CN109370380B - 一种高固体份带锈防腐涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高固体份带锈防腐涂料及制备方法，包括：底漆和固化剂；按重量百分比计，所述底漆包括环氧树脂30‑50％，丙烯酸环氧酯树脂10‑20％、活性稀释剂5‑15％、防锈颜料20‑40％、稀释溶剂5‑15％、锈蚀转化剂2‑5％和助剂0‑2％；底漆与固化剂之间的重量比为8：1～10：1。本发明的涂料具有固含量高、附着力强、渗透力强的优势，同时有很好的表面容忍能力和耐盐雾性能。

Description

一种高固体份带锈防腐涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及化工涂料技术领域，尤其涉及一种高固体份带锈防腐涂料及制备方法。

背景技术

近几年国内外对金属腐蚀机理的研发日益增多，开发出了很多针对锈层的带锈防腐涂料。特别是随着我国第一代桥梁的使用时间都已经达到了二三十年，进入了大规模的桥梁维护期，桥梁结构比较复杂，不具备彻底除锈的作业条件，以及随着我国海洋事业的不断发展，海上平台的防腐需求日益凸显。传统的溶剂型涂料在表面处理等级不达标的情况下无法保证足够的防腐年限；水性带锈涂料性能目前仅适用于轻中度防腐，也无法满足长效防腐的使用要求；现阶段的溶剂型带锈涂料虽然能满足防腐需求但是存在着大量的有机气体污染。我国2017年涂料总产量首次突破两千万吨，达到了2041万吨，以每吨涂料30％的溶剂计算，累计会向大气中排放污染性气体600万吨，对大气和人居环境带来非常恶劣的影响，近几年环境污染的恶劣后果不断显现，酸雨、雾霾、极端天气、气候变暖等现象愈演愈烈，环境污染受到了世界各国的重视。近几年我国针对涂料的各项环保政策层出不穷，随着国家环保政策的不断升级，水性涂料、高固体份涂料、无溶剂涂料等环境低害或无害化产品的需求越来越迫切。但是如何能够既满足涂料的防腐需求同时又降低涂料的污染性是一个亟待解决的难题。

带锈涂料的低表面处理要求首先就减少了粉尘对大气、水质的污染以及对施工人员的伤害，所以开发环保带锈涂料是很多科研机构的研发方向。专利CN201210300054.0一种水性带锈防锈高分子乳液的制备方法发明了一种具备锈蚀转化能力的水性乳液，实现了环境无害但基于该树脂的带锈防腐涂料性能有限，仅通过了72小时的耐盐水性测试；专利CN201210056160.9一种高固体份省工型涂料发明了一种固含量80的溶剂型环氧带锈防腐涂料，涂料固含达到了75-80之间，仍有巨大的提升空间。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种高固体份带锈防腐涂料及制备方法。

为实现上述目的，本发明提供一种高固体份带锈防腐涂料，包括：底漆和固化剂；

按重量百分比计，所述底漆包括环氧树脂30-50％，丙烯酸环氧酯树脂10-20％、活性稀释剂5-15％、防锈颜料20-40％、稀释溶剂5-15％、锈蚀转化剂2-5％和助剂0-2％；

所述底漆与固化剂之间的重量比为8：1～10：1。

作为本发明的进一步改进，所述环氧树脂为E51环氧树脂。

作为本发明的进一步改进，所述丙烯酸环氧酯树脂是由丙烯酸类交联单体在引发剂的作用下与环氧树脂交联共聚而成。

作为本发明的进一步改进，所述活性稀释剂包括脂肪族缩水甘油醚、芳香族缩水甘油醚和腰果酚缩水甘油醚中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述防锈颜料包括云母氧化铁红、铝粉、石墨烯、硅微粉和滑石粉的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述稀释溶剂选用包含二甲苯和正丁醇的高沸点溶剂油。

作为本发明的进一步改进，所述锈蚀转化剂包括铬酸锌、磷酸锌和三聚磷酸铝的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述助剂包括环氧底漆体系消泡剂、分散剂和防沉剂中的一种或多种；

