CN110564264A

CN110564264A - 一种水性无溶剂环氧防腐涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN110564264A
Application number: CN201910864371.7A
Authority: CN
Inventors: 马翔宇
Original assignee: Zhuhai Zhanchen New Material Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Zhanchen New Material Co Ltd
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2019-12-13

Abstract

本发明涉及中油石化重防腐技术领域，具体涉及原油及化学品储罐内壁重度腐蚀环境下所使用的一种水性无溶剂环氧防腐涂料及其制备方法。包括以下重量百分比组份：无溶剂水性环氧树脂30～50％，活性稀释剂1～10％，颜料40～55％，助剂1～5％，上述各个组分的百分比之和为100％。本发明中创新的使用了无溶剂水性环氧树脂和无溶剂水性环氧固化剂作为主要成膜物质，树脂和固化剂在分子结构中引入少量亲水基团，涂料在设计时加入亲水的活性稀释剂降低产品粘度。产品本身具有粘度低、无溶剂、防腐性能优异的特点，同时由于分子结构中引入亲水基团，因此产品可以溶于水。

Description

一种水性无溶剂环氧防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及中油石化重防腐技术领域，具体涉及原油及化学品储罐内壁重度腐蚀环境下所使用的一种水性无溶剂环氧防腐涂料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂涂料具有附着力强、硬度高、耐磨、耐盐雾、耐酸碱、固含量高、丰满度高等优点。因此，广泛用作工业重防腐涂料、防锈底漆、油罐涂料、饮用水箱涂料等。

由于环氧树脂本身粘度较大，需要使用溶剂将其稀释以降低树脂粘度，以便制备涂料产品。故此常规传统溶剂型环氧涂料，体系内具有大量的有机溶剂(VOC)，在施工状态下通常VOC含量达到数百g/L，对于生态环境有较大的危害，同时有机溶剂易燃易爆，对于人民群众安全也存在极大的隐患。

近年来兴起的水性涂料，其本身VOC含量较低，且由于体系内水的存在，闪点通常高于60℃，不属于危险品，在储存使用过程中都不会有爆燃的风险。

但市售的水性环氧乳液，通常固含量仅在60％左右，制备成漆的固含量相应较低，一次成膜厚度仅在50～60微米，无法做到单道厚涂。如果一次成膜厚度过高，则产品内的水分很难逸散出去，如水分滞留在漆膜内，则会严重影响涂料的防腐性能。

而用于储罐内壁涂装的重防腐涂料，为了适应超长的防腐年限以及不同化学品的侵蚀，配套涂膜总的厚度基本上要达到300微米左右。使用常规的溶剂型涂料，基本上2～3道涂装即可达到规定厚度，而使用目前市售的水性环氧涂料，则至少需要涂装5～6道，严重影响了施工进度。另外，水性漆由于本身具有较多的亲水基团，涂膜的防腐性能较油性漆相对逊色，故此在重防腐领域，尤其是石化储罐方面还鲜有业绩。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足和缺陷，提供一种不含有VOC且能够重防腐的水性无溶剂环氧防腐涂料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种水性无溶剂环氧防腐涂料，包括以下重量百分比组份：无溶剂水性环氧树脂30～50％，活性稀释剂1～10％，颜料40～55％，助剂1～5％，上述各个组分的百分比之和为100％。

还包括水性无溶剂环氧防腐涂料用固化剂，所述无溶剂水性环氧树脂与水性无溶剂环氧防腐涂料用固化剂的重量比为2：1。

其中所述颜料包括着色颜料和防锈颜料，所述着色颜料占总重量的百分比为5～10％，着色颜料在涂膜中起到增加遮盖力的作用；所述防锈颜料占总重量的百分比为35～45％，所采用的防锈颜料多为片状结构，依靠片状颜料于涂膜中形成多达数十层“搭接层”，从而对腐蚀介质产生屏蔽效应。

