CN111849301A

CN111849301A - 一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料及其制备方法

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Publication number: CN111849301A
Application number: CN202010393779.3A
Authority: CN
Inventors: 方越; 戴慧慧; 林传颂; 刘银银; 徐�明
Original assignee: Zhoushan Ship Engineering Research Center Shanghai Ship Technology Research Institute; Shanghai Shipbuilding Technology Research Institute
Current assignee: Zhoushan Ship Engineering Research Center Shanghai Ship Technology Research Institute; Shanghai Shipbuilding Technology Research Institute
Priority date: 2020-05-11
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2020-10-30

Abstract

本发明公开了一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料及其制备方法，该涂料是一款新型可湿面固化涂料，引入了特殊功能性颜填料，采用耐水系数高的环氧树脂及可湿面固化的改性固化剂等，该涂料不仅各项技术数据性能指标优异，而且由于所用环氧树脂为低粘度产品，涂料的粘度低，所以对设备要求降低，进而降低了施工难度；可湿固化型固化剂的选用，也使得其可直接施工在100％潮湿带锈的表面，并产生超强附着力，完全符合目前绿色环保涂装的要求。

Description

一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料加工领域，具体涉及一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料及其制备方法。

背景技术

海洋腐蚀环境一般分为大气区、浪溅区、潮差区、全浸区和海泥区，因受到潮汐、海浪等干湿交替的影响，浪溅区、潮差区的腐蚀最为严重，而由于浪溅区特殊的腐蚀环境，目前常规的涂层防护、阴极保护以及外加电流防护等措施保护的综合效果均不理想，在海洋环境中使用的钢结构或钢筋混凝土结构物，由于在使用过程中始终浸没在水中或由于潮水涨落和飞溅，经常处于潮湿状态，一般涂料则无法施工，而且随着服役年限逐渐增长，海上设施飞溅区结构物的涂料防腐层也随之出现失效。因其一般为固定式结构，不可移动，部分维修工作必须在潮湿表面或水中进行，表面处理及涂料施工的难度非常高，维护成本巨大。为了保证或延长海上设施的使用寿命，使其达到设计使用年限，保障海上设施安全，降低运维费用，迫切需要研制出能在湿面或水中直接进行涂装、固化的防腐涂料。因此，围绕低表面处理湿面固化防腐涂料涂装工艺中混合使用寿命短、涂料粘度高、单道涂层成膜厚度高、与普通单组份高压无气喷涂设备匹配性较差等问题，研究适应海水飞溅区施工环境的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料。尽管作了技术改进，目前双组分无溶剂涂料还是有许多缺点，特别是：无法在湿面施工、粘度大、施工难度高。

发明内容

本发明目的是提供一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料及其制备方法，解决上述问题。

本发明的技术方案是：

一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料，包括A组份和B组份：

所述A组份包括如下重量百分比组分的配方：稀释剂1～3％、附着力促进剂1～1.5％、高分子量分散剂0.2～0.5％、流平剂0.8～1％、消泡剂0.2～0.5％、脱泡剂0.2～0.5％、增韧剂0.8～1％、改性石油树脂8～13％、改性环氧树脂40～45％、钛白粉4～6％、滑石粉4～6％、云母粉4～6％、沉淀硫酸钡4～6％、石英粉4～6％、玻璃鳞片4～6％、防锈颜料10～15％，以上成份总量为100％；

所述B组份包括低温湿固化型固化剂和活性稀释剂，所述低温湿固化型固化剂和活性稀释剂的重量比为1：1～1.5；

所述A组份与B组份的重量比为5.1～5.5：1。

进一步的，所述稀释剂为环氧树脂活性稀释剂十二至十四烷基缩水甘油醚GRT-1214(AGE)。

进一步的，所述改性环氧树脂为改性环氧树脂127或改性环氧树脂128。

进一步的，所述石英粉替换为聚酰胺蜡。

进一步的，所述防锈颜料包括磷酸锌和三聚磷酸铝。

进一步的，所述低温湿固化型固化剂为改性胺固化剂。

进一步的，所述活性稀释剂为环氧树脂活性稀释剂十二至十四烷基缩水甘油醚GRT-1214(AGE)。

本发明的另一技术方案是：

一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)按照A组份配方称取原料：稀释剂1～3％、附着力促进剂1～1.5％、高分子量分散剂0.2～0.5％、流平剂0.8～1％、消泡剂0.2～0.5％、脱泡剂0.2～0.5％、增韧剂0.8～1％、改性石油树脂8～13％、改性环氧树脂40～45％、钛白粉4～6％、滑石粉4～6％、云母粉4～6％、沉淀硫酸钡4～6％、石英粉4～6％、玻璃鳞片4～6％、防锈颜料10～15％，以上成份总量按重量百分比计算为100％；

