CN112852260A - 耐久型环氧树脂防腐涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了耐久型环氧树脂防腐涂料及其制备方法和应用，所述涂料为A、B双组份型；按重量份计，A组分包括：环氧树脂30‑60份、苯胺与氨基水杨酸共聚物0.5‑10份、石墨烯粉末0.5‑10份、紫外线吸收剂1‑5份、助剂0.5‑3份和有机溶剂15‑30份；B组分为固化剂5‑30份。本发明所述方法仅需简单的搅拌，即可实现石墨烯在涂料中的高质量分散，使得石墨烯复合涂料的制备过程或工艺简单化；基于苯胺与氨基水杨酸共聚物的复合，赋予本发明制备的石墨烯/环氧树脂涂层良好的柔韧性和抗冲击性能；采用本发明方法制备的石墨烯/环氧涂层与现有技术相比，石墨烯的分散更加均匀，在紫外吸收剂的共同作用下可以赋予涂层极佳的防水性、防腐蚀性、耐酸碱性、耐冲击性和耐老化性等优点。

Description

耐久型环氧树脂防腐涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于金属表面防腐材料技术领域，涉及一种防腐涂料，具体为耐久型环氧树脂防腐涂料及其制备方法和应用。
背景技术
环氧防腐涂料是由环氧树脂搭配各种防锈颜料或者金属颜料(如锌粉、铝粉)制成的一种高性能的防腐涂料，在施工前按既定比例加入胺类固化剂，固化成膜后涂层具有附着力强、耐酸、耐碱、耐溶剂等特点。但是由于大部分环氧树脂分子主链上含有芳香醚键，漆膜经日光照射后容易降解断链，产生粉化现象(耐候性较差)，因此环氧防腐涂料不适合用作暴露在室外的面漆，而适合用作底漆。环氧防腐涂料广泛用在钢结构、船舶、港口机械、桥梁和化工储罐等领域。
中国专利CN105111434B公开了一种苯胺共聚物与石墨烯的复合材料、制备方法及其应用，其以5-氨基水杨酸为苯胺的共聚单体，先以苯胺及5-氨基水杨酸还原氧化石墨烯，接着苯胺及其共聚单体在还原氧化石墨烯表面进行氧化聚合反应，制得的复合材料具有片层石墨烯表面负载苯胺共聚物纳米纤维的微观形貌，将所述复合材料添加于包含环氧改性丙烯酸酯树脂和氨基树脂烤漆料中，得到苯胺共聚物与石墨烯复合材料填充的水性纳米烤漆，表明本发明制备的复合材料能够使金属基底表面钝化，起到显著的电化学防腐作用。但是该涂层材料在户外耐老化性较差，不宜在户外长久使用。
发明内容
解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，本发明通过引入石墨烯和紫外线吸收剂等使得涂料具有较好的耐大气老化性、耐辐照性能和较低的渗透性，长期暴露于大气中能够保持表面及性能不变，达到防腐的效果，从而满足室内外环境的需要。鉴于此，本发明提供了耐久型环氧树脂防腐涂料及其制备方法和应用。
技术方案：耐久型环氧树脂防腐涂料，所述涂料为A、B双组份型；按重量份计，A组分包括：环氧树脂30-60份、苯胺与氨基水杨酸共聚物0.5-10份、石墨烯粉末0.5-10份、紫外线吸收剂1-5份、助剂0.5-3份和有机溶剂15-30份；B组分为固化剂5-30份。
优选的，所述环氧树脂为CYD-011X75、CYD-014S60、CYD-128T97、CYD-128T95、CYD-128T75、CYD-801、CYD-802、CYD-012中的至少一种。
优选的，所述紫外吸收剂为UV-326、UV-0、UV-9、UV-P、UV-234、UV-327、UV-328、UV-366、水杨酯苯酯中的至少一种。
优选的，所述助剂为消泡剂和流平剂；其中消泡剂为BYK-065，BYK-070，BYK-077，BYK-085，BYK-088或BYK-141；流平剂为BYK-300，BYK-310，BYK-320，BYK-322，BYK-331，BYK-333，BYK-378，BYK-388或BYK-UV3510。
优选的，所述有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃、乙酸丁酯、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的至少一种。
