CN112143339A - 一种舰载机用环氧树脂涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环氧树脂涂料，以质量分数计，包括80～120重量份的双酚F环氧树脂、10～30重量份的脂环族环氧树脂、0.1～10重量份的端环氧基聚环氧氯丙烷、10～40重量份的聚醚胺类化合物和二乙基甲苯二胺，以及0.1～2重量份的硅烷偶联剂。本发明通过特定的组成和配方，创造性的合成了一种高弹、高韧性环氧树脂涂料，采用界面优化方法突破涂料研制关键技术，通过提高涂层/金属、涂层内树脂/颜填料界面结合强度，综合提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性。本发明所合成的环氧树脂涂料能够显著提高舰载机涂料的寿命和防腐效能，能够将舰载机涂层的防护寿命提高15年以上，大幅提高涂层的可靠性。

Description

一种舰载机用环氧树脂涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于舰载机防腐技术领域，涉及一种环氧树脂涂料及其制备方法，尤其涉及一种舰载机用环氧树脂涂料及其制备方法。
背景技术
舰载机对实施我国海洋发展战略、缓解油气资源紧缺压力、保障能源安全等发挥着重要作用。早期的舰载机设备材料主要以钢铁为主。随着冶金技术与焊接技术的不断发展成熟，复合材料、铝合金和钛合金已经部分取代钢铁材料用于舰载机设备的建造。但是，舰载机长时间运行于高湿、高盐、干湿交替、海洋生物附着等强腐蚀环境中，导致其装备构件的有机涂层腐蚀程度和速率都比较大。这种特殊的腐蚀环境和作业条件就对防腐蚀涂料的耐高盐性、长效性、防腐性能提出了更高要求。
欧美等发达国家已开展了专门针对舰载机专用的长效防腐涂料的一些研究工作。其中，由于有机涂料成本低廉，施工方便，因此包括舰载机工程装备的大多数装备结构，依然采用有机涂层的保护方式。例如，美国、俄罗斯、北约等诸多国家及军事组织机构的海军，均采用不同类型的高性能环氧有机涂层作为舰载机防腐涂料的首选材料。当然，由于舰载机的特殊战略意义和战术价值，关于国外海军舰载机的技术资料和报道甚少，舰载机防腐蚀涂料方面的资料也并不系统。与国外先进技术和雄厚的研究基础相比，我国的舰载机涂料与国外依然存在着较大差距。舰载机防腐涂料，一般要求涂层的寿命不低于装备15年的大修周期。但我国现行舰载机防腐涂料，实际防腐寿命仅为5～8年，远低于装备的大修周期。目前国内鲜有针对舰载机设备特殊使用环境和工况条件系统地进行长效防腐涂料配套设计选型和性能评价方法的研究，相关维修性设计研究也未系统开展，以至于存在涂料配套体系选型设计不合理、档次偏低、施工工艺复杂且不完善等问题，造成涂料的防腐蚀能力不能适应舰载机设备发展的需要。
舰载机设备长效防腐涂料是一个特殊的领域，与海洋工程、水面舰船和民用船舶的防腐涂料都不类同，所以这些领域取得的成功经验都不能完全被借鉴和参考。而相应技术和产品，国外对我国实行贸易封锁和技术封锁，舰载机防腐涂料无法完全依赖进口，有待我国自主解决。近年来，我国科研人员加大了对舰载机用涂层防护体系的研究力度，在长效防腐蚀涂料应用方面做了大量工作。例如，以中国科学院长春应用化学研究所、青岛海洋化工研究院、中国船舶重工集团第725所为代表的涂料研究机构，具有一定的涂料研发水平，进行了针对舰载机涂料的攻关研究工作，取得了较为显著的成果。但国内市场中防腐蚀涂料中高档产品比例不高，具有自主知识产权的高性能涂料还比较少，特别是新型消声舰载机的出现和对舰载机更高的训练与使用强度要求，又迫切需要防腐性能更为优异的舰载机防腐涂料。
由此，如何得到一种舰载机长效防腐用高强、高韧环氧树脂涂料，针对舰载机特殊使用环境和工况条件的专用涂料，解决现有舰载机用涂料存在的问题，已成为诸多一线研发人员亟待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种环氧树脂涂料及其制备方法，特别是一种舰载机用环氧树脂涂料，本发明提供的该高弹、高韧性环氧树脂涂料，采用界面优化方法，提高了界面结合强度，综合提升了涂层的附着力、致密性和机械强韧性，将舰载机涂层的防护寿命提高至15年以上，大幅提高涂层的可靠性。
本发明提供了一种环氧树脂涂料，以质量分数计，包括：
Figure BDA0002710095660000021
