CN111662623A - 一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料及其制备方法，利用聚天门冬氨酸酯的低粘特性，将不同反应活性的聚天门冬氨酸酯复配作为防腐涂料的主体树脂，同时拼入一定量的低极性低表面能羟基树脂，采用低粘度的脂肪族异氰酸酯作为固化剂，将表面功能化的石墨烯及碳纳米管加入到涂料体系中，在锌粉颗粒之间形成导电通路，从而提高涂料中锌粉的使用效率，降低锌粉的用量，将传统防腐涂料的底、中、面三层体系变为一层体系，提高涂装效率。
Description
技术领域
本发明涉及新型环保防腐涂料，特别涉及一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备方法及聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料。
背景技术
我国每年因金属材料腐蚀造成的经济损失非常严重，约占国民生产总值的5％左右，造成大量的基础设施设备报废，成为最主要的设备损失原因。我国当前的腐蚀损失要高于发达国家水平，国际上普遍认同海洋腐蚀造成的损失要远大于自然灾害造成的损失。从防腐处理的经济性来看，采用防腐涂料是最为经济和有效的方法。
海洋防腐涂料是指海洋环境中使用的防腐蚀涂料，要求其具有如下性能：良好的物理性能，对腐蚀介质抗渗性好，对钢材表面附着力好；良好的力学性能，耐海水冲刷、耐海水、耐盐雾、耐油、耐化学品、耐紫外线等的侵蚀；与电化学保护系统相容性好，飞溅区和全浸区涂料要具有耐阴极剥离性；良好的施工性能，可在各种环境条件下对不同结构进行高质量涂装施工；符合健康、环保、安全的要求，涂料固含量高，挥发有机化合物含量符合国家或国际标准要求。
目前的海洋防腐涂料主要由底、中、面三层涂料配套而成，底漆多为双组份环氧富锌底漆、中涂层为双组份环氧云铁漆、面漆为双组份脂肪族聚氨酯漆。其性能仍存在很多缺陷，如VOC含量高、使用寿命短、防腐蚀性差、施工工艺复杂等问题，不能满足社会的需要。
发明内容
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种将传统的底、中、面三层体系变为一层体系，厚涂不开裂，提高涂装效率的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备方法，包括下述步骤：
制备A组份：
将聚天门冬氨酸酯树脂、稀释剂、分散剂及部分消泡剂分散搅拌得到第一混合物；
在所述第一混合物中加入氧化石墨烯微粉、碳纳米管、锌粉及颜填料分散后得到第二混合物；
在所述第二混合物中加入消泡剂、羟基低表面能树脂、基材润湿剂、附着力促进剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、除水剂及防沉剂后分散得到A组份；
制备B组分：
将脱水剂Additive TI、稀释剂及异氰酸酯固化剂混合搅拌得到B组份；
将所述A组份与B组份按异氰酸酯指数为1.05～1.10进行配比使用。
在其中一些实施例中，在将聚天门冬氨酸酯树脂、稀释剂、分散剂及消泡剂分散搅拌得到第一混合物的步骤中，具体为：
将聚天门冬氨酸酯树脂、稀释剂、分散剂及部分消泡剂加入到分散罐中，采用搅拌机低速分散15～20min，线速度控制在10-20m/min，得到第一混合物。
在其中一些实施例中，所述聚天门冬氨酸酯树脂为科思创的NH1420或NH1220或NH1520或NH2850或珠海飞扬的F420或F520；所述的稀释剂为氨酯级非芳烃类稀释剂，所述氨酯级非芳烃类稀释剂包括醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸正丙酯、醋酸乙酯中的一种或几种的混合物，其含水量≤0.05％；所述的润湿分散剂为脂肪酸衍生物、聚羧酸盐、聚氨酯共聚物、高分子磷酰胺中的一种或几种；所述的消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、高分子聚合物类、氟改性丙烯酸聚合物消泡剂中的一种或几种组合物。
在其中一些实施例中，在所述第一混合物中加入氧化石墨烯微粉、碳纳米管、锌粉及颜填料分散后得到第二混合物的步骤中，具体为：
在所述第一混合物中加入氧化石墨烯微粉、碳纳米管、锌粉及颜填料以线速度100-200m/min高速分散45～60min，得到第二混合物。
在其中一些实施例中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种；所述的锌粉为富锌漆常用锌粉，其细度为325目以上；所述的颜填料为氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁黄、钛白粉、云母氧化铁、云母粉、沉淀硫酸钡中的一种或几种的混合物物，其细度为1250目至5000目。
