CN110358403B - 一种基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料及其制备方法与应用。防腐涂料由A组分和B组分组成，所述A组分由25‑85重量份环氧树脂、5‑30重量份增强型反应性溶剂、5‑40重量份环状碳酸酯活性溶剂和5‑30重量份偶联剂组成；所述的环状碳酸酯活性溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、碳酸甘油酯；所述B组分由70‑98重量份固化剂和2‑30重量份催化剂。本发明的涂料粘度低，施工性能好，而且VOCs低，绿色、健康、环保。特别是，环状碳酸酯活性溶剂反应形成的活性羟基能够与偶联剂将进一步交联，形成双交联网络，提高涂层综合性能，有效解决了涂料良好施工性与优异涂层性能间的矛盾问题。

Description

一种基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料及其制备方法与 应用

技术领域

本发明属于环氧防腐涂料领域，具体涉及一种基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料及其制备方法与应用。

背景技术

传统溶剂型涂料往往在涂刷过程中伴随着大量溶剂的挥发，不仅影响施工人员身体健康，破坏环境；而且挥发的溶剂在涂层结构中容易留下针孔缺陷，成为涂层中的薄弱环节，致使腐蚀因子能够通过针孔渗透于基材中，对基材直接造成腐蚀。相比之下，低VOCs、高固含是涂料的一个重要发展趋势。而制备这类涂料的关键在于使用挥发性低的反应性溶剂对树脂进行稀释，从而得到“无溶剂涂料”。该类反应性溶剂不但在涂刷过程中挥发量较少，而且它还能够参与涂料中的化学反应，最终与树脂及颜料形成化学性质稳定的固结体，因而无溶剂环氧涂料固含量极高，甚至能达到95％以上，不仅减少了环境污染及施工人员的伤害，而且有效减少了涂层中的针孔缺陷，对基材的耐腐蚀性能有着明显的提高。

对于环氧涂料，其反应性溶剂一般为含有环氧基团的缩水甘油醚类液体。根据环氧基团的含量，一般可以分为：单官能度、双官能度和多官能度缩水甘油醚。此外，缩水甘油醚的粘度随着官能度的提高而提高，即其稀释环氧树脂的能力随之下降。因此，为了提高涂料的可施工性，一般使用官能度低、分子量小的缩水甘油醚为反应性溶剂。然而，低官能度缩水甘油醚的加入往往将大幅降低涂层的综合性能，难以满足涂层的防腐蚀要求。显然，缩水甘油醚类反应性溶剂使得环氧涂料存在着良好施工性与优异涂层性能间的矛盾问题。新型反应性溶剂的开发是无溶剂环氧涂料的重要发展方向。公开号为CN105238218A的中国专利申请中，以羰基化合物为环氧树脂的反应性溶剂，制备了一系列环氧涂料。羰基化合物不仅具有良好的稀释性能，而且还能与环氧固化剂发生席夫反应，是一种新型的环氧反应性溶剂。该类涂料具有低粘度、高润湿性能的特点能够有效渗透于多孔介质的孔隙内部，提高其表面强度及抗渗透性能，是对环氧涂料的一个重要的突破。特别是，该涂料还通过醛与酮两类不同的羰基化合物之间的醛酮缩合反应，大幅度提高涂层分子的交联密度，明显提高了涂层的综合性能。然而，虽然该涂料的VOCs有了大幅度的降低，但低分子量的醛类及酮类化合物在涂料施工前期难免存在少量溶剂的挥发，其固含量难以达到95％以上。因此，新型反应性溶剂的开发依然需要更多的探索与开发。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料。该涂料使用的环状碳酸酯活性溶剂为低挥发性小分子。涂料粘度低，施工性能好，而且VOCs低，绿色环保。特别是，溶剂反应形成的活性羟基能够与偶联剂将进一步交联，形成双交联网络，进一步提高涂层综合性能，有效解决了涂料良好施工性与优异涂层性能间的矛盾问题。

本发明的另一目的在于提供上述基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料，由A组分和B组分组成，A组分、B组分的重量比为(100:3)～(100:40)；

所述的A组分由25-85重量份环氧树脂、5-30重量份增强型反应性溶剂、5-40重量份环状碳酸酯活性溶剂和5-30重量份偶联剂组成；所述的环状碳酸酯活性溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、碳酸甘油酯中的一种以上；

所述的B组分由70-98重量份固化剂和2-30重量份催化剂。

优选的，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂；其中，双酚A型环氧树脂为E-51、E-44、E-20，双酚F型环氧树脂为F-51、F-44。

优选的，所述的增强型反应性溶剂为缩水甘油醚类化合物，具体为乙二醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚或三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中的一种以上。

优选的，所述的偶联剂为苯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、正硅酸四乙酯、二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种以上。

优选的，所述的固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚酰胺651、聚酰胺650、酚醛胺T-31、酚醛胺701、酚醛胺810、酚醛胺910中的一种以上。

优选的，所述的催化剂为三乙醇胺、二甲基苯胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、三苯基膦或甲基四氢苯酐中的一种以上。

所述的基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料的制备方法为：

(1)将25-85重量份的环氧树脂、5-30重量份的增强型反应性溶剂、5-40重量份的环状碳酸酯活性溶剂和5-30重量份的偶联剂混合搅拌均匀得A组份；

(2)将70-98重量份的固化剂和2-30重量份的催化剂混合搅拌均匀得B组分；

(3)将A、B组分按照重量比100:3～100:30混合搅拌均匀，得到双交联型无溶剂环氧防腐涂料即为所述基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料。

