CN112876946B - 一种供热管道内壁耐温防腐粉体涂料及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料技术领域,具体涉及一种供热管道内壁耐温防腐粉体涂料及其制备与使用方法;由以下重量份配比的原料组成:环氧树脂50‑55份、双马来酰亚胺树脂34‑21份、丙烯酸树脂10‑15份、流平剂1.2‑1.5份、填料1.3‑1.6份、颜料0.3‑0.5份和固化剂3‑7份;将重量份配比的原料混合、粉碎至均匀,得到粉体涂料;然后将其涂敷或喷涂在预热后的基材钢板上或者供热管道内壁上,升温至110‑180℃进行梯度固化,则得到耐温防腐涂层;本发明利用反应诱导相分离技术,在体系中一步构筑由热固性/热固性树脂相分离结构和热固性/热塑性树脂相分离结构组成的多层次相分离结构,实现了涂层高耐热、高耐湿热、耐高低温循环、优异韧性、强附着力以及优异耐腐蚀性的有效结合。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域,具体涉及一种供热管道内壁耐温防腐粉体涂料及其制备与使用方法。
背景技术
众所周知,供热管道长期处于高温(120-130℃)、高湿(蒸汽)复杂环境中,极易产生金属腐蚀,降低供热管道强度、塑性、韧性等力学性能。因此,需要喷涂涂层予以保护。但是,高温高湿的环境对涂层的性能提出了更高的要求,既要求涂层能够长时间耐受高温(120-130℃)与高湿的环境,不会发生剥离、脱落与变形现象,又要求涂层具有足够的韧性和延展性,以满足其在高、低温交变过程中,与金属的粘接性能不受影响。目前,市场主流的耐温涂料在干燥环境下的耐温性能和防腐性能良好,但对既耐高热蒸汽(湿热性能)又耐腐蚀的粉体有机涂料几乎空白,尤其是供热管道内防腐专用耐温涂料(其特殊性还体现在对高低温的循环耐受性上)方面还没有相对应的满足条件的涂料体系。此外,传统供热管道涂层材料存在以下几方面的问题:一是基本都是液体喷涂涂料,存在溶剂挥发等问题,对环境有极大危害;二是采用热固性的耐高温涂层材料,存在韧性与延展性差的问题,在高、低温的交变冲击下,涂层与金属极易脱粘,降低其使用寿命。因此,研发环保且具有长使用寿命的涂料,近年来已经成为行业发展的热点。
目前,常用的供热管道涂料多数为环氧树脂体系涂料,该类涂料的优点是防腐与耐温性能优异,但其脆性较大,粘接性能差,当涂料长期在130℃使用时,易产生应力,导致其与金属材料脱粘,使用寿命降低。
发明内容
本发明克服现有技术的不足,提供一种供热管道内壁耐温防腐粉体涂料,在传统环氧树脂的基础上,分别利用双马来酰亚胺树脂耐湿热性能高、热塑性丙烯酸树脂附着力强和柔韧性好的特性,在共混体系中通过控制固化反应,利用反应诱导相分离技术,实现了在热塑性树脂/热固性树脂相分离的基础上热固性树脂/热固性树脂再次发生相分离的多层次相分离结构的成功制备。该涂料不仅具有耐高温涂料的优点,而且能在高温水环境中长期使用(耐湿热性能优异),此外,附着力高、韧性好、耐腐蚀性能优。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案为:一种供热管道内壁耐温防腐粉体涂料,由以下重量份配比的原料组成:环氧树脂50-55份、双马来酰亚胺树脂34-21份、丙烯酸树脂10-15份、流平剂1.2-1.5份、填料1.3-1.6份、颜料0.3-0.5份和固化剂3-7份;所述粉体涂料所形成的涂层内部形成了由热固性/热固性树脂相分离结构和热固性/热塑性树脂相分离结构组成的多层次相分离结构体系。
进一步的,所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E20、双酚A型环氧树脂E12和双酚F型环氧树脂中的一种或几种。
进一步的,所述双马来酰亚胺树脂为二苯甲烷二胺型双马来酰亚胺。
进一步的,所述丙烯酸树脂为MB-60和BR-116中的一种或两种。
进一步的,所述固化剂为DDM和DDS中一种或两种。
进一步的,所述填料为白炭黑、钛白粉、云母粉和滑石粉中的一种或几种。
本发明还提供一种供热管道内壁耐温防腐粉体涂料的制备方法,将重量份配比的固体丙烯酸树脂、固体环氧树脂、固体双马来酰亚胺树脂加入到粉碎机中进行粉碎搅拌,得到丙烯酸、环氧树脂、双马来酰亚胺共混树脂;随后向共混树脂中加入重量份配比的固化剂、流平剂、填料、颜料,进一步粉碎搅拌,当细度达到2500目以下,则得到耐温防腐粉体涂料;
