CN112662263A

CN112662263A - 一种单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料

Info

Publication number: CN112662263A
Application number: CN202011622110.3A
Authority: CN
Inventors: 陈丙山; 李耀盛
Original assignee: Shandong Huacheng High Tech Adhesive Co ltd
Current assignee: Shandong Huacheng High Tech Adhesive Co ltd
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2021-04-16

Abstract

本发明提供了一种单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料，包括以下重量份的原料：有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液50‑60份；防锈填料5‑8份；填料9‑15份；颜料10‑15份；分散剂0.3‑0.5份；润湿剂0.5‑1.5份；消泡剂0.1‑0.3份；触变剂0.5‑2份；成膜剂3‑5份；催干剂1‑3份；pH调节剂0.1‑0.5份；防闪锈剂0.5‑2份；水3‑15份。本发明提供的单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料，干燥快、漆膜致密、耐冲击好、耐候性和耐腐蚀性好，而且使用方便、成本低。

Description

一种单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料

技术领域

本发明属于防腐涂料领域，涉及一种单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料。

背景技术

传统的油性涂料在生产以及使用的过程中有大量溶剂释放，带来严重的环境污染问题，使用绿色环保、低污染的涂料已经成为当今社会一种主流趋势。水性涂料是环保型涂料之一，其以水为分散介质，涂料中含有少量挥发性有机化合物（VOC）。使用水性涂料替代油性涂料将有效的降低涂料使用过程中的VOC排放量。水性涂料因其具有环保、低成本、易施工等特点，逐渐成为未来涂料的发展趋势。

每年由于金属腐蚀造成的直接或间接的经济损失超过上千亿美元。为增加金属基材表面耐腐蚀性，耐久性的效果，一般通过在金属基材表面涂覆聚合物涂料来达到防腐目的。目前的防腐蚀涂料有双组分和单组分。其双组分防腐蚀涂料常用的成膜基料有环氧-聚酰胺树脂、丙烯酸酯-聚氨酯树脂、氯磺化聚乙烯树脂等，其防腐蚀性能大大优于单组分的防腐蚀涂料。但是，在施工前需要按比例称重并混合两个组分，同时在配制后有一定的适用期，一旦超过适用期，成膜后涂膜的机械性能和防腐蚀性能都会大幅度下降，因此使用很不方便。单组分防腐蚀涂料常用的成膜基料有聚丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、高氯化聚乙烯树脂、氯化橡胶等。虽然不需要在使用前按比例配制，也没有适用期限制，但是，为了便于涂料的配制和施工以及保证涂膜的性能，这些树脂的分子量都不能太大，如果过大，就很难在溶剂中溶解，即使溶解形成低固体含量的溶液，成膜物的性能、附着力也会大大下降，而附着力下降时，有腐蚀作用的离子或氧容易进入漆膜，造成底材腐蚀。因此，单组分防腐蚀涂料的成膜树脂与双组分防腐蚀涂料的成膜树脂相比，在成膜后的分子量和交联度方面有很大的差别，因而其相应涂料的防腐蚀性能往往也远逊于双组分涂料。因此，开发一种防腐效果好的单组份水性树脂涂料具有重要的应用价值。

发明内容

针对现有单组份金属涂料防腐性能差的问题，本发明提供一种单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料，耐水、耐盐雾性能好。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料，包括以下重量份的原料：

有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液 50-60份；防锈填料 5-8份；填料 9-15份；颜料10-15份；分散剂 0.3-0.5份；润湿剂 0.5-1.5份；消泡剂 0.1-0.3份；触变剂 0.5-2份；成膜剂 3-5份；催干剂 1-3份；pH调节剂 0.1-0.5份；防闪锈剂 0.5-2份；水 3-15份。

所述有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液的固含量为35-45%，pH 7-8。

所述有机硅改性环氧丙烯酸酯是由1-5重量份的双酚A型环氧树脂、40-65重量份的丙烯酸类单体和2-6重量份的硅烷偶联剂在0.3-0.5重量份的过硫酸盐引发下通过乳液聚合法在75-85℃下反应获得；所述乳液中乳化剂的含量为1-5重量份；水的含量为90-150重量份。

