CN112724774A - 聚硫化合物改性环氧树脂涂料及其应用 - Google Patents

聚硫化合物改性环氧树脂涂料及其应用 Download PDF

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Abstract

一种聚硫化合物改性环氧涂料，其特征在于，包括A组分和B组分，其中A组分包括液态环氧树脂，B组分包括环氧树脂固化剂、液态聚硫橡胶。本发明提供的聚硫化合物改性环氧涂料中，聚硫橡胶的加入不但改善了整个涂层体系的柔韧性，更为重要的是相比惰性橡胶颗粒，聚硫橡胶作为反应性成膜物质参与了整个体系的反应，硫化结构大大改善了涂层与基材的粘结力，无溶剂的配方体系带来更高的膜厚、更强的防腐性能，同时整个涂层具有极高的光泽，使得本发明涂层具有如下优点：表面处理低要求、单道施工、无需面漆，极其适用于维修市场。

Description

聚硫化合物改性环氧树脂涂料及其应用
技术领域
本发明涉及一种聚硫化合物改性环氧树脂涂料，尤其涉及一种能够用于钢结构重防腐的聚硫化合物改性环氧树脂特种涂料、及其应用。
背景技术
钢结构工程具有施工速度快、承重力强等特点，在冶金工业中使用较为广泛，但是钢结构具有耐腐蚀性差的缺点，导致后期维护困难。钢结构腐蚀主要分为化学腐蚀(干腐蚀，没有液相情况下的腐蚀)、电化学腐蚀(湿腐蚀，电解质溶液接触腐蚀)、以及高温气体腐蚀(500-1000℃下氧化)等，其中，电化学腐蚀最为常见，也是最需要解决的问题。
重防腐涂料是在恶劣环境下应用并具有长期使用寿命的涂料，目前主要的重防腐涂料包括氯化橡胶涂料、醇酸树脂涂料、氯磺化聚乙烯涂料、环氧树脂涂料等。
但是，并非所有重防腐涂料都可以在水下施工，因此对于水下钢结构来讲，涂装涂层设计除了考虑水下钢结构(飞溅区)的耐蚀防污、长期浸没在水中的钢结构防污保护、水下钢结构厚重涂层防腐保护、海洋平台导管架等内容外，还需要考虑水下施工的问题，例如水下钢结构表面涂层的修复等。
目前在水下钢结构重防腐领域，多选用环氧类底漆加丙烯酸或聚氨酯面漆的配套，基本能满足新建钢结构的防腐要求，但在维修领域等达不到表面除锈处理标准的领域，该配套暴露出环氧涂层在带锈表面附着力差、发脆易脱落等缺陷，很大程度上影响涂层的防腐寿命。
目前解决该问题的方法主要有：
1)采用特殊喷涂设备达到表面处理标准，极大增加了施工成本。
2)采用锈转化涂层，增加了涂层配套的复杂性，同时没有改变环氧涂层发脆、易脱落的缺陷。
而且，上述重防腐涂料也需要解决水下施工的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种聚硫化合物改性环氧涂料，以及所述涂料在重防腐领域的应用。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种聚硫化合物改性环氧涂料，包括A组分和B组分，其中A组分包括液态环氧树脂，B组分包括环氧树脂固化剂、液态聚硫橡胶。
一种优选实施例中，液态环氧树脂的环氧当量优选为150-210g/eq，优选为170-200g/eq，优选为180-195g/eq，优选为185-190g/eq。
一种优选实施例中，液态环氧树脂粘度(25℃，落球)优选为5000-20000cp·s，优选为8000-17000cp·s，优选为1000-15000cp·s，优选为1200-14000cp·s。
一种优选实施例中，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，液态环氧树脂重量比例优选为25-40％，优选为30-35％。
一种优选实施例中，所述液态环氧树脂可以是缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂环族类环氧树脂，尤其优选为双酚A型环氧树脂、酚醛型环氧树脂，更优选缩水甘油醚类环氧树脂，更优选为为双酚A型环氧树脂，例如双酚A-环氧氯丙烷环氧树脂。
一种优选实施例中，所述环氧树脂固化剂是能够是的液态环氧树脂发生交联反应固化的物质，优选为胺固化剂、酸酐固化剂，更优选为胺固化剂。
一种优选实施例中，所述胺固化剂氨基含量优选为240-350mgKOH/g，更优选为260-340mgKOH/g，更优选为280-335mgKOH/g。
一种优选实施例中，所述胺固化剂活泼H+当量优选为70-140g/eq，更优选为80-125g/eq，更优选为85-115g/eq。