其中活性稀释剂为C12-C14烷基缩水甘油醚(AGE)和/或丁基缩水甘油醚(BGE)。

其中所述着色颜料为钛白粉和/或氧化铁黑。所述防锈颜料为复合磷酸锌、云母粉、玻璃鳞片的一种或多种。

所述助剂包括：分散剂、流平剂、消泡剂和触变助剂。所述分散剂为TEGO Dispers651和/或TEGO Dispers 652；所述消泡剂为TEGO Airex 901W和/或TEGO Foamex 810；所述流平剂为TEGO Glide 410和/或TEGO Glide 4100；所述触变助剂为Borchi 0620和/或RHEOLATE 299。

一种水性无溶剂环氧防腐涂料的制作方法，包括如下步骤：

1)将无溶剂水性环氧树脂与活性稀释剂、分散剂、着色颜料混合，得到第一混合体系；

2)将第一混合体系研磨至细度≤50μm，得到研磨浆料；

3)在800～1200rpm转速下，加入防锈颜料，得到第二混合体系；

4)将第二混合体系与流平剂、消泡剂、触变助剂搅拌混合，得到水性无溶剂环氧防腐涂料主剂；

5)将无溶剂水性环氧固化剂分装，得到水性无溶剂环氧防腐涂料用固化剂；

6)水性无溶剂防腐涂料主剂与水性无溶剂环氧防腐涂料用固化剂混合，即组成水性无溶剂环氧防腐涂料。

本发明采用无溶剂水性环氧树脂，配合参与反应的活性稀释剂，与水性无溶剂环氧防腐涂料用固化剂作为主要成膜物质，涂料体系内没有任何人为添加的有机溶剂(即VOC)，可做到真正的零VOC。同时，本发明中的涂料产品，由于主要成膜的无溶剂水性环氧树脂和水性无溶剂环氧防腐涂料用固化剂中含有亲水基团，能够和水以任意比混融，在涂料的施工阶段可使用清洁的自来水作为稀释剂，降低涂装施工粘度。同时，由于涂料本身溶于水，故此在涂料涂装施工完成后，可以用自来水清洗涂装设备，有效的做到了在施工环节不引入任何的VOC。

所述无溶剂水性环氧树脂与水性无溶剂环氧防腐涂料用固化剂的重量比为2：1，故此涂膜的盐基比(即颜填料与固体树脂的重量比)约为0.5～1.2，颜填料为颜料，固体树脂为水性无溶剂环氧防腐涂料，较高的盐基比有助于降低成本，同时防锈颜料也可有效的形成屏蔽层，即可提高涂膜机械强度、增加涂膜耐腐蚀性能，又能够有效降低配方成本，且通过了实施例实验验证，因此在本发明依照上述原料加入量进行配方设计。

本发明工艺制成的产品在加水稀释比例＜10％时，单道成膜厚度＞150微米，在储罐内壁两道涂装即可达到300微米以上厚度，施工性能与常规油性涂料相当。

在所述步骤1)中，所述分散剂为TEGO Dispers 651和/或TEGO Dispers 652。

在所述步骤3)中，所述消泡剂为TEGO Airex 901W和/或TEGO Foamex 810；所述流平剂为TEGO Glide 410和/或TEGO Glide 4100；所述触变助剂为Borchi 0620和/或RHEOLATE 299。本体系中，消泡剂和流平剂等助剂，与填料同时添加会造成填料对助剂的抢先吸附，降低了助剂效果，因此通常在颜填料达到细度要求后，后添加加入；触变剂为缔合型聚氨酯类触变剂，具有良好的增稠、触变作用。但这种类型的触变剂本身粘度较高，分散性不佳，在生产过程中需要施加较高的剪切力方能够良好分散；其他助剂体系添加完成后，最后加入触变助剂，且触变助剂应在90±10min内缓慢滴加，其目的是保证助剂在添加过程中能够得到良好的分散，以此充分发挥助剂效果。