优选的，所述双酚F环氧树脂具体为YDF-162双酚F环氧树脂；
所述双酚F环氧树脂的加入量为90～110重量份；
所述脂环族环氧树脂具体为TTA-21脂环族环氧树脂；
所述脂环族环氧树脂的加入量为15～25重量份。
优选的，所述聚醚胺类化合物包括聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺T403中的一种或多种；
所述聚醚胺类化合物和二乙基甲苯二胺的加入量为15～35重量份；
所述二乙基甲苯二胺具体为二乙基甲苯二胺E100；
所述环氧树脂涂料为舰载设备用环氧树脂涂料。
优选的，所述聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺T403的质量比为100：(20～50)：(5～20)；
所述聚醚胺D230与所述二乙基甲苯二胺的质量比为100：(2～10)；
所述硅烷偶联剂具体为硅烷偶联剂KH-560；
所述舰载设备包括舰载机。
本发明提供了一种如上述技术方案任意一项所述的环氧树脂涂料的制备方法，包括以下步骤：
A)将双酚F环氧树脂、脂环族环氧树脂和端环氧基聚环氧氯丙烷经过初次混合后，得到环氧树脂基体；
将聚醚胺D230、D400、T403和二乙基甲苯二胺经过加热混合后，得到改性固化剂；
B)将上述步骤得到的环氧树脂基体、改性固化剂和硅烷偶联剂进行搅拌混合，得到环氧树脂涂料。
优选的，所述初次混合的转速为500～1500rpm；
所述初次混合的时间为5～10小时；
所述初次混合的具体步骤为：
将双酚F环氧树脂和脂环族环氧树脂先进行预混后，再加入端环氧基聚环氧氯丙烷继续混合后，得到环氧树脂基体。
优选的，所述加热混合的温度为100～200℃；
所述加热混合的时间为15～60分钟；
所述加热混合的具体步骤为：
将聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺T403先进行初混后，再加入二乙基甲苯二胺进行加热后，得到改性固化剂。
优选的，所述搅拌混合的具体步骤为：
将环氧树脂基体和改性固化剂先预热后，再加入硅烷偶联剂进行搅拌混合；
所述预热的时间为15～40分钟；
所述预热的温度为50～150℃。
优选的，所述环氧树脂涂料在使用时还包括固化步骤；
所述固化步骤具体为：
将环氧树脂涂料先搅拌分散后，再进行三阶段加热固化。
优选的，所述三阶段加热固化的第一阶段的温度为50～120℃；
所述三阶段加热固化的第一阶段的时间为1～10小时；
所述三阶段加热固化的第二阶段的温度为121～170℃；
所述三阶段加热固化的第二阶段的时间为2～20小时；
所述三阶段加热固化的第三阶段的温度为171～240℃；
所述三阶段加热固化的第三阶段的时间为1～10小时。
本发明提供了一种环氧树脂涂料，以质量分数计，包括80～120重量份的双酚F环氧树脂、10～30重量份的脂环族环氧树脂、0.1～10重量份的端环氧基聚环氧氯丙烷、10～40重量份的聚醚胺类化合物和二乙基甲苯二胺，以及0.1～2重量份的硅烷偶联剂。与现有技术相比，本发明针对舰载机设备长效防腐涂料这一特殊领域，与海洋工程、水面舰船和民用船舶的防腐涂料都不类同，而且舰载机长时间运行于特殊的强腐蚀环境中，装备构件的有机涂层腐蚀程度和速率都比较大，对防腐蚀涂料的耐高盐性、长效性、防腐性能提出了更高要求的现状，而现有的防腐涂料实际防腐寿命仅为5～8年，远低于装备的15年大修周期的问题。
本发明基于研究认为，针对于舰载机这种特殊的应用环境而言，目前国内的防护涂料的涂层/金属、涂层内树脂/颜填料界面为薄弱的物理结合方式，这种方式容易引起膜下腐蚀、鼓泡、脱落等失效行为，进而导致涂料的防腐性能不佳、使用寿命短。所以，本发明开展涂料界面结构优化研究，进而从根本上改善舰载机涂料的附着力、致密性和机械强韧性。本发明根据舰载机在海洋环境下不同部位的腐蚀特点及防腐涂料的选用及性能评价标准，通过对目前现有通用的防腐设计标准进行研究，研发并构建适应苛刻舰载机环境中的防腐涂层体系。本发明具体针对现役舰载机涂料存在防腐效能低、寿命短、快速破损等问题，通过特定的组成和配方，创造性的合成了一种高弹、高韧性环氧树脂涂料，采用界面优化方法突破涂料研制关键技术，通过提高涂层/金属、涂层内树脂/颜填料界面结合强度，综合提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性。