优选地，所述反应中还包括0.5-1份的pH调节剂。

优选地，所述双酚A型环氧树脂选自E-44或E-51。所述丙烯酸类单体选自丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯中的一种或几种。所述硅烷偶联剂选自KH-570、KH-560或KH-550。所述过硫酸盐选自过硫酸铵或过硫酸钠。所述乳液的乳化剂为阴离子乳化剂和非离子乳化剂的一种或混合；所述阴离子乳化剂选自Rs-610、CO-436、COPS-1和十二烷基磺酸钠中的一种或几种；所述非离子乳化剂选自OP-10、EL-40和ABEX2535中的一种或几种。所述pH调节剂选自碳酸氢钠、氨水和三乙胺中的一种或几种。

所述防锈填料选自氧化锌、磷酸锌、改性磷酸锌、钼酸锌、硼酸锌、三聚磷酸铝、改性三聚磷酸铝、磷酸锌铝、铬酸锌、铬酸锶和锌铬黄中一种或几种。

所述填料选自硫酸钡、煅烧高岭土、石英粉、硅藻土、云母和滑石粉中的一种或多种。

所述颜料选自氧化铁红、云母氧化铁、钛白粉、酞青蓝、碳黑中的一种或几种。

所述分散剂为低分子量不饱和多元羧酸聚合物溶液。

所述润湿剂为聚醚改性硅氧烷。

所述消泡剂为水性有机硅消泡剂。

所述触变剂选自气相法白炭黑、气相二氧化硅或有机膨润土。

所述成膜剂选自乙二醇丁醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇丁醚和丙二醇单丁醚中的一种或几种。

所述催干剂选自环烷酸锰、环烷酸钙、环烷酸锆、环烷酸钴、异辛酸钴和环烷酸锌中的一种或几种。

所述pH调节剂选自三乙胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺和异丁醇胺中的一种或几种。

所述防闪锈剂为有机防闪锈剂。

所述水的电导率为低于20μS/cm，优选为低于1.5μS/cm。

上述单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将水和一半量的有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液混合搅拌，在搅拌的条件下加入消泡剂、分散剂、pH调节剂，分散均匀，然后依次加入颜料、防锈填料和填料，继续搅拌至分散均匀，获得浆料I；

（2）将浆料I进行研磨并控制浆料的温度，研磨至低于设定细度后停止研磨，得到浆料II；

（3）将成膜剂加入浆料II中，搅拌均匀后加入剩余的有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液，搅拌条件下，依次加入润湿剂、触变剂、防闪锈剂和催干剂，搅拌均匀后获得单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料。

步骤（1）中，所述搅拌速度为500-600 rpm。

步骤（2）中，所述温度为低于40℃。所述细度为20-50μm。

步骤（3）中，所述搅拌速度为700-1000rpm。

本发明具有以下优点：

本发明提供的单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料，干燥快、漆膜致密、硬度大、耐冲击好、耐候性和耐腐蚀性好，而且使用方便、成本低。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受下述实施例的限制。

实施例1 有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液的制备

一种有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液，包含以下重量份的原料：

。

按照以下方法制备有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液：

（1）将乳化剂混合后加入水后配制成2%wt的乳化剂溶液；将丙烯酸类单体、环氧树脂和硅烷偶联剂混合，获得混合单体，密封备用；将过硫酸胺加入配方剩余量的水，配制成引发剂溶液；

（2）将混合单体缓慢滴加到1/2量的乳化剂溶液中搅拌混合，获得预乳液，密封备用；

（3）将剩余1/2量的乳化剂溶液、1/8预乳液和碳酸氢钠混合、搅拌、升温，温度至55℃时，加入1/2量的引发剂溶液，继续搅拌升温，温度至85℃时，开始滴加剩余量的预乳液和引发剂溶液，并保持该温度至反应结束；