优选的，所述固化剂为乙二胺、二亚乙基三胺、二乙胺基丙胺、异佛尔酮二胺、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐中的至少一种。
以上任一所述耐久型环氧树脂防腐涂料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
S1、制备苯胺与氨基水杨酸共聚物
按质量比1:1混合苯胺与氨基水杨酸，加入丙酮，在转速100-600转/分钟、温度20-120℃条件下反应2-8小时，得到分子量为300-3000的苯胺与氨基水杨酸共聚物；
S2、制备耐久型环氧树脂防腐涂料
将环氧树脂、苯胺与氨基水杨酸共聚物、石墨烯粉末、紫外线吸收剂、助剂和有机溶剂在转速300-3000转/分钟条件下搅拌10-60分钟制得A组分，然后将A、B两组分混合均后即得耐久型环氧树脂防腐涂料。
以上任一所述耐久型环氧树脂防腐涂料在制备室外耐久型防腐涂层中的应用。
根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述涂层通过将涂料刷涂或喷涂在基材上，在60-200℃温度下固化10-60分钟制得。
本发明所述耐久型环氧树脂防腐涂料的配方设计原理在于：本发明所述涂料将苯胺与氨基水杨酸共聚物、石墨烯粉末、紫外线吸收剂加入普通的液态环氧树脂中，再加入有机溶剂和助剂搅拌使之分散均匀形成A组分，B组分为固化剂。其中，苯胺与氨基水杨酸共聚物能够进入石墨烯的片层之间，阻止了石墨烯片层的团聚，使得石墨烯在涂料中呈片状均匀分散。同时，添加紫外吸收剂可以和石墨烯协同吸收、屏蔽紫外线，并赋予了防腐涂层更好的耐气候性，避免涂层在紫外线的照射下发生老化，降低防腐涂层的使用寿命。
有益效果：(1)本发明所述涂料制备过程仅需简单的搅拌，即可实现石墨烯在涂料中的高质量分散，使得石墨烯复合涂料的制备过程或工艺简单化；(2)基于苯胺与氨基水杨酸共聚物的复合，赋予本发明制备的石墨烯/环氧树脂涂层良好的柔韧性和抗冲击性能；(3)采用本发明方法制备的石墨烯/环氧涂层与现有技术相比，石墨烯的分散更加均匀，在紫外吸收剂的共同作用下可以赋予涂层极佳的防水性、防腐蚀性、耐酸碱性、耐冲击性和耐老化性等优点。
附图说明
图1是防腐涂层样品的扫描电镜图，其中，a:未加石墨烯的环氧涂层，b:实施例1所制备的涂层；
图2是实施例1制备获得的防腐涂层样品的塔菲尔极化曲线图。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
按重量份数计，复合防腐涂料的原料组成如下：
组分A的成分是：
Figure BDA0002894553680000031
组分B的成分是:
顺丁烯二酸酐 28份
本实施例中，防腐涂料的制备过程如下：(1)均匀混合上述重量比的组分A原料；(2)将步骤(1)所得混合物与顺丁烯二酸酐按重量比配伍均匀混合后即可使用；(3)利用刷涂法将混合后的涂料涂在钢板上并在160℃固化40分钟后得到防腐涂层。
通过扫描电镜测试可以发现实施例1所制备的涂层在没有加入石墨烯前表面是光滑平整(图1)，当加入2份石墨烯后所形成的涂层表面出现片层结构，说明石墨烯的加入可以使涂层具有阻碍腐蚀物质的进入。
实施例1所制备的涂层样品在质量分数为3.5％的NaCl溶液中测试其防腐蚀性能，塔菲尔极化曲线如图2所示，由图可知当苯胺共聚物加入量为1份，石墨烯加入量为2份时，防腐涂层具有最佳的防腐蚀性能。
实施例2
按重量份数计，复合防腐涂料的原料组成如下：
组分A的成分是：
Figure BDA0002894553680000041
组分B的成分是:
二亚乙基三胺 25份
本实施例中，防腐涂料的制备过程如下：(1)均匀混合上述重量比的组分A原料；(2)将步骤(1)所得混合物与二亚乙基三胺按重量比配伍均匀混合后即可使用；(3)利用喷涂法将混合后的涂料喷涂在马口铁上在120℃固化30分钟得到防腐涂层并测试性能。
实施例3
按重量份数计，复合防腐涂料的原料组成如下：
组分A的成分是：
