CN111471395B - 一种有机硅无溶剂防腐涂料 - Google Patents

一种有机硅无溶剂防腐涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机硅无溶剂防腐涂料，采用两种低粘度带有反应活性基团的有机硅树脂，再配合纳米填料，功能性填料和助剂等制备成A组分。其B组分是由催化剂，反应抑制剂，特种补强树脂及助剂等组成。使用时A组分和B组分按规定比例混合均匀后直接使用，混合后在室温条件下，催化剂催化固化反应的进行，反应为加成反应无任何副产物产生，降低了VOC的排放，使用更加环保、安全和便捷，最终形成的涂层具有优异的耐候性、抗开裂性、长效防腐性能，解决目前传统涂料解决不了的一些问题，在金属防腐领域具有很好的前景。

Description

一种有机硅无溶剂防腐涂料
技术领域
本发明属于功能性涂料领域，具体涉及一种环保型的有机硅无溶剂防腐涂料。
背景技术
在防腐领域发挥重要防腐作用的，仍然是传统的环氧、丙烯酸、聚氨酯等体系，而且大多为溶剂型的产品，尤其是在重防腐领域。近年来，虽然不断出现各类水性涂料，但防腐性能上尚无法达到同类型的溶剂型产品，使得在大多数的工业防腐中仍主要采用溶剂型的防腐涂料。重防腐领域情况更甚。
一方面，溶剂型防腐涂料本身含有大量的苯系溶剂，使用过程中对施工人员和环境都带来极大的危害，与绿色环保理念背道而驰。另一方面，传统涂料树脂的分子主链C-C键的键能(344.4kJ/mol)，明显小于有机硅聚合物分子主链Si-O键的键能(422.5kJ/mol)，这使得传统涂料的使用寿命客观上较有机硅类防腐涂料短，成膜树脂分子主链的键能较低，易被环境中的活性物质破坏，如：紫外线、活泼氢等。
发明内容
为了解决溶剂型防腐涂料在生产和使用过程中的VOC排放问题，避免传统涂料在使用过程中易出现的开裂、粉化、脱落、VOC排放等问题，本发明的目的在于制备出高固低黏无溶剂、具有更高防腐性能、无任何污染的、使用寿命更长的防腐涂料，解决目前传统涂料解决不了的一些问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种有机硅无溶剂防腐涂料，由A组分与B组分按照质量比10:1～1.1制备而成；
其中，A组分的原料包括：两种低粘度带有反应活性基团的有机硅树脂、与填料；
B组分的原料包括特种补强树脂、反应抑制剂与催化剂。
本发明中的有机硅无溶剂防腐涂料为双组分产品，不含任何形式的稀释剂或溶剂，固含量100％，使用过程中无任何溶剂挥发，对环境友好无污染，是一款安全环保无污染的新型长效防腐涂料。性能优异、绿色安全、施工便捷，具有良好的市场前景。
有机硅无溶剂防腐涂料在使用前按A组分：B组分＝10:1～1.1的比例混合搅拌均匀后直接涂刷在基材上，固化后形成致密的、具有韧性抗开裂的、耐盐雾的、耐紫外线的、耐高低温的防腐涂层。涂层固化机理是乙烯基聚硅氧烷树脂与B组分中的甲基含氢聚硅氧烷以在催化剂的作用下进行交联反应，最终形成网络状高聚物涂层。
作为优选，所述A组分的原料按重量份计包括：乙烯基聚硅氧烷树脂：80～100份，有机硅类分散剂：0.5～2.0份，钛白粉：5～15份，纳米氧化锌：1.0～3.0份，沉淀二氧化硅：3.0～5.0 份，防锈填料：10～20份，着色颜料：2～10份，甲基含氢聚硅氧烷：1.0～5.0份，附着力促进剂：1.0～2.0份。