在其中一些实施例中，在所述第二混合物中加入剩余的消泡剂、羟基低表面能树脂、基材润湿剂、附着力促进剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、除水剂及防沉剂后分散得到A组份的步骤中，具体为：
在所述第二混合物中加入消泡剂、羟基低表面能树脂、基材润湿剂、附着力促进剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、除水剂及防沉剂，以线速度为10-20m/min分散15～20min得到A组份。
在其中一些实施例中，所述的羟基低表面能树脂为氟碳树脂、羟基有机硅树脂、羟基氟硅树脂中的一种或几种混合物，其羟基固含量为1-3％；所述羟基有机硅树脂包括羟基聚酯有机硅或羟基聚醚有机硅或羟基丙烯酸有机硅；
所述的消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、高分子聚合物类、氟改性丙烯酸聚合物消泡剂中的一种或几种组合物；
所述的基材润湿剂为改性有机硅类基材润湿剂；
所述的紫外线吸收剂为水杨酸酯类、取代丙烯腈类、二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、羟基苯基均三嗪、草酰苯胺、受阻胺类中的一种或几种组合物；
所述的附着力促进剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷中的一种；
所述的除水剂为不同规格的分子筛，为3A、4A、13XP分子筛中的一种；
所述的防沉剂为聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、改性聚脲中的一种或几种的复配物。
在其中一些实施例中，在将脱水剂Additive TI、稀释剂及异氰酸酯固化剂混合搅拌得到B组份的步骤中，
所述的稀释剂为氨酯级非芳烃类稀释剂，所述氨酯级非芳烃类稀释剂为醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸正丙酯、醋酸乙酯中的一种或几种的混合物，其含水量≤0.05％；
所述的异氰酸酯固化剂为HDI三聚体或缩二脲、IPDI三聚体或预聚物。
另外，本发明还提供了一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料，由上述任一项所述的聚天门冬氨酸聚脲重防腐涂料制备而得。
本发明采用上述技术方案的优点是：
本发明提供的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料及其制备方法，利用聚天门冬氨酸酯的低粘特性，将不同反应活性的聚天门冬氨酸酯复配作为防腐涂料的主体树脂，采用低粘度的具有不对称结构的异氰酸酯作为固化剂，将传统的底、中、面三层体系变为一层体系，提高涂装效率。
此外，本发明提供的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料及其制备方法，将表面功能化的石墨烯及碳纳米管加入到涂料体系中，在锌粉颗粒之间形成导电通路，以提高涂料中锌粉的使用效率，降低锌粉的含量。同时，石墨烯的片状结构和碳纳米管的线性结构，具有良好的触变性，可以防止锌粉沉降产生死沉淀。
另外，本发明提供的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料及其制备方法，在聚天门冬氨酸酯树脂中拼入一定量的低极性低表面能羟基树脂，利用二者的部分不相容性，在固化过程中低极性低表面能羟基树脂迁移到涂层表面，产生自分层，在涂料表面形成一层具有高耐候、自清洁功能的树脂层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料及其制备方法包括下述步骤：
步骤S110：制备A组份，具体包括下述步骤：
步骤S111：将聚天门冬氨酸酯树脂、稀释剂、分散剂及部分消泡剂分散搅拌得到第一混合物。
在一些实施例中，将聚天门冬氨酸酯树脂、稀释剂、分散剂及部分消泡剂分散搅拌得到第一混合物包括下述步骤：
具体地，将聚天门冬氨酸酯树脂、稀释剂、分散剂、部分消泡剂加入到分散罐中，采用搅拌机低速分散15～20min，线速度控制在10-20m/min，得到第一混合物。
进一步地，所述聚天门冬氨酸酯树脂为科思创的NH1420或NH1220或NH1520或NH2850或珠海飞扬的F420或F520；所述的稀释剂为氨酯级非芳烃类稀释剂，所述氨酯级非芳烃类稀释剂包括醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸正丙酯、醋酸乙酯中的一种或几种的混合物，其含水量≤0.05％；所述分散剂为脂肪酸衍生物、聚羧酸盐、聚氨酯共聚物、高分子磷酰胺中的一种或几种，如Tego685、BYK110、BYK163、TegoDispers610、EFKA4010等；所述的消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、高分子聚合物类、氟改性丙烯酸聚合物消泡剂中的一种或几种组合物，如Tego FoamexN、Airex900、BYK141、Airex940、BYK066N等。
