CN111303677A - 一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆及其制备方法 - Google Patents

一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆及其制备方法，属于化工领域，解决了现有产品存在的对基材处理要求高，并且处理后效果不佳的问题。防腐底漆包括甲组分和乙组分，甲组分包括氮化硅改性环氧树脂、分散剂、石墨烯、锌粉、气相二氧化硅、流平剂、乙烯基三甲氧基硅烷份、二甲苯份、丁醇；乙组份包括1,3‑BAC固化剂、天冬氨酸。制备方法：制备氮化硅改性环氧树脂；制备氮化硅改性环氧防腐底漆；配制新型固化剂；氮化硅改性环氧防腐底漆与固化剂的混合。本发明不必再对波形梁钢防护栏进行打磨处理，可以提高漆膜与镀锌板的结合力；本发明可以形成致密的漆膜，防腐年限极大地提升；本发明硬度有明显的提升。

Description

一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆及其制备方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆及其制备方法。
背景技术
高速公路护栏是一种以波纹状钢护栏板相互拼接并由主柱支撑的连续结构。车辆对其碰撞时吸收能量，既不容易被撞毁，同时又可对车辆和司乘人员起到很好的保护作用，其一般以镀锌材质为主。镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术。
锌易溶于酸，也能溶于碱，故称它为两性金属。锌在干燥的空气中几乎不发生变化。在潮湿的空气中，锌表面会生成致密的碱式碳酸锌膜。目前由于大量这种镀锌板需要重新喷涂RAL6029绿色，但是将护栏板拆下，打磨，重新喷涂后再组装的过程，既浪费人力、物力和财力，而且该种涂料会因基材处理不彻底，锌粉颗粒附着，其表面光滑以致普通涂料无法附着并且层间易脱落。
发明内容
本发明的目的是提供一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆，以解决现有产品存在的对基材处理要求高，并且处理后效果不佳的问题。
本发明的另一目的是提供一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆的制备方法。
本发明的技术方案是：一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆，其特征在于：由甲组分和乙组分以12.5-14.5:1的比例混合而成，其中，
甲组分包括以下重量份的原料：氮化硅改性环氧树脂、分散剂0.3-0.5份、石墨烯0.5-0.8份、锌粉53-55份、气相二氧化硅0.1-0.3份、流平剂0.2-0.3份、乙烯基三甲氧基硅烷1-1.5份、二甲苯2-2.5份、丁醇6.3-7份；其中氮化硅改性环氧树脂包括以下重量份的原料：E44环氧树脂20-21份、氮化硅0.3-0.8份、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.3-0.5份、钛酸酯0.02-0.03份、四甲基二氢二硅氧烷0.5-1份、氯铂酸0.02-0.03份、二甲苯2-2.5份、丁醇2.7-3份；
乙组份包括以下重量份的原料：1,3-BAC固化剂6-6.5份、天冬氨酸0.5-0.8份。
作为本发明的进一步改进，氮化硅的粒径≤5μm，纯度≥99.9%。
作为本发明的进一步改进，氮化硅为北京兴荣源科技有限公司所生产。
作为本发明的进一步改进，天冬氨酸为上海迈瑞尔化学技术有限公司所生产。
作为本发明的进一步改进，1,3-BAC固化剂为日本三菱瓦斯化学株式会社所生产。
作为本发明的进一步改进，四甲基二氢二硅氧烷为安徽艾约塔硅油有限公司或广州双桃精细化工有限公司所生产。
作为本发明的进一步改进，四甲基二氢二硅氧烷优选安徽艾约塔硅油有限公司所生产。
一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤A、制备氮化硅改性环氧树脂：将E44环氧树脂溶解于丁醇中加热至155-165℃；将氮化硅、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶解于二甲苯中，另将钛酸酯溶解于二甲苯中，两种溶液用1-1.5h分别滴加至溶解于丁醇的E44环氧树脂溶液中，滴加完毕后升温至180-190℃反应2-3h至粘度≥10秒/格式管，降温至120-130℃；然后再用2-3h分别滴加溶解于二甲苯中的四甲基二氢二硅氧烷溶液和溶解于二甲苯中的氯铂酸溶液，滴加完毕后升温至140-150℃反应2-2.5h至粘度≥13秒/格式管，降温过滤；