(2)将所述稀释剂、附着力促进剂、高分子量分散剂、流平剂、消泡剂、增韧剂、改性石油树脂加入到改性环氧树脂中，在200～500rpm的速度下搅拌20～30min，静置20～30h，得到混合液；

(3)在所述混合液中加入钛白粉、滑石粉、云母粉、沉淀硫酸钡、石英粉、玻璃鳞片、防锈颜料，在300～500rpm的速度下搅拌15～30min，之后超声分散5～10min，得到A组份；

(4)将低温湿固化型固化剂和活性稀释剂按照重量比1：1～1.5在400～800rpm的速度下搅拌10～30min，之后超声分散3～5min，得到B组份；

(5)将所述A组分与B组分按照重量比5.1～5.5：1混合搅拌均匀，即可得到双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料。

进一步的，步骤(3)中所述石英粉替换为聚酰胺蜡。

本发明的优点是：

(1)与普通无溶剂双组分涂料相比，低表面处理湿面固化防腐涂料在表面处理方面的成本可以下降80％，其中人工成本的降低占了72％；

(2)低表面处理湿面固化防腐涂料的应用可简化涂装工艺，提升施工效率，缩短整体施工周期，提高施工质量；

(3)该涂料在施工过程不产生粉尘、VOC，有效改善工人工作环境，确保工人身体健康以及对环境的保护，更好的促进和提升绿色环保造船的概念。

具体实施方式

本发明结合目前现有常规涂料的性能特点，针对飞溅区/潮汐区的涂装环境和防腐性能要求，同时考虑经济适用性原则，对低表面处理湿面防腐涂料的原材料进行筛选。低表面处理湿面固化涂料为含有特殊无机填料与有机成膜物质的厚浆型环氧涂料，该涂料要求可以在潮湿表面施工涂装，可根据潮湿表面的含水量选择无空气喷涂/辊涂/刷涂/抹涂等涂装方式，同时该涂料在施工涂装后短时间即可直接浸泡在水下继续固化，而且对涂料性能没有影响，这样可避免由于飞溅区水位的波动对涂装后未完全固化的涂料的性能影响。

一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料的制备方法，具体步骤如下：

(1)按照重量份称取各原料；

(2)将稀释剂(1～3％)、附着力促进剂(1～1.5％)、高分子量分散剂(0.2～0.5)、流平剂(0.8～1％)、消泡剂(0.2～0.5％)、增韧剂(0.8～1％)、改性石油树脂(8～13％)加入到改性环氧树脂(40～45％)中，在200～500rpm速率下搅拌20～30min，静置20～30h，得到混合液；

(3)在混合液中加入钛白粉(4～6％)、滑石粉(4～6％)、云母粉(4～6％)、沉淀硫酸钡(4～6％)、石英粉或聚酰胺蜡(4～6％)、玻璃鳞片(4～6％)、防锈颜料(10～15％)、脱泡剂0.2～0.5％、，在300～500rpm速率下搅拌15～30min，之后超声分散5～10min，得到A组份；

(4)将湿固化型固化剂(一种低粘度高性能改性胺固化剂)和活性稀释剂(按比例1：1～1.5)在400～800rpm速率下搅拌10～30min，之后超声分散3～5min，得到B组份；

(5)将A组分与B组分按照配比5.1～5.5：1重量比混合搅拌均匀，即可得到本发明的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料。

上述原料选择理由如下：

1、改性环氧树脂的选择

用于低表面处理湿面固化防腐涂料的主体树脂为环氧树脂，但是不同的环氧树脂的粘度、环氧当量以及羟基含量差异很大，环氧值决定了体系的交联密度和固化剂的选择，环氧值越大，则体系的交联密度越大，最终固化的漆膜的耐化学性、硬度和耐磨性都越好。羟基值决定着涂层与基材之间的附着力，羟基值越大，漆膜与基材之间的附着力越好；反之，漆膜的附着力，特别是湿态附着力则越差。粘度则决定了体系中溶剂的含量以及是否可以研制高固含体系。环氧值、羟基含量以及粘度是相关联的，环氧值越大，则羟基值越小，体系的粘度越小。本发明中由于需要研制高固含体系，因此环氧树脂的粘度不能太大，但是由于考虑到厚涂漆膜的柔韧性和一定量的羟基含量，因此树脂的环氧值不能太大，需要综合考虑。改性环氧树脂可选择改性环氧树脂127、128。