一种优选实施例中，所述胺固化剂粘度(25℃，落球)优选为100-1800mPa·S，更优选为200-1600mPa·S，更优选为250-1400mPa·S，更优选为280-1200mPa·S，更优选为300-1000mPa·S，更优选为400-900mPa·S。
一种优选实施例中，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，环氧树脂固化剂重量比例为10-20％，更优选为13-18％，更优选为15-17％。
一种优选实施例中，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，液态聚硫橡胶重量比例为10-20％，更优选为13-18％，更优选为14-16％。
一种优选实施例中，所述液态聚硫橡胶中，含有硫醇端基。
一种优选实施例中，所述液态聚硫橡胶中，硫醇端基比例优选为5-10wt％，更优选为5.5-8.5wt％，更优选为6-8wt％，更优选为6.5-7.5wt％。
一种优选实施例中，所述液态聚硫橡胶数均分子量为600-1500，优选为800-1300，更优选为900-1200。
一种优选实施例中，所述聚硫化合物改性环氧涂料中，优选为所述A组分中，还可以包括消泡剂，尤其是有机硅消泡剂，如聚硅氧烷消泡剂。更优选地，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，A组分中的消泡剂含量优选为0.1-5wt％，更优选为0.5-3.5wt％，更优选为1-2wt％。
一种优选实施例中，所述聚硫化合物改性环氧涂料中，优选为所述A组分中，还可以包括填料(填充剂)，并优选为无机填料。
一种优选实施例中，所述聚硫化合物改性环氧涂料中，优选为所述A组分中，所述填料可以包括金红石型钛白粉，更优选地，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，A组分中的金红石型钛白粉含量优选为1-10wt％，更优选为2-8wt％，更优选为2.5-7.5wt％，更优选为4-6.5wt％，更优选为5-5.5wt％。
一种优选实施例中，所述聚硫化合物改性环氧涂料中，优选为所述A组分中，所述填料可以包括滑石粉，更优选地，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，A组分中的滑石粉含量优选为7-20wt％，更优选为9-18wt％，更优选为10-15wt％。
一种优选实施例中，所述聚硫化合物改性环氧涂料中，优选为所述B组分中，还可以包括固化促进剂，所述固化促进剂能够促进液态环氧树脂与固化剂的反应。
更优选地，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，固化促进剂含量优选为0.1-5wt％，更优选为0.5-3.5wt％，更优选为1-2wt％。
优选地，所述固化促进剂优选为极性有机化合物。
在一种优选实施例中，胺固化剂的固化促进剂优选为含有-OH、-COOH、-SO3H、-NH2、-SO2NH2、--SO2NH-等任一基团的化合物。如苯甲醇、苯甲酸、有机胺、甲基二乙醇胺、氨基苯酚、水杨酸、苯酚、氯代苯酚、间苯二酚、酰胺等。
在一种优选实施例中，酸酐固化剂的固化促进剂优选为叔胺、季铵盐、有机酸盐、氢氧化物等。
一种优选实施例中，所述聚硫化合物改性环氧涂料中，优选为所述B组分中，还可以包括填料(填充剂)，并优选为无机填料。
一种优选实施例中，所述聚硫化合物改性环氧涂料中，优选为所述B组分中，填料可以包括滑石粉，更优选地，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，组分B中的滑石粉含量优选为3-20wt％，更优选为5-15wt％，更优选为8-10wt％。
一种优选实施例中，所述聚硫化合物改性环氧涂料中，优选为所述B组分中，填料可以包括气相二氧化硅，更优选地，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，组分B中的气相二氧化硅含量优选为0.1-5wt％，更优选为0.5-3.5wt％，更优选为1-2.5wt％。
更优选地，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，B组分中的其他填料含量优选为3-20wt％，更优选为5-15wt％，更优选为8-10wt％。
在一种优选实施例中，B组分中的所述其他填料可以是沉淀硫酸钡、碳酸钙、沉淀碳酸钙、炭黑、高岭土、云母粉、硅酸钙、氧化锌、氧化铝粉、石英粉、金刚砂中的任意一种或更多种。