步骤B、制备氮化硅改性环氧防腐底漆：将步骤A制得的氮化硅改性环氧树脂和分散剂、石墨烯混合均匀后加入高速分散机中用2800-3000r/min转速分散1-1.5h后，加入锌粉、气相二氧化硅和部分二甲苯继续分散1-1.5h后加入剩余丁醇后搅拌均匀，最后加入流平剂和乙烯基三甲氧基硅烷搅拌5-10min，并用剩余二甲苯调整粘度后过滤包装；
步骤C、新型固化剂的配制：将天冬氨酸与1,3-BAC固化剂混合搅拌5-10min；
步骤D、氮化硅改性环氧防腐底漆与固化剂的混合：将步骤B制得的氮化硅改性环氧防腐底漆与步骤C制得的固化剂以12.5-14.5:1的比例混合搅拌均匀。
作为本发明的进一步改进，在步骤A中，用于溶解E44环氧树脂所使用的丁醇用量为丁醇总量的30%，用于溶解氮化硅、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷所使用的二甲苯用量为二甲苯总量的25%，用于溶解四甲基二氢二硅氧烷溶所使用的二甲苯用量为二甲苯总量的15%，用于溶解氯铂酸所使用的二甲苯用量为二甲苯总量的5%，用于溶解钛酸酯所使用的二甲苯用量为二甲苯总量的5%。
本发明的有益效果是：
1. 本发明将氮化硅改性环氧防腐底漆与新型固化剂搭配使用，由于新型固化剂中氨基酸的引入，不必再对波形梁钢防护栏进行打磨处理，可以提高漆膜与镀锌板的结合力，将漆膜表面的碱式碳酸锌转化为螯合物，使得环氧防腐底漆可以有效嵌入基材，极大地提高了防腐漆与基材的附着力，并且可以涂覆其它面漆，提供了良好的层间附着力；
2. 本发明中的新型固化剂将氨基酸与胺类固化剂搭配使用，这样可以使天冬氨酸与碱式碳酸锌反应，达到溶解镀锌层的目的，以致成膜物质可以有效渗入基材表面，达到极佳的附着力，相比打磨处理基材，省时省力又省钱，而且效果更好；
3. 氮化硅、乙烯基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和四甲基二氢二硅氧烷按比例加入E44环氧树脂中对其进行改性，可以有效对环氧树脂进行偶联，得到的改性环氧树脂结构整齐均一，乙烯基三甲氧基硅烷对树脂空隙进行填补，从而对锌粉等有更好的包覆作用，可以形成致密的漆膜，防腐年限极大地提升；
4. 氮化硅改性环氧防腐底漆中石墨烯的加入与分散又将漆膜硬度做出提升，并且与氮化硅改性树脂形成嵌套，硬度有明显的提升，对公路石子飞溅形成防护，并且对融雪盐等化学腐蚀都有极佳的防护作用；
5. 本发明中固化剂的制备方法是采用天冬氨酸与胺类固化剂搭配使用，这样可以使天冬氨酸与碱式碳酸锌反应，达到溶解镀锌层的目的，以致成膜物质可以有效渗入基材表面，达到极佳的附着力；本发明中的氮化硅改性环氧防腐底漆，不用对镀锌基材进行特殊处理就可以提供极佳的附着力，也可以保证优良的层间附着力，相比打磨处理基材，省时、省力又省钱，而且效果更好；
6. 本发明中的氮化硅改性环氧树脂不但具有环氧树脂的优良特性，而且通过引入氮化硅，显著提高了漆膜的硬度，耐腐蚀及抗污能力，增加了漆膜的致密性，降低渗透性，提高了漆膜的屏蔽作用，综合防腐性能有明显优势，制备的底漆耐水可达一年以上；
7. 本发明中的氮化硅改性环氧防腐底漆通过有效加入石墨烯，提高了漆膜的屏蔽效应，对防止各种酸碱腐蚀和融雪盐腐蚀都有良好的效果；同时，本发明也提供了一种有效分散石墨烯的方法，解决了现有产品对石墨烯的分散不利，引入效果不理想的问题。
具体实施方式
下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例中所用E44环氧树脂、二甲苯、丁醇、锌粉、气相二氧化硅等为任意厂家的合格产品即可。如E44环氧树脂选用江苏三木的，气相二氧化硅选用大连连晟的，锌粉选用普为化学的。
氮化硅为北京兴荣源科技有限公司所生产，粒径≤5μm，纯度≥99.9%。天冬氨酸为上海迈瑞尔化学技术有限公司所生产。1,3-BAC（即为1,3环己二甲胺）固化剂为日本三菱瓦斯化学株式会社所生产。四甲基二氢二硅氧烷为安徽艾约塔硅油有限公司或广州双桃精细化工有限公司所生产，优选为安徽艾约塔硅油有限公司。
实施例1-3中基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆的原料用量见表1。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实施例1、原料用量见表1，具体制备过程如下：
