CN111808513B - 一种耐候防护涂料及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐候防护涂料，包括组分A和组分B，且所述组分A和组分B的重量比为100:10～25，所述组分A包括如下重量份的原料：氟硅改性聚氨酯树脂30～50份、石墨烯0.1～1份、不饱和多元羧酸聚合物0.1～1.5份、有机硅消泡剂0.1～1份、氟碳高分子化合物0.1～1.5份、聚醚硅氧烷共聚物0.1～1份、防沉降剂0.1～1份和有机锡催干剂0.1～0.5份；所述组分B包括如下重量份的原料：异氰酸酯固化剂40～60份。本发明通过各组分相互作用，增强了该防护面漆在高湿热和高盐雾环境下的长效防护作用。本发明还公开了该耐候防护面漆的使用方法。

Description

一种耐候防护涂料及其使用方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种耐候防护涂料及其使用方法，更具体地，涉及一种用于高湿热和高盐雾环境的耐候防护涂料及其使用方法。
背景技术
海洋大气是具有高湿热、高盐雾、强紫外线照射等特点的极为严苛的大气环境。在海洋大气地区通常日平均气温高于20℃，且一年中超过100天以上日平均温度大于30℃，年均降雨量超过1200mm，年平均相对湿度高于70％。高盐雾是指该地区的年均盐雾浓度高于0.1mg/m3，每天平均盐雾沉降量高于15mg/m2，且盐雾是指空气中悬浮的盐类液体微粒，通常有Na+、K+、Mg2+、Ca2+的氯化物、硫酸盐及少量其它杂质混合而成，其颗粒粒径大部分在5um以下，质量通常在10-11～10-5mg之间。上述因素导致了对在高湿热、高盐雾环境条件下应用的防护涂层有很高的要求。
目前针对在高湿热、高盐雾环境条件下使用的户外设施设备，例如管道、反应釜等，主要是通过涂装常规重防腐涂料来进行防护，但尽管采取了重防腐涂料进行防护，但仍有部分设施设备在高湿热、高盐雾环境中发生了严重的腐蚀。一旦重防腐涂层出现了劣化或失效，设施设备就会受到腐蚀和破坏。实际上，大气悬浮着的盐雾颗粒对金属并不发生作用，只有沉降在金属表面上，形成电解液膜时才对金属产生腐蚀作用。一般盐雾沉降率越大，则在一定范围内在金属表面形成的液膜越厚，由于溶液的流淌，能维持液膜不断更新，使液膜中的含氧量始终保持在接近于空气的饱和状态，因此腐蚀作用就能够不断地进行。当金属表面涂装重防腐涂料后，盐雾只能沉降在涂层外表面，其到达金属表面的途径被阻断，从而达到防腐的效果。但在高湿热、高盐雾的严酷环境下，表面沉降的盐雾等污染物在高温、高湿、强辐照等的共同作用下，会导致有机涂层内部聚合物加速发生降解和交联，产生微孔洞、裂纹等缺陷，严重时甚至出现界面脱粘、涂层粉化脱落等现象；这样涂层表面沉降的水及盐类污染物等，又通过缺陷等通道扩散到金属表面，产生腐蚀和破坏作用。
因此，非常有必要开发一种在高湿热和高盐雾环境下仍然具有较好防护作用的涂料。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，本发明第一方面的目的在于，解决现有防护面漆高湿热和高盐雾环境下防护作用较差的技术问题；本发明第二方面的目的在于，提供一种耐候防护涂料的使用方法。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种耐候防护涂料，包括组分A和组分B，且所述组分A和组分B的重量比为100:10～25，其中，
所述组分A包括如下重量份的原料：氟硅改性聚氨酯树脂30～50份、石墨烯0.1～1份、不饱和多元羧酸聚合物0.1～1.5份、有机硅消泡剂0.1～1份、氟碳高分子化合物0.1～1.5份、聚醚硅氧烷共聚物0.1～1份、防沉降剂0.1～1份和有机锡催干剂0.1～0.5份；
