CN109627917B - 一种无毒长效无溶剂饮水舱涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工材料技术领域，特别涉及一种无毒长效无溶剂饮水舱涂料及其制备方法。无毒长效无溶剂饮水舱涂料包括甲组分和乙组分；其中，甲组分包括以下原料：环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨基硅烷偶联剂、分散剂、消泡剂、无毒填料、玻璃鳞片、纳米双电层材料、触变剂；乙组分包括以下原料：胺类固化剂、环氧基硅烷偶联剂。结合本发明制备方法制备的无毒长效无溶剂饮水舱涂料，和现有技术先比，具有更低的VOC，VOC低于50g/L；且混合粘度适中，耐盐雾性优异，干膜厚度250μm时耐盐雾性达5000h。此外，附着力不低于11MPa，且通过卫生性能试验，满足饮水舱及饮用水输配水管道及设备内壁的长效防腐防护需求。

Description

一种无毒长效无溶剂饮水舱涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工材料技术领域，特别涉及一种无毒长效无溶剂饮水舱涂料及其制备方法。

背景技术

目前，饮水舱及饮用水输配水管道及设备内壁用的防腐涂料多为溶剂型环氧涂料和无溶剂环氧涂料。其中，无溶剂环氧涂料不含挥发性溶剂(VOC)，具有成膜后挥发性物质少、低VOC排放、不污染水质的特点，为饮水舱及饮用水输配水管道及设备内的空气质量及水质的卫生安全性提供了可靠的保障，是饮水舱涂料的重要发展趋势。

然而，饮水舱及饮用水输配水管道及设备一般存在空间狭窄、结构复杂、阴暗潮湿等特点，对内壁防护涂料的施工和维修造成不便，因此有必要采取防护措施，在保证无毒、无溶剂的前提下，提高无溶剂饮水舱涂料的附着力和防腐性能，延长涂层的使用寿命。

中国专利CN105017938A中，采用E44双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、AGE环氧活性稀释剂及改性聚酰胺和改性脂环胺的组合物为主要成膜物质，高碳直链芳基聚合物为增塑剂改性配方，得到一种附着力10MPa，耐盐雾性为1500h的无溶剂饮水管道涂料。

珠海市威旗防腐科技股份有限公司通过采用超细白炭黑、沉淀硫酸钡、立德粉及锐钛型钛白粉组合物作为配方填料，得到一种附着力5MPa、耐盐雾性为1000h的饮水舱涂料。

中国专利CN102352171A中，通过空心微珠和纤维素等填料改性及附着力促进剂提高涂层的附着力和防腐性能，得到一种附着力15MPa，耐盐雾性为1440h，可用于饮水舱的超耐海洋环境腐蚀的新型环保涂料。

通过上述方法优化配方，虽使饮水舱涂料的防腐性能有一定的提升，但仍然难以满足长效防腐的要求。

发明内容

为解决现有无溶剂饮水舱涂料防腐性能较差的问题，本法提供一种无毒长效无溶剂饮水舱涂料，包括甲组分和乙组分；其中，甲组分包括以下原料：环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨基硅烷偶联剂、分散剂、消泡剂、无毒填料、玻璃鳞片、纳米双电层材料、触变剂；乙组分包括以下原料：胺类固化剂、环氧基硅烷偶联剂。

进一步地，所述甲组分包括以下质量分数的原料组成：

乙组分包括以下质量分数的原料组成：

胺类固化剂 98％～99％

环氧基硅烷偶联剂 1％～2％；

甲组分和乙组分在使用时的质量配比为3～7:1。

进一步地，所述环氧树脂为环氧当量为160～200g/eq的双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂中的一种或两种的组合物。

进一步地，所述二聚酸改性环氧树脂为脂肪族二缩水甘油醚与二聚酸的聚合物，分子量为700～1500，粘度为900～1400cp。

进一步地，所述氨基硅烷偶联剂为KH-550。

进一步地，所述分散剂为BYK110，BYK112，BYK163，BYK180，BYK190， BYK2010中的任一种，或是其任两种组合，或是其三种组合中的一种或几种。

进一步地，所述玻璃鳞片为厚度1～4μm、片径大小为50～300μm的玻璃鳞片。

进一步地，所述纳米双电层材料为以水滑石层板为基体的平均晶片厚度≤25nm、比表面积≤300m²/g、氯化度≥80％的超分子双电层纳米材料。

进一步地，所述触变剂为凹土、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、有机膨润土、气相二氧化硅的一种或几种；所述消泡剂为有机硅消泡剂、硅油和有机矿物消泡剂中的一种或几种，包括但不限于硅油、BYKA530、BYK023、BYK052、BYK053、 BYK057、BYK077；所述无毒填料为滑石粉、钛白粉、沉淀硫酸钡、云母粉、绢云母粉、长石粉及硅灰石粉中的一种或几种。

