CN112662218B - 一种潜伏活性填料组合物、无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物涂层材料、涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种潜伏活性填料组合物、无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物涂层材料、涂层及其制备方法。该潜伏活性填料组合物以固体环氧树脂组合物EG为主要原料,按质量百分比,该组合物包括,固体环氧树脂组合物60%‑70%、改性酚类固化剂10%‑13%、颜填料0%‑1.5%和其他助剂20.01%‑26%;该潜伏活性填料组合物添加在该涂层材料配方中,常温下作为潜伏活性粉体填料,当涂层使用工况温度超过100℃时,潜伏活性填料开始缓慢反应交联,与液体常温固化涂层形成多层网状立体复合结构,大大提高整体涂层玻璃化温度及交联密度,通过潜伏的二次反应达到耐高温目的。该涂层材料可在≤130℃酸碱盐介质中长期使用。
Description
技术领域
本发明属于重防腐无溶剂液体涂层材料领域,具体涉及一种无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物涂层材料及其制备方法。
背景技术
重防腐涂料是能在相对苛刻腐蚀环境里应用,并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。在重防腐涂装中,涂层的性能是关键,也是研究工作的重点所在,重防腐涂层材料的必备条件是涂层的抗高温性能、高度抗介质渗透能力、高机械强度及其与基体坚实的结合强度。其中,涂层的抗介质渗透能力直接反应了涂层的耐化学性能,也是重腐蚀涂层的必要条件。
近年来,由于环保要求的提高,涂料逐步向高固含、无溶剂和水性化发展。广义的无溶剂涂料是指固含量大于95%以上的涂料。一般情况下,无溶剂液体涂料中不含有挥发性的溶剂,涂料中一般选用低分子的缩水甘油醚作为稀释剂,并且可与参与反应的活性官能团和固化剂发生交联反应,成为涂层的一部分。虽然活性稀释剂的添加可以降低无溶剂环氧涂料的粘度而便于施工,但由于活性稀释剂是低分子的聚合物,其与固化剂交联反应形成的固化物的相对比分子量仍然很小,会导致交联密度相对降低从而降低涂层的性能。
现有技术中,普通无溶剂双组份液体重防腐涂料一般包含A和B两种组份,其中,A组份是主料,由树脂、活性稀释剂、流平剂、分散剂、消泡剂、普通填料、功能填料组成,B组分是固化剂。普通无溶剂液体涂料的玻璃化温度在85-90℃,按照使用工况温度比玻璃化温度低10-15℃计算,普通无溶剂聚合物涂层材料只能在低于70-75℃的工况介质中使用,无法满足重腐蚀涂层的应用要求。
因此,开发一种能够在苛刻腐蚀环境里进行应用的重腐蚀涂料具有重要意义。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题,本发明提供了一种潜伏活性填料组合物,并将其应用在一种无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物涂层材料。该涂层材料无溶剂挥发、不易燃易爆、安全环保,形成的涂层抗高温、高耐渗透、防腐蚀能力强、耐磨抗冲刷、粘接力强,玻璃化温度可以达到150℃,可在不超过130℃的酸碱盐介质中长期使用。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种潜伏活性填料组合物,以固体环氧树脂组合物EG为主要原料,按质量百分比,所述潜伏活性填料组合物包括:固体环氧树脂组合物EG 60%-70%、改性酚类固化剂10%-13%、颜填料0%-1.5%和其他助剂20.01%-26%。
上述潜伏活性填料组合物,作为一种优选方式,基于所述固体环氧树脂组合物EG的质量,按质量百分比,所述固体环氧树脂组合物EG包括:改性固体环氧树脂50%-100%、邻甲酚醛环氧树脂0%-50%、双酚A型酚醛环氧树脂0%-50%;
优选地,所述固体环氧树脂组合物EG中,所述改性固体环氧树脂采用高玻璃化温度高韧性改性固体环氧树脂,再优选地,所述改性固体环氧树脂的玻璃化温度为128~178℃,软化点为96~115℃,环氧值为0.19~0.275 mol/100g,官能度为2.6;
优选地,所述邻甲酚醛环氧树脂耐温环氧树脂的软化点为90℃-105℃;
优选地,所述双酚A型酚醛环氧树脂的软化点为90℃-105℃。
本发明中,所述高玻璃化温度高韧性改性固体环氧树脂为大庆庆鲁朗润科技有限公司的专利(CN 2015 1 0181624.2)产品。本发明利用该专利产品中包含的固化剂为线性双酚A型酚醛树脂,可使得分子结构获得较长的柔性链。
上述潜伏活性填料组合物,作为一种优选方式,所述改性酚类固化剂为改性酚类固化剂Amanda 879X,含有三种官能团,不含促进剂,耐高温阴极剥离:3.5-4mm(65℃±3℃,30天,1.5V),与普通双酚A型或酚醛改性环氧树脂有极好混熔性,反应活性极高,可快速固化,涂膜具有卓越的耐化学品性,耐溶剂性、耐高温阴极剥离性优异,流平性及附着力,柔韧性,抗冲击性等机械性能。这里采用的所述改性酚类固化剂Amanda879X是大庆庆鲁朗润科技有限公司生产并销售的产品。
本发明中,改性后的酚类固化剂,拥有多个官能团,与树脂反应,可使得分子结构立体交联,获得立体网状穿插结构的固化物。
上述潜伏活性填料组合物,作为一种优选方式,所述颜填料为金石钛白粉。
上述潜伏活性填料组合物,作为一种优选方式,基于所述潜伏活性填料组合物的质量,按质量百分比计,所述其他助剂包含:促进剂0.2%-0.4%、流平剂1%-1.5%、疏松流动分散剂0.3%-0.4%、脱气剂0.5%、石墨烯 0.01%-0.02%、碳化硅10%-12%、云母粉5%-7%、多孔粉石英3%-3.5%。
上述潜伏活性填料组合物,作为一种优选方式,所述潜伏活性填料组合物,按质量百分比,包括,固体环氧树脂组合物EG 60%-70%、改性酚类固化剂Amanda 879X 10%-13%、2-甲基咪唑促进剂0.2%-0.4%、流平剂 1%-1.5%、疏松流动分散剂0.3%-0.4%、脱气剂0.5%、石墨烯0.01%-0.02%、碳化硅10%-12%、云母粉5%-7%、多孔粉石英3%-3.5%、金石钛白粉 0%-1.5%。本发明流平剂、疏松流动分散剂、脱气剂可以采用本领域常规试剂,在此不再赘述。
上述潜伏活性填料组合物,作为一种优选方式,所述固体环氧树脂组合物EG中,所述改性固体环氧树脂可以部分或全部被ECN邻甲酚醛环氧树脂 (即邻甲酚线型环氧树脂)、双酚A型树脂604、双酚A型树脂609中的至少一种替代,采用该树脂组合物也可以获得高的玻璃化温度。
上述潜伏活性填料组合物,作为一种优选方式,所述潜伏活性填料组合物的玻璃化转化温度为138℃-180℃,优选地,138℃-156℃。
本发明中,考虑残余内应力、机械性能及其它性能的平衡,优先选用玻璃化转变温度在138℃-156℃的潜伏活性填料组合物。
本发明还提供了上述潜伏活性填料组合物的制备方法,采用如下技术方案:
一种潜伏活性填料组合物的制备方法,按照上述潜伏活性填料组合物的配方,将上述固体环氧树脂组合物EG、改性酚类固化剂、颜填料及其他助剂充分混合均匀,然后进行熔融混炼挤出,得到挤出物;所述挤出物经磨粉后过筛,得到粉状潜伏活性填料组合物。
上述制备方法中,作为一种优选方式,所述混合在高速混合机中进行,当共计混合2次时,第一次和第二次的混合时间分别为3-3.5min;
优选地,当共计混合3次时,第一次和第三次的混合时间分别为3-3.5 min,第2次混合的时间为1.5-2min。
上述制备方法中,作为一种优选方式,所述熔融混炼挤出在螺杆挤出机中进行,得到挤出物;其中,挤出机1区温度95~100℃,2区温度85~90℃,转速280-310r/min。
本发明中,在挤出机1区,在95~100℃温度下,各组分之间不发生反应;当温度高于100℃时,各组分会发生缓慢反应交联,温度越高反应交联越快。
上述制备方法中,作为一种优选方式,将所述挤出物磨粉,然后进行筛分,得到粉末状的潜伏活性填料组合物;优选地,所述磨粉在在ACM磨粉机中进行,采用200目筛进行筛分,取筛下物作为本发明的潜伏活性填料组合物。
本发明还提供了一种无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物复合涂层材料,通过底层涂层材料的多官能团改性树脂和多种官能团固化剂的“三头六臂”增加粘结锚固力,提高涂层湿态附着力性能,增大交联密度,提高耐湿热性;提高涂层体系的活性通道的堆积密度形成迷宫效应,延长渗透路径;通过面层涂层材料互相穿插网络状的结构提高屏蔽抗渗透性,同时借助刚性填料及高的交联密度起到非金属铠甲保护作用。
为了实现上述目的,采用如下技术方案:
一种无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物复合涂层材料,由底层涂层材料和面层涂层材料组成;其中,底层涂层材料由AD、BD和短切纤维组合物组成,面层涂层材料由AM和BM组成;AD和AM组份中包含上述潜伏活性填料组合物。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述底层涂层材料中,AD组分由液体环氧树脂组合物EDY、潜伏活性填料组合物、活性稀释剂、片状填料、流平剂、分散剂、消泡剂组成;BD组分由液体固化剂组合物GDY、纳米填料、触变剂、增韧剂、流平剂、促进剂组成;短切纤维组合物组分由不同的短切纤维组成。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述面层涂层材料中,AM组份由液体环氧树脂组合物EMY、潜伏活性填料组合物、活性稀释剂、片状填料、耐磨填料、流平剂、分散剂、消泡剂组成;BM组份由液体固化剂组合物GM、纳米填料、触变剂、增韧剂、流平剂、促进剂组成。