所述组分B包括如下重量份的原料：异氰酸酯固化剂40～60份。
本发明的技术方案还提供了该耐候防护面漆的使用方法，包括如下步骤：
对基材的表面进行清洁后，向所述基材的表面涂一层底漆，所述底漆表面干燥固化后，向所述底漆表面涂一层中间漆，直至所述中间漆表面干燥固化；
按组分A和组分B的组成分别称取各组分，将组分A和组分B分别混匀后，再将组分A和组分B按照质量比为100:10～25的比例混合，得到防护面漆，将所述防护面漆均匀喷涂在所述中间漆上，至干燥固化后即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、本发明提供的耐候防护面漆以氟硅改性聚氨酯树脂为主体树脂，其表面能较低，其与异氰酸酯固化剂交联固化，生成具有极低表面能的致密涂层，具有良好的疏水性，防凝露和耐沾污，水分和盐雾难以在防护面漆表面凝结沉降和长期富集，大大降低了腐蚀破坏的可能性，从而对基材起到较好的防护作用；且组分A中添加的石墨烯疏水，在进一步降低防护面漆的表面能的同时，还能够有效防止静电吸附，且其层状结构能有效防止水汽的渗入，进一步增强涂层体系的防护功效；组分A中的不饱和多元羧酸聚合物、有机硅消泡剂、氟碳高分子化合物、聚醚硅氧烷共聚物、防沉降剂和有机锡催干剂等助剂，一方面减少石墨烯的团聚，使石墨烯更好的分散于氟硅改性聚氨酯树脂中，另一方面与氟硅改性聚氨酯树脂和异氰酸酯固化剂共同作用，以减少防护面漆在高温高湿、强光照等作用下的老化作用，以提高防护面漆的耐候性能；
2、本发明提供的耐候防护面漆通过各组分相互作用，有效减缓涂层在高温高湿、强光照等作用下的老化形成，大大阻止盐雾等污染物富集渗透而引起的涂层破坏失效，从而保证设备管道、反应釜等在高湿热高盐雾环境下保持良好的性能，延长维护保养周期，降低维管经费投入，节省了成本；
3、本发明提供的耐候防护面漆的使用方法简单，仅需喷涂即可，无需烤漆等较复杂的工艺，降低了人工成本，提高了工作效率。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例提供了一种耐候防护面漆，包括组分A和组分B，且组分A和组分B的重量比为100:10～25，其中，
组分A包括如下重量份的原料：氟硅改性聚氨酯树脂30～50份、石墨烯0.1～1份、不饱和多元羧酸聚合物0.1～1.5份、有机硅消泡剂0.1～1份、氟碳高分子化合物0.1～1.5份、聚醚硅氧烷共聚物0.1～1份、防沉降剂0.1～1份和有机锡催干剂0.1～0.5份；
组分B包括如下重量份的原料：异氰酸酯固化剂40～60份。
本发明从水及盐雾等表面聚集沉降是引起高湿热、高盐雾环境下表面涂层失效及加速腐蚀的重要原因的角度出发，选择较低表面能的氟硅改性聚氨酯树脂为主体树脂，将其与异氰酸酯固化剂交联固化，生成具有极低表面能的致密涂层，该致密涂层具有良好的疏水性，防凝露和耐沾污，水分和盐雾难以在防护面漆表面凝结沉降和长期富集，大大降低了腐蚀破坏的可能性，从而对基材起到较好的防护作用；且添加的石墨烯疏水，在进一步降低防护面漆的表面能的同时，还能够有效防止静电吸附，且其层状结构能有效防止水汽的渗入，进一步增强涂层体系的防护功效；添加的不饱和多元羧酸聚合物、有机硅消泡剂、氟碳高分子化合物、聚醚硅氧烷共聚物、防沉降剂和有机锡催干剂等助剂，一方面减少石墨烯的团聚，使石墨烯更好的分散于氟硅改性聚氨酯树脂中，另一方面与氟硅改性聚氨酯树脂和异氰酸酯固化剂共同作用，以减少防护面漆在高温高湿、强光照等作用下的老化作用，以提高防护面漆的耐候性能；本发明通过组分A和组分B中各组分相互作用，有效减缓涂层在高温高湿、强光照等作用下的老化形成，大大阻止盐雾等污染物富集渗透而引起的涂层破坏失效，从而增强了该防护面漆在高湿热和高盐雾环境下的长效防护作用。