本发明不仅仅研制合成了性能优良，针对舰载机的长效防腐涂料基体树脂，而且精细化控制该环氧树脂的规模化合成工艺，保证树脂产品性能稳定性及规模化制备。本发明所合成的环氧树脂涂料采用界面结构优化技术，显著提高舰载机涂料的寿命和防腐效能，能够将舰载机涂层的防护寿命提高15年以上，大幅提高涂层的可靠性。本发明有利于解决舰载机的壳体、气瓶、管路等金属构件在舰载机环境中的腐蚀问题，从而提升舰载机的腐蚀防护水平，保障舰载机的可靠性、安全性和长寿命等需求，还可进一步推广应用于水面舰船装备以及国民经济其他领域，具有较为广阔的应用前景。
实验结果表明，本发明提供的舰载机用长效防腐涂料，具有较高的防护寿命和防腐性能，涂层态附着力能够达到30MPa，湿态附着力(人工海水浸泡1000小时后)能够达到24MPa，涂层吸水率仅为0.2％，涂层耐高温85℃中性盐雾高达2000小时。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所用原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选为分析纯或防腐涂料制造领域的常规纯度即可。
本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明所有工艺，其简称均属于本领域的常规简称，每个简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据简称，能够理解其常规的工艺步骤。
本发明提供了一种环氧树脂涂料，以质量分数计，包括：
Figure BDA0002710095660000051
Figure BDA0002710095660000061
本发明所述双酚F环氧树脂的加入量优选为80～120重量份，更优选为85～115重量份，更优选为90～110重量份，更优选为95～105重量份。本发明原则上对所述双酚F环氧树脂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述双酚F环氧树脂具体优选为YDF-162双酚F环氧树脂，具体可以为国都化工(昆山)有限公司生产的双酚F环氧树脂YDF-162。
本发明所述脂环族环氧树脂的加入量优选为10～30重量份，更优选为13～27重量份，更优选为16～24重量份，更优选为19～21重量份。本发明原则上对所述脂环族环氧树脂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述脂环族环氧树脂具体优选为TTA-21脂环族环氧树脂，具体可以为江苏泰特尔公司生产的脂环族环氧树脂TTA-21。
本发明所述端环氧基聚环氧氯丙烷(EPECH)的加入量优选为0.1～10重量份，更优选为2～8重量份，更优选为4～6重量份。
本发明所述聚醚胺类化合物和二乙基甲苯二胺的加入量优选为10～40重量份，更优选为14～36重量份，更优选为18～32重量份，更优选为22～28重量份。本发明原则上对所述聚醚胺类化合物的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述聚醚胺类化合物具体优选包括聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺T403中的一种或多种，更优选为聚醚胺D230、聚醚胺D400或聚醚胺T403，具体可以为上海凯茵化工有限公司生产的聚醚胺D230、聚醚胺D400或聚醚胺T403。
本发明原则上对所述二乙基甲苯二胺的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述二乙基甲苯二胺具体优选为二乙基甲苯二胺E100。
本发明所述硅烷偶联剂的加入量优选为0.1～2重量份，更优选为0.4～1.6重量份，更优选为0.8～1.2重量份。本发明原则上对所述硅烷偶联剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述硅烷偶联剂具体优选为硅烷偶联剂KH-560，具体可以为天津化学试剂二厂生产的的3-环氧丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂KH-560)。
本发明原则上对所述环氧树脂涂料的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升涂层的防护寿命和可靠性，所述环氧树脂涂料优选为舰载设备用环氧树脂涂料。
本发明原则上对所述舰载设备的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升涂层的防护寿命和可靠性，所述舰载设备优选包括舰载机。本发明对所述舰载机的定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的舰载机的定义即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明所述舰载机并不限于航空母舰上的舰载机，在其余舰船上应用的舰载机也属于本发明中广义的舰载机。
本发明原则上对所述双酚F环氧树脂的加入量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述双酚F环氧树脂的加入量优选为90～110重量份，更优选为93～107重量份，更优选为96～104重量份，更优选为99～101重量份。
本发明原则上对所述脂环族环氧树脂的加入量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述脂环族环氧树脂的加入量优选为15～25重量份，更优选为17～23重量份，更优选为19～21重量份。
本发明原则上对所述聚醚胺类化合物和二乙基甲苯二胺的加入量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述聚醚胺类化合物和二乙基甲苯二胺的加入量优选为15～35重量份，更优选为18～32重量份，更优选为21～29重量份，更优选为24～26重量份。
本发明原则上对所述聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺T403的质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺T403的质量比优选为100：(20～50)：(5～20)，更优选为100：(25～45)：(5～20)，更优选为100：(30～40)：(5～20)，更优选为100：(20～50)：(8～17)，更优选为100：(20～50)：(11～14)。
本发明原则上对所述聚醚胺D230与所述二乙基甲苯二胺的质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述聚醚胺D230与所述二乙基甲苯二胺的质量比优选为100：(2～10)，更优选为100：(3～9)，更优选为100：(4～8)，更优选为100：(5～7)。
本发明还提供了一种环氧树脂涂料的制备方法，包括以下步骤：
A)将双酚F环氧树脂、脂环族环氧树脂和端环氧基聚环氧氯丙烷经过初次混合后，得到环氧树脂基体；
将聚醚胺D230、D400、T403和二乙基甲苯二胺经过加热混合后，得到改性固化剂；
B)将上述步骤得到的环氧树脂基体、改性固化剂和硅烷偶联剂进行搅拌混合，得到环氧树脂涂料。
本发明对上述制备过程中所需原料的选择和组成，以及相应的优选原则，与前述环氧树脂涂料中所对应原料的选择和组成，以及相应的优选原则均可以进行对应，在此不再一一赘述。
本发明首先将双酚F环氧树脂、脂环族环氧树脂和端环氧基聚环氧氯丙烷经过初次混合后，得到环氧树脂基体；
将聚醚胺D230、D400、T403和二乙基甲苯二胺经过加热混合后，得到改性固化剂。
本发明原则上对所述初次混合的转速没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述初次混合的转速优选为500～1500rpm，更优选为700～1300rpm，更优选为900～1100rpm。
本发明原则上对所述初次混合的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述初次混合的时间优选为5～10小时，更优选为6～9小时，更优选为7～9小时。
本发明为完整和细化整体制备工艺，更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述初次混合的具体步骤优选为：