步骤S112：在所述第一混合物中加入氧化石墨烯微粉、碳纳米管、锌粉及颜填料分散后得到第二混合物。
在一些实施例中，在所述第一混合物中加入氧化石墨烯微粉、碳纳米管、锌粉及颜填料分散后得到第二混合物的步骤中，具体为：
在所述第一混合物中加入氧化石墨烯微粉、碳纳米管、锌粉及颜填料以线速度100-200m/min高速分散45～60min，得到第二混合物。
进一步地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种；所述的锌粉为富锌漆常用锌粉，其细度为325目以上；所述的颜填料为氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁黄、钛白粉、云母氧化铁、云母粉、沉淀硫酸钡中的一种或几种的混合物物，其细度为1250目至5000目。
步骤S112：在所述第二混合物中加入消泡剂、羟基低表面能树脂、基材润湿剂、附着力促进剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、除水剂及防沉剂后分散得到A组份。
其中，A组份中各物质质量份数为：聚天门冬氨酸酯树脂300-500份、羟基低表面能树脂50-100份、稀释剂20-50份、紫外线吸收剂10-20份、分散剂5-20份、基材润湿剂1-3份、消泡剂5-10份、附着力促进剂1-5份、氧化石墨烯微粉2-5份、碳纳米管1-2份、锌粉100-300份、颜填料30-50份、除水剂10-20份、防沉剂1-3份；
进一步地，所述的羟基低表面能树脂为氟碳树脂、羟基有机硅树脂、羟基氟硅树脂中的一种或几种混合物，其羟基固含量为1-3％。
进一步地，所述羟基有机硅树脂包括羟基聚酯有机硅或羟基聚醚有机硅或羟基丙烯酸有机硅。
进一步地，所述的消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、高分子聚合物类、氟改性丙烯酸聚合物消泡剂中的一种或几种组合物，如Tego FoamexN、Airex900、BYK141、Airex940、BYK066N等。
进一步地，所述的基材润湿剂为改性有机硅类基材润湿剂，如Tego685、BYK110、BYK163、TegoDispers610、EFKA4010等。
进一步地，所述的紫外线吸收剂为水杨酸酯类、取代丙烯腈类、二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、羟基苯基均三嗪、草酰苯胺、受阻胺类中的一种或几种组合物，如汽巴Tinuvin292、GivsorbUV-2、UV-326、UV-328、UV-1164等。
进一步地，所述的除水剂分子筛规格为3A、4A、13XP中的一种。
进一步地，所述的附着力促进剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷中的一种。
进一步地，所述的防沉剂为聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、改性聚脲中的一种或几种的复配物。
步骤S120：制备B组分，包括下述步骤：
步骤S121：将脱水剂Additive TI、稀释剂及异氰酸酯固化剂混合搅拌得到B组份。
进一步地，所述的稀释剂为氨酯级非芳烃类稀释剂，所述氨酯级非芳烃类稀释剂为醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸正丙酯、醋酸乙酯中的一种或几种的混合物，其含水量≤0.05％；
进一步地，所述的异氰酸酯固化剂为HDI三聚体或缩二脲、IPDI三聚体或预聚物，如科思创Desmodur N3390、N100、N3300、N75、Z4470、巴斯夫Hi-100、旭化成TPA100、TSA100等。
其中，B组份中各物质质量份数为异氰酸酯固化剂100份、脱水剂Additive TI0.5-1.0份、稀释剂10-20。
步骤S122：将所述A组份与B组份按异氰酸酯指数为1.05～1.10进行配比使用。
本发明提供的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料及其制备方法，利用聚天门冬氨酸酯的低粘特性，将不同反应活性的聚天门冬氨酸酯复配作为防腐涂料的主体树脂，采用低粘度的脂肪族异氰脲酸酯作为固化剂，将传统的底、中、面三层体系变为一层体系，提高涂装效率。
此外，本发明提供的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料及其制备方法，将表面功能化的石墨烯及碳纳米管加入到涂料体系中，在锌粉颗粒之间形成导电通路，以提高涂料中锌粉的使用效率，降低锌粉的含量。同时，石墨烯的片状结构和碳纳米管的线性结构，具有良好的触变性，可以防止锌粉沉降产生死沉淀。
