CN113637388A - 一种异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆,涉及环氧防锈底漆加工技术领域。该防锈底漆由A、B两组分构成,其中A组分含氧化铁、锌黄、云母粉、滑石粉、硅灰石、钛白粉、超细硫酸钡、胺类固化剂、环氧促进剂、油性溶剂、气硅,B组分含油性溶剂、异氰酸酯基环氧树脂。本发明以异氰酸酯基环氧树脂为基料,综合物理和化学防锈原料的配比,使所得防锈底漆力学性能更佳,并具有良好的耐腐蚀性和附着力,保证了施工后的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于环氧底漆技术领域,具体涉及一种异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆。
背景技术
环氧防腐漆是以环氧树脂、改性环氧树脂为主要成膜物质的一类涂料,具有极好的附着力耐化学腐蚀性能,较好的耐碱性,涂层坚硬,是最主要的防腐漆品种,广泛用于耐腐蚀涂装,如大型化工设备、管道的内外壁涂装,也可用于非金属表面及湿热带条件使用的电器、管道仪表等。
相较于聚氨酯、丙烯酸类防腐涂料,传统双酚A型的环氧树脂多存在耐候性差等问题,究其原因是环氧树脂分子链上的双酚A基团在紫外线等强光下不稳定,易氧化。现有技术中已有很多方法对环氧树脂耐候性进行提升,如专利CN 102732201A通过使用昂贵的脂环族环氧树脂来提高整体成膜物质耐候性的方法,虽然耐候性提高了,但成本也大大上升;专利CN 102382551A公开使用了一种将传统双酚A型环氧树脂中易导致黄变等的苯环基团氢化的原料,从而从根本上去除影响耐候性的根源,但同样原材料成本极大上升,且氢化双酚A环氧树脂并未规模化投产;专利CN 102060814A公开了一种采用脂肪族四元醇同环氧氯丙烷发生脱酸反应制备脂肪族环氧树脂的技术手段,该方法制备的环氧树脂中不含任何对光敏感的基团,可从根本上提高环氧树脂的耐候性,但该方法产生氯化氢副产物,对设备和环境存在腐蚀、污染风险。
聚氨酯树脂原材料来源广泛、成本相对低廉且制备条件温和,尤其是脂肪族异氰酸酯基聚氨酯具有优异的耐候性,现有技术中也有很多利用聚氨酯改性环氧树脂提高耐候性的手段,如专利CN 101298535A公开了使用脂肪族异氰酸酯提高双酚A型环氧树脂的技术手段,但该技术中仍存在大量的双酚A基团,并不能从根本上解决耐候问题。
为解决以上问题,本发明提供了一种成本低廉的脂肪族异氰酸酯基环氧树脂防锈涂料,该涂料兼具环氧树脂的高附着力、耐酸碱腐蚀、涂层坚硬和脂肪族聚氨酯树脂耐候性强的优势。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆,其是由A、B两组分构成;按重量份计,所述A组分含氧化铁10-20份、锌黄1-3份、云母粉0.5-1份、滑石粉1-15份、硅灰石1-15份、钛白粉1-15份、超细硫酸钡1-15份、胺类固化剂10-20份、环氧促进剂0.1-1份、油性溶剂10-20份、气硅0.5-1份;所述B组份含油性溶剂10份、异氰酸酯基环氧树脂80份。
其中,所述胺类固化剂为聚酰胺,其胺值为200。
所述环氧促进剂为DMP-30。
所述油性溶剂为二甲苯。
所述异氰酸酯基环氧树脂的制备流程如下:
1)将双官能团环氧树脂和单官能团羧酸化合物混合,升温至120℃后加入两者总重量1-5%的三苯基膦,开环反应4h,得到同时含有羟基和环氧基团的齐聚物;
2)待步骤1)的反应体系降温至60℃,加入二异氰酸酯化合物并缩聚反应4h,得到所述异氰酸酯基环氧树脂。
进一步地,所用双官能团环氧树脂、单官能团羧酸化合物和二异氰酸酯化合物的摩尔比为2:2:1;所述双官能团环氧树脂包括乙二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、戊二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的一种;所述单官能团羧酸化合物为含4-18个碳原子的饱和脂肪酸中的任意一种;所述二异氰酸酯化合物包括六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种。