本发明的涂料可以应用于能源、化工、海洋、桥梁、市政、房建等领域的钢结构及混凝土结构的防腐蚀工程。

本发明通过使用低粘度、低挥发性的环状碳酸酯类小分子为溶剂，特别是溶剂活化过程中的所形成的活性羟基能够与偶联剂将进一步交联，形成双交联网络，从而有效解决了涂料良好施工性与优异涂层性能间的矛盾问题。

本发明相对于现有技术具备如下的突出优点和效果：

(1)本涂料通过使用新型低挥发性的反应性溶剂，大幅降低了涂料的VOCs，是一种绿色、健康、环保的新型涂料。

(2)新型反应性溶剂能有效降低涂料粘度，保证了涂料的可施工性能。

(3)环状碳酸酯活性溶剂反应形成的活性羟基能够与偶联剂将进一步交联，形成双交联网络，进一步提高涂层综合性能，有效解决了涂料良好施工性与优异涂层性能间的矛盾问题。

(4)本防腐涂料具有优异的力学性能、耐腐蚀性能及耐久性能，是一种性能优异的防腐涂料。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。以下实施例中原料份数均为重量份数。

实施例1

将85份E-51(环氧树脂)，5份丙三醇三缩水甘油醚，5份碳酸丁烯酯，5份苯基三甲氧基硅烷混合均匀得A组分；将50份三乙烯四胺，48份650(聚酰胺)，2份三苯基膦混合均匀得B组分；将A组分与B组分按照质量比100:3混合均匀得到基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料。

实施例2

将47份E-44(环氧树脂)，8份新戊二醇二缩水甘油醚，15份碳酸乙烯酯，15份二苯基二甲氧基硅烷，15份正硅酸四乙酯混合均匀得A组分；将70份三乙烯四胺，18份810(酚醛胺)，6份二甲基苯胺，6份2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚混合均匀得B组分；将A组分与B组分按照质量比100:15混合均匀得到基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料。

实施例3

将30份E-51(环氧树脂)，30份E-20(环氧树脂)，5份1,4-丁二醇二缩水甘油醚，22份三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，6份碳酸甘油酯，7份二甲基二甲氧基硅烷混合均匀得A组分；将30份二乙烯三胺，55份651(聚酰胺)，15份2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚混合均匀得B组分；将A组分与B组分按照质量比100:25混合均匀得到基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料。

实施例4

将30份E-51(环氧树脂)，17份F-51(环氧树脂)，30份乙二醇二缩水甘油醚，1份碳酸乙烯亚乙酯，11份碳酸丙烯酯，11份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷混合均匀得A组分；将50份四乙烯五胺，26份701(酚醛胺)，24份甲基四氢苯酐混合均匀得B组分；将A组分与B组分按照质量比100:11混合均匀得到基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料。

实施例5

将20份E-44(环氧树脂)，5份F-44(环氧树脂)，14份二丙二醇二缩水甘油醚，40份碳酸丙烯酯，21份甲基三甲氧基硅烷混合均匀得A组分；35份910(酚醛胺)，35份T-31，30份三乙醇胺混合均匀得B组分；将A组分与B组分按照质量比100:30混合均匀得到基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料。

实施例6

将64份E-44(环氧树脂)，6份新戊二醇二缩水甘油醚，10份碳酸丁烯酯，20份甲基三甲氧基硅烷混合均匀得A组分；将41份四乙烯五胺，50份910(酚醛胺)，2份二甲基苯胺，7份2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚混合均匀得B组分；将A组分与B组分按照质量比100:7混合均匀得到基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料。

表1为实例1-6制得基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料的部分性能参数表。

表1基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料的性能

备注：1)VOC按照GB/T 18581的要求测试；2)粘度使用旋转粘度计测试；3)附着力按照GB/T 1720的要求测试；4)耐酸性、耐碱性及耐盐雾按照HG/T5177的要求测试。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料，其特征在于，由A组分和B组分组成，A组分、B组分的重量比为(100:3)～(100:40)；

所述的A组分由25-85重量份环氧树脂、5-30重量份增强型反应性溶剂、5-40重量份环状碳酸酯活性溶剂和5-30重量份偶联剂组成；所述的环状碳酸酯活性溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、碳酸甘油酯中的一种以上；

所述的B组分由70-98重量份固化剂和2-30重量份催化剂；所述的固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚酰胺651、聚酰胺650、酚醛胺T-31、酚醛胺701、酚醛胺810、酚醛胺910中的一种以上；

所述的偶联剂为苯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、正硅酸四乙酯、二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种以上。

2.根据权利要求1所述的一种基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料，其特征在于，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂；其中，双酚A型环氧树脂为E-51、E-44、E-20，双酚F型环氧树脂为F-51、F-44。

3.根据权利要求1所述的一种基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料，其特征在于，所述的增强型反应性溶剂为缩水甘油醚类化合物，具体为乙二醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚或三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中的一种以上。

4.根据权利要求1所述的一种基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料，其特征在于，所述的催化剂为三乙醇胺、二甲基苯胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、三苯基膦或甲基四氢苯酐中的一种以上。

5.权利要求1-4任一项所述的基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将25-85重量份的环氧树脂、5-30重量份的增强型反应性溶剂、5-40重量份的环状碳酸酯活性溶剂和5-30重量份的偶联剂混合搅拌均匀得A组份；

(2)将70-98重量份的固化剂和2-30重量份的催化剂混合搅拌均匀得B组分；

(3)将A、B组分按照重量比100:3～100:30混合搅拌均匀，得到双交联型无溶剂环氧防腐涂料即为所述基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料。

6.权利要求1-4任一项所述的基于环状碳酸酯活性溶剂的防腐涂料在钢结构及混凝土结构的防腐蚀工程中的应用。