作为优选，所述乙烯基聚硅氧烷树脂是黏度为500mPa·s，固含量100％；所述甲基含氢聚硅氧烷黏度为：40～100mPa·s，含氢当量为0.18～1.5％。
作为优选，有机硅类分散剂包括：BYK307、R4011、CT171、JH201中的一种或几种；钛白粉为金红石型，细度为1250目，表面经过疏水改性处理；纳米氧化锌为经表面改性后的纳米级的白色粉末，粒径在20～50nm；沉淀SiO2为疏水改性的气相SiO2.细度为1250目，疏水改性后产品具有良好的增强涂层作用同时又不会导致黏度明显增加；防锈填料包括：复合铁钛粉、玻璃鳞片、锌粉中的一种或几种混合物；着色颜料包括氧化铁红、氧化铁黄、炭黑、钴蓝、铁绿中的一种或几种；附着力促进剂为增粘剂、硅烷偶联剂中的一种或几种。
作为优选，所述B组分的原料按重量份计包括：乙烯基聚硅氧烷树脂：10～30份，MQ树脂：5～20份，催化剂：0.01～0.1份，马来酸二烯丙酯：0.03～0.10份，乙烯基硅油：1.0～5.0 份，有机硅流平剂：0.5～1.5份。
作为优选，所述的MQ树脂为粉末状乙烯基MQ树脂，其中M:Q＝0.5～0.8:1，乙烯基含量： 0.1～1.5％。
作为优选，所述的乙烯基聚硅氧烷是黏度为10000mPa·s的乙烯基聚硅氧烷树脂，固含量100％。
作为优选，所述的马来酸二烯丙酯为工业级，纯度＞99％；所述的乙烯基硅油是黏度为 40～50mPa·s；流平剂为：YSL-600、YSL-658、BYK333中的一种或几种；所述催化剂为氯铂酸络合物。
作为优选，所述A组分的制备方法是：将50～60份乙烯基聚硅氧烷树脂，有机硅类分散剂：0.2～0.5份，钛白粉：5～15份，纳米氧化锌：1.0～3.0份，沉淀二氧化硅：3.0～5.0份，防锈填料：10～20份，着色颜料：2～10份，加入搅拌机中真空加热1.5～2.0小时，温度为110～120℃，压力-0.08～-0.09MPa；将冷却后的混合液进行研磨至细度≤50μm；在室温下、300-500r/m搅拌条件下向细度达标的混合液中依次加入30～40份乙烯基聚硅氧烷树脂，甲基含氢聚硅氧烷：1.0～5.0份，附着力促进剂：1.0～2.0份；搅拌均匀过滤后制得有机硅无溶剂防腐涂料A组分。
作为优选，所述B组分的制备方法是：在搅拌条件下，将乙烯基MQ树脂：5～20份，添加到10～30份乙烯基聚硅氧烷树脂中，搅拌均匀后逐渐加入，乙烯基硅油：1.0～5.0份，马来酸二烯丙酯：0.03～0.10份，催化剂：0.01～0.1份和有机硅流平剂：0.5～1.5份；在室温下、压力-0.05～-0.06MPa条件下混合15～30min，过滤包装作为有机硅无溶剂防腐涂料B组分。
本发明的有益效果是：
(1)采用低粘度具有反应活性的乙烯基聚硅氧烷树脂作为无溶剂涂料A组分的主体树脂，该树脂为固体含量100％，不含任何溶剂。涂层固化机理是乙烯基聚硅氧烷树脂与B组分中的甲基含氢聚硅氧烷以在催化剂的作用下进行交联反应，最终形成网络状高聚物涂层，反应过程温和无副产物的产生，安全环保；
(2)乙烯基MQ树脂在涂层固化过程中参与交联反应，对涂层起到良好的补强作用，同时不会造成涂料黏度的明显上升现象，既保证了涂层的机械强度又赋予涂料优异的施工性能。
(3)有机硅无溶剂防腐涂料的制备，降低了有机硅涂料的VOC排放，增强了产品在生产、运输、施工工程中安全性，既符合国家法律法规的要求，环保安全无污染，又具有优异的防腐性能、耐候性能和施工性能。
具体实施方式：
