CN111423811B - 一种芳纶树脂基防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种芳纶树脂基防腐涂料，包括成膜物质和有机溶剂，所述防腐涂料为单组分，所述成膜物质包括芳纶树脂，其中，芳纶树脂的质量占成膜物质的质量的50％以上。本发明的芳纶树脂基防腐涂料中首次将芳纶树脂作为主要成膜物质，且为单组分涂料，芳纶树脂可以在有机溶剂挥发完全后而成膜，即不需要添加固化剂，可以自行成膜固化。本发明采用防腐、耐热和阻燃性能优异的芳纶树脂作为主体树脂基料，使制得的防腐涂料具有良好的机械性能、耐腐蚀性能、耐热性能及阻燃性能，可以应用在海洋防腐、耐高温防腐、阻燃防腐等领域。

Description

一种芳纶树脂基防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于防腐涂料领域，尤其涉及一种芳纶树脂基防腐涂料及其制备方法。
背景技术
传统的防腐涂料基体树脂一般为环氧树脂、醇酸树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂等，这一类防腐涂料具有较好的防腐性能，广泛应用于工业防腐的各个领域。但传统的有机防腐涂料一般不耐高温和阻燃，需要对基体树脂进行改性或采用无机类型树脂，且传统的防腐涂料一般为双组份交联固化，施工不方便，效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种用于海洋重防腐、耐高温及阻燃等特种领域防腐的芳纶树脂基防腐涂料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种芳纶树脂基防腐涂料，所述防腐涂料包括成膜物质和有机溶剂，所述防腐涂料为单组分，所述成膜物质包括芳纶树脂，其中，芳纶树脂的质量占成膜物质的质量的50％以上。
芳纶树脂具有良好的机械性能，如高强度、耐冲击；稳定的化学性能，如耐高浓度的酸碱腐蚀及盐雾腐蚀；优异的阻燃耐热，极限氧指数大于28，在205℃可以连续长期使用，560℃高温下不分解、不融化等特点，已广泛应用在芳纶制品及复合材料等工业领域，如航空航天、机电绝缘、建筑、交通工具、防弹盔甲、体育用品等领域。但现有技术中，芳纶树脂暂未有人将其作为涂料中的主要成膜物质使用，而本发明的芳纶树脂基防腐涂料中首次将芳纶树脂作为主要成膜物质，且为单组分涂料，芳纶树脂可以在有机溶剂挥发完全后而成膜，即不需要添加固化剂，可以自行成膜固化。
优选地，所述芳纶树脂的质量占成膜物质的质量的75％以上。
优选地，所述芳纶树脂的质量占成膜物质的质量的90％以上。
优选地，所述成膜物质为芳纶树脂，即芳纶树脂的质量占成膜物质的质量的100％。
优选地，所述芳纶树脂为聚对苯二甲酰对苯二胺树脂和/或聚间苯二甲酰间苯二胺树脂。芳纶树脂分子结构中的酰胺基团与苯基相互连接，大分子链呈柔性结构，晶体内氢键作用强烈，具有优异的耐热性和阻燃绝缘性；同时又含有大量苯环刚性基团，具有高强高模，耐腐蚀优异的特点，从而保证本发明的防腐涂料具有优异的耐热性、阻燃绝缘性、高强高模、耐腐蚀等优异的特点。
优选地，所述防腐涂料由以下质量含量的原料制备而成：
Figure BDA0002444258990000021
优选地，所述防腐涂料的原料还包括1～15重量份的颜料，所述颜料为无机颜料。
优选地，所述填料为无机填料。
针对防腐性能而言，选择无机颜料、无机填料，涂料整体的防腐性能较有机颜料、有机填料更优。
优选地，所述无机颜料包括氧化铁红、钛白粉、炭黑、复合磷酸锌、三聚磷酸铝中的一种或几种；所述填料为硅微粉、云母粉、滑石粉中的一种或几种。
本发明中的芳纶树脂液为芳纶树脂在有机溶剂中形成的分散液，优选地，所述芳纶树脂液的固含量为15～20％。
优选地，所述助剂包括但不限于以下几种：分散剂、消泡剂、防沉剂、流平剂，可以为其中的一种或多种的组合。所述防沉剂为气相二氧化硅和膨润土；优选地，气相二氧化硅和膨润土的质量比为1:1-1:3，可以保证芳纶树脂基防腐涂料防流挂、防沉降。
优选地，所述有机溶剂选择对芳纶树脂溶解性好的溶剂，如酯类溶剂(优选为丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯)、芳香烃类溶剂(优选为二甲苯，100#溶剂油)，另外还可以选择N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺等，可以选择其中的一种或几种溶剂组合。
优选地，所述芳纶树脂基防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：将含芳纶树脂液的成膜物质和有机溶剂混合并分散均匀；将混合均匀的物料在密闭的容器中进行研磨，研磨后获得芳纶树脂基防腐涂料；其中，研磨时控制物料温度为50～60℃，研磨细度不大于40微米。控制研磨的温度在合适的范围内，既可以避免温度过高会导致部分有机物挥发分解，又可以避免温度太低降低了研磨效率。