一种优选实施例中，本发明上述内容中，所述填料的平均粒径≤100μm，更优选≤80μm。
本发明还提供了所述聚硫化合物改性环氧涂料在修补和/或保护金属表面中的应用，或者，一种使用所述聚硫化合物改性环氧涂料修补和/或保护金属表面的方法，更优选地，提供了一种在水中使用所述聚硫化合物改性环氧涂料的方法，其中，所述金属表面浸泡于水中。
本发明所述的应用或方法包括：
配置A组分；配置B组分；
A组分和B组分混合，形成涂料，并将涂料覆盖在金属表面；
固化。
一种优选实施例中，所述金属表面为钢结构表面。
一种优选实施例中，所述固化优选为常温固化。
一种优选实施例中，所述金属表面为被腐蚀的表面，在覆盖之前，去金属表面浮锈。
一种优选实施例中，所述涂料覆盖厚度为200-300微米。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供的聚硫化合物改性环氧涂料中，聚硫橡胶的加入不但改善了整个涂层体系的柔韧性，更为重要的是相比惰性橡胶颗粒，聚硫橡胶作为反应性成膜物质参与了整个体系的反应，硫化结构大大改善了涂层与基材的粘结力，无溶剂的配方体系带来更高的膜厚、更强的防腐性能，同时整个涂层具有极高的光泽，使得本发明涂层具有如下优点：表面处理低要求、单道施工、无需面漆，极其适用于维修市场。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施所提供的聚硫化合物改性环氧特种涂料，配置方法如下：
A组分：液态环氧树脂(例如南亚YD-128树脂)60kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入5kg金红石型钛白粉、25kg的滑石粉、0.3kg有机硅消泡剂(如BYKA530)、0.3kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散30分钟至细度达到80微米。
B组分：聚硫化合物树脂(例如阿克苏Thioplast G4)40Kg、环氧树脂固化剂(如亨斯曼Aradur 2973)30kg，取25kg滑石粉、10kg沉淀硫酸钡、1kg气相二氧化硅加入，高速分散至细度80微米以下。加入2kg苯甲醇搅拌均匀。
实施例2
本实施所提供的聚硫化合物改性环氧特种涂料，配置方法如下：
A组分：液态环氧树脂(例如南亚YD-128树脂)60kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入10kg金红石型钛白粉、20kg的滑石粉、0.5kg有机硅消泡剂(如BYKA530)、0.5kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散30分钟至细度达到80微米。
B组分：聚硫化合物树脂(阿克苏Thioplast G4)33Kg、环氧树脂固化剂(亨斯曼Aradur 2973)33kg，取16kg沉淀硫酸钡、15kg滑石粉、1kg气相二氧化硅加入，高速分散至细度80微米以下。加入2kg苯甲醇搅拌均匀。
实施例3
本实施所提供的聚硫化合物改性环氧特种涂料，配置方法如下：
A组分：液态环氧树脂(例如瀚森Epikote 828)60kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入10kg金红石型钛白粉、20kg的滑石粉、0.5kg有机硅消泡剂(如BYKA530)、0.5kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散30分钟至细度达到80微米。
B组分：聚硫化合物树脂(阿克苏Thioplast G4)33Kg、环氧树脂固化剂(亨斯曼Aradur 43)30kg，取16kg沉淀硫酸钡、15kg滑石粉、1kg气相二氧化硅加入，高速分散至细度80微米以下。加入2kg苯甲醇搅拌均匀。
实施例4
本实施所提供的聚硫化合物改性环氧特种涂料，配置方法如下：
A组分：液态环氧树脂(例如南亚YD-128树脂)60kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入15kg金红石型钛白粉、20kg的滑石粉、0.5kg有机硅消泡剂(如BYKA530)、0.5kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散30分钟至细度达到80微米。