将双酚F环氧树脂和脂环族环氧树脂先进行预混后，再加入端环氧基聚环氧氯丙烷继续混合后，得到环氧树脂基体。
本发明原则上对所述加热混合的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述加热混合的温度优选为100～200℃，更优选为120～180℃，更优选为140～160℃。
本发明原则上对所述加热混合的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述加热混合的时间优选为15～60分钟，更优选为25～50分钟，更优选为35～40分钟。
本发明为完整和细化整体制备工艺，更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述加热混合的具体步骤优选为：
将聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺T403先进行初混后，再加入二乙基甲苯二胺进行加热后，得到改性固化剂。
本发明最后将上述步骤得到的环氧树脂基体、改性固化剂和硅烷偶联剂进行搅拌混合，得到环氧树脂涂料。
本发明为完整和细化整体制备工艺，更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述搅拌混合的具体步骤优选为：
将环氧树脂基体和改性固化剂先预热后，再加入硅烷偶联剂进行搅拌混合。
本发明原则上对所述预热的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述预热的时间优选为15～40分钟，更优选为19～36分钟，更优选为23～32分钟，更优选为27～28分钟。
本发明原则上对所述预热的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述预热的温度优选为50～150℃，更优选为70～130℃，更优选为90～110℃。
本发明为完整和细化整体制备工艺，更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述环氧树脂涂料在使用时还优选包括固化步骤。
所述固化步骤具体优选为：
将环氧树脂涂料先搅拌分散后，再进行三阶段加热固化。
本发明原则上对所述三阶段加热固化的第一阶段的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述三阶段加热固化的第一阶段的温度优选为50～120℃，更优选为60～110℃，更优选为70～100℃，更优选为80～90℃。
本发明原则上对所述三阶段加热固化的第一阶段的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述三阶段加热固化的第一阶段的时间优选为1～10小时，更优选为3～8小时，更优选为5～6小时。
本发明原则上对所述三阶段加热固化的第二阶段的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述三阶段加热固化的第二阶段的温度优选为121～170℃，更优选为125～170℃，更优选为130～160℃，更优选为140～150℃。
本发明原则上对所述三阶段加热固化的第二阶段的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述三阶段加热固化的第二阶段的时间优选为2～20小时，更优选为6～16小时，更优选为10～12小时。
本发明原则上对所述三阶段加热固化的第三阶段的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述三阶段加热固化的第三阶段的温度优选为171～240℃，更优选为175～230℃，更优选为180～220℃，更优选为190～210℃。
本发明原则上对所述三阶段加热固化的第三阶段的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的提高涂料的界面结合强度，提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性，进而提升舰载机涂层的防护寿命和可靠性，所述三阶段加热固化的第三阶段的时间优选为1～10小时，更优选为3～8小时，更优选为5～6小时。