在本发明的一些优选实施方式中，氟硅改性聚氨酯树脂是有机硅接枝改性含氟聚氨酯树脂所得，且氟硅改性聚氨酯树脂的羟值为40～60mg KOH/g，氟含量为10～30％；本发明的实施例中以上海东氟化工HLR-Si做示例性说明，本领域的技术人员也可以选择其他合适的氟硅改性聚氨酯树脂。主体树脂是防护面漆的重要组成部分，诸多物理性能是主体树脂与交联剂反应成膜后才能达成的，本发明的实施例中通过优化氟硅改性聚氨酯树脂的羟值和氟含量，以提供一种低表面能更低的氟硅改性聚氨酯树脂，进一步防止凝雾和盐雾吸附和沉积，也防止水汽和盐雾渗透到漆膜中。
在本发明的一些优选实施方式中，石墨烯为片层状石墨烯粉末，其厚度为1～10nm，以更好地阻止水汽的渗入，进一步增强涂料的防护功效。更具体地，石墨烯可以选择先丰纳米XFSG01和/或先丰纳米XFQ024。
在本发明的一些优选实施方式中，不饱和多元羧酸聚合物的分子量为500～1200，更具体地，不饱和多元羧酸聚合物选用BYK-P104和/或BYK-107。
在本发明的一些优选实施方式中，有机硅类消泡剂选用BYK-065。
在本发明的一些优选实施方式中，氟碳高分子化合物的分子量为3000～10000，具体地，氟碳高分子化合物选用巴斯夫Efka FL-3600N。
在本发明的一些优选实施方式中，聚醚硅氧烷共聚物选用TEGO Wet270和/或TEGOWet 280。
在本发明的一些优选实施方式中，防沉降剂选用BYK410。
在本发明的一些优选实施方式中，有机锡催干剂选用二月桂酸二丁基锡。
在本发明的一些优选实施方式中，异氰酸酯固化剂选用拜耳N75固化剂。
在本发明的一些优选实施方式中，组分A中还含有着色剂2～12份；本发明的实施例对着色剂没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的着色剂即可，例如，金红石型钛白粉、炭黑等着色剂。
在本发明的一些优选实施方式中，组分A和组分B中还含有溶剂，且组分A和组分B中分别加溶剂补齐至100份；该溶剂为二甲苯和醋酸丁酯的混合溶剂。
更优选地，组分A和组分B中的溶剂为二甲苯和醋酸丁酯按照质量比为1:1的混合溶剂。
本发明的实施例还提供了一种耐候防护面漆的使用方法，包括如下步骤：
(1)对基材的表面进行清洁后，向基材的表面涂一层底漆，底漆表面干燥固化后，向底漆表面涂一层中间漆，直至中间漆表面干燥固化；
(2)按组分A和组分B的组成分别称取各组分，将组分A和组分B分别混匀后，再将组分A和组分B按照质量比为100:10～25的比例混合，得到防护面漆，将防护面漆均匀喷涂在中间漆上，至干燥固化后即可。
其中，组分A采用如下方法制备：将氟硅改性聚氨酯、石墨烯、不饱和多元羧酸聚合物、有机硅消泡剂、氟碳高分子化合物、聚醚硅氧烷共聚物、防沉降剂、有机锡催干剂、着色剂和溶剂混合，并搅拌分散均匀，即得到组分A。
组分B采用如下方法制备：将异氰酸酯固化剂和溶剂混合，搅拌分散均匀，即得到组分B。
在本发明的实施例中，对基材表面进行清洁时，需清除基材表面的残旧漆膜、铁锈、油污、氧化皮及杂物，确保基材表面无锈、无油污、无尘埃和无水痕。
在本发明的一些优选实施方式中，底漆为环氧富锌底漆，其锌粉含量≥80％，底漆干膜厚度为40～120um。本发明的实施例对底漆没有特殊的限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，只要锌粉含量满足要求即可，例如，可以选择佐敦Barrier 80、佐敦Barrier plus、双虎涂料H06-8等底漆。
