CN113683937A - 超高固体分高耐久环保型低表面处理环氧厚浆涂料及其制备方法 - Google Patents

超高固体分高耐久环保型低表面处理环氧厚浆涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

超高固体分高耐久环保型低表面处理环氧厚浆涂料及其制备方法，涉及金属表面防腐处理技术领域，将中粘度环氧树脂、低粘度环氧树脂、不饱和聚酯树脂、丙酮、乙醇、改性磷酸锌、铁红、铝银浆、云母氧化铁、填料、附着力促进剂、高效分散剂和其它助剂在搅拌机内搅拌均匀，经调整粘度后，在施工前混入固化剂。本发明制成的低表面处理涂料施工方便，做到了绿色涂料绿色涂装绿色应用，适用于各类钢结构的防腐维修及新建钢结构。

Description

超高固体分高耐久环保型低表面处理环氧厚浆涂料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及金属表面防腐处理技术领域，特别是溶剂型低表面处理环保涂料的技术。
背景技术
当前防腐涂料的主流产品是溶剂型涂料。溶剂型涂料含大量挥发性有机溶剂，其污染的危害性有以下两方面：（1）有毒溶剂挥发到大气中，对大气造成一次污染。（2）挥发性有机溶剂的光化学反应产生的臭氧、氮氧化物等有毒物是近几年大气雾霾的主要诱因，对大气造成二次污染，据统计，每年由涂料释放到大气中的VOC高达数百万吨，既污染了环境又浪费了资源。因而，开发低污染的高固体分溶剂型涂料，做到源头控制，是涂料工业的发展目标之一。另外，减少涂料重涂次数，通过提高涂料产品的耐久性，来间接减少VOC的排放，也是涂料行业环保治理的有效措施。
专利文献ZL201510418406.6公开了一种无苯、无毒、长效低表面处理环氧厚浆涂料及其制备方法，该技术所研HS无苯无毒低表面处理环氧厚浆涂料实现了绿色环保涂料在低表面处理条件下获得较高性能的目标，其固含量为82%，VOC含量为236 g/L，达到GB/T35602-2017《绿色产品评价 涂料》标准对高固体份涂料的要求，是环保、高性能、施工方便的新型涂料。但是，该涂料的VOC含量还应该进一步降低，以适应更严荷的环保限值指标要求。进一步提高该涂料的耐酸碱性能、耐浸水性能，以使该涂料能适应更严荷的环境。
随着当前环保进程的加强，有关涂料中VOC排放标准的要求将越来越严荷。因而，进一步提高上述涂料的环保性能和耐久性能，是该类型涂料持续研究的方向之一。
发明内容
为了克服以上现有技术缺陷，本发明的目的是对HS无苯无毒低表面处理涂料进行环保性能和耐久性能提升，使该类型涂料的VOC含量接近于无溶剂涂料的要求，并在高腐蚀环境等级中具有高的耐久性能。
本发明超高固体分高耐久环保型低表面处理环氧厚浆涂料由中粘度环氧树脂6101、低粘度环氧树脂0164、不饱和聚酯树脂304、丙酮、乙醇、改性磷酸锌、铁红、铝银浆、云母氧化铁、凹土、填料、附着力促进剂、高效分散剂、助剂和固化剂混合组成。
上述高效分散剂为上海毅克化学有限公司销售的YCK2200润湿分散剂。
上述附着力促进剂为上海毅克化学有限公司销售的YCK6010硅烷偶联剂。
上述低粘度环氧树脂0164为南通星辰合成材料有限公司生产的型号为0164的环氧树脂。
本发明的主要技术措施的机理如下：
1、选用与中粘度环氧树脂6101相容性好的低粘度环氧树脂0164，两者联用，可以有效降低涂料体系的粘度，达到减少溶剂用量，降低涂料VOC的目的。
2、选用上海毅克化学有限公司YCK2200润湿分散剂作为高效分散剂，使颜填料充分分散并降低涂料的粘度，达到减少溶剂用量，降低涂料VOC并提高涂料耐久性的目的。高效分散剂降粘机理是熵排斥稳定性机理：高效分散剂的锚固基团锚固于颜填料表面，而其亲油溶剂化链段在树脂溶液中充分舒展，在颜填料粒子周围形成一定厚度的溶剂化高分子链段阻隔层，使颜填料粒子间作用力非常低，颜填料粒子被充分分散，达到降低涂料粘度的目的。由于所选用的高效分散剂中溶剂化链段占比非常高并与HS涂料的树脂体系相容性非常好，故而达到高降粘效果。
3、选用上海毅克化学有限公司YCK6010硅烷偶联剂为附着力促进剂，能够与金属基材和涂料体系发生双向反应，以提高附着力,从而达到提高涂层耐久性的目的。
4、掺加不饱和聚酯树脂304，以改善韧性；采用丙酮、乙醇配制成附着力较高的环保溶剂；采用纽碧莱106改性磷酸锌为主要防锈颜料，并配以稳定性好的铁红、片状结构良好密封性能优异的铝银浆和云铁红颜料；选用密封性和耐磨性能良好的绢云母粉和滑石料为填料；选用防流挂性较好的100A凹土作触变剂；选用常规消泡剂和流平剂。
本发明所用材料均为无毒、绿色环保材料，对人体无伤害。制成涂料的VOC含量按我国国标测试为138g/L ，达到GB/T35602-2017《绿色产品评价 涂料》标准中水性工业涂料VOC含量≤200 g/L的限值要求，按美国标准（丙酮豁免）计算则VOC为95g/L，达到GB30981-2020《工业防护涂料中有害物质限量》标准中对无溶剂涂料VOC含量100g/L的限值要求。该涂料拉开法附着力，耐酸碱性能、耐浸水性能、耐盐雾性能及耐老化性能均达到或超过设定的技术指标要求。该涂料实现了溶剂型涂料在生产、施工和使用全过程的无害化要求，与国内国际同类型涂料相比环保性能和技术性能均处于领先水平。