进一步地，所述胺类固化剂为酚醛胺、脂肪胺、改性脂肪胺、脂环胺及改性脂环胺中的一种或几种；所述环氧基硅烷偶联剂为KH-560。

本发明还提供一种如上任意所述的无毒长效无溶剂饮水舱涂料的制备方法，其中：

甲组分包括以下制备步骤：

步骤a、在50rpm低速搅拌下，向分散缸中加入环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨基硅烷偶联剂、分散剂及消泡剂，并在500rpm下低速分散5min；

步骤b、加入无毒填料和纳米双电层材料，再在1500rpm下高速分散30～ 60min，直至细度≤40μm；

步骤c、在500rpm下缓慢加入玻璃鳞片并分散20min；

步骤d、加入触变剂分散至其呈均匀状态后，过滤包装得甲组分；

乙组分包括以下制备步骤：

在50rpm低速搅拌下，向分散缸中加入环氧基硅烷偶联剂和胺类固化剂，再在500rpm下低速分散5min；过滤包装，即得乙组分。

甲乙组分制备完成后，在使用前，按甲乙组分重量比为(3～7):1的比例配置并混合均匀后，方可进行施工。

本发明提供的无毒长效无溶剂饮水舱涂料具有以下效果：

(1)无溶剂涂料，VOC含量低，粘度低，施工性能好。涂层VOC为45g/L，甲乙组分混合粘度为2540cp，可常温直接施工，无需加热。

(2)无毒性，通过《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》的卫生安全性检验测试。

(3)附着力高、耐盐雾性好，维护周期长。涂层附着力不低于11Mpa；膜厚为250μm时，涂层耐盐雾性试验5000h时无起泡、无生锈、无脱落。

本发明提供的无毒长效无溶剂饮水舱涂料,可延长涂料对腐蚀介质的屏蔽性、提高涂层对基材的附着力，延长涂层的使用寿命，减少涂料的维护成本。

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。

本发明提供如下表所示的实施例：

表1

具体地，实施例1、2中，环氧树脂为环氧当量为160～200g/eq的双酚A 环氧树脂，实施例3为双酚F环氧树脂；

各实施例中，二聚酸改性环氧树脂为脂肪族二缩水甘油醚与二聚酸的聚合物；分子量在700～1500之间，粘度在900～1400cp之间；

氨基硅烷偶联剂均为KH-550；

实施例一分散剂均为BYK110，实施例二分散剂为BYK112，实施例三分散剂为BYK163；

玻璃鳞片均为厚度1～4μm、片径大小为50～300μm；

实施例一触变剂为凹土，实施例二触变剂为聚酰胺蜡，实施例三触变剂为聚乙烯蜡；

实施例一消泡剂为硅油，实施例二消泡剂为BYKA530，实施例三消泡剂为 BYK023；

实施例一无毒填料为滑石粉，实施例二无毒填料为钛白粉，实施例三无毒填料为云母粉；

实施例一胺类固化剂为酚醛胺，实施例二胺类固化剂为脂肪胺，实施例三胺类固化剂为脂环胺；

环氧基硅烷偶联剂均为KH-560。

根据上表实施例中的原料配比，本发明提供以下制备实施例：

各实施例中，甲组分包括以下制备步骤：

步骤a、在50rpm低速搅拌下，向分散缸中加入相应实施例原料配比的环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨基硅烷偶联剂、分散剂及消泡剂，并在500rpm 下低速分散5min；

步骤b、加入相应配比的无毒填料和纳米双电层材料，再在1500rpm下高速分散30-60min，直至细度≤40μm；

步骤c、在500rpm下缓慢加入玻璃鳞片并分散20min；

步骤d、加入触变剂分散至其呈均匀状态后，过滤包装得甲组分；

乙组分包括以下制备步骤：

在50rpm低速搅拌下，向分散缸中加入相应实施例原料配比的环氧基硅烷偶联剂和胺类固化剂，再在500rpm下低速分散5min；过滤包装，即得乙组分。

将实施例1的甲乙组分按甲：乙＝7：1(质量比)、实施例2的甲乙组分按甲：乙＝3：1(质量比)和实施例3的甲乙组分按甲：乙＝5：1(质量比)；各实施例甲乙组分混合后和对比例1以及对比例2进行相应性能测试，其中，对比例1为按照专利CN102352171A《超耐海洋环境腐蚀的新型环保涂料及其制备方法和应用》中实施例1制备的涂料；对比例2为按照专利CN105017938A《一种用于饮用水管道的防腐涂料及其制备方法》中实施例1制备的涂料；测试结果如表2所示。