另外，本发明提供的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料及其制备方法，在聚天门冬氨酸酯树脂中拼入一定量的低极性低表面能羟基树脂，利用二者的部分不相容性，在固化过程中低极性低表面能羟基树脂迁移到涂层表面，产生自分层，在涂料表面形成一层具有高耐候、自清洁功能的树脂层。
以下列举详细实施例说明本发明上述技术方案。
实施例1
本实施例1中一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料，其配方组成如下所示：
实施例2
本实施例中一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料，其配方组成如下所示：
实施例3
本实施例中一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料，其配方组成如下所示：
实施例4
本实施例中一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料，其配方组成如下所示：
实施例5
本实施例中一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料，其配方组成如下所示：
上述实施例1-5所制备的一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的主要性能指标如表2所示：
表2各实施例纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的性能指标
当然本发明的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备方法还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
Claims (9)
1.一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
制备A组份：
将聚天门冬氨酸酯树脂、稀释剂、分散剂及部分消泡剂分散搅拌得到第一混合物；
在所述第一混合物中加入氧化石墨烯微粉、碳纳米管、锌粉及颜填料分散后得到第二混合物；
在所述第二混合物中加入剩余的消泡剂、羟基低表面能树脂、基材润湿剂、附着力促进剂、紫外线吸收剂、除水剂及防沉剂后分散得到A组份；
其中，A组份中各物质质量份数为：聚天门冬氨酸酯树脂300-500份、羟基低表面能树脂50-100份、稀释剂20-50份、紫外线吸收剂10-20份、分散剂5-20份、基材润湿剂1-3份、消泡剂5-10份、附着力促进剂1-5份、氧化石墨烯微粉2-5份、碳纳米管1-2份、锌粉100-300份、颜填料30-50份、除水剂10-20份、防沉剂1-3份；
制备B组份：
将脱水剂Additive TI、稀释剂及脂肪族异氰酸酯固化剂混合搅拌得到B组份；
将所述A组份与B组份按异氰酸酯指数为1.05～1.10进行配比使用；
其中，B组份中各物质质量份数为异氰酸酯固化剂100份、除水剂Additive TI 0.5-1.0份、稀释剂10-20。
2.如权利要求1所述的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备方法，其特征在于，在将聚天门冬氨酸酯树脂、稀释剂、分散剂及部分消泡剂分散搅拌得到第一混合物的步骤中，具体为：
将聚天门冬氨酸酯树脂、稀释剂、分散剂及部分消泡剂加入到分散罐中，采用搅拌机低速分散15～20min，线速度控制在10-20m/min，得到第一混合物。
3.如权利要求2所述的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述聚天门冬氨酸酯树脂为科思创的NH1420或NH1220或NH1520或NH2850或珠海飞扬的F420或F520；所述的稀释剂为氨酯级非芳烃类稀释剂，所述氨酯级非芳烃类稀释剂包括醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸正丙酯、醋酸乙酯中的一种或几种的混合物，其含水量≤0.05％；所述的润湿分散剂为脂肪酸衍生物、聚羧酸盐、聚氨酯共聚物、高分子磷酰胺中的一种或几种；所述的消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、高分子聚合物类、氟改性丙烯酸聚合物消泡剂中的一种或几种组合物。
4.如权利要求1所述的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备方法，其特征在于，在所述第一混合物中加入氧化石墨烯微粉、碳纳米管、锌粉及颜填料分散后得到第二混合物的步骤中，具体为：
在所述第一混合物中加入氧化石墨烯微粉、碳纳米管、锌粉及颜填料以线速度100-200m/min高速分散45～60min，得到第二混合物。