所述A组分中还含有添加剂;所述添加剂包括增稠剂、消泡剂、防闪锈剂、分散剂和流平剂,其用量占A组分总重量的百分数分别为0.2-0.5%、0.2-0.6%、0.4-1.2%、0.5-2%和0.5-1%。
进一步地,所述增稠剂为膨润土或羟乙基纤维素,所述消泡剂为赢创DF-104E、DF-110D中的至少一种;所述分散剂为BYK-190,所述流平剂为TEGO4100。
所述异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆的制备包括如下步骤:
a)按配方分别称取A组分及B组分所需原料;
b)将A组分所用原料投入至研磨机中进行研磨,然后将其转投入分散机中,经高速分散后取出;
c)将B组分所用原料投入至分散机中进行分散后取出;
d)施工时,将处理好的A组分和B组份物料按重量比5:1混匀后进行刷涂或喷涂。
其中,步骤b)中所用研磨机的功率为20-22KW,研磨时间为60-70min,研磨后物料的细度控制在≤20μm。所述高速分散的转速为1000-1500r/min,分散时间为30-40min。
步骤c)中所述分散的转速为300-400r/min,分散时间为15-20min。
本发明的显著优势在于:
本发明以异氰酸酯基环氧树脂为基料,综合物理和化学防锈原料的配比,使所得防锈底漆具有良好的耐腐蚀性和附着力,保证了施工后的使用寿命,值得推广。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
1. 异氰酸酯基环氧树脂的合成:
A1.将202g(1mol)丁二醇二缩水甘油醚和88g(1mol)正丁酸混合,升温至120℃,然后加入2.9g三苯基膦为催化剂,反应4h,通过羧酸对环氧的开环反应得到1mol同时含有羟基和环氧基团的齐聚物;
A2.待反应体系降温至60℃,加入111g(0.5mol)异佛尔酮二异氰酸酯,并继续反应4h,通过羟基和异氰酸酯基团的缩聚反应得到1mol异氰酸酯基环氧树脂。
2. 防锈底漆的配制:
(1)原料配比:称取氧化铁15份、锌黄3份、钛白粉10份、滑石粉8.9份、硅灰石10份、超细硫酸钡8份、二甲苯20份、固化剂聚酰胺19.4份、促进剂DMP-30 0.6份、气硅0.5份、云母粉0.5份、BYK190 2份、膨润土0.5份、防闪锈剂0.5份、DF-104E 0.3份、DF-110D 0.3份,TEGO4100 0.5份作为A组份;异氰酸酯基环氧树脂80份、二甲苯10份作为B组份;
(2)原料研磨:将A组分所用原料投入至功率为22KW的研磨机中研磨60min,使研磨后的物料细度≤20微米;
(3)原料分散:将研磨后的A组分原料转投入至分散机中,1500r/min高速分散40min后取出,另将B组分所用原料投入至分散机中,350r/ min分散20min;
(4)施工时,将处理好的A组分物料100份和B组份物料20份混匀后进行刷涂或喷涂。
实施例2
1. 异氰酸酯基环氧树脂的合成:
A1.将174g(1mol)乙二醇二缩水甘油醚和284g(1mol)十八酸混合,升温至120℃,然后加入22.9g三苯基膦为催化剂,反应4h,通过羧酸对环氧的开环反应得到1mol同时含有羟基和环氧基团的齐聚物;
A2.待反应体系降温至60℃,继续加入111g(0.5mol)异佛尔酮二异氰酸酯,并继续反应4h,通过羟基和异氰酸酯基团的缩聚反应得到1mol异氰酸酯基环氧树脂;
2. 防锈底漆的配制:
(1)原料配比:称取氧化铁15份、锌黄3份、钛白粉10份、滑石粉8.9份、硅灰石10份、超细硫酸钡8份、二甲苯20份、固化剂聚酰胺19.4份、促进剂DMP-30 0.6份、气硅0.5份、云母粉0.5份、BYK190 2份、膨润土0.5份、防闪锈剂0.5份、DF-104E 0.3份、DF-110D 0.3份,TEGO4100 0.5份作为A组份;异氰酸酯基环氧树脂80份、二甲苯10份作为B组份。