进一步地，本发明所述中粘度环氧树脂6101、低粘度环氧树脂0164、不饱和聚酯树脂304、丙酮、乙醇、改性磷酸锌、铁红、铝银浆、云母氧化铁、凹土、填料、附着力促进剂、高效分散剂和助剂的混合质量比为9∶1∶1∶1∶1∶2∶1∶1.5∶4∶0.6∶4.6∶0.084∶0.68∶0.116。
上述混合比最重要的为：
1、颜基比：使基料在大量颜填料周围形成连续涂膜。
2、改性磷酸锌用量：涂膜的防锈能力随改性磷酸锌用量的增加面增强，但当增加到一定程度时，涂膜防锈能力不再有明显改善，经产品说明书推荐选定磷酸锌的用量为7.2%。
3、高效分散剂的用量：高效分散剂为酸性亲水物质，掺量不能大，达到效果就行。根据产品说明书推荐用量为颜填料的5%。
本发明另一目的是提出以上涂料的制备方法。
先将中粘度环氧树脂6101、低粘度环氧树脂0164、不饱和聚酯树脂304、丙酮、乙醇、改性磷酸锌、铁红、铝银浆、云母氧化铁、凹土、填料、附着力促进剂、高效分散剂和助剂在搅拌机内搅拌均匀，经乙醇调整粘度至1000-2000mPas后（达到该粘度范围可顺利施工），在施工前混入固化剂。
以上工艺仅需两步，方便生产和现场操作。本发明形成的涂料的固化剂固化温度为-10℃以上。由于上述双组份涂料固化时间较短，故必须在施工前混入乙组份固化剂以利涂料涂装。
具体实施方式
一、制备工艺：
1、原料称重：
以下16种甲组份原料，合计数为：2.758kg，具体称量为：
1）中粘度环氧树脂6101：0.9kg。
2）低粘度环氧树脂：0.1kg；本例选用南通星辰合成材料有限公司销售的型号为0164的环氧树脂。
3）不饱和聚酯树脂：0.1 kg；本例选用上海新华树脂厂销售的型号为304的不饱和聚酯树脂。
4）丙酮：0.1 kg。
5）乙醇：0.1kg。
6）改性磷酸锌： 0.2kg；本例选用上海纽碧莱颜料国际贸易有限公司经销的型号为106的改性磷酸锌，为一种无毒性防锈颜料。
也可选用德国凯佰磷酸锌。
7）铝银浆：0.15 kg。
8）铁红：0.1 kg。
9）云母氧化铁（红）：0.4 kg。
10）云母粉：0.23 kg。
11）滑石粉：0.23 kg。
12）100A凹土触变剂：0.06 kg。
13）高效分散剂：0.068 kg；本例选用上海毅克化学有限公司销售的YCK2200润湿分散剂。
14）YCK1300流平剂：0.0043kg。
15）YCK645消泡剂：0.0073kg。
16）附着力促进剂： 0.0084kg；本例选用上海毅克化学有限公司销售的YCK6010硅烷偶联剂。
乙组份原料：
绿色环保固化剂（－10℃以上可固化）：0.68kg；本例选用上海经天新材料科技有限公司销售的6015腰果壳液固化剂。
2、涂料加工过程：
将以上称量的16种甲组份原料在搅拌机内搅拌均匀后，以乙醇调整粘度至1000～2000mPas，即得甲组份涂料。在施工前混入称量的乙组份固化剂，即取得涂料HS303。
二、制成涂料的主要性能：
1、根据本发明涂料的特性，参考HG/T 4564-2013《低表面处理容忍性环氧涂料》、JG/T224-2007《建筑用钢结构防腐涂料》、GB/T30790.6-2014《色漆和清漆 防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护 第6部分：实验室性能测试方法》等标准对低表面处理涂料及高耐久防腐涂料的技术要求，提出了本发明涂料的各项技术指标要求（见表1）；本发明涂料的环保性能则参考GB30981-2020《工业防护涂料中有害物质限量》、GB/T35602-2017《绿色产品评价 涂料》的标准要求及欧盟、美国等国外相关法规与标准进行评价（见表2）。
2、本发明涂料的物化、机械性能及耐久性能见表3，本发明涂料的环保性能见表4。
由表3、表4可见，涂料HS303的各项技术性能和环保性能均达到或超过设定的技术指标。
表1 涂料的各项技术性能指标和试验方法列表
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2 涂料的各项环保性能指标和试验方法列表
Figure 296765DEST_PATH_IMAGE002
表3 涂料的物化、机械性能及耐久性能表
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表4 涂料的环保性能表
Figure 276222DEST_PATH_IMAGE004
本发明涂料不同表面处理试件附着力、耐久性能对比见表5。
由表5可见，与除锈试件比较，带锈漆试件附着力略有提高，除锈带水试件附着力有少许降低，但降低率未超过10%，且降低后的数据仍大于预期指标。经500h耐盐雾试验，除锈、带锈漆、除锈带水试件合格（外观无异常），经1000h耐盐雾试验，除锈、带锈漆试件合格（边角少量锈蚀），除锈带水试件板面出现少量微泡。经168h耐酸性试验，除锈、带锈漆试件合格（外观除轻微变色外，无其它异常），除锈带水试件板面出现少量微泡。经168h耐碱性试验，除锈、带锈漆、除锈带水试件合格（外观除轻微变色外，无其它异常）。经3000 h耐浸水性试验，除锈、带锈漆试件合格（外观无异常），除锈带水试件板面出现微量小泡。
表5 涂料不同表面处理试件性能对比表
Figure DEST_PATH_IMAGE005
各种低表面处理涂料的性能比对见表6。
表6 各种低表面处理涂料的性能比对表
Figure 869008DEST_PATH_IMAGE006
由表6可见，本院研制的HS303低表面处理环氧厚浆涂料的环保耐久综合性能处于国内国际领先水平。