本发明的组合物,采用的改性树脂和改性固化剂,都含有多个官能团,通过一定配比,固化反应可得到立体网状穿插型高分子量高交联密度涂层,获得高的Tg值和高耐渗透性。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,相对于所述AD组份的总重量,所述底层涂层材料中的所述AD组份,按质量百分比为:液体环氧树脂组合物EDY50-60%、潜伏活性填料组合物21-25%、活性稀释剂7-9%、片状填料 10-12%、流平剂1-2%、分散剂0.5-1%、消泡剂0.5-1.0%。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,相对于所述液体环氧树脂组合物EDY的总质量,所述AD组份中的所述液体环氧树脂组合物EDY按质量百分比为:E-51双酚A型液体环氧树脂50%-100%、液体酚醛环氧树脂 Amanda-FE50 0%-50%、和酚醛环氧树脂F-44 0%-20%。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,液体酚醛环氧树脂 Amanda-FE50的环氧值为0.46~0.52,粘度为10000-15000mPa.s/25℃,固含量为100%;所述液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50的交联密度高,抗介质渗透能力强;涂膜具有卓越的刚性和耐湿热性。
本发明中,液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50是一种三环氧合成树脂液,是大庆庆鲁朗润科技有限公司生产并销售的一种酚醛改性环氧树脂;其分子结构中不仅含有较多的苯环和羟基而且有较长的柔性链,是专为重防腐液体涂料而设计。Amanda FE-50与相应固化剂有极好的相熔性,反应活性高,有很强的粘附力,可快速固化,交联密度高,抗介质渗透能力强,涂膜具有卓越的刚性和耐湿热性,耐化学品性,耐溶剂性,耐阴极剥离性,流平性及柔韧性,耐磨、耐划性等机械性能。酚醛环氧树脂F-44耐热性高,耐腐蚀性好。
在涂料中,树脂即成膜物质,它将颜料、填料结合在一起,并在底材上形成均匀致密的涂膜,经固化后形成涂层。成膜物树脂是涂料的基础,它决定了涂料的韧性,对底材的附着力,耐渗透性,涂层的物理化学及机械性能等。本发明中,从提高涂层湿态附着力性能出发以双酚A型液体环氧树脂的 E-51为主、辅助液体酚醛环氧树脂可以提高涂层的交联密度,增强涂层耐温性,耐老化性,耐高温渗透性。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AD组份中的所述活性稀释剂为单环氧基的丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、双环氧基的乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚中的任意一种或两种以上组合。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AD组份中的所述活性稀释剂为苯基缩水甘油醚。本发明选用苯基缩水甘油醚在作为活性稀释剂,涂层的交联密度更大,耐热老化性更好。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AD组份中的所述片状填料为云母粉。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AD组份中的所述流平剂为丙烯酸流平剂、氟改性丙烯酸流平剂、磷酸酯改性丙烯酸流平剂中任意一种或两种以上组合。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AD组份中,所述分散剂为低分子量不饱和多元羧酸聚合物和聚硅氧烷的共聚物,优选地,所述分散剂为BYK-P104分散剂或BYK-P104S分散剂。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AD组份中,消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AD组份中,所述液体环氧树脂组合物EDY,用缩水甘油酯类环氧树脂部分替换或全部替换E-51双酚A 型液体环氧树脂、液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50、和酚醛环氧树脂F-44 中的至少一种。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,相对于所述BD组份总质量,所述底层涂层材料中的所述BD组份按质量百分比为:液体固化剂组合物GDY 75-85%、纳米填料6-10%、触变剂2-3%、增韧剂1-2%、流平剂3-5%、促进剂3-5%。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述BD组份中,所述液体固化剂组合物GDY为酚醛胺、芳香胺类环氧加成物中的任意一种或两种组合,优选地,所述芳香胺类环氧加成物为异佛尔酮二胺环氧加成物和/或间苯二甲胺环氧加成物;优选地,所述异佛尔酮二胺环氧加成物为Amanda 9061B无溶剂改性脂环胺环氧树脂固化剂,低粘度为100-200(mPa.s/25℃),固含量为100%;间苯二甲胺环氧加成物为Amanda 9062无溶剂改性脂肪胺环氧树脂固化剂,低粘度为300-400(mPa.s/25℃),固含量为100%。
本发明中,Amanda 9062无溶剂改性脂肪胺环氧树脂固化剂和Amanda 9062无溶剂改性脂肪胺环氧树脂固化剂均是大庆庆鲁朗润科技有限公司生产并销售的产品。Amanda9061B无溶剂改性脂环胺环氧树脂固化剂的粘度低,为100-200(mPa.s/25℃),固含量为100%;其在施工温度20℃以上均可适用,当施工温度达到40℃,使用该产品混合后的涂层材料仍有足够的可操作时间;该产品具有良好的耐候性,良好的耐化学品、耐磨、防腐性、高光泽,较宽的当量比范围,高湿度条件下低发白性,可全天候施工,无接头色差。Amanda9062无溶剂改性脂肪胺环氧树脂固化剂的粘度低,为300-400 (mPa.s/25℃),固含量为100%;其在施工温度20℃以上均可适用;当施工温度达到40℃,使用该产品混合后的涂层材料仍有足够的可操作时间;该产品具有良好的耐候性,良好的耐化学品、耐磨、防腐性、高光泽,较宽的当量比范围,高湿度条件下低发白性,可全天候施工,无接头色差。
本发明中,所述液体固化剂组合物耐酸碱盐性能优异,芳香胺的环氧加成物不仅可以降低胺的挥发性,而且可以控制固化反应激烈程度,使得固化反应温和,固化更完全。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,相对于所述液体固化剂组合物 GDY的总质量,所述BD组份中的所述液体固化剂组合物GDY按质量百分比为:异佛尔酮二胺环氧加成物50%-90%、酚醛胺10%-40%、间苯二甲胺环氧加成物0%-10%。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述BD组份中,所述纳米填料为二氧化硅纳米填料。本发明利用无机纳米颗粒的半刚性结构,降低涂层因温度交变而产生的内聚力,提高涂层体系的活性通道的堆积密度,进一步提高涂层的粘结强度和抗渗透性。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述BD组份中,所述触变剂为有机膨润土。本发明选用有机膨润土作为触变剂,可增加涂层的施工性,不仅可以实现厚浆化而且有力于边角的覆盖。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述BD组份中,所述增韧剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯中任意一种或两种以上组合;优选地,所述增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述BD组份中,所述流平剂为丙烯酸流平剂、氟改性丙烯酸流平剂、磷酸酯改性丙烯酸流平剂中任意一种或两种以上组合;优选地,所述流平剂为GLP503丙烯酸酯流平剂。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述BD组份中,所述促进剂为甲基二乙醇胺、氨基苯酚、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚中任意一种或两种,优选地,所述促进剂为2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚,它不仅可以对交联反应有促进作用,而且可以降低反应体系的固化温度,可以在10℃条件下实现反应固化,满足涂层在现场涂装生产工艺上实现快速固化。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,相对于所述BD组份的总质量,所述底层涂层材料中的所述BD组份按质量百分比为:液体固化剂组合物GDY 75-85%、二氧化硅纳米填料6-10%、有机膨润土触变剂2-3%、邻苯二甲酸二丁酯增韧剂1-2%、GLP503丙烯酸酯流平剂3-5%、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂3-5%。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述底层涂层材料中,所述短切纤维组合物为无碱短切玻璃纤维、短切PBO纤维、短切碳纤维中的至少一种。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,相对于所述短切纤维组合物的总质量,所述底层涂层材料中的所述短切纤维组合物按质量百分比为:无碱短切玻璃纤维50-100%、短切PBO纤维0-50%、短切碳纤维0-50%;优选地,所述短切纤维组合物经硅烷偶联剂处理,再优选地,短切纤维组合物中的纤维直径为13μm±1μm,长度3mm±1mm,含水率≤0.2%。
硅烷偶联剂可以提高玻璃纤维湿态物理机械强度、湿态电气性能,并改善玻纤的集束性、保护性和加工工艺,因此,本发明优选采用经硅烷偶联剂处理的短切纤维。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,相对于所述AM组份的总质量,所述面层涂层材料中的所述AM组份按质量百分比为:液体环氧树脂组合物 EMY55-65%、潜伏活性填料组合物16-20%、活性稀释剂5-7%、片状填料 5-6%、耐磨填料6-8%、流平剂1-2%、分散剂0.5-1%、消泡剂0.5-1.0%。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AM组份中,所述液体环氧树脂组合物EMY为双酚A型液体环氧树脂的E-51、液体酚醛环氧树脂 Amanda-FE50和液体酚醛环氧树脂F-44中的至少一种。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,相对于所述液体环氧树脂组合物EMY的总质量,所述AM组份中的所述液体环氧树脂组合物EMY按质量百分比为:液体酚醛环氧树脂Amanda-FE5050%-100%、双酚A型液体环氧树脂的E-510%-30%、酚醛环氧树脂F-440%-20%。