（4）反应液降温至30℃时，氨水调节pH至8左右，120目过滤出料，获得固含量36.23%的乳液，乳液乳白色泛蓝光，硬度3H。

实施例2 有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液的制备

。

按照以下方法制备有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液：

（3）将剩余1/2量的乳化剂溶液、1/8预乳液和碳酸氢钠混合、搅拌、升温，温度至55℃时，加入1/2量的引发剂溶液，继续搅拌升温，温度至80℃时，开始滴加剩余量的预乳液和引发剂溶液，并保持该温度至反应结束；

（4）反应液降温至30℃时，氨水调节pH至8左右，120目过滤出料，获得固含量40.15%的乳液，乳液乳白色泛蓝光，硬度H。

实施例3 有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液的制备

。

按照以下方法制备有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液：

（1）将乳化剂混合后加入水后配制成2%wt的乳化剂溶液；将丙烯酸类单体、环氧树脂和硅烷偶联剂混合，获得混合单体，密封备用；将过硫酸钠加入配方剩余量的水，配制成引发剂溶液；

（3）将剩余1/2量的乳化剂溶液、1/8预乳液和碳酸氢钠混合、搅拌、升温，温度至50℃时，加入1/2量的引发剂溶液，继续搅拌升温，温度至80℃时，开始滴加剩余量的预乳液和引发剂溶液，并保持该温度至反应结束；

（4）反应液降温至30℃时，三乙胺调节pH至8左右，100目过滤出料，获得固含量44.54%的乳液，乳液乳白色泛蓝光，硬度2H。

实施例4 单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料的制备

有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液（实施例1） 60份；

磷酸锌 8份；

硫酸钡 6份；

滑石粉 9份；

氧化铁红 10份；

分散剂BYK-P104 0.3份；

润湿剂5840 1份；

消泡剂BYK-022 0.1份；

有机膨润土 0.5份；

丙二醇单丁醚 3份；

环烷酸锰 3份；

三乙醇胺适量至pH 7-8；

防闪锈剂Halox 350 0.5份；

防闪锈剂Halox 150 1.5份；

水（小于1.5μS/cm） 13份。

按照下面的方法制备涂料：

（1）将水和一半量的有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液混合，500rpm搅拌，再加入消泡剂、分散剂、pH调节剂，继续搅拌分散均匀，然后依次加入颜料、防锈填料和填料，继续搅拌至分散均匀，获得浆料I；

（2）将浆料I进行研磨并控制浆料温度低于40℃，研磨至低于40μm后停止研磨，得到浆料II；

（3）将成膜剂加入浆料II中，1000rpm搅拌均匀后加入剩余的有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液，然后依次加入润湿剂、触变剂、防闪锈剂和催干剂，搅拌均匀后获得单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料。

实施例5 单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料的制备

有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液（实施例2） 53份；

三聚磷酸铝 6份；

硫酸钡 5份；

煅烧高岭土 8份；

氧化铁红 12份；

分散剂BYK-P105 0.35份；

润湿剂BYK346 1份；

消泡剂BYK-022 0.1份；

气相二氧化硅 0.65份；

二丙二醇丁醚 3份；

环烷酸锌 2份；

二甲基乙醇胺适量至pH 7-8；

防闪锈剂Halox 570 1.5份；

水（小于1.5μS/cm） 13.4份。

按照下面的方法制备涂料：

（1）将水和一半量的有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液混合，600rpm搅拌，再加入消泡剂、分散剂、pH调节剂，继续搅拌分散均匀，然后依次加入颜料、防锈填料和填料，继续搅拌至分散均匀，获得浆料I；

（2）将浆料I进行研磨并控制浆料温度低于35℃，研磨至低于20μm后停止研磨，得到浆料II；

（3）将成膜剂加入浆料II中，700rpm搅拌均匀后加入剩余的有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液，然后依次加入润湿剂、触变剂、防闪锈剂和催干剂，搅拌均匀后获得单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料S2。