另外本发明还提供上述制备方法制备的耐温防腐粉体涂料的使用方法:将制备得到的耐温防腐粉体涂料涂敷或喷涂在预热后的基材钢板上或者供热管道内壁上,升温至110-180℃进行梯度固化,形成耐温防腐涂层,所述涂层的内部形成了由热固性/热固性树脂相分离结构和热固性/热塑性树脂相分离结构组成的多层次相分离结构体系。
进一步的,所述梯度固化的具体工艺为,120℃下固化2小时,其余温度条件下固化1-4小时。
在固化过程中,丙烯酸树脂由于自身分子量大,与环氧树脂、双马来酰亚胺树脂在热力学上不相容,120℃时共混体系的粘度低,动力学上发生相分离;进一步升高温度,环氧树脂和双马来酰亚胺树脂体系中的其中一个组分优先发生反应,分子量增长,实现两种热固性树脂在热力学上的不相容,此时,两种热固性树脂还未交联,动力学上允许分子链运动,最终形成热固性/热固性树脂相分离的第二层次相分离结构。多层次相分离结构的产生,对涂层具有积极的综合影响,热塑性/热固性树脂共混体系的相分离结构为涂层提供了优异的韧性、附着力,热固性/热固性树脂形成的相分离结构为涂层提供了优异的耐热性、耐湿热性能、同时其自身的结构对韧性也有一定的贡献。
本发明中涉及两种相分离的同时构筑。其中丙烯酸树脂(热塑性树脂)和环氧树脂/双马来酰亚胺(热固性树脂)因为本身分子量存在差异,在热的作用下会优先发生热塑性/热固性树脂相分离的结构,这一相分离结构有助于提升材料的韧性,制备相对容易且报道较多。而环氧树脂(热固性树脂)/双马来酰亚胺树脂(热固性树脂)之间的相分离相对较难,罕见有报道,其主要难点在于两种热固性树脂初始分子量相近且分子增长过程中同时反应互相缠结而导致最终大多以均相存在。本发明中,采用环氧树脂的固化剂DDS或(和)DDM两种固化剂,优先使环氧树脂固化,且控制在双马来酰亚胺相对窄的加工窗口中,使得环氧树脂优先分子量增长,而双马来酰亚胺分子量变化不大,最终形成热固性/热固性树脂的相分离结构,该结构的形成一方面有助于进一步增加涂层韧性满足高低温循环需求,另一方面可以更有效的利用环氧树脂高附着力和双马来酰亚胺树脂高耐热和耐湿热的性能。此外,本发明也首次提出通过一步方法控制固化反应温度和固化剂种类来实现两种相分离结构(多层次结构)的同时制备。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果:
本发明所述涂料为环保型无溶剂粉体涂料,打破了传统液体涂料存在的有害物质放出、污染环境的问题,制备和施工使用过程中均无有害气体放出;尤其是,本发明在耐温性优异的环氧树脂和耐湿热性能优异的双马来酰亚胺树脂中,引入成膜性好、粘接性能强和柔韧性良好的热塑性丙烯酸树脂,并且利用反应诱导相分离技术,在体系中一步构筑多层次相结构,使涂层在具有优良防腐蚀性能的同时,还具有优异的成膜性、韧性、耐温性、耐湿热性以及与金属间的附着力,本发明也首次提出通过一步法控制固化反应温度和固化剂种类来实现两种相分离结构(多层次结构)的同时制备。
此外,本发明不含有机溶剂,制备和施工使用过程中无VOC有害气体放出,且生产工艺简单,使用方便,成本低廉。
附图说明
图1为实施例1制备的涂料喷涂在钢板上形成的涂层经耐水煮性能测试结果图。
图2为实施例1制备的涂料喷涂在钢板上形成的涂层经腐蚀性能测试后的结果图,a为测试之前,b为测试之后。
图3为实施例1制备的涂料喷涂在钢板上形成的涂层的热固/热固相分离(a)和热固/热塑相分离(b)的SEM照片
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例
将重量份配比的固体丙烯酸树脂、固体环氧树脂、固体双马来酰亚胺树脂加入到粉碎机中进行粉碎搅拌,得到丙烯酸、环氧树脂、双马来酰亚胺共混树脂;随后往共混树脂中加入重量份配比的固化剂、流平剂、填料、颜料,进一步粉碎搅拌,当细度达到2500目以下,则得到耐温防腐粉体涂料;具体重量份配比如表1所示,制备得到实施例1-5的粉体涂料。
表1实施例中各组分比例。
其中,实施例1所用的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E20,双马来酰亚胺树脂为二苯甲烷二胺型双马来酰亚胺,丙烯酸树脂为MB-60,固化剂为DDM,填料为白炭黑。