所述固化剂选用高固低粘固化剂。

本发明还提供一种高固体份带锈防腐涂料的制备方法，包括：

将环氧树脂、活性稀释剂、稀释溶剂、助剂混合均匀，高速搅拌，加入防锈颜料、锈蚀转化剂搅拌均匀，研磨至细度50μm以内，加入丙烯酸环氧酯树脂，高速搅拌，得防腐涂料的底漆；

底漆配合选用的固化剂构成高固体份带锈防腐涂料。

作为本发明的进一步改进，所述丙烯酸环氧酯树脂的制备方法为：

将环氧树脂、溶剂和阻聚剂，边升温边搅拌至环氧树脂完全溶解，升温至85-110℃，开始滴加丙烯酸类交联单体、催化剂和部分引发剂的混合溶液，控制反应温度和滴加速度，滴加完毕后，90-100℃保温1h，然后将剩余的引发剂滴完，保温3小时，得丙烯酸环氧酯树脂。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的涂料具有固含量高、附着力强、渗透力强的优势，同时有很好的表面容忍能力和耐盐雾性能。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面对本发明做进一步的详细描述：

本发明通过选用低粘度的丙烯酸环氧酯树脂复配低粘度环氧树脂，同时选用活性稀释剂以及低吸油量的防锈颜料，发明了固含量可达83以上的带锈防腐涂料；本发明提供一种高固体份带锈防腐涂料，包括：底漆和固化剂；

按重量百分比计，所述底漆包括环氧树脂30-50％，丙烯酸环氧酯树脂10-20％、活性稀释剂5-15％、防锈颜料20-40％、稀释溶剂5-15％、锈蚀转化剂2-5％和助剂0-2％；

固化剂选用高固低粘固化剂，底漆与固化剂之间的重量比为8：1～10：1。

进一步，本发明的环氧树脂为液态环氧树脂，优选环氧树脂为E51环氧树脂。

进一步，本发明的丙烯酸环氧酯树脂是由丙烯酸类单体酯化低分子量环氧树脂制得，丙烯酸类单体的选择对环氧酯树脂的性能有着极大的影响。具体为：通过选用丙烯酸丁酯或其它丙烯酸类交联单体在引发剂的作用下与环氧树脂交联共聚，通过控制反应温度、反应时间以及反应工艺的设定，制得具备一定韧性的环氧酯树脂，该环氧酯树脂在涂料配方中起到了调节漆膜韧性和硬度的重要作用。

进一步，本发明的活性稀释剂包括单环氧活性稀释剂、双环氧活性稀释剂、三环氧活性稀释剂以及其它多环氧基活性稀释剂。活性稀释剂的选择应满足稀释效果好、成本低、毒性小以及能为环氧树脂提供某一性能提高为原则。本发明的活性稀释剂可选用脂肪族缩水甘油醚、芳香族缩水甘油醚和腰果酚缩水甘油醚中的一种或多种。脂肪族缩水甘油醚韧性好，可提高漆膜的柔韧性；芳香族缩水甘油醚由于苯环的存在可提高涂层的耐热性；腰果酚缩水甘油醚对涂层的韧性和耐热性都有提升。本发明从调节基体树脂的韧性出发优选腰果酚缩水甘油醚。

进一步，本发明的防锈颜填料一方面既要满足涂料的防腐性能另一方面还需具备低的吸油量以降低涂料的整体粘度；基于此，防锈颜料可选择云母氧化铁红、铝粉、石墨烯、硅微粉和滑石粉的一种或多种；云母氧化铁红为状片状结构，由于薄片紧密排列，有物理性的阻隔作用，提高了防锈漆的防锈性能；铝粉选用球状铝粉和片状铝粉，片状铝粉平行的排列在漆膜中可进一步提高物理性的隔绝作用，球状铝粉填充在间隙中，进一步加强整体的密封性。石墨烯能够增强涂层的附着力、耐冲击等力学性能和对介质的屏蔽阻隔性能，在大幅降低涂膜厚度的同时，提高涂层的防腐寿命；硅微粉选用比表面积800以上的微粉，进一步增强体系的封闭性能；滑石粉选用超细滑石粉，一方面可提供一定的骨架作用，另一方面可提高漆膜的韧性和耐冲击性能。