5.如权利要求4所述的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种；所述的锌粉为富锌漆常用锌粉，其细度为325目以上；所述的颜填料为氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁黄、钛白粉、云母氧化铁、云母粉、沉淀硫酸钡中的一种或几种的混合物物，其细度为1250目至5000目。
6.如权利要求1所述的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备方法，其特征在于，在所述第二混合物中加入消泡剂、羟基低表面能树脂、基材润湿剂、附着力促进剂、紫外线吸收剂、除水剂及防沉剂后分散得到A组份的步骤中，具体为：
在所述第二混合物中加入消泡剂、羟基低表面能树脂、基材润湿剂、附着力促进剂、紫外线吸收剂、除水剂及防沉剂，以线速度为10-20m/min分散15～20min得到A组份。
7.如权利要求6所述的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述的羟基低表面能树脂为氟碳树脂、羟基有机硅树脂、羟基氟硅树脂中的一种或几种混合物，其羟基固含量为1-3％；所述羟基有机硅树脂包括羟基聚酯有机硅或羟基聚醚有机硅或羟基丙烯酸有机硅；
所述的消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、高分子聚合物类、氟改性丙烯酸聚合物消泡剂中的一种或几种组合物；
所述的基材润湿剂为改性有机硅类基材润湿剂；
所述的紫外线吸收剂为水杨酸酯类、取代丙烯腈类、二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、羟基苯基均三嗪、草酰苯胺、受阻胺类中的一种或几种组合物；
所述的除水剂为不同规格的分子筛，如3A、4A及13XP分子筛中的一种；
所述的附着力促进剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、β-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷中的一种；
所述的防沉剂为聚酰胺蜡、氢化蓖麻油、改性聚脲中的一种或几种的复配物。
8.如权利要求1所述的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料的制备方法，其特征在于，在将脱水剂Additive TI、稀释剂及脂肪族异氰酸酯固化剂混合搅拌得到B组份的步骤中，
所述的稀释剂为氨酯级非芳烃类稀释剂，所述氨酯级非芳烃类稀释剂为醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸正丙酯、醋酸乙酯中的一种或几种的混合物，其含水量≤0.05％；
所述的脂肪族异氰酸酯固化剂为HDI三聚体或缩二脲、IPDI三聚体或预聚物。
9.一种纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料，其特征在于，由上述权利要求1至8任一项所述的纳米改性聚天门冬氨酸酯聚脲重防腐涂料制备而得。
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Denomination of invention: The invention relates to a nano modified polyaspartic acid ester polyurea heavy-duty anti-corrosion coating and a preparation method thereof Effective date of registration: 20211025 Granted publication date: 20210917 Pledgee: Qingdao high technology financing Company limited by guarantee Pledgor: QINGDAO AIR++ NEW MATERIALS CO.,LTD. Registration number: Y2021370010104 |
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Date of cancellation: 20221115 Granted publication date: 20210917 Pledgee: Qingdao high technology financing Company limited by guarantee Pledgor: QINGDAO AIR++ NEW MATERIALS CO.,LTD. Registration number: Y2021370010104 |
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