2、稀释剂的选择

活性稀释剂为含有环氧基团的低粘度环氧树脂，本发明需要选择稀释效果比较好的单官能度活性稀释剂，含有C12-C14长碳链的结构对本发明研制的低表面处理环氧涂料非常重要。由于本发明研制的涂料需要在潮湿或一定的带锈表面涂装施工，因此需要涂料具有较低的表面张力，同时具有较强的疏水性能，当在潮湿表面涂装时，涂料能排开基材表面的水份，对基材进行润湿，只有这样才能保证良好的附着力和防腐性能，A组份中的稀释剂可选择含碳链为C12-C14的AGE；B组份中的活性稀释剂可选择含碳链为C12-C14的AGE。H8(含碳链为C12-C14的AGE)含有的C12-C14长碳链具有良好的疏水性能和低表面张力，是研制低表面处理环氧涂料的最优选择。

3、改性石油树脂的选择

本发明中研制的低表面处理环氧涂料的树脂除了E-44环氧树脂、AGE活性稀释剂外，从提高漆膜的低表面处理性能以及漆膜的耐水性方面考虑，还需要添加一定量的液体石油树脂对环氧树脂进行改性。添加液体石油树脂可提高整个漆膜的抗水渗透性、柔韧性、降低体系的粘度、加强涂料对基材的润湿作用并提高附着力，这一点对低表面处理环氧涂料非常重要，由于低表面处理环氧涂料所使用的基材表面不是经过严格规范的喷涂处理的表面，一般涂料在该表面上的附着力不太理想，而液体石油树脂由于分子量较小、极性大可以较快的渗透进行到基材的缝隙中，从而保证了良好的附着力和防腐性能。改性石油树脂可选择液体改性石油树脂LA 300C9/C10。

4、颜填料的选择

由于浪溅区/潮汐区的特殊性要求，涂料具有较高的耐磨性，本发明研制的涂料A组分中除了常规体质填料外，还需要添加一定量的耐磨粉料来提高整个配方的耐磨性。配方中的填料为滑石粉、硫酸钡、长石粉、硅灰粉等的一种或多种混合物，作为体积填充或功能填料。滑石粉可以提高漆膜的触变性和抗流挂性，而硫酸钡、石英粉则可以提高漆膜的硬度。

5、防锈颜料的选择

防锈颜料可以提高漆膜的防锈性能，在户外大气环境下对钢结构的使用具有非常好的防锈性能。但是由于防锈颜料一般都是通过水解释放出阴阳离子而具有防锈作用的，用于水下浸泡时防锈颜料的水解会导致渗透性起泡。因此，作为配方设计的一个基本规则，涂料在使用于水下浸泡环境时，须避免使用防锈颜料。

6、涂料的颜/基比

涂料的颜/基比直接影响漆膜的PVC和CPVC，对漆膜的各种性能有着决定性的影响。颜/基比越低，漆膜的光泽度越高，屏蔽作用和耐水性能越好；颜/基比越高，则漆膜固化过程中的内应力越小，漆膜表面越粗糙，且漆膜的重涂性越好。但是，颜/基比太高，超过漆膜的CPVC的话，漆膜的各种性能会出现急剧的变化，特别是防腐性能会急剧下降，因此漆膜的颜/基比不能太高。本发明的低表面处理湿面固化防腐涂料，其主要依靠屏蔽作用提供防腐性能，因此需要较低的颜/基比。

7、助剂的选择

①消泡剂的选择

对于低颜/基比、高粘度、厚浆型的涂料来讲，无空气涂装过程中可能存在气泡是必须要重点关注的，因此消泡剂的选择就显得尤为重要。消泡剂用于抑制涂料体系中气泡的形成，消除在涂装过程中在涂层内部形成的气泡，使厚涂涂层致密无空隙平整，达到最佳的防腐保护性能。消泡剂可选择德国明灵158。