进一步，本发明的稀释溶剂选择以二甲苯和正丁醇为主同时搭配高沸点溶剂油，高沸点溶剂油具备极强的渗透能力，可极大提高涂料的渗透性。

进一步，本发明的锈蚀转化剂可选用铬酸锌、磷酸锌和三聚磷酸铝的一种或多种。

进一步，本发明的助剂可选用环氧底漆体系消泡剂、分散剂和防沉剂中的一种或多种。

本发明还提供一种高固体份带锈防腐涂料的制备方法，包括：

1)、制备丙烯酸环氧酯树脂

将环氧树脂、溶剂和阻聚剂，边升温边搅拌至环氧树脂完全溶解，升温至85-110℃，优选105-110℃；开始滴加丙烯酸丁酯或其他丙烯酸类交联单体、催化剂和部分引发剂的混合溶液，控制反应温度和滴加速度，滴加完毕后，90-100℃保温1h，然后将剩余的引发剂滴完，保温3小时，得丙烯酸环氧酯树脂；

2)、制备防腐涂料的底漆

将环氧树脂、活性稀释剂、稀释溶剂、助剂混合均匀，使用高速搅拌机高速搅拌20min，加入防锈颜料、锈蚀转化剂搅拌均匀，使用砂磨机研磨至细度50μm以内，加入丙烯酸环氧酯树脂，使用高速搅拌机高速搅拌20min，得防腐涂料的底漆；

3)、制备高固体份带锈防腐涂料

底漆配合选用的固化剂构成高固体份带锈防腐涂料。

实施例1：

丙烯酸环氧酯的制备

将E51环氧树脂、甲基丙烯酸、阻聚剂加入反应釜，搅拌均匀，加热至105℃，滴加甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、部分羟甲基丙烯酰胺，控制反应温度和滴加速度，滴加完毕后，90℃保温1小时，然后将剩余的羟甲基丙烯酰胺滴完，保温3小时，得丙烯酸环氧酯树脂。

实施例2：

丙烯酸环氧酯的制备

将E44环氧树脂、甲基丙烯酸、阻聚剂加入反应釜，搅拌均匀，加热至110℃，滴加甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、部分三苯基膦，控制反应温度和滴加速度，滴加完毕后，100℃保温1小时，然后将剩余的三苯基膦滴完，保温3小时，得丙烯酸环氧酯树脂。

实施例3：

制备高固体份带锈防腐涂料

取20g E51环氧树脂、5g二甲苯、5g正丁醇、8g卡德莱腰果酚环氧稀释剂2016、0.5gbyk052消泡剂、0.5g byk104s分散剂混合均匀，使用高速搅拌机高速搅拌20min，加如20g云母氧化铁红、6g铝粉、10g硅微粉、2g石墨烯浆料、6g三聚磷酸铝、3g锈蚀转化剂搅拌均匀，使用砂磨机研磨至细度50μm以内，加入13.5g实施例1丙烯酸环氧酯树脂、0.5g防沉剂，高速搅拌20min，得防腐涂料。

实施例4

制备高固体份带锈防腐涂料

取25g E51环氧树脂、4g二甲苯、6g正丁醇、5g卡德莱腰果酚环氧稀释剂2016、0.5gbyk052消泡剂、0.5g byk104s分散剂混合均匀，使用高速搅拌机高速搅拌20min，加如15g云母氧化铁红、6g铝粉、10g硅微粉、2g石墨烯浆料、8g三聚磷酸铝、4g磷酸锌、5g锈蚀转化剂搅拌均匀，使用砂磨机研磨至细度50μm以内，加入8.5g实施例2丙烯酸环氧酯树脂、0.5g防沉剂，高速搅拌20min，得防腐涂料。

实施例5

制备高固体份带锈防腐涂料

取30g E51环氧树脂、5g二甲苯、5g正丁醇、8g卡德莱腰果酚环氧稀释剂2016、0.5gbyk052消泡剂、0.5g byk104s分散剂混合均匀，使用高速搅拌机高速搅拌20min，加如15g云母氧化铁红、6g铝粉、5g硅微粉、2g石墨烯浆料、6g三聚磷酸铝、3g锈蚀转化剂搅拌均匀，使用砂磨机研磨至细度50μm以内，加入13.5g实施例2丙烯酸环氧酯树脂、0.5g防沉剂，高速搅拌20min，得防腐涂料。

