CN110835490A - 一种环保型高渗透性改性环氧带锈涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环保型高渗透性改性环氧带锈涂料，属于涂料技术领域。本发明涂料由甲、乙两种组分组成，甲组分包含醛类化合物和酮类化合物的混合物、缩水甘油醚类化合物中的至少一种，锈稳定剂、锈转化剂中的至少一种，以及环氧树脂、界面剂和防锈填料，乙组分包含胺类固化剂、固化促进剂和水分消耗性功能固化剂，其中醛类化合物、酮类化合物和缩水甘油醚类化合物不仅使得涂料具有优异的渗透性，还能在胺类固化剂的作用下参与到体系反应中，大大降低了成膜过程中产生VOC导致的环境污染问题，提高了涂层的柔韧性和粘接性能；水分消耗性功能固化剂能消耗掉锈层中的水分，确保锈层不再发生锈蚀，还保证了环氧树脂的固化。

Description

一种环保型高渗透性改性环氧带锈涂料
技术领域
本发明属于涂料领域，涉及一种改性环氧涂料，特别涉及一种环保型高渗透性改性环氧带锈涂料。
背景技术
传统的防锈涂料在钢铁的表面施工时，要求必须彻底除锈，这不仅消耗大量的人力和工时，使施工成本大大增加，而且锈迹常常无法全部除干净。而带锈涂料则可以在除锈不完全或者只需除去浅层浮锈的情况下直接涂刷施工，并且可以达到防止钢铁进一步锈蚀的效果。
从机理的角度出发，带锈涂料主要包括稳定型和转化型带锈涂料。其特征均是涂料本身深入到锈层之中与锈层结构充分接触浸润并完全包裹，使之与空气中的腐蚀介质隔离，然后固化成膜，将锈层固结为涂层整体的一部分，而其中的活性颜料或铁锈转化剂则与铁锈产生化学反应，将铁锈转化为更加稳定的化学结构。
稳定型带锈涂料的是通过涂料中的反应基团和活性颜料等与锈层中的有害成分直接发生化学反应，生成稳定的化合物，从而达到稳定铁锈的作用和持久的防锈效果，常用的活性颜料通常为铬酸盐、磷酸盐、氧化锌、铁酸盐、有机氮碱等等。
转化型带锈涂料，此类涂料中含有铁锈转化剂，可以在短期内即完成对锈层的转化反应，常用的转化剂为磷酸、亚铁氰化物、单宁酸等。此类涂料要严格控制转化剂的用量，过多过少都将产生不利效果，用量过少，将导致残余铁锈的转化效果不佳，转化不完全，而用量过多，则多余的转化剂将促进金属腐蚀，反而起到反效果，后患无穷。且此类涂料不能单独使用，需要配合其他底漆和面漆共同使用。
不管是何种机理的带锈涂料，必须要有足够的渗透能力以保证充分浸润、渗透浸入整个锈层。由于锈层结构多孔而复杂，如果无法保证涂料与整个锈层充分接触，则无论是哪种类型的带锈涂料都无法起到作用。此外，带锈涂料的机理之一就是整个锈层、涂膜以及钢铁基材结合为一个整体，如果无法充分的渗入，则无法保证各层之间的粘接力和锈层的结构密实性。所以涂料的基体材料选择也是至关重要。
目前，常用的溶剂型的防锈涂料为了保障其渗透性，通常采用了大量的非活性稀释剂，非活性稀释剂在涂层固化过程中挥发而使涂层成膜，这将在施工和涂层固化过程中产生大量的VOC，造成严重的环境污染、人员健康损害和易燃易爆的施工安全隐患。此外，非活性稀释剂如果在涂膜中残留，将降低涂膜的粘接性能、力学性能以及对未锈蚀钢铁部分的防锈功能。另外，铁锈层中以及空气中的水分，不仅是钢铁发生锈蚀的根本原因，而且也会影响到环氧树脂类材料的固化反应，导致最后形成的漆膜固化不完全或不固化，从而降低漆膜的粘附力、力学性能和防腐蚀性能。
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环保型高渗透性改性环氧带锈涂料。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种环保型高渗透性改性环氧带锈涂料，由甲、乙两种组分组成，甲组分与乙组分的重量比为100:3-50；所述甲组分包含以下重量份的成分：