下面对本发明的实施例作详细说明，下述实施例是在以本发明技术方案前提下进行实施的，给出了详细的实施方式和工艺流程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明中，A组分的原料：
乙烯基聚硅氧烷树脂是黏度为500mPa·s，固含量100％；
甲基含氢聚硅氧烷黏度为：40～100mPa·s，含氢当量为0.18～1.5％；
有机硅类分散剂包括：BYK307、R4011、CT171、JH201中的一种或几种；
钛白粉为金红石型，细度为1250目，表面经过疏水改性处理；
纳米氧化锌为经表面改性后的纳米级的白色粉末，粒径在20～50nm；
沉淀SiO2为疏水改性的气相SiO2.细度为1250目；
防锈填料包括：复合铁钛粉、玻璃鳞片、锌粉中的一种或几种混合物；
着色颜料包括氧化铁红、氧化铁黄、炭黑、钴蓝、铁绿中的一种或几种；
附着力促进剂为增粘剂、硅烷偶联剂中的一种或几种；
B组分的原料：
MQ树脂为粉末状乙烯基MQ树脂，其中M:Q＝0.5～0.8:1，乙烯基含量：0.1～1.5％；
乙烯基聚硅氧烷是黏度为10000mPa·s的乙烯基聚硅氧烷树脂，固含量100％；
马来酸二烯丙酯为工业级，纯度＞99％；
所述的乙烯基硅油是黏度为40～50mPa·s；
流平剂为：YSL-600、YSL-658、BYK333中的一种或几种；
催化剂为氯铂酸络合物。
实施例1
有机硅无溶剂防腐涂料A组分的制备，其方法是：将50g乙烯基封端的聚硅氧烷树脂，有机硅类分散剂：0.2g，钛白粉：5g，纳米氧化锌：1.0g，沉淀二氧化硅：3.0g，防锈填料：10.0g，着色颜料：2.0g，加入搅拌机中真空加热1.5～2.0小时，温度为110～120℃，压力 -0.08～-0.09MPa。将冷却后的混合液进行研磨至细度≤50μm。在室温下、300-500r/m搅拌条件下向细度达标的混合液中依次加入30g乙烯基聚硅氧烷树脂，甲基含氢聚硅氧烷：1.0g，附着力促进剂：1.0g，搅拌均匀过滤后制得有机硅无溶剂防腐涂料A组分。
有机硅无溶剂防腐涂料B组分的制备，其方法为：在搅拌条件下，将乙烯基MQ树脂：5g，添加到10g乙烯基聚硅氧烷树脂中，搅拌均匀后逐渐加入，乙烯基硅油：1.0g，马来酸二烯丙酯：0.03g，催化剂：0.01g和有机硅流平剂：0.5g，在室温下、压力-0.05～-0.06MPa条件下混合15～30min，过滤包装作为有机硅无溶剂防腐涂料B组分。
有机硅无溶剂防腐涂料在使用前按A组分:B组分＝10:1的比例混合搅拌均匀后直接涂刷在打磨后的马口铁板上，养护7天后测试性能。测试标准为JG/T 224-2007《建筑钢结构防腐涂料》。测试结果见表1。
表1实施例1性能测试结果
Figure BDA0002502248330000041
Figure BDA0002502248330000051
实施例2
有机硅无溶剂防腐涂料A组分的制备，其方法是：将55g乙烯基封端的聚硅氧烷树脂，有机硅类分散剂：0.35g，钛白粉：10g，纳米氧化锌：2.0g，沉淀二氧化硅：4.0g，防锈填料：15g，着色颜料：6g，加入搅拌机中真空加热1.5～2.0小时，温度为110～120℃，压力 -0.08～-0.09MPa。将冷却后的混合液进行研磨至细度≤50μm。在室温下、300-500r/m搅拌条件下向细度达标的混合液中依次加入35g乙烯基聚硅氧烷树脂，甲基含氢聚硅氧烷：3.0g，附着力促进剂：1.5g，搅拌均匀过滤后制得有机硅无溶剂防腐涂料A组分。