本发明中,面层涂层材料采用液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50为液体环氧树脂组合物中的主要成分,液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50的交联密度大,可形成致密的膜,具有非金属铠甲的作用,增强面层涂层在不同环境中对基体的防护能力。
底层涂层材料采用双酚A型液体环氧树脂的E-51为液体环氧树脂组合物中的主要成分,双酚A型液体环氧树脂的E-51具有很好的附着力,提高底层涂层在基体上的附着力。
本发明从提高增强涂层耐温性,耐老化性,耐高温渗透性出发以液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50为主,辅助液体酚醛环氧树脂F-44、双酚A型液体环氧树脂的E-51,不仅可以提高涂层的交联密度,增强涂层耐温性,耐老化性,耐高温渗透性,而且兼顾层间附着力。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AM组份中,所述活性稀释剂为单环氧基的丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、双环氧基的乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚、C12-C14烷基缩水甘油醚AGE中的任意一种或两种以上组合,优选地,所述活性稀释剂为C12-C14烷基缩水甘油醚AGE。本发明中,采用烷基缩水甘油醚AGE制备的面层涂层材料的弯曲性和抗冲击性更好。
本发明中,在面涂层材料中,活性稀释剂不仅可以降低材料的粘度,实现涂层材料的液体化,而且可以与树脂组合物EMY常温下进行交联反应,同时常温不挥发,实现无溶剂化。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AM组份中,所述片状填料为云母粉。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AM组份中,耐磨填料的主要成分为辉绿岩铸石粉和瓷粉中一种或两种;优选地,所述耐磨填料为辉绿岩铸石粉。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AM组份中,所述流平剂为聚丙烯酸酯类流平剂、氟改性丙烯酸酯类流平剂、磷酸酯改性丙烯酸酯类流平剂中任意一种或两种以上组合;优选地,所述流平剂为聚丙烯酸酯类流平剂。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AM组份中,所述分散剂为低分子量不饱和多元羧酸聚合物和聚硅氧烷的共聚物,优选地,所述分散剂为BYK-P104分散剂或BYK-P104S分散剂。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AM组份中,所述消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述AM组份中,所述液体环氧树脂组合物EMY中,用缩水甘油酯类环氧树脂部分替换或全部替换液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50、双酚A型液体环氧树脂的E-51、酚醛环氧树脂F-44 中的至少一种。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,相对于所述BM组份的总质量,所述面层涂层材料中的所述BM组份按质量百分比为:液体固化剂组合物GM 80-90%;纳米填料4-7%、触变剂1-3%、增韧剂1-2%、流平剂2-4%、促进剂2-4%。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述BM组份中,所述液体固化剂组合物GM为酚醛胺,芳香胺类的异佛尔酮二胺、间苯二甲胺氧加成物中任意一种或两种以上组合。本发明中,采用该固化剂得到的涂层的耐酸碱盐性能优异,芳香胺的环氧加成物不仅可以降低胺的挥发性,而且可以控制固化反应激烈程度,使得固化反应温和,固化更完全。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,相对于所述液体固化剂组合物 GM的总质量,所述BM组份中的液体固化剂组合物GM按质量百分比为:异佛尔酮二胺环氧加成物50%-90%、酚醛胺0%-10%和间苯二甲胺环氧加成物10%-40%。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述BM组份中,所述纳米填料选择埃洛石纳米管填料。埃洛石纳米管晶体细小,电镜下常呈卷曲管状或长棒状。埃洛石纳米管可以提高拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量,综合力学性能较好,纳米二氧化硅与埃洛石的相互作用可形成特殊的双填料网络,在一定程度上促进了埃洛石和纳米二氧化硅的分散。无机纳米颗粒半刚性结构,降低涂层因温度交变而产生的内聚力,提高涂层体系的活性通道的堆积密度,进一步提高涂层的粘结强度和抗渗透性。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述BM组份中,所述触变剂选择有机膨润土。本发明选用有机膨润土增加涂层的施工性,不仅可以实现厚浆化而且有力于边角的覆盖。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述BM组份中,所述增韧剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯中任意一种或两种以上组合。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述BM组份中,所述促进剂为甲基二乙醇胺、氨基苯酚、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚中任意一种或两种;优选地,所述促进剂以2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚为主,不仅可以对交联反应有促进作用,而且可以降低反应体系的固化温度,可以在10℃条件下实现反应固化,满足涂层在现场涂装生产工艺上实现快速固化。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,相对于所述BM组份的总质量,所述面层涂层材料中的所述BM组份按质量百分比为:液体固化剂组合物GM 80-90%;埃洛石纳米管填料4-7%、有机膨润土触变剂1-3%、邻苯二甲酸二丁酯增韧剂1-2%、GLP503丙烯酸酯流平剂2-4%、2,4,6-三(二甲胺基甲基) 苯酚促进剂2-4%;其中,市售的GLP503系列流平剂系功能性固体流平剂,它分别由环氧树脂或环氧树脂与其它物质一起吸收聚丙烯酸酯液体流平剂并经改性加工而成。
GLP503系列流平剂具有减少表面张力、消除缩孔、减轻桔皮、增加表面光泽之功效。由于其比一般普通流平剂用量要少,不含硅酮成份,因此没有干扰性,也不影响重涂附着力。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述底层涂层材料或面层涂层材料中,一个组合的各组分中相同名称的物料优选使用相同的具体物料,比如同一厂家生产的相同型号的产品,而且是同一批次,以便保证产品质量的稳定性,保证较小的质量误差。
上述复合涂层材料,作为一种优选方式,所述复合涂层材料按照底层涂层材料AD、BD和短切纤维组合物,及面层涂层材料AM和BM,五种组份单独包装。
本发明还提供了一种无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物复合涂层材料的制备方法,采用以下技术方案:
一种上述无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物复合涂层材料的制备方法,包括底层涂层材料的制备和面层涂层材料的制备,其中,所述底层涂层材料的制备包括AD组份的制备、BD组份的制备,所述面层涂层材料的制备包括AM组份的制备和BM组份的制备。
上述复合涂层材料制备方法中,作为一种优选方式,所述AD组份的制备方法包括液体环氧树脂组合物EDY和AD组份的制备,具体如下:
(1)液体环氧树脂组合物EDY的制备:
按照上述液体环氧树脂组合物EDY的组份配比,将E-51双酚A型液体环氧树脂、液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50和酚醛环氧树脂F-44预先混合。
(2)AD组份的制备:
按照上述AD组份配比,在低速搅拌状态下向液体环氧树脂组合物EDY中加入活性稀释剂进行共混,再加入潜伏活性填料组合物、片状填料、分散剂、消泡剂进行分散,随后加入流平剂,然后在高速搅拌状态下分散均匀,然后研磨至所需细度,以活性稀释剂调节粘度至符合要求后,过200目滤网,取筛下物作为AD组份。
上述复合涂层材料制备方法中,作为一种优选方式,所述液体环氧树脂组合物EDY的制备中,所述混合在120℃进行,混合时间为0.5-1h,混合后放料冷却至室温。
上述复合涂层材料制备方法中,作为一种优选方式,所述AD组份的制备中,所述低速搅拌状态是指100-200r/min的转速搅拌状态。
上述复合涂层材料制备方法中,作为一种优选方式,所述AD组份的制备中,所述高速搅拌状态是指700-900r/min的转速搅拌状态。
上述复合涂层材料制备方法中,作为一种优选方式,所述AD组份的制备中,所述AD组份的制备在高速低速分散机中进行,在低速搅拌分散1h,在高速搅拌分散0.5h。