Figure BDA0002259621390000021
乙组分包含以下重量份的成分：
胺类固化剂 3-80份，
水分消耗性功能固化剂 0-30份，
固化促进剂 1-10份；
其中，所述甲组分包含锈稳定剂、锈转化剂中的至少一种；所述渗透型活性增韧剂包括缩水甘油醚类化合物；所述锈层高渗透活性稀释剂包含酮类化合物和醛类化合物。酮类化合物、醛类化合物和缩水甘油醚类化合物不仅使得涂料具有优异的渗透性，还能在固化剂的作用下，参与到体系反应中，不但大大降低了成膜过程中产生的VOC，减少了环境污染，而且能够提高涂层的柔韧性和粘接性能。
作为本发明涂料的优选实施方式，所述酮类化合物和所述醛类化合物的摩尔比为酮类化合物：醛类化合物＝0.7-1.3:1。在此条件下，所得涂料的附着强度、柔韧性等性能更好。
作为本发明涂料的优选实施方式，所述酮类化合物包括丙酮、苯乙酮、丁酮、甲基异丁基酮、异佛尔酮、二丙酮醇、环己酮、环庚酮、2-戊酮、3-戊酮、2-己酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、2-辛酮、3-辛酮、2-壬酮中的至少一种。
作为本发明涂料更优选的实施方式，所述酮类化合物为环己酮、环庚酮、2-庚酮、4-庚酮、2-辛酮、2-壬酮、二丙酮醇中的至少一种。采用环己酮、环庚酮、2-庚酮、4-庚酮、2-辛酮、2-壬酮、二丙酮醇等毒性低、闪点高的酮类化合物能避免施工过程中的安全隐患。
作为本发明涂料的优选实施方式，所述醛类化合物包括呋喃甲醛、苯甲醛、苯乙醛、正己醛、正庚醛、正辛醛、肉桂醛、柠檬醛中的至少一种。
作为本发明涂料更优选的实施方式，所述醛类化合物为苯甲醛、苯乙醛、正辛醛、柠檬醛、肉桂醛中的至少一种。采用苯甲醛、苯乙醛、正辛醛、柠檬醛、肉桂醛等毒性低、闪点高的醛类化合物能避免施工过程中的安全隐患。
作为本发明涂料的优选实施方式，所述缩水甘油醚类化合物包括烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的至少一种。
作为本发明涂料的优选实施方式，所述乙组分中，所述水分消耗性功能固化剂为5-30重量份。水分消耗性功能固化剂能够与水反应，消耗掉锈层中的水分，不仅能进一步确保锈层不再发生锈蚀，还保证了环氧树脂的固化，保证了漆膜的粘附力、力学性能和防腐蚀性能。
作为本发明涂料的优选实施方式，所述水分消耗性功能固化剂包括异氰酸酯、酮亚胺、席夫碱中的至少一种。
作为本发明涂料的优选实施方式，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的至少一种。
作为本发明涂料更优选的实施方式，所述环氧树脂为E44、E51中的至少一种。
作为本发明涂料的优选实施方式，所述界面剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。
作为本发明涂料的优选实施方式，所述锈稳定剂包括铬酸盐、磷酸盐、四碱式锌黄、铬酸二苯胍、铬酸三苯胍、铁酸盐、有机氮碱中的至少一种。
作为本发明涂料的优选实施方式，所述锈转化剂包括磷酸、亚铁氰化物、水杨酸、铬酸、草酸、单宁酸中的至少一种。
作为本发明涂料的优选实施方式，所述防锈填料包括氧化锌、碳酸钡、碳酸钙、铝酸钙、云母氧化铁、玻璃鳞片、锌粉、铝粉、云母粉、铁红中的至少一种。
作为本发明涂料的优选实施方式，所述胺类固化剂包括脂肪胺、脂环胺、芳香胺、改性多元胺、聚酰胺中的至少一种。其中，改性多元胺包括化学改性的脂肪胺、化学改性的脂环胺、化学改性的芳香胺以及其他化学改性的胺。