有机硅无溶剂防腐涂料B组分的制备，其方法为：在搅拌条件下，将乙烯基MQ树脂：12.5g，添加到20g乙烯基聚硅氧烷树脂中，搅拌均匀后逐渐加入，乙烯基硅油：3.0g，马来酸二烯丙酯：0.06g，催化剂：0.05g和有机硅流平剂：1.0g，在室温下、压力-0.05～-0.06MPa条件下混合15～30min，过滤包装作为有机硅无溶剂防腐涂料B组分。
有机硅无溶剂防腐涂料在使用前按A组分:B组分＝10:1.05的比例混合搅拌均匀后直接涂刷在打磨后的马口铁板上，养护7天后测试性能。测试标准为JG/T 224-2007《建筑钢结构防腐涂料》。测试结果见表2。
表2实施例2性能测试结果
Figure BDA0002502248330000052
Figure BDA0002502248330000061
实施例3
有机硅无溶剂防腐涂料A组分的制备，其方法是：将60g乙烯基封端的聚硅氧烷树脂，有机硅类分散剂：0.5g，钛白粉：15g，纳米氧化锌：3.0g，沉淀二氧化硅：5.0g，防锈填料：20g，着色颜料：10g，加入搅拌机中真空加热1.5～2.0小时，温度为110～120℃，压力-0.08～-0.09MPa。将冷却后的混合液进行研磨至细度≤50μm。在室温下、300-500r/m搅拌条件下向细度达标的混合液中依次加入40g乙烯基聚硅氧烷树脂，甲基含氢聚硅氧烷： 5.0g，附着力促进剂：2.0g，搅拌均匀过滤后制得有机硅无溶剂防腐涂料A组分。
有机硅无溶剂防腐涂料B组分的制备，其方法为：在搅拌条件下，将乙烯基MQ树脂：20g，添加到30g乙烯基聚硅氧烷树脂中，搅拌均匀后逐渐加入，乙烯基硅油：5.0g，马来酸二烯丙酯：0.10g，催化剂：0.1g和有机硅流平剂：1.5g，在室温下、压力-0.05～-0.06MPa条件下混合15～30min，过滤包装作为有机硅无溶剂防腐涂料B组分。
有机硅无溶剂防腐涂料在使用前按A组分:B组分＝10:1.1的比例混合搅拌均匀后直接涂刷在打磨后的马口铁板上，养护7天后测试性能。测试标准为JG/T 224-2007《建筑钢结构防腐涂料》。测试结果见表3。
表3实施例3性能测试结果
Figure BDA0002502248330000071
Figure BDA0002502248330000081
根据实施例结果显示，虽然三种实施例都能满足标准要求，但性能存在一定的差异，综合性能而言，实施例3中的配比更有利于制备出综合性能优异的防腐涂料。
本发明所制备的有机硅无溶剂防腐涂料其固化机理是乙烯基聚硅氧烷树脂与甲基含氢聚硅氧烷以在催化剂的作用下进行交联反应，最终形成网络状高聚物涂层。反应过程温和无副产物的产生，安全环保；
采用低粘度具有反应活性的乙烯基聚硅氧烷树脂作为无溶剂涂料A组分的主体树脂，该树脂为固体含量100％，不含任何溶剂。乙烯基MQ树脂在涂层固化过程中参与交联反应，对涂层起到良好的补强作用，同时不会造成涂料黏度的明显上升现象，既保证了涂层的机械强度又赋予涂料优异的施工性能。
最终产品具有优异的防腐性能、耐候性能和施工性能等，尤其是非常优异的耐候性能和防腐性能，非常适用于强紫外地区的户外钢结构防腐保护。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (5)

1.一种有机硅无溶剂防腐涂料，其特征在于，由A组分与B组分按照质量比10:1~1.1制备而成；
