐渐提高，耐水性性能和粘结力逐渐变差，胶化时间逐渐变长。选取综合性能较好的一组实例4进一步实验。
表3为实施例7-12的配方组成，进一步用实例说明加入膨胀微球时，性能的变化。
表4为检测结果。
如表4结果所示，当根据本文所公开的实施方案使用双酚A环氧树脂、丁腈橡胶改性环氧，酚类固化剂，咪唑类催化剂，膨胀微球等的混合物，可以形成具有下列性质的可固化组合物：耐冲击，高粘结力，和高韧性的特点。
综上所述，本文所公开的可固化环氧树脂可以包括含双酚A环氧树脂，丁腈橡胶改性环氧树脂，酚类固化剂，咪唑类催化剂，颜料，填料和膨胀微球等，这样的组合物固化后可以表现出优异的综合性能，包括耐冲击，高粘结力和高韧性，对管道、钢筋阀门、钢管桩等防腐应用提供了一种新的途径。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定，故在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明所述的构造、特征及原理所做的等效变化或装饰，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种微发泡环氧粉末涂料，其特征在于：由下列原料制得，下列各组份按重量份配比：固体环氧树脂20～60份，环氧固化剂20～40份，颜料1～5份，无机填料10～50份，咪唑催化剂0.1～0.5份，膨胀微球0.5～6份。
2.如权利要求1所述的微发泡环氧粉末涂料，其特征在于：所述固体环氧树脂包括双酚A环氧树脂和丁腈橡胶改性环氧树脂，所述双酚A环氧树脂和丁腈橡胶改性环氧树脂的比例为10:1～1:10。
3.如权利要求2所述的微发泡环氧粉末涂料，其特征在于：所述双酚A环氧树脂的环氧当量在750～1800克/当量，所述丁腈橡胶改性环氧树脂中丁腈橡胶的含量在10-50％。
4.如权利要求2所述的微发泡环氧粉末涂料，其特征在于：由下列原料制得，下列各组份按重量份配比：双酚A环氧树脂25份，丁腈橡胶改性环氧树脂30份，酚类环氧固化剂24份，颜料5份，无机填料45份，咪唑催化剂0.35份，膨胀微球1.5份。
5.如权利要求1所述的微发泡环氧粉末涂料，其特征在于：所述环氧固化剂包括双氰胺、酰肼类(环氧树脂)固化剂和端羟基酚类固化剂中的一种或几种混合物。
6.如权利要求5所述的微发泡环氧粉末涂料，其特征在于：所述端羟基酚类固化剂的软化点在70～120℃，当量在200～800克/当量。
7.如权利要求1所述的微发泡环氧粉末涂料，其特征在于：所述咪唑催化剂为2苯基咪唑，2甲基咪唑，咪唑环氧加成物和咪唑异氰酸酯加成物中的一种或多种混合物。
8.如权利要求1所述的微发泡环氧粉末涂料，其特征在于：所述无机填料包括云母粉，硅微粉，硅灰石，滑石粉，硫酸钡和重晶石中的一种或多种混合物；所述无机填料的粒度在325～800目之间。
9.如权利要求1所述的微发泡环氧粉末涂料，其特征在于：所述膨胀微球为包含丙烯睛共聚物类型的核壳结构，膨胀温度范围120～180℃，膨胀后微球的尺寸可达50-200微米。
10.一种微发泡环氧粉末涂料的制备方法，其特征在于：将固体环氧树脂、环氧固化剂、颜料、无机填料和咪唑催化剂按照配比投入高剪切混合机中以2000转/分钟进行预混合，混合完成后再通过双螺杆挤出机在80～100℃的条件下熔融反应挤出，压片冷却后研磨成粉末，经80目的筛网进行筛选，将过筛后的粉末按比例加入膨胀微球后在混合机内混合均匀。
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