CN109722148A

CN109722148A - 一种触变型无溶剂环氧涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN109722148A
Application number: CN201910003775.7A
Authority: CN
Inventors: 郑如龙; 赖华生; 段自勤
Original assignee: ZHUHAI WINNER ANTICORROSION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHUHAI WINNER ANTICORROSION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2019-01-03
Filing date: 2019-01-03
Publication date: 2019-05-07
Anticipated expiration: 2039-01-03
Also published as: CN109722148B

Abstract

本发明公开了一种触变型无溶剂环氧涂料及其制备方法，涉及涂料及其制备方法。所述触变型无溶剂环氧涂料的触变性能由改性环氧树脂与异氰酸酯预聚体反应生成的聚脲提供，所述聚脲具有如下分子结构特征：

Description

一种触变型无溶剂环氧涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料及其制备方法，尤其是一种触变型无溶剂环氧涂料及其制备方法。

背景技术

目前工业重防腐领域广泛使用的自干型无溶剂环氧涂料在保证施工不流挂的情况下，设计的一道施工膜厚通常为200～500μm。在一道施工膜厚要求较高时，需要涂料有足够的施工粘度，特别是具有良好的触变性能。涂料的触变性能一般是通过添加触变剂来实现的，传统的触变剂主要有气相二氧化硅、聚酰胺蜡及改性蓖麻油等，此外，某些颜填料也具有较好的触变性增稠作用。从技术上来看，有几方面原因限制了进一步提高无溶剂环氧涂料的一道施工厚度，其一是传统触变剂加入后不易分散起效，特别是加入后因粘度过高而导致生产工艺性差等问题；其二是过量使用传统触变剂可能对涂层性能造成不良的影响；其三是触变剂由氢键的弱作用力提供触变效果，湿涂层体质强度低，厚涂施工性较差。为解决工艺性问题，部分产品将易分散的填料独立包装并在施工前混入主剂后强制搅匀再使用，通过刮涂施工可以一次得到厚度在1000μm左右的无溶剂环氧涂层。尽管如此，若要在确保性能的情况下一次性获得2mm～5mm甚至更厚的环氧涂层，采用传统方法仍难以实现。特别是由于环氧材料本身高硬度、柔韧性差的性质，在一道施工达到1mm以上厚度后容易因冲击、弯曲等多种原因引起开裂现象，并且可能存在由于内聚作用而影响附着力的情况，因而需要同时对其进行增韧改性。

发明内容

本发明旨在提供一种双组分触变型无溶剂环氧涂料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种触变型无溶剂环氧涂料，其触变性能由改性环氧树脂与异氰酸酯预聚体反应生成的聚脲提供，所述聚脲具有如下分子结构特征：

所述触变型无溶剂环氧涂料由甲、乙双组分组成；其中，甲组分包括液体环氧树脂100份，活性环氧稀释剂10～30份，改性环氧树脂30～60份，异氰酸酯预聚体10～50份，分散剂0.5～2份，消泡剂0.5～2份，颜填料30～150份；乙组分为胺固化剂30～100份。

所述液体环氧树脂是环氧值为0.51～0.56eq/100g的双酚A型环氧树脂；作为本发明的一个具体实施例，所述液体环氧树脂为环氧E51。

所述活性环氧稀释剂为丁基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、C12～C14烷基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的一种或几种组合。

所述改性环氧树脂是由具备双环氧官能团分子结构的二元环氧树脂与双伯胺官能团分子结构的二元胺扩链剂进行受控反应制备而得，具有如下分子结构特征：

所述改性环氧树脂的环氧值为0.1～0.25eq/100g；优选为0.15～0.2eq/100g。

所述二元环氧树脂为环氧E51、E44、乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的一种或多种组合。

所述二元胺扩链剂为二元聚醚胺、二元芳香胺中一种或两者组合。

所述二元聚醚胺为亨斯曼先进化工材料公司的D-230、D-400、ED-600、ED-900、D-2000中的一种或几种组合。所述二元芳香胺为二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、3-氯-3’-乙基-4，4’-二氨基二苯甲烷中的一种或几种组合。