优选地，上述芳纶树脂基防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将芳纶树脂液、分散剂、防沉降剂和有机溶剂混合并分散均匀；
(2)在步骤(1)后的混合料中加入颜料和填料，分散均匀，过滤；
(3)将步骤(2)后的物料进行研磨后加入消泡剂、流平剂，并用有机溶剂调节粘度至120～150s(涂4#杯)，即获得芳纶树脂基防腐涂料。
上述的制备方法，优选地，所述步骤(1)中，分散过程在分散机中速进行，分散时间为20～30分钟，分散速率为1000～1500转/分；
所述步骤(2)中，分散的时间为30～60分钟，分散速率为1500～2500转/分；过滤是采用40目的过滤网过滤。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明采用防腐、耐热和阻燃性能优异的芳纶树脂作为主体树脂基料，使制得的防腐涂料具有良好的机械性能、耐腐蚀性能、耐热性能及阻燃性能，可以应用在海洋防腐、耐高温防腐、阻燃防腐等领域。
(2)本发明制得的防腐涂料耐盐雾腐蚀达1000小时，长期耐热200℃以上，氧指数可达到29以上，属不燃级别。
(3)本发明的制备方法采用分步物料分散方法，在研磨阶段通过控制研磨温度，极大提高了产品的分散和研磨效率，保证了产品质量。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种白色芳纶树脂基防腐涂料，涂料组分主要由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002444258990000031
其中，芳纶树脂为聚间苯二甲酰间苯二胺树脂(1313)，其固含量为17％；有机混合溶剂在本实施例中为N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、丁酯溶剂、二甲苯按质量比4:4:1:1的量配成的混合溶剂。
本实施例中的白色芳纶树脂基防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将650g芳纶树脂1313、10gBYK161分散剂、3g气相二氧化硅、5g膨润土和有机混合溶剂称重后投入分散器皿中，并用分散机进行中速分散，分散时间为20分钟，分散速率为1000转/分；
(2)将90g金红石型钛白粉R215、60g复合磷酸锌A和50g硅微粉称重后加入分散器皿中，边加料边分散，高速分散40分钟，分散速率控制在2000转/分，然后将混合料润湿24小时后用40目的过滤网过滤，过滤后投入卧式砂磨机中进行研磨，研磨温度控制在50～60℃，控制研磨细度不大于20μm；
(3)最后加入3gBYK141消泡剂、7gBYK306流平剂，并调节粘度至120～150s(涂4#杯)，即制得防腐涂料。
用有机混合溶剂调节防腐涂料粘度至18～30s(涂4#杯)，过滤后采用喷涂方式施工，干燥成膜，制得白色芳纶树脂基涂料漆膜。
实施例2：
一种浅灰色芳纶树脂基防腐涂料，涂料组分主要由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002444258990000041
其中，芳纶树脂为聚对苯二甲酰对苯二胺树脂(1414)，其固含量为19％；有机混合溶剂在本实施例中为N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、丁酯溶剂、二甲苯按质量比4:4:1:1的量配成的混合溶剂。
本实施例中的浅灰色芳纶树脂基防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将630g芳纶树脂1414、16gBYK161分散剂、3g气相二氧化硅、6g膨润土和有机混合溶剂称重后投入分散器皿中，并用分散机进行中速分散，分散时间为30分钟，分散速率为1500转/分；
(2)将80g金红石型钛白粉R215、65g复合磷酸锌A、55g滑石粉和3g炭黑称重后加入分散器皿中，边加料边分散，高速分散40分钟，分散速率控制在2500转/分，然后将混合料润湿24小时后用40目的过滤网过滤，过滤后投入卧式砂磨机中进行研磨，研磨温度控制在50～60℃，控制研磨细度不大于20μm；
(3)最后加入3gBYK141消泡剂、5gBYK306流平剂，并调节粘度至120～150s(涂4#杯)，即制得防腐涂料。
用有机混合溶剂调节防腐涂料粘度至18～30s(涂4#杯)，过滤后采用喷涂方式施工，干燥成膜，制得浅灰色芳纶树脂基涂料漆膜。
实施例3：