B组分：聚硫化合物树脂(东丽LP-3)33Kg、环氧树脂固化剂(亨斯曼Aradur 2973)33kg，取16kg沉淀硫酸钡、15kg滑石粉、1kg气相二氧化硅加入，高速分散至细度80微米以下。加入2kg苯甲醇搅拌均匀。
实施例5
本实施所提供的聚硫化合物改性环氧特种涂料，配置方法如下：
A组分：液态环氧树脂(例如南亚YD-128树脂)60kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入10kg金红石型钛白粉、20kg的滑石粉、0.5kg有机硅消泡剂(如BYKA530)、0.5kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散30分钟至细度达到80微米。
B组分：聚硫化合物树脂(东丽LP44)33Kg、环氧树脂固化剂(亨斯曼Aradur 2973)33kg，取16kg沉淀硫酸钡、15kg滑石粉、1kg气相二氧化硅加入，高速分散至细度80微米以下。加入2kg苯甲醇搅拌均匀。
实施例6
本实施所提供的聚硫化合物改性环氧特种涂料，配置方法如下：
A组分：液态环氧树脂(例如南亚YD-128树脂)60kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入10kg金红石型钛白粉、20kg的滑石粉、0.5kg有机硅消泡剂(如BYKA530)、0.5kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散30分钟至细度达到80微米。
B组分：聚硫化合物树脂(东丽LP-3)33Kg、环氧树脂固化剂(亨斯曼Aradur 43)33kg，取16kg沉淀硫酸钡、15kg滑石粉、1kg气相二氧化硅加入，高速分散至细度80微米以下。加入2kg苯甲醇搅拌均匀。
表1，实施例1-6中组分比例
Figure BDA0002850658510000071
Figure BDA0002850658510000081
本申请A组分和B组分混合后涂覆到金属表面，金属表面可以是全新的金属表面，或者被腐蚀的需要修复的金属表面，可以是暴露于空气中的金属表面或浸泡于水中的金属表面(水下施工)。
以维修金属表面为例，本发明与现有涂层施工对比、以及所得涂层性能对比如下表2和表3所示。
表2，本发明与现有技术施工对比
Figure BDA0002850658510000082
表3，本发明与现有技术涂层性能对比
Figure BDA0002850658510000083
Figure BDA0002850658510000091
上述表2和表3中，某外企推荐低表面张力涂层为阿克苏诺贝尔生产International Interseal 670HS；传统涂层为天津灯塔涂料工业发展有限公司生产可带锈施工涂层(TH-77灯塔稳定型环氧带锈底漆)。
可以看出，相比于传统环氧树脂涂层，本申请不需要聚氨酯面漆，耐水性、耐盐雾性能和耐UV老化性能明显优于传统环氧树脂涂层，尤其是可适用于海水中的钢结构表面防护和修复。相比于市场上较为高端的Interseal 670HS高固含量双组分厚浆型低表面处理环氧树脂漆，不使用底漆和面漆，耐盐雾性能以及耐UV老化性能均有明显提升。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种聚硫化合物改性环氧涂料，其特征在于，包括A组分和B组分，其中A组分包括液态环氧树脂，B组分包括环氧树脂固化剂、液态聚硫橡胶。
2.根据权利要求1所述的聚硫化合物改性环氧涂料，其特征在于，液态环氧树脂的环氧当量优选为150-210g/eq，优选为170-200g/eq，优选为180-195g/eq，优选为185-190g/eq；
液态环氧树脂粘度优选为5000-20000cp·s，优选为8000-17000cp·s，优选为1000-15000cp·s，优选为1200-14000cp·s。
3.根据权利要求1所述的聚硫化合物改性环氧涂料，其特征在于，所述液态环氧树脂可以是缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂环族类环氧树脂，尤其优选为双酚A型环氧树脂、酚醛型环氧树脂，更优选缩水甘油醚类环氧树脂，更优选为双酚A型环氧树脂，例如双酚A-环氧氯丙烷环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的聚硫化合物改性环氧涂料，其特征在于，所述环氧树脂固化剂是能够是的液态环氧树脂发生交联反应固化的物质，优选为胺固化剂、酸酐固化剂，更优选为胺固化剂。