(2)原料研磨:将A组分所用原料投入至功率为22KW的研磨机中研磨60min,使研磨后的物料细度≤20微米;
(3)原料分散:将研磨后的A组分原料转投入至分散机中,1500r/min高速分散40min后取出,另将B组分所用原料投入至分散机中,350r/ min分散20min;
(4)施工时,将处理好的A组分物料100份和B组份物料20份混匀后进行刷涂或喷涂。
实施例3
1. 异氰酸酯基环氧树脂的合成:
A1.将350g(1mol)聚丙二醇二缩水甘油醚和200g(1mol)十二酸混合,升温至120℃,然后加入16.5g三苯基膦为催化剂,反应4h,通过羧酸对环氧的开环反应得到1mol同时含有羟基和环氧基团的齐聚物;
A2.待反应体系降温至60℃,加入84g(0.5mol)六亚甲基二异氰酸酯,并继续反应4h,通过羟基和异氰酸酯基团的缩聚反应得到1mol异氰酸酯基环氧树脂;
2. 防锈底漆的配制:
(1)原料配比:称取氧化铁15份、锌黄3份、钛白粉10份、滑石粉8.9份、硅灰石10份、超细硫酸钡8份、二甲苯20份、固化剂聚酰胺19.4份、促进剂DMP-30 0.6份、气硅0.5份、云母粉0.5份、BYK190 2份、膨润土0.5份、防闪锈剂0.5份、DF-104E 0.3份、DF-110D 0.3份,TEGO4100 0.5份作为A组份;异氰酸酯基环氧树脂80份、二甲苯10份作为B组份。
(2)原料研磨:将A组分所用原料投入至功率为22KW的研磨机中研磨60min,使研磨后的物料细度≤20微米;
(3)原料分散:将研磨后的A组分原料转投入至分散机中,1500r/min高速分散40min后取出,另将B组分所用原料投入至分散机中,350r/ min分散20min;
(4)施工时,将处理好的A组分物料100份和B组份物料20份混匀后进行刷涂或喷涂。
实施例4
1. 异氰酸酯基环氧树脂的合成:
A1.将400g(1mol)聚乙二醇二缩水甘油醚和144g(1mol)辛酸混合,升温至120℃,然后加入13.6g三苯基膦为催化剂,反应4h,通过羧酸对环氧的开环反应得到1mol同时含有羟基和环氧基团的齐聚物;
A2. 待反应体系降温至60℃,加入84g(0.5mol)六亚甲基二异氰酸酯,并继续反应4h,通过羟基和异氰酸酯基团的缩聚反应得到1mol异氰酸酯基环氧树脂;
2. 防锈底漆的配制:
(1)原料配比:称取氧化铁15份、锌黄3份、钛白粉10份、滑石粉8.9份、硅灰石10份、超细硫酸钡8份、二甲苯20份、固化剂聚酰胺19.4份、促进剂DMP-30 0.6份、气硅0.5份、云母粉0.5份、BYK190 2份、膨润土0.5份、防闪锈剂0.5份、DF-104E 0.3份、DF-110D 0.3份,TEGO4100 0.5份作为A组份;异氰酸酯基环氧树脂80份、二甲苯10份作为B组份。
(2)原料研磨:将A组分所用原料投入至功率为22KW的研磨机中研磨60min,使研磨后的物料细度≤20微米;
(3)原料分散:将研磨后的A组分原料转投入至分散机中,1500r/min高速分散40min后取出,另将B组分所用原料投入至分散机中,350r/ min分散20min;
(4)施工时,将处理好的A组分物料100份和B组份物料20份混匀后进行刷涂或喷涂。
将利用实施例1-4所得防锈底漆制备的涂层进行性能测试,测试依据为:铅笔硬度:GB 6739-86;拉伸强度和断裂伸长率:GB/T 13937-1992;剥离强度:GB/T2792-2014;光老化:GB/T14522-1993。同时,将实施例1-4中使用的异氰酸酯基环氧树脂替换为双酚A型E51环氧树脂后制备的涂料分别作为对比例1-4。
表1 性能测试结果