其中，A组分的原料包括：两种低粘度带有反应活性基团的有机硅树脂、助剂与填料；
B组分的原料包括特种补强树脂、反应抑制剂与催化剂；
所述A组分的原料按重量份计包括：乙烯基聚硅氧烷树脂：80~100份，有机硅类分散剂：0.5~2.0份，钛白粉：5~15份，纳米氧化锌：1.0~3.0份，沉淀二氧化硅：3.0~5.0份，防锈填料：10~20份，着色颜料：2~10份，甲基含氢聚硅氧烷：1.0~5.0份，附着力促进剂：1.0~2.0份；所述甲基含氢聚硅氧烷黏度为：40~100mPa·s，含氢当量为0.18~1.5%，A组分中的乙烯基聚硅氧烷树脂是黏度为500mPa·s，固含量100%；
所述B组分的原料按重量份计包括：乙烯基聚硅氧烷树脂：10~30份，MQ树脂：5~20份，催化剂：0.01~0.1份，马来酸二烯丙酯：0.03~0.10份，乙烯基硅油：1.0~5.0份，有机硅流平剂：0.5~1.5份；其中，MQ树脂为粉末状乙烯基MQ树脂，其中M:Q=0.5~0.8:1，乙烯基含量：0.1~1.5%，B组分中的乙烯基聚硅氧烷树脂黏度为10000mPa·s，固含量100%。
2.根据权利要求1所述的一种有机硅无溶剂防腐涂料，其特征在于，有机硅类分散剂包括：BYK307、R4011、CT171、JH201中的一种或几种；钛白粉为金红石型，细度为1250目，表面经过疏水改性处理；纳米氧化锌为经表面改性后的纳米级的白色粉末，粒径在20~50nm；沉淀二氧化硅为疏水改性的气相二氧化硅细度为1250目；防锈填料包括：复合铁钛粉、玻璃鳞片、锌粉中的一种或几种混合物；着色颜料包括氧化铁红、氧化铁黄、炭黑、钴蓝、铁绿中的一种或几种；附着力促进剂为增粘剂、硅烷偶联剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种有机硅无溶剂防腐涂料，其特征在于，所述的马来酸二烯丙酯为工业级，纯度＞99%；所述的乙烯基硅油黏度为40~50mPa·s；流平剂为BYK333；所述催化剂为氯铂酸络合物。
4.根据权利要求1所述的一种有机硅无溶剂防腐涂料，其特征在于，所述A组分的制备方法是：将50~60份乙烯基聚硅氧烷树脂，有机硅类分散剂：0.2~0.5份，钛白粉：5~15份，纳米氧化锌：1.0~3.0份，沉淀二氧化硅：3.0~5.0份，防锈填料：10~20份，着色颜料：2~10份，加入搅拌机中真空加热1.5~2.0小时，温度为110~120℃，压力-0.08~-0.09MPa；将冷却后的混合液进行研磨至细度≤50μm；在室温下、300-500r/m搅拌条件下向细度达标的混合液中依次加入30~40份乙烯基聚硅氧烷树脂，甲基含氢聚硅氧烷：1.0~5.0份，附着力促进剂：1.0~2.0份；搅拌均匀过滤后制得有机硅无溶剂防腐涂料A组分。
5.根据权利要求1所述的一种有机硅无溶剂防腐涂料，其特征在于，所述B组分的制备方法是：在搅拌条件下，将乙烯基MQ树脂：5~20份，添加到10~30份乙烯基聚硅氧烷树脂中，搅拌均匀后逐渐加入乙烯基硅油：1.0~5.0份，马来酸二烯丙酯：0.03~0.10份，催化剂：0.01~0.1份和有机硅流平剂：0.5~1.5份；在室温下、压力-0.05~-0.06MPa条件下混合15~30min，过滤包装作为有机硅无溶剂防腐涂料B组分。
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