本发明上述步骤提供了一种舰载机用环氧树脂涂料及其制备方法。本发明根据舰载机在海洋环境下不同部位的腐蚀特点及防腐涂料的选用及性能评价标准，通过对目前现有通用的防腐设计标准进行研究，研发并构建适应苛刻舰载机环境中的防腐涂层体系。本发明具体针对现役舰载机涂料存在防腐效能低、寿命短、快速破损等问题，通过特定的组成和配方，合成了一种高弹、高韧性环氧树脂涂料，采用界面优化方法突破涂料研制关键技术，通过提高涂层/金属、涂层内树脂/颜填料界面结合强度，综合提升涂层的附着力、致密性和机械强韧性。
本发明不仅仅研制合成了性能优良，针对舰载机的长效防腐涂料基体树脂，而且精细化控制该环氧树脂的规模化合成工艺，保证树脂产品性能稳定性及规模化制备。本发明所合成的环氧树脂涂料采用界面结构优化技术，显著提高舰载机涂料的寿命和防腐效能，能够将舰载机涂层的防护寿命提高15年以上，大幅提高涂层的可靠性。本发明有利于解决舰载机的壳体、气瓶、管路等金属构件在舰载机环境中的腐蚀问题，从而提升舰载机的腐蚀防护水平，保障舰载机的可靠性、安全性和长寿命等需求，还可进一步推广应用于水面舰船装备以及国民经济其他领域，具有较为广阔的应用前景。
实验结果表明，本发明提供的舰载机用长效防腐涂料，具有较高的防护寿命和防腐性能，涂层态附着力能够达到30MPa，湿态附着力(人工海水浸泡1000小时后)能够达到24MPa，涂层吸水率仅为0.2％，涂层耐高温85℃中性盐雾高达2000小时。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种环氧树脂涂料及其制备方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
(1)环氧树脂基体的制备
将双酚F环氧树脂(YDF-162)、脂环族环氧树脂(TTA-21)以一定比例混合，加入适量端环氧基聚环氧氯丙烷(EPECH)增韧改性，YDF-162：TTA-21：EPECH质量比为100:25:6，在反应釜内搅拌混合均匀。
(2)改性固化剂的制备
将聚醚胺D230、D400和T403以一定比例搅拌混合均匀，再加入少量二乙基甲苯二胺(E100)，在烘箱内65℃加热30分钟，D230：D400：T403：E100质量比为100:40:15:5，得到改性固化剂。
(3)高弹、高韧性环氧树脂涂料的制备
将设计合成的环氧树脂和改性固化剂混合后，在烘箱内65℃加热30分钟，加入硅烷偶联剂(KH-560)。环氧树脂：改性固化剂：硅烷偶联剂质量比为100:25:2，用高速分散机搅拌30分钟，80℃固化2小时，130℃固化5-12小时，200℃固化2小时，制成高强、高韧环氧树脂涂料。
对本发明实施例1制备的环氧树脂涂料进行性能检测。
结果表明，涂层态附着力20MPa，湿态附着力(人工海水浸泡1000小时后)10MPa，涂层吸水率0.25％，涂层耐高温85℃中性盐雾为1680小时，高温盐雾试验中1小时，相当于室温盐雾试验测试70～80小时，换算后，理论上能够达到防护寿命15年。
实施例2
(1)环氧树脂基体的制备
将双酚F环氧树脂(YDF-162)、脂环族环氧树脂(TTA-21)以一定比例混合，加入适量端环氧基聚环氧氯丙烷(EPECH)增韧改性，YDF-162：TTA-21：EPECH质量比为100:25:4，在反应釜内搅拌混合均匀。
(2)改性固化剂的制备
将聚醚胺D230、D400和T403以一定比例搅拌混合均匀，再加入少量二乙基甲苯二胺(E100)，在烘箱内65℃加热30分钟，D230：D400：T403：E100质量比为100:30:12:10，得到改性固化剂。
(3)高弹、高韧性环氧树脂涂料的制备
将设计合成的环氧树脂和改性固化剂混合后，在烘箱内65℃加热30分钟，加入硅烷偶联剂(KH-560)。环氧树脂：改性固化剂：硅烷偶联剂质量比为100:40:2，用高速分散机搅拌30分钟，80℃固化2小时，130℃固化5-12小时，200℃固化2小时，制成高强、高韧环氧树脂涂料。
对本发明实施例2制备的环氧树脂涂料进行性能检测。
结果表明，涂层态附着力22MPa，湿态附着力(人工海水浸泡1000小时后)14MPa，涂层吸水率0.2％，涂层耐高温85℃中性盐雾1800小时，换算后，理论上能够达到防护寿命15年以上。
实施例3
(1)环氧树脂基体的制备
将双酚F环氧树脂(YDF-162)、脂环族环氧树脂(TTA-21)以一定比例混合，加入适量端环氧基聚环氧氯丙烷(EPECH)增韧改性，YDF-162：TTA-21：EPECH质量比为100:20:8，在反应釜内搅拌混合均匀。