其中所述水性无溶剂环氧防腐涂料的主剂和固化剂的质量固体分均＞95％。

在所述步骤1)中，所述混合时的转速条件为600～800rpm；所述步骤3)中，所述混合时的转速条件为800～1200rpm；所述步骤4)中，所述混合的转速条件为800rpm。

在所述步骤1)中，所述无溶剂水性环氧树脂为珠海展辰新材料有限公司自产的W5600型树脂，该型树脂在树脂链段中引入了特殊的乳化基团，使得该树脂在具有较低的粘度的同时，可以在外加剪切力下，与水形成稳定的溶液，从而达到水性化的目的。该型树脂固体分可达到95％以上，体系内不含任何溶剂；所述步骤5)中，所述无溶剂水性环氧固化剂为珠海展辰新材料有限公司自产的H-100型固化剂，该型固化剂为展辰公司合成生产，为一种无溶剂改性聚酰胺固化剂，该固化剂在基础胺改性加成过程中，在分子结构中引入特殊的乳化基团，使得该固化剂在具有较低的粘度的同时，可以与水形成稳定的溶液，从而达到水性化的目的。该固化剂的固体分可达到95％以上，体系内不含任何溶剂。固化剂与树脂的最佳配比为1:2，此配比下固化物具有最佳的耐化学品性能。

本发明相比现有技术包括以下优点及有益效果：本发明中创新的使用了无溶剂水性环氧树脂和无溶剂水性环氧固化剂作为主要成膜物质，树脂和固化剂在分子结构中引入少量亲水基团，涂料在设计时加入亲水的活性稀释剂降低产品粘度。产品本身具有粘度低、无溶剂、防腐性能优异的特点，同时由于分子结构中引入亲水基团，因此产品可以溶于水。

本发明的产品在施工时，两组分混合后使用无空气喷涂设备直接施工，施工时不需要加入水，不需担心涂膜内水分逸散问题，因此解决掉了常规水性环氧涂料无法厚涂施工的缺陷。同时产品本身亲水，可使用自来水清洗施工设备，因此不会造成涂装现场增加VOC排放。另外由于涂料本身不含溶剂，故此在储存运输过程中没有燃爆的风险，是真正意义上的环保型涂料产品。

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。

本发明的具体实施过程如下：

一、按表1的五种实施例分别称量(单位：g)：

表1实施例配方表

在实施例1中：所述防锈颜料由复合磷酸锌、云母粉、玻璃鳞片组成，其中复合磷酸锌、云母粉、玻璃鳞片的投料质量比为1∶2∶2。分散剂由TEGO Dispers 651、TEGO Dispers652组成，其中TEGO Dispers 651、TEGO Dispers 652的投料质量比为1∶1。着色颜料由钛白粉、氧化铁黑组成，投料质量比为100∶1。流平剂由TEGO Glide 410、TEGO Glide 4100组成，其中TEGO Glide 410、TEGO Glide 4100的投料质量比为1∶2。消泡剂由TEGO Airex 901W、TEGO Foamex 810组成，其中TEGO Airex 901W、TEGO Foamex 810的投料质量比为2∶1。增稠剂由Borchi 0620、RHEOLATE 299组成，其中Borchi 0620、RHEOLATE 299的投料质量比为3∶1。

在实施例2中：所述防锈颜料由复合磷酸锌、云母粉、玻璃鳞片组成，其中复合磷酸锌、云母粉、玻璃鳞片的投料质量比为1∶2∶2。分散剂由TEGO Dispers651、TEGO Dispers652组成，其中TEGO Dispers 651、TEGO Dispers 652的投料质量比为1∶1。着色颜料由钛白粉、氧化铁黑组成，投料质量比为100∶1。流平剂由TEGO Glide 410、TEGO Glide 4100组成，其中TEGO Glide 410、TEGO Glide 4100的投料质量比为1∶2。消泡剂由TEGO Airex 901W、TEGO Foamex 810组成，其中TEGO Airex 901W、TEGO Foamex 810的投料质量比为2∶1。增稠剂由Borchi 0620、RHEOLATE 299组成，其中Borchi 0620、RHEOLATE 299的投料质量比为3∶1。