作为本发明涂料更优选的实施方式，所述胺类固化剂包括二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二乙氨基丙胺、聚硫醇、曼尼希加成改性胺、590、593、650、651、810、910中的至少一种。其中590、593、810和910为改性多元胺类固化剂；650和651为聚酰胺类固化剂。
作为本发明涂料的优选实施方式，所述固化促进剂包括三乙醇胺、四甲基胍、苄基二甲胺、哌啶、N,N’-二甲基哌嗪、2-(二甲氨基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲氨基)苯酚(即DMP-30)、三苯基膦、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、二环脒中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明涂料采用力学性能高、粘接性能优异、固化收缩率小、防水防腐蚀性能优异的环氧树脂作为基体树脂，确保涂料具有优异的力学性能、粘接性能和防水防腐蚀性能，以及较低的固化收缩率。
(2)本发明涂料采用酮类化合物、醛类化合物和缩水甘油醚类化合物的复合溶剂作为稀释剂，在保证涂料优异的渗透性的基础上，稀释剂本身具有高反应活性，在固化剂的作用下，能够参与到体系反应中，不仅可以大大降低成膜过程中产生VOC而导致环境污染的问题，而且能够提高涂层的柔韧性和粘接性能，尤其是优选高闪点毒性低的醛、酮类作为活性稀释剂，避免施工过程中的安全隐患。
(3)本发明涂料采用异氰酸酯、酮亚胺、席夫碱等作为水分消耗性功能固化剂，它们与水反应能够消耗掉锈层中的水分，从而更进一步确保锈层不再发生锈蚀，同时也保证了环氧树脂的固化，保证了漆膜的粘附力、力学性能和防腐蚀性能。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明环保型高渗透性改性环氧带锈涂料的一种实施例，该涂料由重量比为甲组分：乙组分＝100:17的甲组分和乙组分组成；
其中甲组分由以下重量份的成分组成：
Figure BDA0002259621390000061
乙组分包含以下重量份的成分：
胺类固化剂593(胺类固化剂) 15份，
酮亚胺(水分消耗性功能固化剂) 17.5份，
DMP-30(固化促进剂) 1份；
锈转化剂为磷酸、亚铁氰化物、水杨酸、铬酸、草酸、单宁酸中的至少一种。
实施例2
本发明环保型高渗透性改性环氧带锈涂料的一种实施例，该涂料由重量比为甲组分：乙组分＝100:3的甲组分和乙组分组成；
其中甲组分由以下重量份的成分组成：
Figure BDA0002259621390000062
乙组分包含以下重量份的成分：
二乙烯三胺(胺类固化剂) 41.5份，
酮亚胺(水分消耗性功能固化剂) 10份，
DMP-30(促进剂) 10份；
锈稳定剂为铬酸盐、磷酸盐、四碱式锌黄、铬酸二苯胍、铬酸三苯胍、铁酸盐、有机氮碱中的至少一种。
实施例3
本发明环保型高渗透性改性环氧带锈涂料的一种实施例，该涂料由重量比为甲组分：乙组分＝100:5的甲组分和乙组分组成；
其中甲组分由以下重量份的成分组成：
乙组分包含以下重量份的成分：
胺类固化剂810(胺类固化剂) 3份，
酮亚胺(水分消耗性功能固化剂) 5份，
苄基二甲胺(固化促进剂) 3份；
锈稳定剂为铬酸盐、磷酸盐、四碱式锌黄、铬酸二苯胍、铬酸三苯胍、铁酸盐、有机氮碱中的至少一种。
实施例4
本发明环保型高渗透性改性环氧带锈涂料的一种实施例，该涂料由重量比为甲组分：乙组分＝100:20的甲组分和乙组分组成；
其中甲组分由以下重量份的成分组成：
Figure BDA0002259621390000081
乙组分包含以下重量份的成分：
胺类固化剂651(胺类固化剂) 25份，
酮亚胺(水分消耗性功能固化剂) 30份，
三乙醇胺(固化促进剂) 1份；