所述异氰酸酯预聚体为异氰酸酯单体经二元胺扩链剂扩链后的端异氰酸酯预聚体，其NCO含量为10％～18％，优选为13％～15％。

一种如上所述触变型无溶剂环氧涂料的制备方法，包括以下步骤：将液体环氧树脂和活性环氧稀释剂混合均匀，加分散剂、消泡剂及颜填料分散并研磨至细度为30～80μm；再加入改性环氧树脂并搅拌均匀，在保持100～300rpm的搅拌条件下加异氰酸酯预聚体搅拌均匀后出料。需要说明的是，在无溶剂环氧涂料的制备方法中，乙组分胺固化剂单独为一组分，只有在使用时才与甲组分混合，因此上述制备方法通常就是指甲组分的制备。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1)本发明的触变型无溶剂环氧涂料通过其分散的聚脲结构与环氧树脂发生链缠绕或形成互穿网络结构，另一方面通过形成氢键作用，从而建立起庞大的触变网络，并在提供强触变效果的同时仍然保持很高的体质强度。由于这种特殊的增稠效果，本发明提供的无溶剂环氧涂料在刮涂施工时可以一次性获得5mm以上的超厚涂层而不流挂，并且具有良好的施工手感。

2)相较于使用传统气相二氧化硅、聚酰胺蜡等触变剂，本发明提供的触变调节剂方案在制备工艺上具有明显的优势。由于触变网络结构是在制备工艺的最后一步通过混合体系中的化学反应形成，不但在触变效果的调整上具有极高的便利性和灵活性，而且完全避免了使用传统触变剂时不易分散研磨的问题。

3)与传统触变剂的使用会降低体系交联密度及涂层强度相反，本发明提供的触变型无溶剂环氧涂料中，其触变网络的聚脲主链上有大量环氧基侧链，能够与胺固化剂进一步反应，从而确保了体系的交联密度与涂层的强度，进而保证涂层优异的防腐性能。

4)本发明提供的无溶剂环氧涂料中，其触变网络结构还具有良好的增韧改性作用，可使涂层具有一定的柔韧性或弹性，提高了涂层的抗冲击性能，从而使得涂层即使在一次性施工5mm的超厚情况下也不出现脆裂问题。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的权利要求做进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明保护范围内所做的修改，仍在本发明的保护范围内。

实施例1

先将20份乙二醇二缩水甘油醚与15份3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷混合，搅匀后在60℃保温反应2h，降至常温得到改性环氧树脂备用；将100份环氧树脂E51与另外15份乙二醇二缩水甘油醚混合均匀，再依次加入分散剂BNK-NSF163 0.5份、分散剂BNK-NSF161 0.5份，消泡剂Tech-430 1.5份，炭黑1份、钛白粉20份、沉淀硫酸钡20份、灰色云母氧化铁50份，分散后研磨至细度为80μm；再加入前面改性环氧树脂，搅拌均匀后，将转速调整至200rpm情况下加入40份异氰酸酯预聚体搅拌均匀后出料，得触变型无溶剂环氧涂料。

其中，20份乙二醇二缩水甘油醚为二元环氧树脂，3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷为二元胺扩链剂，另外15份乙二醇二缩水甘油醚为活性环氧稀释剂，BNK-NSF163和BNK-NSF161为分散剂，Tech-430为消泡剂，炭黑、钛白粉、沉淀硫酸钡和灰色云母氧化铁为颜填料。

实施例2

先将20份乙二醇二缩水甘油醚与20份D-400混合，搅匀后在60℃保温反应3h，降至常温得到改性环氧树脂备用；将100份环氧树脂E51与10份丁基缩水甘油醚和10份聚丙二醇二缩水甘油醚混合均匀，再依次加入分散剂BNK-NSF163 0.5份、消泡剂Tech-430 1.0份、氧化铁红15份、红色云母氧化铁80份、重晶石粉30份，分散后研磨至细度为65μm；再加入前面改性环氧树脂，搅拌均匀后，将转速调整至300rpm情况下加入30份异氰酸酯预聚体搅拌均匀后出料，得触变型无溶剂环氧涂料。

其中，乙二醇二缩水甘油醚为二元环氧树脂，D-400为二元聚醚胺，丁基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚为活性环氧稀释剂，BNK-NSF163为分散剂，Tech-430为消泡剂，氧化铁红，红色云母氧化铁和重晶石粉为颜填料。

实施例3

先将25份环氧树脂E51与6.5份D-230混合，搅匀后在70℃保温反应1h，降至常温得到改性环氧树脂备用；将另外100份环氧树脂E51与15份C12～C14烷基缩水甘油醚混合均匀，再依次加入分散剂BNK-NSF163 0.5份、消泡剂Tech-430 2.0份、氧化铁红15份、滑石粉10份、重晶石粉100份，分散后研磨至细度为40μm；再加入前面改性环氧树脂，搅拌均匀后，将转速调整至300rpm情况下加入10份异氰酸酯预聚体搅拌均匀后出料，得触变型无溶剂环氧涂料。