Claims (5)

1.超高固体分高耐久环保型低表面处理环氧厚浆涂料，其特征在于由中粘度环氧树脂6101、低粘度环氧树脂0164、不饱和聚酯树脂304、丙酮、乙醇、改性磷酸锌、铁红、铝银浆、云母氧化铁、凹土、填料、附着力促进剂、高效分散剂、助剂和固化剂混合组成。
2.根据权利要求1所述超高固体分高耐久环保型低表面处理环氧厚浆涂料，其特征在于所述高效分散剂为上海毅克化学有限公司销售的YCK2200润湿分散剂；所述附着力促进剂为上海毅克化学有限公司销售的YCK6010硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1所述超高固体分高耐久环保型低表面处理环氧厚浆涂料，其特征在于所述低粘度环氧树脂0164为南通星辰合成材料有限公司生产的型号为0164的环氧树脂。
4.根据权利要求1或2或3所述超高固体分高耐久环保型低表面处理环氧厚浆涂料，其特征在于所述中粘度环氧树脂6101、低粘度环氧树脂0164、不饱和聚酯树脂304、丙酮、乙醇、改性磷酸锌、铁红、铝银浆、云母氧化铁、凹土、填料、附着力促进剂、高效分散剂和助剂的混合质量比为9∶1∶1∶1∶1∶2∶1∶1.5∶4∶0.6∶4.6∶0.084∶0.68∶0.116。
5.如权利要求1所述超高固体分高耐久环保型低表面处理环氧厚浆涂料的制备方法，其特征在于先将中粘度环氧树脂6101、低粘度环氧树脂0164、不饱和聚酯树脂304、丙酮、乙醇、改性磷酸锌、铁红、铝银浆、云母氧化铁、凹土、填料、附着力促进剂、高效分散剂和助剂在搅拌机内搅拌均匀，经乙醇调整粘度至1000-2000mPas后，在施工前再混入固化剂。
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