在本发明的一些优选实施方式中，在涂抹底漆之前，基材上还涂抹一层附着力增强剂，以防止后续涂抹的底漆、中间漆和防护面漆因为锌粉含量过大而导致附着力下降，进而导致防护面漆脱落。本发明的实施例中，对附着力增强剂没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的附着力增强剂即可，例如，硅氧烷偶联剂KH550。
在本发明的一些优选实施方式中，中间漆为环氧云铁中间漆，其固含量≥65％，中间漆干膜厚度为120～200um。本发明的实施例对中间漆没有特殊的限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，可以选择海虹老人47550、海虹老人45670、阿克苏诺贝尔Intergard 475HS等中间漆。
在本发明的一些优选实施方式中，防护面漆的干膜厚度为40～100um。
在本发明的一些优选实施方式中，该施工方法施工温度为10～35℃，空气相对湿度≤75％。
为了对本发明进行进一步详细说明，下面将结合具体实施例对本发明进行进一步说明。本发明中的实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；本发明中的实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均为市售购得，其中BYK-P104、BYK-107、BYK-065和Byk410来源于德国毕克公司；TEGO Wet270和Wet 280来源于迪高公司。
实施例1：
本发明的实施例1提供了一种耐候防护面漆，包括组分A和组分B，且组分A和组分B的重量比为100：12，其中，
组分A包括如下重量份的原料：上海东氟化工氟硅树脂HLR-Si(羟值45mg KOH/g，氟含量20％)45份、先丰纳米XFQ024片层状石墨烯粉末(厚度为1～5nm)0.6份、BYK-P1040.5份、BYK-065 0.5份、Efka FL-3600N 0.3份、TEGO Wet270 0.7份、Byk4100.2份、二月桂酸二丁基锡0.2份、金红石型钛白粉1.5份、炭黑1.5份，加溶剂(溶剂为二甲苯和醋酸丁酯按照1:1混合)补齐至100份；
组分B包括如下重量份的原料：拜耳N75 50份和溶剂(溶剂为二甲苯和醋酸丁酯按照1:1混合)50份。
本实施例1还提供了一种耐候防护面漆的使用方法，包括如下步骤：
(1)对基材的表面进行清洁，清除基材表面的残旧漆膜、铁锈、油污、氧化皮及杂物，确保基材表面无锈、无油污、无尘埃和无水痕，然后向基材的表面薄涂一层硅氧烷偶联剂KH550增强附着力；
(2)在温度为10～35℃，空气相对湿度小于75％的条件下施工，向基材表面涂一层环氧富锌底漆，底漆的喷涂量使其干膜厚度为80um，待底漆表面干燥固化后，向底漆表面涂一层环氧云铁中间漆，中间漆的喷涂量使其干膜厚度为160um，直至中间漆表面干燥固化；
(3)将上海东氟化工氟硅树脂HLR-Si、先丰纳米XFQ024片层状石墨烯粉末、BYK-P104、BYK-065、Efka FL-3600N、TEGO Wet270、Byk410、二月桂酸二丁基锡、金红石型钛白粉、炭黑和溶剂混合，并搅拌分散均匀，得到组分A；将拜耳N75固化剂和溶剂混合，搅拌分散均匀，即得到组分B；将组分A和组分B按照质量比为100：12混合均匀，得到防护面漆，将面漆均匀喷涂在中间漆上，防护面漆的喷涂量使其干膜厚度为70um，至防护面漆干燥固化后即可。
本实施例中的耐候防护面漆施工完成后，漆膜在25℃下的表干时间约为30min，表干1h后具有疏水防凝露性能，24h后漆膜完全固化，72h涂层性能达到最佳。施工72h后测试本例中耐候防护面漆的性能，测试结果见表1。