上述复合涂层材料制备方法中,作为一种优选方式,所述AD组份的制备中,所需细度是40-60μm的细度。
上述复合涂层材料制备方法中,作为一种优选方式,所述AD组份的制备中,粘度达到25℃下检测到粘度为3500±300mPa.s时,粘度符合要求。
上述复合涂层材料制备方法中,作为一种优选方式,所述BD组份的制备中:按照上述BD组份的配比,在搅拌状态下向液体固化剂组合物GDY中加入纳米填料、触变剂、增韧剂、流平剂、促进剂进行分散,分散均匀后研磨至所需细度,过滤网,取筛下物作为BD组份。
上述复合涂层材料制备方法中,作为一种优选方式,所述BD组份的制备中,搅拌速率为700-900r/min,研磨至所需细度为40-60μm,过200目滤网,取筛下物作为BD组份。
上述复合涂层材料制备方法中,作为一种优选方式,所述面层涂层材料的制备中,所述AM组份的制备包括液体环氧树脂组合物EMY的制备和AM组份的制备,具体方法如下:
(1)液体环氧树脂组合物EMY的制备:按照上述液体环氧树脂组合物 EMY的配比,先将液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50、双酚A型液体环氧树脂的E-51和酚醛环氧树脂,在反应釜中预先混合,得到液体环氧树脂组合物 EMY;
(2)AM组份的制备:按照上述AM组份的配比,在低速搅拌状态下向液体环氧树脂组合物EMY中加入活性稀释剂进行共混,再加入潜伏活性填料组合物、片状填料、耐磨填料、分散剂、消泡剂进行分散,随后加入流平剂,在高速搅拌状态下分散均匀,然后研磨至所需细度,以活性稀释剂调节粘度至符合要求后,过200目滤网,取筛下物作为AM组份。
上述复合涂层材料制备方法中,作为一种优选方式,所述液体环氧树脂组合物EMY的制备中,所述混合在120℃进行,混合时间为0.5-1h,混合后放料冷却至室温。
上述复合涂层材料制备方法中,作为一种优选方式,所述AM组份的制备中,每隔10分钟取样检测粘度,待粘度符合要求后,过200目滤网;优选地,在25℃:AM组份的粘度为3800±300mPa.s时,AM组份的粘度符合要求。
上述复合涂层材料制备方法中,作为一种优选方式,所述面层涂层材料的制备中,所述BM组份的制备方法为:按照上述BM组份和固化剂组合物 GM的配比,在搅拌状态下向固化剂组合物GM中加入纳米填料、触变剂、增韧剂、流平剂、促进剂进行分散,分散均匀后研磨至所需细度,过滤网,取筛下物作为BM组份。
上述制备方法中,作为一种优选方式,所述BM组份的制备中,搅拌速率为700-900r/min,研磨至所需细度为40-60μm,过200目滤网,取筛下物作为BM组份。
上述制备方法中,作为一种优选方式,所述BM组份的制备中,每隔10 分钟取样检测细度,符合要求后,过200目滤网。
本发明还提供了一种利用上述涂层材料制备无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物涂层的方法,采用如下技术方案:
一种无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物涂层的制备方法,采用上述涂层材料进行制备,所述方法包括底层涂层的制备和面层涂层的制备。其中,
所述底层涂层的制备:将底层混合材料涂于基体表面上得到底层涂层;
所述的面层涂层的制备:将面层混合材料涂于干燥后的底层涂层上得到面层涂层,其中所述面层混合材料是将AM组分和BM组分混匀后熟化得到的混合材料。
本发明中,所述底层涂层采用底层涂层材料涂覆在基材上形成,用于涂层的补强、调节膨胀系数,使涂层粘结牢固;所述面层涂层采用面层涂层材料涂覆在底层涂层上形成,用于提高所述涂层的耐高温、耐渗透性能;所述底层涂层和面层涂层复合形成重防腐涂层结构。
上述聚合物涂层的制备方法中,作为一种优选方式,在底层涂层材料施工使用时,所述AD、BD与短切纤维组合物的质量比为(4-5):1:(0.2-0.3)。
上述聚合物涂层的制备方法中,作为一种优选方式,AD组份和BD组份混合后的粘度为3000±300mPa.s。
上述聚合物涂层的制备方法中,作为一种优选方式,在面层涂层材料施工使用时,AM与BM的质量比为(4-5):1。
上述聚合物涂层的制备方法中,作为一种优选方式,AM组份和BM组份混合后的粘度为:2500±300mPa.s。
上述聚合物涂层的制备方法中,作为一种优选方式,熟化温度≤40℃。
上述聚合物涂层的制备方法中,作为一种优选方式,所述底层混合材料的制备为:在温度≤40度的条件下,将所述AD与BD分别搅拌3-4分钟,然后按所需质量比混合在一起搅拌3-4分钟,然后在低速60-80r/min的转速搅拌状态下加入短切纤维组合物,分散3-5分钟,待各组分分散均匀后得到底层混合材料。
上述聚合物涂层的制备方法中,作为一种优选方式,所述面层混合材料的制备为:在温度≤40度的条件下,将所述AM与BM双组分分别搅拌3-4 分钟,然后按所需质量比混合在一起搅拌3-4分钟,再熟化3-5分钟均匀后得到面层混合材料。
上述方法中,作为一种优选方式,涂层的制备依据施工现场条件,采取少配勤配的原则。
上述聚合物涂层的制备方法中,作为一种优选方式,制备涂层时,要求施工环境温度为18~35℃,相对湿度小于85%。
上述聚合物涂层的制备方法中,作为一种优选方式,涂层的制备采用刷涂、刮涂或喷涂。
上述聚合物涂层的制备方法中,作为一种优选方式,制备涂层时,涂层道数为:底层1-2道;面层2-3道。
上述聚合物涂层的制备方法中,作为一种优选方式,制备涂层时,每次涂层涂敷间隔时间依据温度而定,所述间隔时间为6-10小时。
本发明还提供了一种无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物涂层,采用如下技术方案:
一种无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物涂层,所述涂层使用上述复合涂层材料制备得到;由基材表面向外,所述涂层依次包括底层涂层、面层涂层。
上述聚合物涂层,作为一种优选方式,所述底层涂层的厚度400-550μm。
上述聚合物涂层,作为一种优选方式,所述面层涂层厚度300-400μm。
上述聚合物涂层,作为一种优选方式,所述聚合物涂层的总厚度(即重防腐涂层结构的厚度)为700-950μm。
上述聚合物涂层,作为一种优选方式,所述聚合物涂层的玻璃化温度为 138-156℃。
本发明中,在相互不冲突的条件下,上述技术特征可以任意组合形成新的技术方案。
本发明中,改性固体环氧树脂、改性酚类固化剂Amanda 879X、液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50、Amanda 9062无溶剂改性脂肪胺环氧树脂固化剂和Amanda 9062无溶剂改性脂肪胺环氧树脂固化剂为大庆庆鲁朗润科技有限公司生产并销售的产品,其中,改性固体环氧树脂采用大庆庆鲁朗润科技有限公司的专利(CN 201510181624.2)产品,其他原料均可从市场上购买。与现有技术相比,本发明具有如下技术效果:
1、本发明的涂料组合物,固含大于98%,属无溶剂液体涂层涂料,安全环保,不易燃易爆,特别适用于受限空间使用。
2、本发明的涂层具有高耐渗透性能,优异的耐腐蚀性,可以有效抵制高浓度的Cl-、各种酸、碱及各种强溶剂(芳香烃如:甲苯、二甲苯;脂肪烃如:汽油、煤油、柴油、润滑油;活性溶剂如:乙醇、丁醇)的侵蚀。
3、本发明的重防腐涂层具有良好的耐高温性能,如,较高的玻璃化温度 135-156℃,高的交联密度,因而具有很好的硫酸条件的热老化性。
4、本发明的重防腐涂层具有优异的耐腐蚀性,在油、海水、酸、碱性液体等复杂的作业环境中具有良好的附着力,可以有效抵制高浓度的各种酸碱、高Cl-的侵蚀,耐高含量盐水或海水可在潮湿的环境长期使用。
5、本发明的重防腐涂层结构与底材粘接力强,潮湿基底材涂层与底材粘接力强,钢质基体的材质≥15MPa,混凝土基材5MPa或大于底层强度;干燥基底材砂喷射处理达到Sat2.0级或Sat2.5级,涂层与底材粘接力强,钢质基体的材质≥20MPa,混凝土基材≥5MPa或大于底层强度。
7、本发明的重防腐涂层具有耐磨抗冲刷:表面光滑,能够减阻,具有低摩阻特性,提高流体效率。
8、本发明的涂料组合物,粘度适宜高压无气喷涂机施工,基材表面处理要求低,施工简便、效率高。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中制备的无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物复合涂层的网状结构图。其中,1为液体树脂的网状结构;2为液体固化剂的网状结构;3为潜伏活性填料二次反应聚合产生的立体网状分子结构;4为少量液体聚合物与潜伏活性填料之间发生反应的交联结构;5为短切纤维;6为片状填料;7为其他填料。
图2是本发明实施例1制备的潜伏活性填料组合物的热特性DSC曲线。
图3本发明实施例1制备的潜伏活性填料组合物在高温形成的涂膜的热特性DSC曲线。
图4是本发明实施例7制备的底层涂层的热特性DSC曲线。
图5是本发明实施例7制备的面层涂层的热特性DSC曲线。
图6是本发明对比例制备的潜伏活性填料组合物在高温形成的涂膜的热特性DSC曲线。
图7是本发明对比例制备的潜伏活性填料组合物在高温形成的涂膜的热特性DSC曲线。
具体实施方式
下面结合实施例及说明书附图来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上,本领域的技术人员将清楚,在不脱离本发明的范围或精神的情况下,可在本发明中进行修改和变型。例如,示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例,以产生又一个实施例。因此,所期望的是,本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
本发明具体实施方式提供了一种潜伏活性填料组合物:以固体环氧树脂组合物EG为主要树脂原料,该组合物包括:固体环氧树脂组合物EG、改性酚类固化剂Amanda 879X、2-甲基咪唑促进剂、流平剂(有机硅丙烯酸)、疏松流动分散剂(气相白炭黑)、脱气剂(安息香)、石墨烯、碳化硅、云母粉、多孔粉石英和金石钛白粉。
本发明中的,潜伏活性填料组合物各组分的作用如下:
(1)改性酚类固化剂:改性酚类固化剂是特制的长碳链树脂状酚羟基封端的聚合物,反应基团为酚羟基,所述酚类固化剂的结构和双酚A型环氧树脂的结构接近,软化点为85~120℃,所述酚类固化剂与潜伏活性填料组合物中固体环氧树脂组合物EG相溶性很好,在催化促进剂引发下,温度超过 100℃,所述潜伏活性填料组合物开始发生交联反应。
(2)促进剂:这里也可称作催化促进剂。一般是叔胺或季铵盐,目前最常用且最经济的促进剂为2-甲基咪唑。
(3)疏松流动分散剂(气相白炭黑):可以打破各向同性,能够有效地降低涂层内部应力,消耗断裂能量,进而提高涂层的柔韧性、抗冲击性和耐磨性。
(4)碳化硅:碳化硅本身化学性质稳定,耐酸、耐碱、提高防腐蚀性能,改进耐潮气性,有合适的晶型结构,热稳定性好,遇高温时不老化分解,硬度高达6H,增强涂层的耐磨抗冲刷。
(5)云母粉:云母具有优良的耐热性、耐酸、碱性和极优良的电绝缘性。在防腐粉末中作为片状填料可提高刚性,耐热性、绝缘性,还有一定的耐老化性,片层结构层层叠加、交错排列,在涂层中可形成“迷宫式”屏蔽结构,能够有效抑制腐蚀介质的浸润、渗透和扩散,提高涂层的物理阻隔性。
(6)多孔粉石英:多孔粉石英表面含有一定数量的羟基(-OH)-硅醇。作为极性官能团,用于粉末涂料中有助于提高产品的附着力和粘结性。另一方面,由于羟基的存在,更容易通过偶联剂表面处理,增加其交联、补强的作用,增加产品的物理力学性能又提高了涂膜的拉伸强度。多孔粉石英中含有ZrO2,二氧化锆性质稳定,硬度高,加上多孔粉石英的多孔结构使得涂料有较好的硬度表现,和抗冲击的性能。
(7)金石钛白粉:铁白粉是一种应用非常广泛的白色颜料,它的高折光指数决定了它在所有白色颜料中有着最高的遮盖力,可以填充到涂层的缺陷当中,减少涂层孔隙率,增强涂层致密性,进一步延缓或阻止腐蚀因子浸入到基体表面。钛白质量将会直接影响粉末在螺杆挤出机中的流变性,从而影响到漆膜的光学效果,简而言之影响粉末涂料的生产效率和质量。不同的钛白粉有着不同的流动性,其对粉末涂料的流平性有着极其直接的影响。
本发明的涂层材料中自制的潜伏活性填料组合物具有耐高温性能,常温下作为潜伏活性填料,在工况使用温度超过100℃时,潜伏活性填料组合物中的固体环氧树脂组合物EG与酚类固化剂开始反应交联,与液体常温固化涂层形成多层网状立体型的复合结构,当涂层的使用工况温度越高反应交联密度越高,进一步大大提高了整体涂层的交联密度及涂层的玻璃化温度,通过潜伏的二次反应达到耐高温的目地。
该潜伏活性填料组合物的反应机理为:
潜伏活性填料组合物中酚类固化剂对环氧树脂的固化机理较为复杂,它主要为在Lewis碱或Lewis酸催化下的固化环氧机理。
(1)酚类固化剂在Lewis碱催化下固化环氧机理:酚羟基与环氧基的醚化反应、仲羟基与环氧基的醚化反应、叔胺催化环氧的自聚反应和2-甲基咪唑使环氧的开环反应等,具体参见如下反应机理(A):
(2)酚类固化剂在Lewis酸催化下固化环氧机理:如,加入三氟甲磺酸铒(Er(TfO)3)或三氟甲磺酸镱(Yb(TfO)3)Lewis酸作催化剂,首先,Er(TfO)3或Yb(TfO)3进攻环氧基团,形成环氧正离子,酚羟基进攻环氧正离子,具体参见如下反应机理(B)。这种反应在固化过程无小分子物产生,不会在涂膜出现针孔等缺陷;同时大量羟基的存在更促进了对基底的附着力。
潜伏活性填料组合物中环氧树脂与固化剂发生化学交联,随着化学交联密度的增加,分子链活动受限制的程度也增加,相邻交联点的平均链长变小,柔性下降,Tg升高。从性能上看,Tg高,表明体系的交联密度大,热稳定性高,从而提高体系的耐热性。同时,交联密度增大,体系的耐化学性也相应提高。
本发明具体实施例还提供了一种无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物复合涂层材料,由底层涂层材料和面层涂层材料复合而成;其中,底层涂层材料由 AD、BD和短切纤维组合物组成,面层涂层材料由AM和BM组成;AD和AM组份中包含上述潜伏活性填料组合物。
作为一种优选实施方式,底层涂层材料中,AD组份按质量百分比为:液体环氧树脂组合物EDY50-60%、潜伏活性填料组合物21-25%、活性稀释剂 7-9%、片状填料10-12%、流平剂1-2%、分散剂0.5-1%、消泡剂0.5-1.0%,以上各原料的百分比是基于AD组份的总质量计算的。
BD组份按质量百分比为:液体固化剂组合物GDY 75-85%、纳米填料 6-10%、触变剂2-3%、增韧剂1-2%、流平剂3-5%、促进剂3-5%,以上各原料的百分比是基于BD组份的总质量计算的。
短切纤维组合物按质量比为:无碱短切玻璃纤维50-100%、短切PBO 纤维0-50%、短切碳纤维0-50%,以上各原料的百分比是基于短切纤维组合物的总质量计算的;优选地,短切纤维组合物中的纤维直径为13μm±1μm,长度3mm±1mm,含水率≤0.2%,经硅烷偶联剂处理的。
作为一种优选实施方式,面层涂层材料中,AM组份按质量百分比为:液体环氧树脂组合物EMY55-65%、潜伏活性填料组合物16-20%、活性稀释剂5-7%;填料5-6%、耐磨填料6-8%、流平剂1-2%、分散剂0.5-1%、消泡剂0.5-1.0%;以上各原料的百分比是基于AM组份总质量计算的。
BM组份按质量百分比为:液体固化剂组合物GM 80-90%;纳米管填料4-7%、触变剂1-3%、增韧剂1-2%、流平剂2-4%、促进剂2-4%;以上各原料的百分比是基于BM组份总质量计算的。
图1显示了本发明具体实施方式中制备的无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物复合涂层的网状结构图。从图中可以看到,本发明制备的涂层具有液体环氧树脂的网状结构、液体固化剂的网状结构、潜伏活性填料二次反应聚合产生的立体网状分子结构以及少量液体聚合物与潜伏活性填料组合物之间发生反应的交联结构;几种结构分子链互相网络互穿交联,形成立体网状穿插结构,短切纤维和填料均匀分散在立体网络结构中。(这里少量液体聚合物是指,潜伏活性填料组合物中的环氧基与涂层材料中B组份的氨基,由于二者的正常反应温度为40-50℃,因而,在喷涂制备涂层的固化过程中,如果施工温度接近二者的正常反应温度,可能会使少量环氧基与氨基发生反应形成少量液体聚合物,但该少量液体聚合物不影响涂层的整体效果。)具体地,
在底涂层材料,活性稀释剂不仅可以降低材料的粘度,实现涂层材料的液体化,而且可以与树脂组合物EDY常温下进行交联反应,同时常温不挥发,实现无溶剂化。
在面涂层材料中,活性稀释剂不仅可以降低材料的粘度,实现涂层材料的液体化,而且可以与树脂组合物EMY常温下进行交联反应,同时常温不挥发,实现无溶剂化。
本发明采用自制的潜伏活性填料组合物替代AD和AM组份中的部分片状云母粉填料,该潜伏活性填料组合物常温下作为潜伏活性填料,当使用温度超过100℃时,潜伏活性填料开始反应交联,与液体常温固化涂层形成多层网状立体复合结构,进一步大大提高整体涂层玻璃化温度及交联密度,通过潜伏的二次反应达到耐高温目的。
本发明在底层涂层材料配方中添加短切纤维组合物,短切纤维可以降低涂层的收缩率,提高涂层的尺寸稳定性。本发明所采用的短切纤维优选以玻璃纤维填料为主,它是由碎玻璃或玻璃纤维研磨而成,是热固性和热塑性基体的填料,能赋予制品耐热性和低收缩性,并可改善机械性能。短切纤维组合物的作用具体表现在:一方面,短切纤维可以有效释放和传导涂层内应力,提高涂层抗冲击性,便于应用于动态(有外力作用于涂层时)介质腐蚀环境,另一方面,在高温时,通过短切纤维把涂层形变力分散传导,使涂层在高温时不易开裂起泡。
因此,本发明通过底层涂层材料的多官能团改性树脂和多种官能团固化剂的“三头六臂”增加粘结锚固力,提高涂层湿态附着力性能,增大交联密度,提高耐湿热性;提高涂层体系的活性通道的堆积密度形成迷宫效应,延长渗透路径;通过面层涂层材料互相穿插网络状的结构提高屏蔽抗渗透性,同时借助刚性填料及高的交联密度起到非金属铠甲保护作用。
实施例1-3
本发明实施例1-3提供的一种潜伏活性填料组合物:以固体环氧树脂组合物EG主要树脂原料,按质量百分比计,包括如表1所示的原料组分。
表1实施例1-3中潜伏活性填料组合物的原料组成(按质量百分比计)
组成 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
固体环氧树脂组合物E<sub>G</sub> | 67% | 63% | 65% |
改性酚类固化剂Amanda 879X | 12% | 12% | 11% |
2-甲基咪唑促进剂 | 0.30% | 0.2% | 0.3% |
流平剂(有机硅丙烯酸) | 1.10% | 1.5% | 1.2% |
疏松流动分散剂(气相白炭黑) | 0.29% | 0.39% | 0.28% |
脱气剂(安息香) | 0.50% | 0.5% | 0.5% |
石墨烯 | 0.01% | 0.01% | 0.02% |
碳化硅 | 10% | 12% | 11% |
云母粉 | 5% | 6% | 6% |
多孔粉石英 | 3% | 3% | 3.5% |
金石钛白粉 | 0.80% | 1.4% | 1.2% |
其中,实施例1-3中采用的固体环氧树脂组合物EG按质量百分比的组成如表2所示。
表2实施例1-3中固体环氧树脂组合物EG按质量百分比的组成
组成 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
改性固体环氧树脂* | 80% | 70% | 60% |
高软化点(90℃-105℃)邻甲酚醛环氧树脂耐温环氧树脂 | 10% | 15% | 30% |
高软化点(90℃-105℃)双酚A型酚醛环氧树脂 | 10% | 15% | 10% |
*改性固体环氧树脂采用大庆庆鲁朗润科技有限公司的专利(CN201510181624.2)产品“高玻璃化温度高韧性改性固体环氧树脂”。该改性固体环氧树脂的玻璃化温度为 128~178℃;软化点为96~115℃;环氧值为0.19~0.275mol/100g;官能度为2.6,本发明实施例中使用的改性固体环氧树脂是采用专利CN 201510181624.2中实施例1方法制备的改性环氧树脂。
本实施例还提供了上述潜伏活性填料组合物的制备方法如下:
将上述的固体环氧树脂组合物EG、固化剂、颜填料及其他助剂分别按量配好,在高速混合机充分混合均匀(混合两次,3min/次),然后在螺杆挤出机进行熔融混炼挤出,挤出机1区温度95~100℃(在此温度下,各组分之间不发生反应,高于100度才会发生缓慢反应交联,温度越高反应交联越快), 2区温度85~90℃,转速300r/min。挤出后的片状物在ACM磨粉机中进行磨粉,然后进行200目筛分达到规定粒度,得到潜伏活性填料组合物。