实施例6 单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料的制备

有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液（实施例3） 50份；

铬酸锌 5份；

硫酸钡 9份；

钛白粉 10份；

分散剂5040 0.5份；

润湿剂BYK346 1.5份；

消泡剂BYK-022 0.15份；

气相法白炭黑 0.5份；

二乙二醇单丁醚 5份；

异辛酸钴 1份；

二甲基乙醇胺适量至pH 7-8；

防闪锈剂Halox 515 0.5份；

防闪锈剂Halox 150 0.5份；

水（小于1.5μS/cm） 9份。

按照下面的方法制备涂料：

（2）将浆料I进行研磨并控制浆料温度低于40℃，研磨至低于50μm后停止研磨，得到浆料II；

（3）将成膜剂加入浆料II中，900rpm搅拌均匀后加入剩余的有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液，然后依次加入润湿剂、触变剂、防闪锈剂和催干剂，搅拌均匀后获得单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料S3。

对比例1 环氧-聚酰胺双组分防腐涂料的制备

一种环氧-聚酰胺双组分防腐涂料，包含以下重量份的原料：

A组分：

环氧树脂乳液（固含量40%） 55份；

磷酸锌 8份；

硫酸钡 6份；

滑石粉 9份；

氧化铁红 10份；

分散剂BYK-P104 0.3份；

润湿剂5840 1份；

消泡剂BYK-022 0.1份；

有机膨润土 0.5份；

丙二醇单丁醚 3份；

环烷酸锰 3份；

三乙醇胺适量至pH 7-8；

水（小于1.5μS/cm） 13份；

B组分：

300#聚酰胺固化剂 15

防闪锈剂Halox 350 0.5份；

防闪锈剂Halox 150 1.5份。

按照下面的方法制备涂料：

（1）将水和一半量的环氧树脂乳液混合，500rpm搅拌，再加入消泡剂、分散剂、pH调节剂，继续搅拌分散均匀，然后依次加入颜料、防锈填料和填料，继续搅拌至分散均匀，获得浆料I；

（3）将成膜剂加入浆料II中，900rpm搅拌均匀后加入剩余的环氧树脂乳液，然后依次加入润湿剂、触变剂和催干剂，搅拌均匀后获得A组分；

（4）将防闪锈剂加入聚酰胺固化剂中，混合均匀，获得B组分。

对比例2 环氧丙烯酸酯单组分防腐涂料的制备

一种环氧丙烯酸酯单组分防腐涂料，包含以下重量份的原料：

环氧丙烯酸酯乳液（固含量50%） 50份；

铬酸锌 5份；

硫酸钡 9份；

钛白粉 10份；

分散剂5040 0.5份；

润湿剂BYK346 1.5份；

消泡剂BYK-022 0.15份；

气相法白炭黑 0.5份；

二乙二醇单丁醚 5份；

异辛酸钴 1份；

二甲基乙醇胺适量至pH 7-8；

防闪锈剂Halox 515 0.5份；

防闪锈剂Halox 150 0.5份；

水（小于1.5μS/cm） 17份。

按照下面的方法制备涂料：

（1）将水和一半量的环氧丙烯酸酯乳液混合，500rpm搅拌，再加入消泡剂、分散剂、pH调节剂，继续搅拌分散均匀，然后依次加入颜料、防锈填料和填料，继续搅拌至分散均匀，获得浆料I；

（3）将成膜剂加入浆料II中，900rpm搅拌均匀后加入剩余的环氧丙烯酸酯乳液，然后依次加入润湿剂、触变剂、防闪锈剂和催干剂，搅拌均匀后获得环氧丙烯酸酯单组分防腐涂料。