Figure BDA0002894553680000042
Figure BDA0002894553680000051
组分B的成分是:
异佛尔酮二胺 25份
本实施例中，防腐涂料的制备过程如下：(1)均匀混合上述重量比的组分A原料；(2)将步骤(1)所得混合物与异佛尔酮二胺按重量比配伍均匀混合后即可使用；(3)利用线棒将混合后的涂料涂刷在碳钢试片上在140℃下固化40分钟得到防腐涂层并测试性能。
对实施例1-3制备获得的涂层样品进行性能测试，结果如表1所示。从表中可见，所制得的涂层具有良好的硬度、优异的附着力和耐盐雾等力学和防腐性能。
表1实施例涂层样品力学和防腐性能
项目 实施例1 实施例2 实施例3
涂层厚度(μm) 42 45 45
铅笔硬度 ≥2H ≥2H ≥2H
附着力(划格) 0 0 0
水接触角(°) 92 94 95
耐盐雾(h) 2000 2200 2400
紫外防护指数(UPF) 132 158 156

Claims (9)

1.耐久型环氧树脂防腐涂料，其特征在于，所述涂料为A、B双组份型；按重量份计，A组分包括：环氧树脂30-60份、苯胺与氨基水杨酸共聚物0.5-10份、石墨烯粉末0.5-10份、紫外线吸收剂1-5份、助剂0.5-3份和有机溶剂15-30份；B组分为固化剂5-30份。
2.根据权利要求1所述的耐久型环氧树脂防腐涂料，其特征在于，所述环氧树脂为CYD-011X75、CYD-014S60、CYD-128T97、CYD-128T95、CYD-128T75、CYD-801、CYD-802、CYD-012中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的耐久型环氧树脂防腐涂料，其特征在于，所述紫外吸收剂为UV-326、UV-0、UV-9、UV-P、UV-234、UV-327、UV-328、UV-366、水杨酯苯酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的耐久型环氧树脂防腐涂料，其特征在于，所述助剂为消泡剂和流平剂；其中消泡剂为BYK-065，BYK-070，BYK-077，BYK-085，BYK-088或BYK-141；流平剂为BYK-300，BYK-310，BYK-320，BYK-322，BYK-331，BYK-333，BYK-378，BYK-388或BYK-UV3510。
5.根据权利要求1所述的耐久型环氧树脂防腐涂料，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃、乙酸丁酯、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的耐久型环氧树脂防腐涂料，其特征在于，所述固化剂为乙二胺、二亚乙基三胺、二乙胺基丙胺、异佛尔酮二胺、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐中的至少一种。
7.权利要求1-6任一所述耐久型环氧树脂防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、制备苯胺与氨基水杨酸共聚物
按质量比1:1混合苯胺与氨基水杨酸，加入丙酮，在转速100-600转/分钟、温度20-120℃条件下反应2-8小时，得到分子量为300-3000的苯胺与氨基水杨酸共聚物；
S2、制备耐久型环氧树脂防腐涂料
将环氧树脂、苯胺与氨基水杨酸共聚物、石墨烯粉末、紫外线吸收剂、助剂和有机溶剂在转速300-3000转/分钟条件下搅拌10-60分钟制得A组分，然后将A、B两组分混合均后即得耐久型环氧树脂防腐涂料。
8.权利要求1-6任一所述耐久型环氧树脂防腐涂料在制备室外耐久型防腐涂层中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述涂层通过将涂料刷涂或喷涂在基材上，在60-200℃温度下固化10-60分钟制得。
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