表2 性能测试结果

通过上表可以看出本发明提供的无毒长效无溶剂饮水舱涂料，和现有技术先比，具有更低的VOC，VOC低于50g/L；且混合粘度适中，耐盐雾性优异，干膜厚度250μm时耐盐雾性达5000h。此外，附着力不低于11MPa，且通过卫生性能试验，满足饮水舱及饮用水输配水管道及设备内壁的长效防腐防护需求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种无毒长效无溶剂饮水舱涂料，其特征在于，由甲组分和乙组分组成；其中，甲组分由以下质量分数的原料组成：

环氧树脂25%～52.3%

二聚酸改性环氧树脂6%～10%

氨基硅烷偶联剂0.1%～1%

分散剂0.1%～1%

消泡剂0.2%～0.8%

无毒填料39%～55%

玻璃鳞片1%～5%

纳米双电层材料0.3%～0.7%

触变剂1%～1.5%；

乙组分由以下质量分数的原料组成：

胺类固化剂98%～99%

环氧基硅烷偶联剂1%～2%；

甲组分和乙组分在使用时的质量配比为3～7:1；

还包括以下制备步骤：

甲组分包括以下制备步骤：

步骤a、在50rpm低速搅拌下，向分散缸中加入环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨基硅烷偶联剂、分散剂及消泡剂，并在500rpm下低速分散5min；

步骤b、加入无毒填料和纳米双电层材料，再在1500rpm下高速分散30～60min，直至细度≤40μm；

步骤c、在500rpm下缓慢加入玻璃鳞片并分散20min；

步骤d、加入触变剂分散至其呈均匀状态后，过滤包装得甲组分；

乙组分包括以下制备步骤：

在50rpm低速搅拌下，向分散缸中加入环氧基硅烷偶联剂和胺类固化剂，再在500rpm下低速分散5min；过滤包装，即得乙组分；

所述环氧树脂为环氧当量为160～200g/eq的双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂中的一种或两种的组合物；

所述二聚酸改性环氧树脂为脂肪族二缩水甘油醚与二聚酸的聚合物，分子量为700～1500，粘度为900～1400cp；

所述玻璃鳞片为厚度1～4μm、片径大小为50~300μm的玻璃鳞片；

所述纳米双电层材料为以水滑石层板为基体的平均晶片厚度≤25nm、比表面积≤300m²/g、氯化度≥80%的超分子双电层纳米材料。

2.根据权利要求1所述的无毒长效无溶剂饮水舱涂料，其特征在于：所述氨基硅烷偶联剂为KH-550。

3.根据权利要求1所述的无毒长效无溶剂饮水舱涂料，其特征在于：所述分散剂为BYK110，BYK112，BYK163，BYK180，BYK190，BYK2010中的任一种，或是其任两种组合，或是其三种组合。

4.根据权利要求1所述的无毒长效无溶剂饮水舱涂料，其特征在于：所述触变剂为凹土、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、有机膨润土、气相二氧化硅的一种或几种；所述消泡剂为有机硅消泡剂和有机矿物消泡剂中的一种或几种；所述无毒填料为滑石粉、钛白粉、沉淀硫酸钡、云母粉、绢云母粉、长石粉及硅灰石粉中的一种或几种；所述胺类固化剂为酚醛胺、脂肪胺、改性脂肪胺、脂环胺及改性脂环胺中的一种或几种；所述环氧基硅烷偶联剂为KH-560。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述的无毒长效无溶剂饮水舱涂料的制备方法，其特征在于：

甲组分包括以下制备步骤：

步骤a、在50rpm低速搅拌下，向分散缸中加入环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨基硅烷偶联剂、分散剂及消泡剂，并在500rpm下低速分散5min；

步骤b、加入无毒填料和纳米双电层材料，再在1500rpm下高速分散30～60min，直至细度≤40μm；

步骤c、在500rpm下缓慢加入玻璃鳞片并分散20min；

步骤d、加入触变剂分散至其呈均匀状态后，过滤包装得甲组分；

乙组分包括以下制备步骤：

在50rpm低速搅拌下，向分散缸中加入环氧基硅烷偶联剂和胺类固化剂，再在500rpm下低速分散5min；过滤包装，即得乙组分。