实施例2：
本发明的实施例2提供了一种耐候防护面漆，包括组分A和组分B，且组分A和组分B的重量比为100：10，其中，
组分A包括如下重量份的原料：上海东氟化工氟硅树脂HLR-Si(羟值40mg KOH/g，氟含量10％)30份、先丰纳米XFSG01片层状石墨烯粉末(厚度为5～10nm)0.1份、BYK-P1040.1份、BYK-065 0.1份、Efka FL-3600N 0.1份、TEGO Wet280 0.3份、Byk410 0.1份、二月桂酸二丁基锡0.1份、金红石型钛白粉1份、炭黑1份，加溶剂(溶剂为二甲苯和醋酸丁酯按照1:1混合)补齐至100份；
组分B包括如下重量份的原料：拜耳N75 40份和溶剂(溶剂为二甲苯和醋酸丁酯按照1:1混合)60份。
本实施例2的耐候防护面漆的使用方法与实施例1中的使用方法相同，区别在于：底漆的喷涂量使其干膜厚度为40um，中间漆的喷涂量使其干膜厚度为120um，防护面漆的喷涂量使其干膜厚度为40um，制备防护面漆时组分A和组分B按照重量比为100：10混合。施工72h后测试本实施例中耐候防护面漆的性能，测试结果见表1。
实施例3：
本发明的实施例3提供了一种耐候防护面漆，包括组分A和组分B，且组分A和组分B的重量比为100：25，其中，
组分A包括如下重量份的原料：上海东氟化工氟硅树脂HLR-Si(羟值60mg KOH/g，氟含量30％)50份、先丰纳米XFQ024片层状石墨烯粉末(厚度为1～5nm)1份、BYK-107 1.5份、BYK-065 1份、Efka FL-3600N 1.5份、TEGO Wet270 1份、Byk410 1份、二月桂酸二丁基锡0.5份、金红石型钛白粉6份、炭黑6份，加溶剂(溶剂为二甲苯和醋酸丁酯按照1:1混合)补齐至100份；
组分B包括如下重量份的原料：拜耳N75 60份和溶剂(溶剂为二甲苯和醋酸丁酯按照1:1混合)40份。
本实施例3的耐候防护面漆的使用方法与实施例1中的使用方法相同，区别在于：底漆的喷涂量使其干膜厚度为120um，中间漆的喷涂量使其干膜厚度为200um，防护面漆的喷涂量使其干膜厚度为100um，制备防护面漆时组分A和组分B按照重量比为100：25混合。施工72h后测试本实施例中耐候防护面漆的性能，测试结果见表1。
对比例1：
本例提供了一种耐候防护面漆，该耐候防护面漆的组成与使用方法与实施例1中的相同，区别在于，本例中组分A中不含石墨烯。
测试本例中耐候防护面漆的性能，测试后发现该耐候防护面漆的静态水接触角最大只能达到101°，且该耐候防护面漆经耐水性、耐酸性、耐碱性、耐机油性、耐汽油性、耐中性盐雾性测试，该耐候防护面漆有部分起泡、起皱和剥落现象，且与实施例1中制得耐候防护面漆相比，该耐候防护面漆在相同时间内会有明显变色失光现象。
对比例2：
本例提供了一种耐候防护面漆，该耐候防护面漆的组成与使用方法与实施例1中的相同，区别在于，本例中组分A中石墨烯的含量为2份。
将该耐候防护面漆喷涂在中间漆表面，待其表干后，发现该防护面漆的表面凹凸不平，不仅影响漆膜的外观，且对该防护面漆的性能也有影响。
对比例3：
本例提供了一种耐候防护面漆，该耐候防护面漆的组成与使用方法与实施例1中的相同，区别在于，本例中氟硅改性聚氨酯树脂的氟含量为8％。
测试本例中耐候防护面漆的性能，测试后发现该耐候防护面漆的静态水接触角最大只能达到86.7°，且该耐候防护面漆经耐水性、耐酸性、耐碱性、耐机油性、耐汽油性、耐中性盐雾性测试，该耐候防护面漆有部分起泡、起皱和剥落现象，其耐水性、耐酸性、耐碱性、耐机油性、耐汽油性、耐中性盐雾性等各项性能显著下降，即该耐候防护面漆的防凝露、防积污效果也显著下降。