实施例7 不同涂料的性能

按照GB1727-1992《漆膜一般制备法》的方法制备试样，按照GB/T 9286-1998《色漆和清漆-漆膜的划格试验》中的方法测定附着力，按照GB/T 6739 -2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》测定硬度，按照GB/T 1732 -1993《漆膜耐冲击测定法》测定耐冲击性，按照GB/T 1733-1993《漆膜耐水性测定法》测定耐水性。按照GB/T 1765-1979《测定耐湿性﹑耐盐雾﹑耐候性(人工加速)的漆膜制备法》的方法制备试样，参照GB/T 1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》中的方法测定样品的耐盐雾性能，结果如表1所示。

表1 不同涂料样品的性能

根据表1可知，本发明的单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料，相比于环氧丙烯酸酯涂料增强了硬度和附着力，耐冲击性较环氧树脂涂料大幅提高，耐盐雾性能高于双组份环氧树脂涂料和环氧丙烯酸酯涂料。

Claims

1.一种单组份自干型有机硅改性环氧丙烯酸酯涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：

有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液 50-60份；防锈填料 5-8份；填料 9-15份；颜料 10-15份；分散剂 0.3-0.5份；润湿剂 0.5-1.5份；消泡剂 0.1-0.3份；触变剂 0.5-2份；成膜剂3-5份；催干剂 1-3份；pH调节剂 0.1-0.5份；防闪锈剂 0.5-2份；水 3-15份。

2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述有机硅改性环氧丙烯酸酯乳液的固含量为35-45%，pH 7-8。

3.根据权利要求2所述的涂料，其特征在于，所述有机硅改性环氧丙烯酸酯是由1-5重量份的双酚A型环氧树脂、40-65重量份的丙烯酸类单体和2-6重量份的硅烷偶联剂在0.3-0.5重量份的过硫酸盐引发下通过乳液聚合法在75-85℃下反应获得；所述乳液中乳化剂的含量为1-5重量份；水的含量为90-150重量份。

4.根据权利要求3所述的涂料，其特征在于，所述双酚A型环氧树脂选自E-44或E-51；所述丙烯酸类单体选自丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯中的一种或几种；

所述硅烷偶联剂选自KH-570、KH-560或KH-550；

所述过硫酸盐选自过硫酸铵或过硫酸钠；

所述乳液的乳化剂为阴离子乳化剂和非离子乳化剂的一种或混合；所述阴离子乳化剂选自Rs-610、CO-436、COPS-1和十二烷基磺酸钠中的一种或几种；所述非离子乳化剂选自OP-10、EL-40和ABEX2535中的一种或几种。

5.根据权利要求3所述的涂料，其特征在于，所述反应中还包括0.5-1份的pH调节剂；所述pH调节剂选自碳酸氢钠、氨水和三乙胺中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述防锈填料选自氧化锌、磷酸锌、改性磷酸锌、钼酸锌、硼酸锌、三聚磷酸铝、改性三聚磷酸铝、磷酸锌铝、铬酸锌、铬酸锶和锌铬黄中一种或几种；

所述填料选自硫酸钡、煅烧高岭土、石英粉、硅藻土、云母和滑石粉中的一种或多种；

所述颜料选自氧化铁红、云母氧化铁、钛白粉、酞青蓝、碳黑中的一种或几种；

所述分散剂为低分子量不饱和多元羧酸聚合物溶液；所述润湿剂为聚醚改性硅氧烷；所述消泡剂为水性有机硅消泡剂；

所述触变剂选自气相法白炭黑、气相二氧化硅或有机膨润土；

所述成膜剂选自乙二醇丁醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇丁醚和丙二醇单丁醚中的一种或几种；

所述催干剂选自环烷酸锰、环烷酸钙、环烷酸锆、环烷酸钴、异辛酸钴和环烷酸锌中的一种或几种；

所述pH调节剂选自三乙胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺和异丁醇胺中的一种或几种；

所述防闪锈剂为有机防闪锈剂；所述水的电导率为低于20μS/cm。

7.一种如权利要求1-6任一所述涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述搅拌速度为500-600rpm；步骤（2）中，所述温度为低于40℃；所述细度为20-50μm；步骤（3）中，所述搅拌速度为700-1000rpm。