5.根据权利要求4所述的聚硫化合物改性环氧涂料，其特征在于，所述胺固化剂氨基含量优选为240-350mgKOH/g，更优选为260-340mgKOH/g，更优选为280-335mgKOH/g；
所述胺固化剂活泼H+当量优选为70-140g/eq，更优选为80-125g/eq，更优选为85-115g/eq；
所述胺固化剂粘度优选为100-1800mPa·S，更优选为200-1600mPa·S，更优选为250-1400mPa·S，更优选为280-1200mPa·S，更优选为300-1000mPa·S，更优选为400-900mPa·S。
6.根据权利要求1所述的聚硫化合物改性环氧涂料，其特征在于，所述液态聚硫橡胶中，硫醇端基比例优选为5-10wt％，更优选为5.5-8.5wt％，更优选为6-8wt％，更优选为6.5-7.5wt％；
所述液态聚硫橡胶数均分子量为600-1500，优选为800-1300，更优选为900-1200。
7.根据权利要求1所述的聚硫化合物改性环氧涂料，其特征在于，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，环氧树脂固化剂重量比例为10-20％，更优选为13-18％，更优选为15-17％；
以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，液态环氧树脂重量比例优选为25-40％，优选为30-35％；
以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，环氧树脂固化剂重量比例为10-20％，更优选为13-18％，更优选为15-17％。
8.根据权利要求1所述的聚硫化合物改性环氧涂料，其特征在于，所述B组分中，还包括固化促进剂，优选地，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，固化促进剂含量优选为0.1-5wt％，更优选为0.5-3.5wt％，更优选为1-2wt％。
9.根据权利要求1所述的聚硫化合物改性环氧涂料，其特征在于，所述聚硫化合物改性环氧涂料中，优选为所述A组分中，还包括消泡剂，尤其是有机硅消泡剂，如聚硅氧烷消泡剂；更优选地，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，A组分中的消泡剂含量优选为0.1-1wt％，更优选为0.2-0.8wt％，更优选为0.5-0.7wt％。
10.根据权利要求1所述的聚硫化合物改性环氧涂料，其特征在于，所述聚硫化合物改性环氧涂料中，还包括填料；其中，填料选自如下一种或更多种：
A组分中，所述填料包括金红石型钛白粉，更优选地，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，A组分中的金红石型钛白粉含量优选为1-10wt％，更优选为2-8wt％，更优选为2.5-7.5wt％，更优选为4-6.5wt％，更优选为5-5.5wt％；A组分中，所述填料包括滑石粉，更优选地，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，A组分中的滑石粉含量优选为7-20wt％，更优选为9-18wt％，更优选为10-15wt％；
B组分中，填料包括滑石粉，更优选地，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，组分B中的滑石粉含量优选为3-20wt％，更优选为5-15wt％，更优选为8-10wt％；
所述B组分中，填料包括气相二氧化硅，更优选地，以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，组分B中的气相二氧化硅含量优选为0.1-5wt％，更优选为0.5-3.5wt％，更优选为1-2.5wt％；
以所述的聚硫化合物改性环氧涂料总重量为基准，B组分中的其他填料含量优选为3-20wt％，更优选为5-15wt％，更优选为8-10wt％；优选的，B组分中的所述其他填料可以是沉淀硫酸钡、碳酸钙、沉淀碳酸钙、炭黑、高岭土、云母粉、硅酸钙、氧化锌、氧化铝粉、石英粉、金刚砂中的任意一种或更多种。
11.一种权利要求1所述聚硫化合物改性环氧涂料在修补和/或保护金属表面中的应用，其特征在于，包括：
配置A组分；配置B组分；
A组分和B组分混合形成涂料，并将涂料覆盖在金属表面；
固化。
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