锈转化剂为磷酸、亚铁氰化物、水杨酸、铬酸、草酸、单宁酸中的至少一种。
实施例5
本发明环保型高渗透性改性环氧带锈涂料的一种实施例，该涂料由重量比为甲组分：乙组分＝100:26.5的甲组分和乙组分组成；
其中甲组分由以下重量份的成分组成：
Figure BDA0002259621390000082
乙组分包含以下重量份的成分：
胺类固化剂651(胺类固化剂) 80份，
酮亚胺(水分消耗性功能固化剂) 14.5份，
三乙醇胺(固化促进剂) 5.5份；
锈稳定剂为铬酸盐、磷酸盐、四碱式锌黄、铬酸二苯胍、铬酸三苯胍、铁酸盐、有机氮碱中的至少一种。
实施例6
本发明环保型高渗透性改性环氧带锈涂料的一种实施例，该涂料由重量比为甲组分：乙组分＝100:50的甲组分和乙组分组成；
其中甲组分由以下重量份的成分组成：
Figure BDA0002259621390000091
乙组分包含以下重量份的成分：
胺类固化剂651(胺类固化剂) 3份，
酮亚胺(水分消耗性功能固化剂) 30份，
三乙醇胺(固化促进剂) 2份；
锈转化剂为磷酸、亚铁氰化物、水杨酸、铬酸、草酸、单宁酸中的至少一种。
对比例1
本对比例涉及一种涂料，其由重量比为甲组分：乙组分＝100:5的甲组分和乙组分组成；
其中甲组分由以下重量份的成分组成：
Figure BDA0002259621390000101
乙组分包含以下重量份的成分：
胺类固化剂810 3份，
酮亚胺 5份，
苄基二甲胺 3份；
锈稳定剂为铬酸盐、磷酸盐、四碱式锌黄、铬酸二苯胍、铬酸三苯胍、铁酸盐、有机氮碱中的至少一种。
对比例2
本对比例涉及一种涂料，其由重量比为甲组分：乙组分＝100:5的甲组分和乙组分组成；
其中甲组分由以下重量份的成分组成：
Figure BDA0002259621390000102
乙组分包含以下重量份的成分：
胺类固化剂810 3份，
酮亚胺 5份，
苄基二甲胺 3份；
锈稳定剂为铬酸盐、磷酸盐、四碱式锌黄、铬酸二苯胍、铬酸三苯胍、铁酸盐、有机氮碱中的至少一种。
对比例3
本对比例涉及一种涂料，该涂料由重量比为甲组分：乙组分＝100:3的甲组分和乙组分组成；
其中甲组分由以下重量份的成分组成：
Figure BDA0002259621390000111
乙组分包含以下重量份的成分：
二乙烯三胺(胺类固化剂) 41.5份，
酮亚胺(水分消耗性功能固化剂) 10份，
DMP-30(促进剂) 10份；
锈稳定剂为铬酸盐、磷酸盐、四碱式锌黄、铬酸二苯胍、铬酸三苯胍、铁酸盐、有机氮碱中的至少一种。
对比例4
本对比例涉及一种涂料，该涂料由重量比为甲组分：乙组分＝100:3的甲组分和乙组分组成；
其中甲组分由以下重量份的成分组成：
Figure BDA0002259621390000112
Figure BDA0002259621390000121
乙组分包含以下重量份的成分：
二乙烯三胺(胺类固化剂) 41.5份，
酮亚胺(水分消耗性功能固化剂) 10份，
DMP-30(促进剂) 10份；
锈稳定剂为铬酸盐、磷酸盐、四碱式锌黄、铬酸二苯胍、铬酸三苯胍、铁酸盐、有机氮碱中的至少一种。
效果例
对实施例1-6以及对比例1-2中的涂料进行性能测试，各性能测试依据的标准如下：(1)柔韧性：GB/1731-1993；(2)附着力：GB/1720-1979；(3)耐盐水性：GB/1763-1979，具体结果如表1所示。
表1实施例1-6中以及对比例1-2的砂浆性能测试结果
序号 柔韧性 附着力 耐盐水性(25℃、7d)
实例1 ≤4mm ≤1级 无锈蚀
实例2 ≤4mm ≤1级 无锈蚀
实例3 ≤4mm ≤1级 无锈蚀
实例4 ≤4mm ≤1级 无锈蚀
实例5 ≤4mm ≤1级 无锈蚀
实例6 ≤4mm ≤1级 无锈蚀