②流平剂的选择

用于浪溅区/潮汐区的低表面处理涂料对施工膜厚要求比较高，要求一道施工干膜厚度为100-200μm，这对漆膜的抗流挂性能提出了较高的要求。因此，需要在体系中添加一定量的流平剂来提高涂料的抗流挂性能，同时流平剂涂料的防沉底性也有很大的影响。流平剂可选择德国明灵388。

8、固化剂的选择

固化剂对最终固化漆膜的物理机械性能、防腐性能、耐水性、低表面处理性能以及施工性能都有决定性的影响。本发明中所选用的固化剂首先需要满足浪溅区/潮汐区用涂料的性能要求；其次所选择的固化剂应当能满足低表面涂装的要求，特别是在潮湿表面涂装以及涂装后未完全固化前浸泡入水后对涂层的性能基本无影响的要求。从这两个角度考虑，通过对不同厂家的固化剂产品进行广泛的筛选。针对潮湿表面，需要针对性的选择对潮湿水汽不敏感的固化剂。B组份中低温湿固化型固化剂可选择低温环氧树脂固化剂-酚醛胺改性环氧树脂固化剂。

9、增韧剂可选择三醋酸甘油脂。

10、附着力促进剂可选择环氧磷酸酯化合物(CASTLE6062)。

11、高分子量分散剂可选择德国明灵494。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。但是本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其他任何公知的改变。

首先，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料，其中A组分按照重力百分比计，包括以下组分：

B组分为低温湿固化型固化剂和活性稀释剂，其重量比为1：1.2。

将A组分与B组分按照配比5.5：1重量比混合搅拌均匀，即可得到适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料。

将适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料，经耐热盐水40℃、180天浸泡检测发现：涂层无起泡、无锈斑、无脱落现象，附着力大于10MPa。涂布与钢材表面，对涂膜进行耐盐雾测试，耐盐雾性能按照GB/T 1771标准测试，涂膜厚度100μm左右，耐盐雾性能达到1000h不起泡、不锈蚀。

实施例2

B组分为高温湿固化改性固化剂和活性稀释剂，其重量比为1：1.3。

将A组分与B组分按照配比5.4：1重量比混合搅拌均匀，即可得到适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料。

实施例3

B组分为低温湿固化型固化剂和活性稀释剂，其重量比为1：1.4。

将A组分与B组分按照配比5.3：1重量比混合搅拌均匀，即可得到适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料。

实施例4

B组分为低温湿固化型固化剂和活性稀释剂，其重量比为1：1。

将A组分与B组分按照配比5.1：1重量比混合搅拌均匀，即可得到适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料。

实施例5

B组分为低温湿固化型固化剂和活性稀释剂，其重量比为1：1.5。

下表为本发明实施例1-5与市售产品的对比：

综上所述，本发明所述的一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料，是一款新型可湿面固化涂料，引入了特殊功能性颜填料，采用耐水系数高的环氧树脂及可湿面固化的改性固化剂等，该涂料不仅各项技术数据性能指标优异，而且由于所用环氧树脂为低粘度产品，涂料的粘度低，所以对设备要求降低，进而降低了施工难度；可湿固化型固化剂的选用，也使得其可直接施工在100％潮湿带锈的表面，并产生超强附着力，完全符合目前绿色环保涂装的要求。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料，其特征在于，包括A组份和B组份：

所述A组份与B组份的重量比为5.1～5.5：1。

2.根据权利要求1所述的一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料，其特征在于：所述稀释剂为环氧树脂活性稀释剂十二至十四烷基缩水甘油醚。

3.根据权利要求1所述的一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料，其特征在于：所述改性环氧树脂为改性环氧树脂127或改性环氧树脂128。

4.根据权利要求1所述的一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料，其特征在于：所述石英粉替换为聚酰胺蜡。

5.根据权利要求1所述的一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料，其特征在于：所述防锈颜料包括磷酸锌和三聚磷酸铝。

6.根据权利要求1所述的一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料，其特征在于：所述低温湿固化型固化剂为改性胺固化剂。

7.根据权利要求1所述的一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料，其特征在于：所述活性稀释剂为环氧树脂活性稀释剂十二至十四烷基缩水甘油醚。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料的制备方法，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种适用于海水飞溅区的双组分无溶剂低表面处理湿固化涂料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述石英粉替换为聚酰胺蜡。