在实施例3中：所述防锈颜料由复合磷酸锌、云母粉、玻璃鳞片组成，其中复合磷酸锌、云母粉、玻璃鳞片的投料质量比为1∶2∶2。分散剂由TEGO Dispers 651、TEGO Dispers652组成，其中TEGO Dispers 651、TEGO Dispers 652的投料质量比为1∶1。着色颜料由钛白粉、氧化铁黑组成，投料质量比为100∶1。流平剂由TEGO Glide 410、TEGO Glide 4100组成，其中TEGO Glide 410、TEGO Glide 4100的投料质量比为1∶2。消泡剂由TEGO Airex 901W、TEGO Foamex 810组成，其中TEGO Airex 901W、TEGO Foamex 810的投料质量比为2∶1。增稠剂由Borchi 0620、RHEOLATE 299组成，其中Borchi 0620、RHEOLATE 299的投料质量比为3∶1。

在实施例4中：所述防锈颜料由复合磷酸锌、云母粉、玻璃鳞片组成，其中复合磷酸锌、云母粉、玻璃鳞片的投料质量比为1∶2∶2。分散剂由TEGO Dispers 651、TEGO Dispers652组成，其中TEGO Dispers 651、TEGO Dispers 652的投料质量比为1∶1。着色颜料由钛白粉、氧化铁黑组成，投料质量比为100∶1。流平剂由TEGO Glide 410、TEGO Glide 4100组成，其中TEGO Glide 410、TEGO Glide 4100的投料质量比为1∶2。消泡剂由TEGO Airex 901W、TEGO Foamex 810组成，其中TEGO Airex 901W、TEGO Foamex 810的投料质量比为2∶1。增稠剂由Borchi 0620、RHEOLATE 299组成，其中Borchi 0620、RHEOLATE 299的投料质量比为3∶1。

在实施例5中：所述防锈颜料由复合磷酸锌、云母粉、玻璃鳞片组成，其中复合磷酸锌、云母粉、玻璃鳞片的投料质量比为1∶2∶2。分散剂由TEGO Dispers 651、TEGO Dispers652组成，其中TEGO Dispers 651、TEGO Dispers 652的投料质量比为1∶1。着色颜料由钛白粉、氧化铁黑组成，投料质量比为100∶1。流平剂由TEGO Glide 410、TEGO Glide 4100组成，其中TEGO Glide 410、TEGO Glide 4100的投料质量比为1∶2。消泡剂由TEGO Airex 901W、TEGO Foamex 810组成，其中TEGO Airex 901W、TEGO Foamex 810的投料质量比为2∶1。增稠剂由Borchi 0620、RHEOLATE 299组成，其中Borchi 0620、RHEOLATE 299的投料质量比为3∶1。