对比例4：
本例提供了一种耐候防护面漆，该耐候防护面漆的组成与使用方法与实施例1中的相同，区别在于，本例中氟硅改性聚氨酯树脂的羟值为25mg KOH/g，且组分A和组分B的重量比为100:6。
测试本例中耐候防护面漆的性能，该耐候防护面漆有部分起泡、起皱和剥落现象，其耐水性、耐酸性、耐碱性、耐机油性、耐汽油性、耐中性盐雾性等各项性能显著下降，即该耐候防护面漆的防凝露、防积污效果也显著下降，且与实施例1中制得耐候防护面漆相比，该耐候防护面漆在相同时间内会有明显变色失光现象。
表1实施例1～3的耐候防护面漆的性能测试结果
Figure BDA0002539501660000091
Figure BDA0002539501660000101
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种耐候防护面漆，其特征在于，包括组分A和组分B，且所述组分A和组分B的重量比为100:10～25，其中，
所述组分A包括如下重量份的原料：氟硅改性聚氨酯树脂30～50份、石墨烯0.1～1份、不饱和多元羧酸聚合物0.1～1.5份、有机硅消泡剂0.1～1份、氟碳高分子化合物0.1～1.5份、聚醚硅氧烷共聚物0.1～1份、防沉降剂0.1～1份和有机锡催干剂0.1～0.5份；
所述组分B包括如下重量份的原料：异氰酸酯固化剂40～60份；所述氟硅改性聚氨酯树脂是有机硅接枝改性含氟聚氨酯树脂所得，且所述氟硅改性聚氨酯树脂的羟值为40～60mg KOH/g，氟含量为10～30%。
2.根据权利要求1所述的耐候防护面漆，其特征在于，所述石墨烯为片层状石墨烯粉末，其厚度为1～10nm。
3.根据权利要求1所述的耐候防护面漆，其特征在于，所述不饱和多元羧酸聚合物的分子量为500～1200；所述有机硅消泡剂为BYK-065；所述氟碳高分子化合物的分子量为3000～10000；所述聚醚硅氧烷共聚物为TEGO Wet270和/或TEGO Wet 280 ；所述防沉降剂为BYK410；所述有机锡催干剂为二月桂酸二丁基锡。
4.根据权利要求1所述的耐候防护面漆，其特征在于，所述异氰酸酯固化剂为拜耳N75固化剂。
5.根据权利要求1所述的耐候防护面漆，其特征在于，所述组分A中还含有着色剂2～12份；所述组分A和组分B中还含有溶剂，且组分A和组分B中分别加溶剂补齐至100份，所述溶剂为二甲苯和醋酸丁酯的混合溶剂。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的耐候防护面漆的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
对基材的表面进行清洁后，向所述基材的表面涂一层底漆，所述底漆表面干燥固化后，向所述底漆表面涂一层中间漆，直至所述中间漆表面干燥固化；
按组分A和组分B的组成分别称取各组分，将组分A和组分B分别混匀后，再将组分A和组分B按照质量比为100:10～25的比例混合，得到防护面漆，将所述防护面漆均匀喷涂在所述中间漆上，至干燥固化后即可。
7.根据权利要求6所述的耐候防护面漆的使用方法，其特征在于，所述底漆为环氧富锌底漆，其锌粉含量≥80%，底漆的使用量为使其干膜厚度为40～120μm。
8.根据权利要求6所述的耐候防护面漆的使用方法，其特征在于，所述中间漆为环氧云铁中间漆，其固含量≥65%，中间漆的使用量为使其干膜厚度为120～200μm。
9.根据权利要求6所述的耐候防护面漆的使用方法，其特征在于，所述防护面漆的使用量为使其干膜厚度为40～100μm。
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