潜伏活性填料组合物的热特性
使用DSC仪器对实施例1制备的上述潜伏活性填料组合物进行热特性检测,其中,Tg1~Tg4的测试条件参见SY/T 0442-2018钢质管道FBE内涂层技术标准,附录B。图2显示了本发明实施例1制备的潜伏活性填料组合物粉末的热特性DSC曲线。由图2可以看出,Tg1=47.9℃,Tg2=139.1℃,△H=98.9 J/g,峰Tp=164.7℃;当温度超过100℃,潜伏活性填料组合物开始发生缓慢交联反应,随着温度的不断升高,反应越来越激烈,在164.7℃反应激烈程度到顶点,到200℃时反应才完全。
图3为实施例1制备的潜伏活性填料组合物在高温形成的涂膜的热特性 DSC曲线图。由图3可知,该聚合物复合涂层的Tg3=139.1,Tg4=139.0,△Tg=|Tg4﹣Tg3|=0.1,△Tg很小,说明该涂膜固化地很完全。
考虑残余内应力、机械性能及其它性能的平衡,优先选用潜伏活性填料组合物的玻璃化转变温度在138℃-156℃的。
实施例4-6
本实施例4-6提供的一种无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物涂层材料是复合涂层材料,包括底层涂层材料和面层涂层材料;底层涂层材料由AD、BD、短切纤维组合物三个组份组成,面层涂层材料AM和BM两个组分组成。该复合涂层材料按照AD、BD、短切纤维组合物、AM和BM五种组分单独包装。其中,实施例4采用实施例1中制备的潜伏活性填料组合物,实施例5采用实施例2中制备的潜伏活性填料组合物,实施例6采用实施例3中制备的潜伏活性填料组合物,将其添加至底层涂层材料AD和面层涂层材料AM中。详细的AD、BD、短切纤维组合物、AM和BM请参见表3-7。
表3列出了实施例4-6底层涂层材料中AD组份的组成及其重量百分比含量;表4实施例4-6中AD组份中的液体环氧树脂组合物EDY的组成及其质量百分比含量;表5列出了实施例4-6底层涂层材料BD组份的重量百分比含量;表6列出了实施例4-6中BD组份中液体固化剂组合物GDY的组成及其质量百分比含量;表7实施例4-6底层涂层材料中短切纤维组合物的组成及其质量百分比含量。
表3实施例4-6中底层涂层材料中AD组份的组成及其重量百分比含量
组成 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
液体环氧树脂组合物E<sub>DY</sub> | 60% | 55% | 51% |
潜伏活性填料组合物 | 21% | 23% | 24% |
活性稀释剂(苯基缩水甘油醚) | 7% | 8% | 9% |
片状云母粉填料 | 10% | 11% | 12% |
聚丙烯酸酯类流平剂 | 1% | 1.5% | 2% |
BYK-P104分散剂 | 0.50% | 1% | 1% |
聚硅氧烷消泡剂 | 0.50% | 0.5% | 1% |
其中,液体环氧树脂组合物EDY按质量百分比的组成如表4所示。
表4液体环氧树脂组合物EDY的组成及其质量百分比含量
组成 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
双酚A型液体环氧树脂的E-51 | 60% | 70% | 50% |
液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50 | 30% | 10% | 40% |
酚醛环氧树脂F-44 | 10% | 20% | 10% |
表5实施例4-6中底层涂层材料中BD组份的组成及其质量百分比含量
组成 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
液体固化剂组合物G<sub>DY</sub> | 85% | 80% | 76% |
二氧化硅纳米填料 | 6% | 8% | 9% |
有机膨润土触变剂 | 2% | 2.5% | 3% |
邻苯二甲酸二丁酯增韧剂 | 1% | 1.5% | 2% |
GLP503丙烯酸酯流平剂 | 3% | 4% | 5% |
2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂 | 3% | 4% | 5% |
其中,液体固化剂组合物GDY按质量百分比的组成如表6所示。
表6实施例4-6中底层涂层材料中液体固化剂组合物GDY的组成及其质量百分比含量
组成 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
异佛尔酮二胺环氧加成物 | 70% | 75% | 60% |
酚醛胺 | 25% | 10% | 30% |
间苯二甲胺环氧加成物 | 5% | 15% | 10% |
表7实施例4-6中短切纤维组合物的组成及其质量百分比含量
其中,短切纤维直径13μm±1μm,长度3mm±1mm,含水率≤0.2%,经硅烷偶联剂处理的。
表8列出了实施例4-6面层涂层材料中AM组份的组成及其重量百分比含量;表9列出了实施例4-6中AM组份中的液体环氧树脂组合物EMY的组成及其质量百分比含量。表10列出了实施例4-6面层涂层材料BM组份的重量百分比含量;表11列出了实施例4-6中BM组份中液体固化剂组合物GMY的组成及其质量百分比含量。
表8实施例4-6面层涂层材料中AM组份的组成及其质量百分比含量
组成 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
液体环氧树脂组合物EM<sub>Y</sub> | 65%; | 60% | 56% |
潜伏活性填料组合物 | 16%; | 18% | 20% |
C12-C14烷基缩水甘油醚AGE活性稀释剂 | 5%; | 6% | 7% |
片状云母粉填料 | 5% | 6% | 6% |
辉绿岩铸石粉耐磨填料 | 7% | 7% | 7% |
聚丙烯酸酯类流平剂 | 1%; | 1.5% | 2% |
BYK-P104分散剂 | 0.50% | 0.5% | 1% |
聚硅氧烷消泡剂 | 0.50% | 1% | 1% |
表9实施例4-6中AM组份中的液体环氧树脂组合物EMY的组成及其质量含量
组成 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50 | 70% | 60% | 60% |
双酚A型液体环氧树脂的E-51 | 20% | 20% | 25% |
酚醛环氧树脂F-44 | 10% | 20% | 15% |
表10实施例4-6面层涂层材料BM组份的组成及质量含量
组成 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
液体固化剂组合物G<sub>M</sub> | 85% | 87% | 82% |
埃洛石纳米管填料 | 4% | 6% | 7% |
有机膨润土触变剂: | 3% | 1% | 3% |
邻苯二甲酸二丁酯增韧剂 | 2% | 1% | 2% |
GLP503丙烯酸酯流平剂 | 4% | 2% | 4% |
2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂 | 4% | 2% | 2% |
表11实施例4-6中BM组份中液体固化剂组合物GM的组成及其质量含量
组成 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
异佛尔酮二胺环氧加成物 | 70% | 80% | 80% |
酚醛胺 | 5% | 5% | 5% |
间苯二甲胺环氧加成物 | 25% | 15% | 15% |
实施例7-9
本实施例7-9按照实施例4-6中的涂层材料的配方制备涂层,具体步骤如下:
(1)AD组份的制备:
(A)先将液体环氧树脂组合物EDY按照表3中的配比,预先在反应釜中120度,混合0.5-1h,放料冷却至室温,待用。
(B)按照表2中的配比,将上述步骤(1)中混合后的液体环氧树脂组合物EDY加入平台式高低速分散机,在低速100-200r/min的转速搅拌状态下向树脂组合物EDY加入活性稀释剂,进行共混,再加入潜伏活性填料组合物、片状填料、分散剂、消泡剂分散1h;再加入流平剂,以700-900r/min的高速搅拌分散0.5h分散均匀;然后卧式砂磨机研磨至40-60μm的细度,每隔10 分钟取样检测,测粘度,以活性稀释剂调节粘度,待粘度复合要求后,过200 目滤网,取筛下物作为AD组份,保存备用。
(2)BD组份的制备:
按照表4-5中配比,将液体固化剂组合物GDY加入高速低速分散机,在搅拌状态下向GDY中加入纳米填料、触变剂、增韧剂、流平剂、促进剂等,以700-900r/min的转速分散均匀后,研磨至40-60μm的细度符合要求后,过 200目滤网,取筛下物作为BD组份,保存备用。
(3)AM组份的制备
(C)先将液体环氧树脂组合物EMY按照上述配比,预先在反应釜中120 度,混合0.5-1h,放料冷却至室温,待用。
(D)按照上述配比,将液体环氧树脂组合物EMY加入高速低速分散机,在低速100-200r/min的转速搅拌状态下向树脂组合物EMY加入活性稀释剂,进行共混,再加入潜伏活性填料组合物、片状填料、耐磨填料、分散剂、消泡剂分散1h;再加入流平剂,以700-900r/min的高速搅拌分散0.5h分散均匀;然后卧式砂磨机研磨至40-60μm的细度,每隔10分钟取样检测,测粘度,以活性稀释剂调节粘度,待粘度复合要求后,过200目滤网,取筛下物作为 AM组份,保存备用。
(4)BM组份的制备
按照上述配比,加入高速低速分散机,在搅拌状态下向固化剂组合物GM中加入纳米填料、触变剂、增韧剂、流平剂、促进剂等,以700-900r/min的转速分散均匀后,研磨至40-60μm的细度,每隔10分钟取样检测符合要求后,过200目滤网,取筛下物作为BM组份,保存备用。
(5)涂层的制备
涂层的制备包括底层涂层的制备和面层涂层的制备。本实施例在制备涂层时,采用如表12所列的组份配比进行施工。
表12实施例7-9中给组份的质量配比
质量比 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 |
A<sub>D</sub>:B<sub>D</sub>:短切纤维组合物 | 4:1:0.2 | 4:1:0.3 | 5:1:0.2 |