(2)改性固化剂的制备
将聚醚胺D230、D400和T403以一定比例搅拌混合均匀，再加入少量二乙基甲苯二胺(E100)，在烘箱内65℃加热30分钟，D230：D400：T403：E100质量比为100:30:15:8，得到改性固化剂。
(3)高弹、高韧性环氧树脂涂料的制备
将设计合成的环氧树脂和改性固化剂混合后，在烘箱内65℃加热30分钟，加入硅烷偶联剂(KH-560)。环氧树脂：改性固化剂：硅烷偶联剂质量比为100:30:0.5，用高速分散机搅拌30分钟，80℃固化2小时，130℃固化5-12小时，200℃固化2小时，制成高强、高韧环氧树脂涂料。
对本发明实施例3制备的环氧树脂涂料进行性能检测。
结果表明，涂层态附着力19MPa，湿态附着力(人工海水浸泡1000小时后)13MPa，涂层吸水率0.26％，涂层耐高温85℃中性盐雾1600小时，换算后，理论上能够达到防护寿命15年。
实施例4
(1)环氧树脂基体的制备
将双酚F环氧树脂(YDF-162)、脂环族环氧树脂(TTA-21)以一定比例混合，加入适量端环氧基聚环氧氯丙烷(EPECH)增韧改性，YDF-162：TTA-21：EPECH质量比为100:20:10，在反应釜内搅拌混合均匀。
(2)改性固化剂的制备
将聚醚胺D230、D400和T403以一定比例搅拌混合均匀，再加入少量二乙基甲苯二胺(E100)，在烘箱内65℃加热30分钟，D230：D400：T403：E100质量比为100:30:10:8，得到改性固化剂。
(3)高弹、高韧性环氧树脂涂料的制备
将设计合成的环氧树脂和改性固化剂混合后，在烘箱内65℃加热30分钟，加入硅烷偶联剂(KH-560)。环氧树脂：改性固化剂：硅烷偶联剂质量比为100:28:2，用高速分散机搅拌30分钟，80℃固化2小时，130℃固化5-12小时，200℃固化2小时，制成高强、高韧环氧树脂涂料。
对本发明实施例4制备的环氧树脂涂料进行性能检测。
结果表明，涂层态附着力25MPa，湿态附着力(人工海水浸泡1000小时后)18MPa，涂层吸水率0.28％，涂层耐高温85℃中性盐雾1790小时，换算后，理论上能够达到防护寿命15年以上。
实施例5
(1)环氧树脂基体的制备
将双酚F环氧树脂(YDF-162)、脂环族环氧树脂(TTA-21)以一定比例混合，加入适量端环氧基聚环氧氯丙烷(EPECH)增韧改性，YDF-162：TTA-21：EPECH质量比为100:28:10，在反应釜内搅拌混合均匀。
(2)改性固化剂的制备
将聚醚胺D230、D400和T403以一定比例搅拌混合均匀，再加入少量二乙基甲苯二胺(E100)，在烘箱内65℃加热30分钟，D230：D400：T403：E100质量比为100:45:15:8，得到改性固化剂。
(3)高弹、高韧性环氧树脂涂料的制备
将设计合成的环氧树脂和改性固化剂混合后，在烘箱内65℃加热30分钟，加入硅烷偶联剂(KH-560)。环氧树脂：改性固化剂：硅烷偶联剂质量比为100:35:1.5，用高速分散机搅拌30分钟，80℃固化2小时，130℃固化5-12小时，200℃固化2小时，制成高强、高韧环氧树脂涂料。
对本发明实施例5制备的环氧树脂涂料进行性能检测。
结果表明，涂层态附着力24MPa，湿态附着力(人工海水浸泡1000小时后)17MPa，涂层吸水率0.2％，涂层耐高温85℃中性盐雾2000小时，换算后，理论上能够达到防护寿命15年以上。
实施例6
(1)环氧树脂基体的制备
将双酚F环氧树脂(YDF-162)、脂环族环氧树脂(TTA-21)以一定比例混合，加入适量端环氧基聚环氧氯丙烷(EPECH)增韧改性，YDF-162：TTA-21：EPECH质量比为100:26:9，在反应釜内搅拌混合均匀。
(2)改性固化剂的制备
将聚醚胺D230、D400和T403以一定比例搅拌混合均匀，再加入少量二乙基甲苯二胺(E100)，在烘箱内65℃加热30分钟，D230：D400：T403：E100质量比为100:38:16:3，得到改性固化剂。
(3)高弹、高韧性环氧树脂涂料的制备
将设计合成的环氧树脂和改性固化剂混合后，在烘箱内65℃加热30分钟，加入硅烷偶联剂(KH-560)。环氧树脂：改性固化剂：硅烷偶联剂质量比为100:30:1.2，用高速分散机搅拌30分钟，80℃固化2小时，130℃固化5-12小时，200℃固化2小时，制成高强、高韧环氧树脂涂料。