实施例2所用的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E12,双马来酰亚胺树脂为二苯甲烷二胺型双马来酰亚胺,丙烯酸树脂为BR-116,固化剂为DDS,填料为钛白粉。
实施例3所用的环氧树脂为双酚F型环氧树脂,双马来酰亚胺树脂为二苯甲烷二胺型双马来酰亚胺,丙烯酸树脂为MB-60和BR-116的混合物,固化剂为DDM,填料为云母粉和滑石粉的混合物。
实施例4所用的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E20和E12的混合物,双马来酰亚胺树脂为二苯甲烷二胺型双马来酰亚胺,丙烯酸树脂为BR-116,固化剂为DDS,填料为滑石粉。
实施例5所用的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E20,双马来酰亚胺树脂为二苯甲烷二胺型双马来酰亚胺,丙烯酸树脂为BR-116,固化剂为DDM和DDS的混合物,填料为滑石粉。
将实施1制备的涂料涂敷或喷涂在预热后的基材钢板上或者供热管道内壁上,升温至110-180℃进行梯度固化,其中120℃固化约2小时,其余温度反应1-4小时,形成涂层。
制板要求:将已制备好的涂料涂覆或喷涂于钢板上,常温放置3天。利用PTC水煮试验箱模拟供热管道高温环境进行涂层水煮实验。按国家标准GB1763-79测试涂层的耐化学腐蚀性能,将形成涂层的钢板样品先后经历酸碱腐蚀(5%的HCl中48h;5%的NaOH中48h)。
实施例1耐水煮性能测试结果见图1,可以看到,经过7天的水煮实验后,涂层表面光滑、完整,未出现气泡、剥离等现象,说明涂层附着力强且具有好的耐热、耐湿热性能。
实施例1耐化学腐蚀性能结果见图2,可以看到涂层在先后经历酸碱腐蚀后,其表面依然完好,显示了涂层优异的酸碱腐蚀性能。
实施例1多层次相分离结构如图3所示,可以看到涂层显示出热塑性/热固性树脂相分离结构和热固性/热固性树脂相分离结构的多层次结构。
Claims (6)
1.一种供热管道内壁耐温防腐粉体涂层,其特征在于,由以下重量份配比的原料组成:环氧树脂50-55份、双马来酰亚胺树脂34-21份、丙烯酸树脂10-15份、流平剂1.2-1.5份、填料1.3-1.6份、颜料0.3-0.5份和固化剂3-7份;所述填料为白炭黑、钛白粉、云母粉和滑石粉中的一种或几种;
将制备得到的耐温防腐粉体涂料涂覆在预热后的基材钢板上或者供热管道内壁上,升温至110-180℃进行梯度固化,形成耐温防腐涂层,所述涂层内部形成了由热固性/热固性树脂相分离结构和热固性/热塑性树脂相分离结构组成的多层次相分离结构体系;
所述梯度固化的具体工艺为,120oC下固化 2小时,120-180oC温度条件下固化1-4小时。
2.根据权利要求1所述的一种供热管道内壁耐温防腐粉体涂层,其特征在于,所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E20、双酚A型环氧树脂E12和双酚F型环氧树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种供热管道内壁耐温防腐粉体涂层,其特征在于,所述双马来酰亚胺树脂为二苯甲烷二胺型双马来酰亚胺。
4.根据权利要求1所述的一种供热管道内壁耐温防腐粉体涂层,其特征在于,所述丙烯酸树脂为MB-60和BR-116中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种供热管道内壁耐温防腐粉体涂层,其特征在于,所述固化剂为DDM和DDS中一种或两种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种供热管道内壁耐温防腐粉体涂层的制备方法,其特征在于,将重量份配比的固体丙烯酸树脂、固体环氧树脂、固体双马来酰亚胺树脂加入到粉碎机中进行粉碎搅拌,得到丙烯酸、环氧树脂、双马来酰亚胺共混树脂体系;随后向共混树脂体系中加入重量份配比的固化剂、流平剂、填料、颜料,进一步粉碎搅拌,当细度达到2500目以下,则得到耐温防腐粉体涂料。
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