步骤A、制备氮化硅改性环氧树脂：将E44环氧树脂装入四口烧瓶并溶解于丁醇（用量占丁醇总量的30%）中加热至160℃；将氮化硅、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶解于二甲苯（用量占二甲苯总量的25%）中，另将钛酸酯溶解于二甲苯（用量占二甲苯总量的5%）中，此两种溶液用1.3h分别缓慢滴加至溶解于丁醇的E44环氧树脂溶液中，滴加完毕后升温至185℃反应2.5h至粘度≥10秒/格式管，降温至130℃；然后再用2.5h分别滴加上述溶解于二甲苯（用量占二甲苯总量的15%）中的四甲基二氢二硅氧烷溶液和溶解于二甲苯（用量占二甲苯总量的5%）中的氯铂酸溶液，滴加完毕后升温至145℃反应2.5h至粘度≥13秒/格式管，降温过滤即可；
步骤B、制备氮化硅改性环氧防腐底漆（即甲组分）：将步骤A制得的氮化硅改性环氧树脂和分散剂、石墨烯混合均匀后加入高速分散机中用3000r/min转速分散1h后，加入锌粉、气相二氧化硅和部分二甲苯（用量占二甲苯总量的30%）继续分散1.5h后加入剩余丁醇（即占丁醇总量的70%）后搅拌均匀，最后加入流平剂和乙烯基三甲氧基硅烷搅拌5min，并用剩余二甲苯（即占二甲苯总量的20%）调整粘度后过滤包装；
步骤C、新型固化剂的配制（即乙组分）：将天冬氨酸与1,3-BAC固化剂混合搅拌10min即可。
步骤D、氮化硅改性环氧防腐底漆与固化剂的配制：将步骤B制得的氮化硅改性环氧防腐底漆与步骤C制得的固化剂以14.5:1的比例混合搅拌均匀即可使用。
实施例2、原料用量见表1，具体制备过程如下：
步骤A、制备氮化硅改性环氧树脂：将E44环氧树脂装入四口烧瓶并溶解于丁醇（用量占丁醇总量的30%）中加热至155℃；将氮化硅、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶解于二甲苯（用量占二甲苯总量的25%）中，另将钛酸酯溶解于二甲苯（用量占二甲苯总量的5%）中，此两种溶液用1h分别缓慢滴加至溶解于丁醇的E44环氧树脂溶液中，滴加完毕后升温至180℃反应3h至粘度≥10秒/格式管，降温至120℃；然后再用3h分别滴加上述溶解于二甲苯（用量占二甲苯总量的15%）中的四甲基二氢二硅氧烷溶液和溶解于二甲苯（用量占二甲苯总量的5%）中的氯铂酸溶液，滴加完毕后升温至150℃反应2h至粘度≥13秒/格式管，降温过滤即可；
步骤B、制备氮化硅改性环氧防腐底漆（即甲组分）：将步骤A制得的氮化硅改性环氧树脂和分散剂、石墨烯混合均匀后加入高速分散机中用2900r/min转速分散1.2h后，加入锌粉、气相二氧化硅和部分二甲苯（用量占二甲苯总量的30%）继续分散1.3h后加入剩余丁醇（即占丁醇总量的70%）后搅拌均匀，最后加入流平剂和乙烯基三甲氧基硅烷搅拌10min，并用剩余二甲苯（即占二甲苯总量的20%）调整粘度后过滤包装；
步骤C、新型固化剂的配制（即乙组分）：将天冬氨酸与1,3-BAC固化剂混合搅拌8min即可。
步骤D、氮化硅改性环氧防腐底漆与固化剂的配制：将步骤B制得的氮化硅改性环氧防腐底漆与步骤C制得的固化剂以12.5:1的比例混合搅拌均匀即可使用。
本实施例所制备的一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆，按照HG/T3668-2009《环氧富锌底漆》
Figure 750714DEST_PATH_IMAGE002
型3类进行检测，检测结果如表2所示。
Figure DEST_PATH_IMAGE003
实施例3、原料用量见表1，具体制备过程如下：
步骤A、制备氮化硅改性环氧树脂：将E44环氧树脂装入四口烧瓶并溶解于丁醇（用量占丁醇总量的30%）中加热至165℃；将氮化硅、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶解于二甲苯（用量占二甲苯总量的25%）中，另将钛酸酯溶解于二甲苯（用量占二甲苯总量的5%）中，此两种溶液用1.5h分别缓慢滴加至溶解于丁醇的E44环氧树脂溶液中，滴加完毕后升温至190℃反应2h至粘度≥10秒/格式管，降温至125℃；然后再用2h分别滴加上述溶解于二甲苯（用量占二甲苯总量的15%）中的四甲基二氢二硅氧烷溶液和溶解于二甲苯（用量占二甲苯总量的5%）中的氯铂酸溶液，滴加完毕后升温至140℃反应2.5h至粘度≥13秒/格式管，降温过滤即可；
步骤B、制备氮化硅改性环氧防腐底漆（即甲组分）：将步骤A制得的氮化硅改性环氧树脂和分散剂、石墨烯混合均匀后加入高速分散机中用2800r/min转速分散1.5h后，加入锌粉、气相二氧化硅和部分二甲苯（用量占二甲苯总量的30%）继续分散1h后加入剩余丁醇（即占丁醇总量的70%）后搅拌均匀，最后加入流平剂和乙烯基三甲氧基硅烷搅拌8min，并用剩余二甲苯（即占二甲苯总量的20%）调整粘度后过滤包装；
步骤C、新型固化剂的配制（即乙组分）：将天冬氨酸与1,3-BAC固化剂混合搅拌5min即可。