A<sub>M</sub>:B<sub>M</sub> | 4:1 | 4:1 | 5:1 |
底层涂层的制备
将已包装好的AD与BD组份分别搅拌3-4分钟,然后按配比混合在一起搅拌(搅拌3-4分钟),然后在低速60-80r/min的转速搅拌状态下加入短切纤维组合物,分散3-5分钟均匀后即可涂刷、刮涂或喷涂,在30分钟内涂刷完,依据施工现场条件,采取少配勤配的原则。
面层涂层的制备
所述的面涂层的制备将原已包装好的所述的AM与BM双组分分别搅拌 3-4分钟,然后按配比混合在一起搅拌3-4分钟,再熟化3-5分钟均匀后即可涂刷、刮涂或喷涂,在30分钟内涂刷完,依据施工现场条件,采取少配勤配的原则。
底层涂层和面层涂层的制备条件要求:
(1)施工环境:温度为18~35℃,相对湿度小于85%;
(2)涂刷方式:可采用刷涂、刮涂、喷涂;
(3)涂层道数:底层2道;面层2道;
(4)每次涂层涂敷间隔时间:6-10小时,依据温度定。
涂层的热特性
对实施例制备的底层涂层和面层涂层分别进行热特性检测,测试条件参见SY/T0442-2018钢质管道FBE内涂层技术标准,附录B。图4示出了本发明实施例7制备的底层涂层的热特性DSC曲线,图5示出了本发明实施例7 制备的面层涂层的热特性DSC曲线。其中,从图4中可以看出,Tg3=110.5℃, Tg4=142.9℃,反应完全后,即固化后,底层涂层的玻璃化温度可达161.8℃。从图5可以看出,Tg3=100.2℃,Tg4=142.9℃,反应完全后,面层涂层玻璃化温度可达156.8℃。
涂层性能评价
本发明实施例7-9制备的涂层平整均匀、光滑、无气泡、橘皮和流淌等缺陷。
根据化工行业标准HG/T 4337-2012对实施例1-3所制得涂层的不挥发物含量、耐弯曲性、附着力、耐水性、耐沸水性、耐磨性、耐盐水性、耐酸性和耐碱性等性能进行测试,该涂层的所有检测项目均符合HG/T 4337-2012 标准要求。
根据石油天然气行业标准SY/T 6717-2016对涂层的外观、厚度、附着力、耐高温高压性能、耐化学介质性能、耐磨性、漏点等性能进行检验,该涂层的所有检测项目均符合SY/T 6717-2016标准要求。
表13列出了本发明实施例7-9所制得涂层的一些性能测试结果。
表13实施例7-9所制得涂层的性能测试结果
由表13可以看出,根据本发明提供的技术方案制备得到的涂层,其性能符合HG/T4337-2012钢制输水管道无溶剂液体环氧涂料(输水管道外壁用) 的技术要求,同时也符合SY/T 6717-2016油管和套管内涂层技术条件的要求。
对比例
本对比例中的潜伏活性填料组合物的组分配比如表14所示,该潜伏活性填料组合物的制备方法与实施例1中的制备方法相同。
表14对比例中潜伏活性填料组合物的原料组成(按质量百分比计)
组成 | 对比例 |
邻甲酚醛环氧树脂耐温环氧树脂 | 72% |
改性酚类固化剂Amanda879X | 14% |
2-甲基咪唑促进剂 | 0.3% |
流平剂(有机硅丙烯酸) | 1% |
疏松流动分散剂(气相白炭黑) | 0.3% |
脱气剂(安息香) | 0.50% |
石墨烯 | 0.02% |
碳化硅 | 6% |
云母粉 | 3% |
多孔粉石英 | 2% |
金石钛白粉 | 0.88% |
图6显示了本对比例制备的潜伏活性填料组合物粉末的热特性DSC曲线,测试条件参见SY/T 0442-2018钢质管道FBE内涂层技术标准,附录B。由图6可知,潜伏活性填料组合物粉末的玻璃化温度为:Tg1=68.2℃, Tg2=170.7℃,△H=198.9J/g,峰Tp=196.4℃,潜伏活性填料组合物粉末的玻璃化转变温度可达到180℃。
本对比例中潜伏活性填料组合物粉末在高温形成的涂膜的热特性DSC 曲线如图7所示,测试条件参见SY/T 0442-2018钢质管道FBE内涂层技术标准,附录B。
由图7可知,该涂膜的Tg3=180.0、Tg4=179.8,△Tg=|Tg4﹣Tg3|=0.2;说明该涂膜固化地很完全,该涂层的玻璃化温度约180摄氏度。
考虑残余内应力、机械性能及其它性能的平衡,本发明优先选用玻璃化转变温度在138℃-156℃的潜伏活性填料组合物。
Claims (16)
1.一种潜伏活性填料组合物,以固体环氧树脂组合物EG为主要原料,按质量百分比,所述潜伏活性填料组合物包括,固体环氧树脂组合物60%-70%、改性酚类固化剂10%-13%、颜填料0%-1.5%和其他助剂20.01%-26%;所述潜伏活性填料组合物中各组分含量百分数之和为100%;
所述潜伏活性填料组合物中,基于所述固体环氧树脂组合物EG的质量,按质量百分比,所述固体环氧树脂组合物EG包括:改性固体环氧树脂50%-100%、邻甲酚醛环氧树脂0%-50%、双酚A型酚醛环氧树脂0%-50%;所述固体环氧树脂组合物EG中,所述改性固体环氧树脂采用高玻璃化温度高韧性改性固体环氧树脂;所述改性固体环氧树脂的玻璃化温度为128~178℃;软化点为96~115℃;环氧值为0.19~0.275 mol/100g;所述邻甲酚醛环氧树脂耐温环氧树脂的软化点为90℃-105℃;所述双酚A型酚醛环氧树脂的软化点为90℃-105℃;
所述潜伏活性填料组合物中,所述改性酚类固化剂为改性酚类固化剂Amanda 879X,含有三种官能团,不含促进剂;
基于所述潜伏活性填料组合物的质量,按质量百分比计,所述其他助剂包含:促进剂0.2%-0.4%;流平剂1%-1.5%、疏松流动分散剂0.3%-0.4%、脱气剂0.5%、石墨烯0.01%-0.02%、碳化硅10%-12%、云母粉5%-7%、多孔粉石英3%-3.5%;
所述潜伏活性填料组合物在常温下作为潜伏活性填料,在工况使用温度超过100℃时,潜伏活性填料组合物中的固体环氧树脂组合物EG与改性酚类固化剂开始反应交联。
2.根据权利要求1所述的潜伏活性填料组合物,其特征在于,所述改性固体环氧树脂的官能度为2.6;所述改性酚类固化剂耐高温阴极剥离:3.5-4mm。
3.根据权利要求1所述的潜伏活性填料组合物,其特征在于,所述颜填料为金石钛白粉。
4.根据权利要求1所述的潜伏活性填料组合物,其特征在于,所述潜伏活性填料组合物,按质量百分比,包括,固体环氧树脂组合物EG 60%-70%、改性酚类固化剂Amanda 879X10%-13%、2-甲基咪唑促进剂0.2%-0.4%、流平剂1%-1.5%、疏松流动分散剂0.3%-0.4%、脱气剂0.5%、石墨烯0.01%-0.02%、碳化硅10%-12%、云母粉5%-7%、多孔粉石英3%-3.5%、金石钛白粉 0%-1.5%;所述潜伏活性填料组合物中各组分含量百分数之和为100%。
5.一种潜伏活性填料组合物的制备方法,其特征在于,按照权利要求1-4任一项所述的潜伏活性填料组合物的配方,将固体环氧树脂组合物EG、改性酚类固化剂、颜填料及其他助剂充分混合均匀,然后进行熔融混炼挤出,得到挤出物;所述熔融混炼挤出在螺杆挤出机中进行,其中,挤出机1区温度95~100℃,2区温度85~90℃,转速280-310 r/min;将所述挤出物磨粉,然后进行筛分,得到粉末状的潜伏活性填料组合物;所述磨粉在在ACM磨粉机中进行,采用200目筛进行筛分,取筛下物作为所述潜伏活性填料组合物。
6.一种无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物复合涂层材料,其特征在于,所述复合涂层材料由底层涂层材料和面层涂层材料组成;其中,底层涂层材料由AD、BD和短切纤维组合物组成,面层涂层材料由AM和BM组成;AD和 AM组份中包含如权利要求1-4任一项所述的潜伏活性填料组合物;
所述底层涂层材料中,AD组分由液体环氧树脂组合物EDY、潜伏活性填料组合物、活性稀释剂、片状填料、流平剂、分散剂、消泡剂组成;BD组分由液体固化剂组合物GDY、纳米填料、触变剂、增韧剂、流平剂、促进剂组成;短切纤维组合物组分由不同的短切纤维组成;相对于所述液体环氧树脂组合物EDY的总质量,所述AD组份中的所述液体环氧树脂组合物EDY,按质量百分比为:E-51双酚A型液体环氧树脂50%-100%、液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50 0%-50%、和酚醛环氧树脂F-44 0%-20%;
相对于所述液体固化剂组合物GDY的总质量,所述BD组份中的所述液体固化剂组合物GDY按质量百分比为:异佛尔酮二胺环氧加成物50%-90%、酚醛胺 10%-40%、间苯二甲胺环氧加成物 0%-10%;
所述面层涂层材料中,AM组份由液体环氧树脂组合物EMY、潜伏活性填料组合物、活性稀释剂、片状填料、耐磨填料、流平剂、分散剂、消泡剂组成;BM组份由液体固化剂组合物GM、纳米填料、触变剂、增韧剂、流平剂、促进剂组成;
所述面层涂层材料的所述AM组份中,所述液体环氧树脂组合物EMY为双酚A型液体环氧树脂的E-51、液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50和液体酚醛环氧树脂F-44中的至少一种;
相对于所述液体固化剂组合物GM的总质量,所述液体固化剂组合物GM按质量百分比为:异佛尔酮二胺环氧加成物50%-90%、酚醛胺 0%-10% 和间苯二甲胺环氧加成物 10%-40%。
7.根据权利要求6所述的无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物复合涂层材料,其特征在于,所述底层涂层材料中,相对于所述AD组份的总重量,所述底层涂层材料中的所述AD组份,按质量百分比为:液体环氧树脂组合物EDY 50-60%、潜伏活性填料组合物 21-25%、活性稀释剂7-9%、片状填料10-12%、流平剂 1-2%、分散剂0.5-1%、消泡剂0.5-1.0%;
相对于所述BD组份总质量,所述底层涂层材料中的所述BD组份按质量百分比为:液体固化剂组合物GDY 75-85%、纳米填料 6-10%、触变剂 2-3%、增韧剂 1-2%、流平剂 3-5%、促进剂3-5%;
所述面层涂层材料中,相对于所述AM组份的总质量,所述面层涂层材料中的所述AM组份按质量百分比为:液体环氧树脂组合物EMY 55-65%、潜伏活性填料组合物 16-20%、活性稀释剂5-7%、片状填料 5-6%、耐磨填料 6-8%、流平剂 1-2%、分散剂 0.5-1%、消泡剂 0.5-1.0%;
相对于所述BM组份的总质量,所述面层涂层材料中的所述BM组份按质量百分比为:液体固化剂组合物GM 80-90%;纳米填料 4-7%、触变剂 1-3%、增韧剂 1-2%、流平剂 2-4%、促进剂 2-4%。