选用卡德莱NX-5444为固化剂，按照对应比例调配涂料，喷板，测试各项性能。

样板按照国标GB8923-88要求将带锈底材处理到St1级(一般性手工和动力工具除锈，钢材表面无浮锈、无可见的油脂和污垢，无附着不牢的氧化皮和浮尘)，涂装方式为刷涂或喷涂，涂装2遍，每道干膜厚度控制30-50μm，表干后即可进行第二道涂装，样板自然放置7天后，进行各项测试，测试性能见下表1。

按照标准GB/T1725-2007《色漆、清漆和塑料不挥发物含量的测定》测试涂料固含量；按照标准GB1720-79(89)《漆膜附着力测定法》测定涂料附着力；按照标准GB/T1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测定涂料耐中性盐雾性能；按照标准GB/T1731-93《漆膜柔韧性测定法》测定漆膜柔韧性。

表1

本发明的涂料具有固含量高、附着力强、渗透力强的优势，同时有很好的表面容忍能力和耐盐雾性能。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高固体份带锈防腐涂料，其特征在于，包括：底漆和固化剂；

按重量百分比计，所述底漆包括环氧树脂30-50％，丙烯酸环氧酯树脂10-20％、活性稀释剂5-15％、防锈颜料20-40％、稀释溶剂5-15％、锈蚀转化剂2-5％和助剂0-2％；所述底漆与固化剂之间的重量比为8：1～10：1；

其中，所述丙烯酸环氧酯树脂是由丙烯酸类交联单体在引发剂的作用下与环氧树脂交联共聚而成；具体制备方法为：将环氧树脂、溶剂和阻聚剂，边升温边搅拌至环氧树脂完全溶解，升温至85-110℃，开始滴加丙烯酸类交联单体、催化剂和部分引发剂的混合溶液，控制反应温度和滴加速度，滴加完毕后，90-100℃保温1h，然后将剩余的引发剂滴完，保温3小时，得丙烯酸环氧酯树脂；

所述活性稀释剂包括脂肪族缩水甘油醚、芳香族缩水甘油醚和腰果酚缩水甘油醚中的一种或多种；

所述防锈颜料包括云母氧化铁红、铝粉、石墨烯、硅微粉和滑石粉的一种或多种。

2.如权利要求1所述的高固体份带锈防腐涂料，其特征在于，所述环氧树脂为E51环氧树脂。

3.如权利要求1所述的高固体份带锈防腐涂料，其特征在于，所述稀释溶剂选用包含二甲苯和正丁醇的高沸点溶剂油。

4.如权利要求1所述的高固体份带锈防腐涂料，其特征在于，所述锈蚀转化剂包括铬酸锌、磷酸锌和三聚磷酸铝的一种或多种。

5.如权利要求1所述的高固体份带锈防腐涂料，其特征在于，所述助剂包括环氧底漆体系消泡剂、分散剂和防沉剂中的一种或多种；

所述固化剂选用高固低粘固化剂。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的高固体份带锈防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括：

将环氧树脂、活性稀释剂、稀释溶剂、助剂混合均匀，高速搅拌，加入防锈颜料、锈蚀转化剂搅拌均匀，研磨至细度50μm以内，加入丙烯酸环氧酯树脂，高速搅拌，得防腐涂料的底漆；

底漆配合选用的固化剂构成高固体份带锈防腐涂料。

7.如权利要求6高固体份带锈防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸环氧酯树脂的制备方法为：

将环氧树脂、溶剂和阻聚剂，边升温边搅拌至环氧树脂完全溶解，升温至85-110℃，开始滴加丙烯酸类交联单体、催化剂和部分引发剂的混合溶液，控制反应温度和滴加速度，滴加完毕后，90-100℃保温1h，然后将剩余的引发剂滴完，保温3小时，得丙烯酸环氧酯树脂。