其中，25份环氧树脂E51为二元环氧树脂，D-230为二元聚醚胺，C12～C14烷基缩水甘油醚为活性环氧稀释剂，BNK-NSF163为分散剂，Tech-430为消泡剂，氧化铁红、滑石粉和重晶石粉为颜填料。

实施例4

先将25份环氧树脂E51、10份乙二醇二缩水甘油醚、20份D-400混合，搅匀后在40℃保温反应5h，降至常温得到改性环氧树脂备用；将另外100份环氧树脂E51与15份C12～C14烷基缩水甘油醚混合均匀，再依次加入分散剂BNK-NSF163 0.8份、分散剂BNK-NSF161 0.5份，消泡剂HX-2090 0.5份，炭黑5份、钛白粉30份，分散后研磨至细度为30μm；再加入前面改性环氧树脂，搅拌均匀后，将转速调整至200rpm情况下加入16份异氰酸酯预聚体搅拌均匀后出料，得触变型无溶剂环氧涂料。

其中，25份环氧树脂E51、乙二醇二缩水甘油醚为二元环氧树脂，D-400为二元聚醚胺，C12～C14烷基缩水甘油醚为活性环氧稀释剂，BNK-NSF163和BNK-NSF161为分散剂，HX-2090为消泡剂，炭黑和钛白粉为颜填料。

下面对实施例1-4制备的触变型无溶剂环氧涂料进行外观形状、抗流挂性能、抗冲击性以及附着力的性能测试。其中，抗流挂性能的测试方法为：采用刮涂法或可调式漆膜制备器制备湿膜厚度为5mm的均匀涂层样板，立即将样板竖直放置，并使刮涂方向与水平面平行，保持竖直状态静置养护(或表干后再平放养护)至涂层实干，用千分尺检测同一竖直方向上不同位置的涂层厚度，如涂层相隔5cm的两处厚度相差不超过0.5mm，即认为其抗流挂性达到5mm以上。

结果详见表1：

表1：

Claims

1.一种触变型无溶剂环氧涂料，其特征在于，所述触变性能由改性环氧树脂与异氰酸酯预聚体反应生成的聚脲提供，所述聚脲具有如下分子结构特征：

2.根据权利要求1所述触变型无溶剂环氧涂料，其特征在于，所述触变性无溶剂环氧涂料由甲、乙双组分组成；其中，甲组分包括液体环氧树脂100份，活性环氧稀释剂10～30份，改性环氧树脂30～60份，异氰酸酯预聚体10～50份，分散剂0.5～2份，消泡剂0.5～2份，颜填料30～150份；乙组分为胺固化剂30～100份。

3.根据权利要求2所述触变型无溶剂环氧涂料，其特征在于，所述液体环氧树脂是环氧值为0.51～0.56eq/100g的双酚A型环氧树脂。

4.根据权利要求2所述触变型无溶剂环氧涂料，其特征在于，所述活性环氧稀释剂为丁基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、C₁₂～C₁₄烷基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的一种或几种组合。

5.根据权利要求1或2所述触变型无溶剂环氧涂料，其特征在于，所述改性环氧树脂是由具备双环氧官能团分子结构的二元环氧树脂与双伯胺官能团分子结构的二元胺扩链剂进行受控反应制备而得，具有如下分子结构特征：

6.根据权利要求5所述触变型无溶剂环氧涂料，其特征在于，所述改性环氧树脂的环氧值为0.1～0.25eq/100g。

7.根据权利要求5所述触变型无溶剂环氧涂料，其特征在于，所述二元环氧树脂为环氧E51、E44、乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的一种或多种组合。

8.根据权利要求5所述触变型无溶剂环氧涂料，其特征在于，所述二元胺扩链剂为二元聚醚胺、二元芳香胺中一种或两者组合。

9.根据权利要求1或2所述触变型无溶剂环氧涂料，其特征在于，所述异氰酸酯预聚体为异氰酸酯单体经二元胺扩链剂扩链后的端异氰酸酯预聚体，其NCO含量为10％～18％。

10.一种如权利要求1-9任一所述触变型无溶剂环氧涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将液体环氧树脂和活性环氧稀释剂混合均匀，加分散剂、消泡剂及颜填料分散并研磨至细度为30～80μm；再加入改性环氧树脂并搅拌均匀，在保持100～300rpm的搅拌条件下加异氰酸酯预聚体搅拌均匀后出料。