对比例1 ≤10mm 2级 轻微锈蚀
对比例2 ≤10mm 3级 轻微锈蚀
对比例3 ≤15mm 2级 锈蚀
对比例4 ≤15mm 3级 锈蚀
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围；另外需要说明的是，合理的偏差都在本申请请求保护的范围内，如不同原料四舍五入后的比值落在本申请请求保护的范围内，那么该比值就在本申请请求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种环保型高渗透性改性环氧带锈涂料，其特征在于，所述涂料由甲、乙两种组分组成，甲组分与乙组分的重量比为100:3-50；所述甲组分包含以下重量份的成分：
Figure FDA0002259621380000011
乙组分包含以下重量份的成分：
胺类固化剂 3-80份，
水分消耗性功能固化剂 0-30份，
固化促进剂 1-10份；
其中，所述甲组分包含锈稳定剂、锈转化剂中的至少一种；所述渗透型活性增韧剂包括缩水甘油醚类化合物；所述锈层高渗透活性稀释剂包含酮类化合物和醛类化合物。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述酮类化合物和所述醛类化合物的摩尔比为酮类化合物：醛类化合物＝0.7-1.3:1。
3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述酮类化合物包括丙酮、苯乙酮、丁酮、甲基异丁基酮、异佛尔酮、二丙酮醇、环己酮、环庚酮、2-戊酮、3-戊酮、2-己酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、2-辛酮、3-辛酮、2-壬酮中的至少一种；所述醛类化合物包括呋喃甲醛、苯甲醛、苯乙醛、正己醛、正庚醛、正辛醛、肉桂醛、柠檬醛中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述缩水甘油醚类化合物包括烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述乙组分中，所述水分消耗性功能固化剂为5-30重量份；所述水分消耗性功能固化剂包括异氰酸酯、酮亚胺、席夫碱中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述界面剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述锈稳定剂包括铬酸盐、磷酸盐、四碱式锌黄、铬酸二苯胍、铬酸三苯胍、铁酸盐、有机氮碱中的至少一种；所述锈转化剂包括磷酸、亚铁氰化物、水杨酸、铬酸、草酸、单宁酸中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于：所述防锈填料包括氧化锌、碳酸钡、碳酸钙、铝酸钙、云母氧化铁、玻璃鳞片、锌粉、铝粉、云母粉、铁红中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述胺类固化剂包括脂肪胺、脂环胺、芳香胺、改性多元胺、聚酰胺中的至少一种，所述固化促进剂包括三乙醇胺、四甲基胍、苄基二甲胺、哌啶、N,N’-二甲基哌嗪、2-(二甲氨基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲氨基)苯酚(即DMP-30)、三苯基膦、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、二环脒中的至少一种。
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