对本发明实施例6制备的环氧树脂涂料进行性能检测。
结果表明，涂层态附着力30MPa，湿态附着力(人工海水浸泡1000小时后)24MPa，涂层吸水率0.27％，涂层耐高温85℃中性盐雾1900小时，换算后，理论上能够达到防护寿命15年以上。
以上对本发明提供的一种舰载机用环氧树脂涂料及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种环氧树脂涂料，其特征在于，以质量分数计，包括：
Figure FDA0002710095650000011
2.根据权利要求1所述的环氧树脂涂料，其特征在于，所述双酚F环氧树脂具体为YDF-162双酚F环氧树脂；
所述双酚F环氧树脂的加入量为90～110重量份；
所述脂环族环氧树脂具体为TTA-21脂环族环氧树脂；
所述脂环族环氧树脂的加入量为15～25重量份。
3.根据权利要求1所述的环氧树脂涂料，其特征在于，所述聚醚胺类化合物包括聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺T403中的一种或多种；
所述聚醚胺类化合物和二乙基甲苯二胺的加入量为15～35重量份；
所述二乙基甲苯二胺具体为二乙基甲苯二胺E100；
所述环氧树脂涂料为舰载设备用环氧树脂涂料。
4.根据权利要求3所述的环氧树脂涂料，其特征在于，所述聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺T403的质量比为100：(20～50)：(5～20)；
所述聚醚胺D230与所述二乙基甲苯二胺的质量比为100：(2～10)；
所述硅烷偶联剂具体为硅烷偶联剂KH-560；
所述舰载设备包括舰载机。
5.一种如权利要求1～4任意一项所述的环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)将双酚F环氧树脂、脂环族环氧树脂和端环氧基聚环氧氯丙烷经过初次混合后，得到环氧树脂基体；
将聚醚胺D230、D400、T403和二乙基甲苯二胺经过加热混合后，得到改性固化剂；
B)将上述步骤得到的环氧树脂基体、改性固化剂和硅烷偶联剂进行搅拌混合，得到环氧树脂涂料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述初次混合的转速为500～1500rpm；
所述初次混合的时间为5～10小时；
所述初次混合的具体步骤为：
将双酚F环氧树脂和脂环族环氧树脂先进行预混后，再加入端环氧基聚环氧氯丙烷继续混合后，得到环氧树脂基体。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述加热混合的温度为100～200℃；
所述加热混合的时间为15～60分钟；
所述加热混合的具体步骤为：
将聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺T403先进行初混后，再加入二乙基甲苯二胺进行加热后，得到改性固化剂。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌混合的具体步骤为：
将环氧树脂基体和改性固化剂先预热后，再加入硅烷偶联剂进行搅拌混合；
所述预热的时间为15～40分钟；
所述预热的温度为50～150℃。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂涂料在使用时还包括固化步骤；
所述固化步骤具体为：
将环氧树脂涂料先搅拌分散后，再进行三阶段加热固化。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述三阶段加热固化的第一阶段的温度为50～120℃；
所述三阶段加热固化的第一阶段的时间为1～10小时；
所述三阶段加热固化的第二阶段的温度为121～170℃；
所述三阶段加热固化的第二阶段的时间为2～20小时；
所述三阶段加热固化的第三阶段的温度为171～240℃；
所述三阶段加热固化的第三阶段的时间为1～10小时。
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