一种铁红色芳纶树脂基防腐涂料，涂料组分主要由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002444258990000051
其中，芳纶树脂为聚间苯二甲酰间苯二胺树脂(1313和1414)，其固含量均为18％；有机混合溶剂在本实施例中为N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、丁酯溶剂、二甲苯按质量比4:4:1:1的量配成的混合溶剂。
本实施例中的铁红色芳纶树脂基防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将320g芳纶树脂1313、320g芳纶树脂1414、15gBYK161分散剂、3g气相二氧化硅、6g膨润土和有机混合溶剂称重后投入分散器皿中，并用分散机进行中速分散，分散时间为30分钟，分散速率为1500转/分；
(2)将80g氧化铁红CT、60g三聚磷酸铝和60g云母粉称重后加入分散器皿中，边加料边分散，高速分散50分钟，分散速率控制在1500转/分，然后将混合料润湿24小时后用40目的过滤网过滤，过滤后投入卧式砂磨机中进行研磨，研磨温度控制在50～60℃，控制研磨细度不大于20μm；
(3)最后加入3gBYK141消泡剂、8gBYK306流平剂，并调节粘度至120～150s(涂4#杯)，即制得防腐涂料。
用有机混合溶剂调节防腐涂料粘度至18～30s(涂4#杯)，过滤后采用喷涂方式施工，干燥成膜，制得铁红色芳纶树脂基涂料漆膜。
参照有关国家或行业标准，对上述具体实施例制备的芳纶树脂基涂料漆膜进行性能检测，结果如下表1所示：
表1实施例1-3制备的芳纶树脂基涂料漆膜的相关性能检测方法和结果
Figure BDA0002444258990000061
从表1性能检测结果可知，本发明以芳纶树脂作为主体树脂基料的防腐涂料，耐盐雾腐蚀和耐湿热腐蚀方面均较常规普通防腐底漆的防腐性能优异(常规的环氧防腐底漆耐盐雾和耐湿热性能在500h左右)；另外,本发明的芳纶树脂基防腐涂料还具有优异的阻燃性和耐热性，这也是采用其他树脂成膜物的防腐涂料所不具备的优异性能。

Claims (8)

1.一种可应用于海洋防腐、耐高温防腐或阻燃防腐的芳纶树脂基防腐涂料，所述防腐涂料包括成膜物质和有机溶剂，其特征在于，所述防腐涂料为单组分，所述成膜物质为芳纶树脂，所述防腐涂料主要由以下重量份的原料制备而成：
Figure FDA0003202819330000011
2.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述芳纶树脂为聚对苯二甲酰对苯二胺树脂和/或聚间苯二甲酰间苯二胺树脂。
3.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述防腐涂料的原料还包括1～15重量份的颜料。
4.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述芳纶树脂液的固含量为15～20％。
5.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述助剂为分散剂、消泡剂、防沉剂、流平剂中的一种或多种；所述防沉剂为气相二氧化硅和膨润土，气相二氧化硅和膨润土的质量比为1:1-1:3；所述有机溶剂为N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、酯类溶剂、芳香烃类溶剂中的一种或几种组合。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的芳纶树脂基防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：将含芳纶树脂液的成膜物质和有机溶剂混合并分散均匀；将混合均匀的物料在密闭的容器中进行研磨，研磨后获得芳纶树脂基防腐涂料；其中，研磨时控制物料温度为50～60℃，研磨细度不大于40微米。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将含芳纶树脂液的成膜物质、分散剂、防沉剂和有机溶剂混合并分散均匀；
(2)在步骤(1)后的混合料中加入颜料和填料，分散均匀，过滤；
(3)将步骤(2)后的物料进行研磨后加入消泡剂、流平剂，调节粘度，即获得芳纶树脂基防腐涂料。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，分散过程在分散机中进行，分散时间为20～30分钟，分散速率为1000～1500转/分；
步骤(2)中，分散的时间为30～60分钟，分散速率为1500～2500转/分；过滤是采用40目的过滤网过滤。
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