步骤D、氮化硅改性环氧防腐底漆与固化剂的配制：将步骤B制得的氮化硅改性环氧防腐底漆与步骤C制得的固化剂以13.8:1的比例混合搅拌均匀即可使用。

Claims (9)

1.一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆，其特征在于：由甲组分和乙组分以12.5-14.5:1的比例混合而成，其中，
甲组分包括以下重量份的原料：氮化硅改性环氧树脂、分散剂0.3-0.5份、石墨烯0.5-0.8份、锌粉53-55份、气相二氧化硅0.1-0.3份、流平剂0.2-0.3份、乙烯基三甲氧基硅烷1-1.5份、二甲苯2-2.5份、丁醇6.3-7份；其中所述的氮化硅改性环氧树脂包括以下重量份的原料：E44环氧树脂20-21份、氮化硅0.3-0.8份、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.3-0.5份、钛酸酯0.02-0.03份、四甲基二氢二硅氧烷0.5-1份、氯铂酸0.02-0.03份、二甲苯2-2.5份、丁醇2.7-3份；
乙组份包括以下重量份的原料：1,3-BAC固化剂6-6.5份、天冬氨酸0.5-0.8份。
2.根据权利要求1所述的一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆，其特征在于：所述氮化硅的粒径≤5μm，纯度≥99.9%。
3.根据权利要求2所述的一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆，其特征在于：所述氮化硅为北京兴荣源科技有限公司所生产。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆，其特征在于：所述天冬氨酸为上海迈瑞尔化学技术有限公司所生产。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆，其特征在于：所述1,3-BAC固化剂为日本三菱瓦斯化学株式会社所生产。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆，其特征在于：所述四甲基二氢二硅氧烷为安徽艾约塔硅油有限公司或广州双桃精细化工有限公司所生产。
7.根据权利要求6所述的一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆，其特征在于：所述四甲基二氢二硅氧烷优选安徽艾约塔硅油有限公司所生产。
8.一种权利要求1所述的基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A、制备氮化硅改性环氧树脂：将E44环氧树脂溶解于丁醇中加热至155-165℃；将氮化硅、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶解于二甲苯中，另将钛酸酯溶解于二甲苯中，两种溶液用1-1.5h分别滴加至溶解于丁醇的E44环氧树脂溶液中，滴加完毕后升温至180-190℃反应2-3h至粘度≥10秒/格式管，降温至120-130℃；然后再用2-3h分别滴加溶解于二甲苯中的四甲基二氢二硅氧烷溶液和溶解于二甲苯中的氯铂酸溶液，滴加完毕后升温至140-150℃反应2-2.5h至粘度≥13秒/格式管，降温过滤；
步骤B、制备氮化硅改性环氧防腐底漆：将步骤A制得的氮化硅改性环氧树脂和分散剂、石墨烯混合均匀后加入高速分散机中用2800-3000r/min转速分散1-1.5h后，加入锌粉、气相二氧化硅和部分二甲苯继续分散1-1.5h后加入剩余丁醇后搅拌均匀，最后加入流平剂和乙烯基三甲氧基硅烷搅拌5-10min，并用剩余二甲苯调整粘度后过滤包装；
步骤C、新型固化剂的配制：将天冬氨酸与1,3-BAC固化剂混合搅拌5-10min；
步骤D、氮化硅改性环氧防腐底漆与固化剂的混合：将步骤B制得的氮化硅改性环氧防腐底漆与步骤C制得的固化剂以12.5-14.5:1的比例混合搅拌均匀。
9.根据权利要求8所述的一种基材免处理波形梁钢防护栏用防腐底漆的制备方法，其特征在于：在步骤A中，用于溶解E44环氧树脂所使用的丁醇用量为丁醇总量的30%，用于溶解氮化硅、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷所使用的二甲苯用量为二甲苯总量的25%，用于溶解四甲基二氢二硅氧烷溶所使用的二甲苯用量为二甲苯总量的15%，用于溶解氯铂酸所使用的二甲苯用量为二甲苯总量的5%，用于溶解钛酸酯所使用的二甲苯用量为二甲苯总量的5%。
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