由结果可见,利用异氰酸酯基环氧树脂制备的涂料涂层同利用E51型环氧树脂制备的涂料涂层相比,二者在硬度上无明显差异,在拉伸强度、断裂伸长率和剥离强度上也基本一致;而在光老化后的性能保留率上,异氰酸酯基环氧树脂制备的涂料涂层明显优于E51型环氧树脂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆,其特征在于:所述防锈底漆由A、B两组分构成;按重量份计,所述A组分含氧化铁10-20份、锌黄1-3份、云母粉0.5-1份、滑石粉1-15份、硅灰石1-15份、钛白粉1-15份、超细硫酸钡1-15份、胺类固化剂10-20份、环氧促进剂0.1-1份、油性溶剂10-20份、气硅0.5-1份;所述B组份含油性溶剂10份、异氰酸酯基环氧树脂80份。
2.根据权利要求1所述的异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆,其特征在于:所述异氰酸酯基环氧树脂的制备包括如下步骤:
1)将双官能团环氧树脂和单官能团羧酸化合物混合,升温至120℃后加入两者总重量1-5%的三苯基膦,开环反应4h,得到同时含有羟基和环氧基团的齐聚物;
2)待步骤1)的反应体系降温至60℃,加入二异氰酸酯化合物并缩聚反应4h,得到所述异氰酸酯基环氧树脂。
3.根据权利要求2所述的异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆,其特征在于:所用双官能团环氧树脂、单官能团羧酸化合物和二异氰酸酯化合物的摩尔比为2:2:1;
其中,所述双官能团环氧树脂包括乙二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、戊二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的一种;
所述单官能团羧酸化合物为含4-18个碳原子的饱和脂肪酸中的任意一种;
所述二异氰酸酯化合物包括六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆,其特征在于:所述胺类固化剂为聚酰胺,其胺值为200;所述环氧促进剂为DMP-30;所述油性溶剂为二甲苯。
5.根据权利要求1所述的异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆,其特征在于:所述A组分中还含有添加剂;所述添加剂包括增稠剂、消泡剂、防闪锈剂、分散剂和流平剂,其用量占A组分总重量的百分数分别为0.2-0.5%、0.2-0.6%、0.4-1.2%、0.5-2%和0.5-1%。
6.根据权利要求5所述的异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆,其特征在于:所述增稠剂为膨润土或羟乙基纤维素,所述消泡剂为赢创DF-104E、DF-110D中的至少一种;所述分散剂为BYK-190,所述流平剂为TEGO4100。
7.根据权利要求1所述的异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆,其特征在于:其制备包括如下步骤:
a)按配方分别称取A组分及B组分所需原料;
b)将A组分所用原料投入至研磨机中进行研磨,然后将其转投入分散机中,经高速分散后取出;
c)将B组分所用原料投入至分散机中进行分散后取出;
d)施工时,将处理好的A组分和B组份按重量比5:1混匀后进行刷涂或喷涂。
8.根据权利要求7所述的异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆,其特征在于:步骤b)中所用研磨机的功率为20-22KW,研磨时间为60-70min,研磨后物料的细度控制在≤20μm。
9.根据权利要求7所述的异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆,其特征在于:步骤b)中所述高速分散的转速为1000-1500r/min,分散时间为30-40min。
10.根据权利要求7所述的异氰酸酯基环氧树脂防锈底漆,其特征在于:步骤c)中所述分散的转速为300-400r/min,分散时间为15-20min。
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