其中，实验1至实验5的工艺均为：

(1)在800～1000rpm的转速条件下，将无溶剂水性环氧树脂与活性稀释剂、分散剂、颜料混合，得到第一混合体系。

(2)将第一混合体系研磨至细度≤50μm，得到研磨浆料。

(3)在800～1200rpm转速下，加入防锈颜料，得到第二混合体系。

(4)将第二混合体系与流平剂、消泡剂、触变助剂在800rpm搅拌混合，得到水性无溶剂环氧防腐涂料主剂。

(5)将无溶剂水性环氧固化剂分装，得到水性无溶剂环氧防腐涂料用固化剂。

(6)水性无溶剂环氧防腐涂料主剂与水性无溶剂环氧防腐涂料用固化剂混合，组成水性无溶剂环氧防腐涂料。

二、试验及结果：

试验方法：向其各实施例中所得涂料中添加5～10wt％水作为稀释剂调漆，采用空气喷枪进行喷涂制板，自然干燥7d后做以下综合性能测试。

耐盐雾测试：测试方法依照GB/T 1771-1991进行检测。

漆膜干燥时间：依照GB/T 1728-1979(1989)进行检测。

附着力：依照GB/T 1720-1979(1989)进行检测。

硬度：依照GB/T 6739-96进行检测。

耐水性、耐化学品性：依照GB/T 1733-93进行检测。

附着力：依照GB/T 5210-2006进行检测。

表3显示了四个实施例制成的底漆的测试结果。

表3各实施例底漆性能测试结果

注：测试耐水、耐盐雾、耐化学品性能，涂层厚度约为200～250μm。

由上表结果可见，各实施例的固体含量均＞95％，涂膜外观、干燥时间、耐水性等无明显差异。

由于树脂和防锈颜料加量的不同，各实施例的物理性能、机械强度以及化学性能略有差别。由实验结果来看，涂膜的耐盐雾、耐化学品性能与防锈颜料加量成正比。实施例1漆膜参数设计合理，树脂含量适中，故此其硬度、耐化学品性实验参数在各实施例中最为均衡。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种水性无溶剂环氧防腐涂料，其特征在于，包括以下重量百分比组份：

无溶剂水性环氧树脂30～50％，

活性稀释剂1～10％，

颜料40～55％，

助剂1～5％，

上述各个组分的百分比之和为100％。

2.根据权利要求1所述的一种水性无溶剂环氧防腐涂料的制作方法，其特征在于，还包括水性无溶剂环氧防腐涂料用固化剂，所述无溶剂水性环氧树脂与无溶剂水性固化剂的重量比为2：1。

3.根据权利要求1所述的一种水性无溶剂环氧防腐涂料，其特征在于：所述颜料包括着色颜料和防锈颜料，所述着色颜料占总重量的百分比为5～10％，所述防锈颜料占总重量的百分比为35～45％。

4.根据权利要求1所述的一种水性无溶剂环氧防腐涂料，其特征在于，活性稀释剂为C12-C14烷基缩水甘油醚(AGE)和/或丁基缩水甘油醚(BGE)。

5.根据权利要求3所述的水性无溶剂环氧防腐涂料，其特征在于，所述着色颜料为钛白粉和/或氧化铁黑。

6.根据权利要求3所述的一种水性无溶剂环氧防腐涂料，其特征在于，所述防锈颜料为复合磷酸锌、云母粉、玻璃鳞片的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种水性无溶剂环氧防腐涂料，其特征在于，其特征在于，所述助剂包括：分散剂、流平剂、消泡剂和触变助剂。

8.根据权利要求7所述的一种水性无溶剂环氧防腐涂料的制作方法，其特征在于，所述分散剂为TEGO Dispers 651和/或TEGO Dispers 652；所述消泡剂为TEGO Airex 901W和/或TEGO Foamex 810；所述流平剂为TEGO Glide 410和/或TEGO Glide 4100；所述触变助剂为Borchi 0620和/或RHEOLATE 299。

9.一种制备权利要求1-8任一项所述水性无溶剂环氧防腐涂料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2)将第一混合体系研磨至细度≤50μm，得到研磨浆料；

3)在800～1200rpm转速下，加入防锈颜料，得到第二混合体系；

6)水性无溶剂环氧防腐涂料主剂与水性无溶剂环氧防腐涂料用固化剂混合，即组成水性无溶剂环氧防腐涂料。

10.根据权利要求8所述的一种水性无溶剂环氧防腐涂料的制作方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述混合时的转速条件为600～800rpm；所述步骤3)中，所述混合时的转速条件为800～1200rpm；所述步骤4)中，所述混合的转速条件为800rpm。