8.根据权利要求7所述的无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物复合涂层材料,其特征在于,
所述液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50的环氧值为0.46~0.52,粘度为 10000-15000mPa·s/25℃,固含量为100%;
所述底层涂层材料的所述AD组份中,所述活性稀释剂为单环氧基的丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、双环氧基的乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚中的任意一种或两种以上组合;所述片状填料为云母粉;所述流平剂为丙烯酸流平剂、氟改性丙烯酸流平剂、磷酸酯改性丙烯酸流平剂中任意一种或两种以上组合;所述分散剂为低分子量不饱和多元羧酸聚合物和聚硅氧烷的共聚物;所述消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂;
所述底层涂层材料的所述BD组份中,所述异佛尔酮二胺环氧加成物为Amanda 9061B无溶剂改性脂环胺环氧树脂固化剂;
所述纳米填料为二氧化硅纳米填料;所述触变剂为有机膨润土;所述增韧剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯中任意一种或两种以上组合;所述流平剂为丙烯酸流平剂、氟改性丙烯酸流平剂、磷酸酯改性丙烯酸流平剂中任意一种或两种以上组合;所述促进剂为甲基二乙醇胺、氨基苯酚、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚中任意一种或两种。
9.根据权利要求7所述的无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物复合涂层材料,其特征在于,相对于所述BD组份的总质量,所述底层涂层材料中的所述BD组份按质量百分比为:液体固化剂组合物GDY75-85%、二氧化硅纳米填料 6-10%、有机膨润土触变剂 2-3%、邻苯二甲酸二丁酯增韧剂 1-2%、GLP503丙烯酸酯流平剂 3-5%、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂 3-5%。
10.根据权利要求6所述的复合涂层材料,其特征在于,
相对于所述短切纤维组合物的总质量,所述底层涂层材料中的所述短切纤维组合物按质量百分比为:无碱短切玻璃纤维 50-100%、短切PBO纤维 0-50%、短切碳纤维 0-50%;所述短切纤维组合物经硅烷偶联剂处理,短切纤维组合物中的纤维直径为13μm±1μm,长度3mm±1mm,含水率≤0.2%。
11.根据权利要求7所述的复合涂层材料,其特征在于,
所述面层涂层材料的所述AM组份中,相对于所述液体环氧树脂组合物EMY的总质量,所述液体环氧树脂组合物EMY按质量百分比为:液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50 50%-100%、双酚A型液体环氧树脂的E-51 0%-30%、酚醛环氧树脂F-44 0%-20%;
所述活性稀释剂为单环氧基的丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、双环氧基的乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚、C12-C14烷基缩水甘油醚AGE中的任意一种或两种以上组合;
所述片状填料为云母粉;耐磨填料的主要成分为辉绿岩铸石粉和瓷粉中一种或两种;所述流平剂为聚丙烯酸酯类流平剂、氟改性丙烯酸酯类流平剂、磷酸酯改性丙烯酸酯类流平剂中任意一种或两种以上组合;所述分散剂为低分子量不饱和多元羧酸聚合物和聚硅氧烷的共聚物;所述消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂。
12.根据权利要求7所述的复合涂层材料,其特征在于,所述BM组份中,所述纳米填料为埃洛石纳米管填料;
所述触变剂选择有机膨润土;
所述增韧剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯中任意一种或两种以上组合;
所述促进剂为甲基二乙醇胺、氨基苯酚、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚中任意一种或两种。
13.根据权利要求7所述的复合涂层材料,其特征在于,
所述面层涂层材料中,所述BM组份按质量百分比为:液体固化剂组合物GM 80-90%;埃洛石纳米管填料 4-7%、有机膨润土触变剂 1-3%、邻苯二甲酸二丁酯增韧剂 1-2%、GLP503丙烯酸酯流平剂 2-4%、2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂 2-4%。
14.一种如权利要求6-13中任一项所述的无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物复合涂层材料的制备方法,包括底层涂层材料的制备和面层涂层材料的制备,其中,所述底层涂层材料的制备包括AD组份的制备、BD组份的制备,所述面层涂层材料的制备包括 AM组份的制备和BM组份的制备;
所述底层涂层材料的制备中,所述AD组份的制备方法包括液体环氧树脂组合物EDY和AD组份的制备,具体如下:
(1)液体环氧树脂组合物EDY的制备:
按照液体环氧树脂组合物EDY的组份配比,将E-51双酚A型液体环氧树脂、液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50和酚醛环氧树脂F-44预先混合;所述混合在120℃进行,混合时间为0.5-1h,混合后放料冷却至室温;
(2)AD组份的制备:
按照AD组份的配比,在低速搅拌状态下向液体环氧树脂组合物EDY中加入活性稀释剂进行共混,再加入潜伏活性填料组合物、片状填料、分散剂、消泡剂进行分散,随后加入流平剂,然后在高速搅拌状态下分散均匀,然后研磨至所需细度,以活性稀释剂调节粘度至符合要求后,过200目滤网,取筛下物作为AD组份;所述低速搅拌状态是指100-200r/min的转速搅拌状态,所述高速搅拌状态是指700-900r/min的转速搅拌状态,所述AD组份的制备中,所需细度是40-60μm的细度;所述AD组份的制备中,粘度达到25 ℃下检测到粘度为3500±300mPa.s时,粘度符合要求;
所述底层涂层材料的制备中,所述BD组份的制备中:按照BD组份的配比,在搅拌状态下向液体固化剂组合物GDY中加入纳米填料、触变剂、增韧剂、流平剂、促进剂进行分散,分散均匀后研磨至所需细度,过滤网,取筛下物作为BD组份;所述BD组份的制备中,搅拌速率为700-900r/min,研磨至所需细度为40-60μm,过200目滤网,取筛下物作为BD组份;
所述面层涂层材料的制备中,所述AM组份的制备包括液体环氧树脂组合物EMY的制备和AM组份的制备,具体方法如下:
(1)液体环氧树脂组合物EMY的制备:按照液体环氧树脂组合物EMY的配比,先将液体酚醛环氧树脂Amanda-FE50、双酚A型液体环氧树脂的E-51和酚醛环氧树脂,在反应釜中预先混合,得到液体环氧树脂组合物EMY;所述液体环氧树脂组合物EMY的制备中,所述混合在120℃进行,混合时间为0.5-1 h,混合后放料冷却至室温;
(2)AM组份的制备:按照AM组份的配比,在低速搅拌状态下向液体环氧树脂组合物EMY中加入活性稀释剂进行共混,再加入潜伏活性填料组合物、片状填料、耐磨填料、分散剂、消泡剂进行分散,随后加入流平剂,在高速搅拌状态下分散均匀,然后研磨至所需细度,以活性稀释剂调节粘度至符合要求后,过滤网,取筛下物作为AM组份;所述AM组份的制备中,在25℃,AM组份的粘度为3800±300 mPa.s时,所述AM组份的粘度符合要求;
所述面层涂层材料的制备中,所述BM组份的制备方法为:
按照BM组份和固化剂组合物GM的配比,在搅拌状态下向所述固化剂组合物GM中加入纳米填料、触变剂、增韧剂、流平剂、促进剂进行分散,分散均匀后研磨至所需细度,过滤网,取筛下物作为BM组份;所述BM组份的制备中,搅拌速率为700-900r/min,研磨至所需细度为40-60μm,过200目滤网,取筛下物作为BM组份。
15.一种无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物涂层的制备方法,采用如权利要求6-13中任一项所述的复合涂层材料进行制备,所述方法包括底层涂层的制备和面层涂层的制备;其中,
所述底层涂层的制备:将底层混合材料涂于基体表面上得到底层涂层;
所述的面层涂层的制备:将面层混合材料涂于干燥后的底层涂层上得到面层涂层,其中所述面层混合材料是将AM组分和BM组分混匀后熟化得到的混合材料;
在底层涂层材料施工使用时,所述AD、 BD与短切纤维组合物的质量比为(4-5):1:(0.2-0.3);AD组份和BD组份混合后的粘度为3000±300 mPa.s;
在面层涂层材料施工使用时,AM与BM的质量比为(4-5):1;AM组份和BM组份混合后的粘度为: 2500±300 mPa.s;熟化温度≤40℃;
所述底层混合材料的制备为:在温度≤40度的条件下,将所述AD与BD分别搅拌3-4分钟,然后按所需质量比混合在一起搅拌3-4分钟,然后在低速60-80r/min的转速搅拌状态下加入短切纤维组合物,分散3-5分钟,待各组分分散均匀后得到底层混合材料;
所述面层混合材料的制备为:在温度≤40度的条件下,将所述AM与BM双组份分别搅拌3-4分钟,然后按所需质量比混合在一起搅拌3-4分钟,再熟化3-5分钟均匀后得到面层混合材料。
16.一种无溶剂抗高温耐渗透液体聚合物涂层,其特征在于,所述涂层采用如权利要求15所述的方法制备得到;由基材表面向外,所述涂层依次包括底层涂层、面层涂层;
所述底层涂层的厚度400-550 μm;
所述面层涂层厚度300-400 μm;
所述聚合物涂层的总厚度为700-950 μm;所述聚合物涂层的玻璃化温度为138-156℃。
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