CN113956758A - 一种船用防锈漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本方案公开了一种船用防锈漆及其制备方法，该防锈漆甲组分通过在质量份数为100份的E51环氧树脂中加入5～15份的氯化橡胶、10～16份的碳酸钙，45～60份的滑石粉、18～27份的氧化铁红、22～30份的二甲苯、9～15份的正丁醇、6～12.5份的功能助剂、20～28份的增粘环氧树脂、45～60份的防锈颜料，良好分散后砂磨得到。另外，该防锈漆乙组分采用改性胺固化剂或聚酰胺固化剂，用量为75～100份。该防锈漆韧性优秀、抗冲击能力强；且表干、实干速度快，拥有优秀的工艺性能；同时具有良好的耐盐雾性能，能够满足船体钢结构通用防锈漆的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及金属包含涂层技术领域，特别涉及一种船用防锈漆及其制备方法。
背景技术
金属及合金制品遍布于日常的生产与生活之中，为人们提供了极大的便利。但同时在金属腐蚀的影响之下，人们的生命安全、财产安全也受到了极大的危害。据国外统计报道，世界上每年生产的钢铁中，约有三分之一会因金属腐蚀而失去使用价值。而长期处于海水浸泡、飞溅区之中的船舶钢铁正是其中遭受腐蚀影响最严重的一部分。
按照防腐机理，防腐蚀涂层分为屏蔽涂层、自牺牲涂层、钝化涂层，目前船体防腐涂层通常采用屏蔽涂层，通过构建迷宫结构，阻止和延缓氧、氯离子等腐蚀因子与船体钢结构接触，并适当添加较钢铁电位更低的金属，如锌、铝、镁，通过牺牲阳极材料对船体提供阴极保护，通过以上协同作用，延缓船体钢结构的腐蚀。双组分环氧铝粉漆体系中含有片状铝粉材料，片状铝粉材料既可以延缓腐蚀因子的传递速率，又可以通过牺牲阳极的方法实现对钢结构的保护。
环氧涂料具有强度高、粘接性能好，耐蚀性好等优点，在防腐的应用中十分广泛。但在应用于船体防锈上时，往往因为其固化后韧性不足，难以应对海洋环境下船体受到的冲击和环境变化，导致的应力释放不足，出现开裂、脱落等现象。这一特性使环氧涂料的增韧成为了研究的重点之一。
20世纪60年代，国外开展了带有活性端基的液体橡胶增韧环氧树脂的研究。目前，普遍被人们接受的增韧理论为：橡胶作为一种优良的低应力改性剂，其内部分子结构中含有许多活性基团如氨基、羧基、羟基、异氰酸酯基等，这些活性基团可与环氧树脂中的环氧基、仲羟基等活性基团发生反应并形成嵌段聚合物。当橡胶改性的环氧树脂作为基体制得的材料在发生断裂时，其断裂面的平滑裂纹遇到柔性橡胶时会向更细小、分散的次级裂纹转变，应力场强度衰减，进而使韧性成倍提高。
目前较为成熟的环氧树脂增韧剂为端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)、端羟基丁腈橡胶(HTBN)、端羧基聚丁二烯(HTPB)、端环氧基丁腈橡胶(ETBN)。近年来，通过构建核壳结构聚合物增韧环氧树脂也被广泛报道，当材料受到冲击时，内核可作为应力集中体，既能诱发银纹和剪切带吸收能量，又能终止银纹。
其他增韧聚合物还包括含有上述基团的各种聚醚、含氟聚醚、聚醚聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚丁二烯和硅橡胶类。这些增韧剂因为其与环氧树脂相容性较差，易与环氧树脂固化而产生竞争，也会影响分相形态的差异，导致增韧效果变化。
发明内容
本方案的一个目的在于提供一种船用防锈漆，该防锈漆韧性优秀、抗冲击能力强；且表干、实干速度快，拥有优秀的工艺性能；同时具有良好的耐盐雾性能，能够满足船体钢结构通用防锈漆的使用要求。
本方案的另一个目的在于提供一种船用防锈漆的制备方法。
为达到上述目的，本方案如下：
一种船用防锈漆，包括甲乙组分，其中甲组分包含以重量份计的下述组分， E-51环氧树脂100份、二甲苯22～30份、正丁醇9～15份、氯化橡胶5～15份、氧化铁红18～27份、碳酸钙10～16份、滑石粉45～60份、功能助剂6～12.5份、增粘环氧树脂20～28份、防锈颜料45～60份；
所述乙组分包含以重量份计的固化剂75～100份。
优选的，所述防锈漆包含以重量份计的下述组分，E-51环氧树脂100份、二甲苯25～27份、正丁醇8～10份、氯化橡胶13～15份、氧化铁红25～27份、碳酸钙12～14份、滑石粉44～46份、功能助剂8～10份、增粘环氧树脂26～28份、防锈颜料57～59份、固化剂75～100份。
优选的，所述防锈漆中氯化橡胶的结构单元分子量为360～400。
优选的，所述增粘环氧树脂包含E-20环氧树脂、E-44环氧树脂和E-39环氧树脂中的一种或多种。
优选的，所述防锈颜料为铝银浆或片状铝粉。
优选的，所述功能助剂包含分散剂、流平剂和流变剂。
优选的，所述分散剂为具有酸性基团的共聚体溶液；所述流平剂为聚丙烯酸酯溶液；所述流变剂为脲改性聚酰胺溶液。
优选的，所述固化剂包含改性酚醛胺和聚酰胺中的一种或两种。
第二方面，提供一种船用防锈漆的制备方法，用于制备所述船用防锈漆的甲组分的制备包括如下步骤：
将100份E-51环氧树脂、22～30份二甲苯、9～15份正丁醇、5～15份氯化橡胶、18～27份氧化铁红、10～16份碳酸钙、45～60份滑石粉、6～12.5份功能助剂混合，分散均匀并通过砂磨机进行砂磨，得到混合物。
将20～28份增粘环氧树脂、45～60份防锈颜料加入到上述的混合物中，高速分散至均匀，过滤分装即可得到所述船用防锈漆的甲组分；
将甲乙组分混合均匀，即得所述船用防锈漆；
其中，所述乙组分包含75～100份固化剂。
本方案的有益效果如下：
该防锈漆韧性优秀、抗冲击能力强；且表干、实干速度快，拥有优秀的工艺性能；同时具有良好的耐盐雾性能，能够满足船体钢结构通用防锈漆的使用要求。
试验证明本申请制备的防锈漆与喷砂钢板基材的粘接强度稳定大于8MPa，进行1mm韧性测试无裂纹，抗冲击能力达50～70cm，耐盐雾性大于1440小时，耐阴极剥离性能满足GB/T 6822需求。
具体实施方式
下面对本方案的实施方式作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅是本方案的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本方案中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
现有技术中为克服液态弹性体改性剂的缺点，出现了用预制弹性微球增韧的方法，在环氧树脂中原地聚合聚丙烯酸酯等材料的微球，其改性后的环氧树脂具有良好的增韧效果，内应力也大大降低。
纳米粒子的改性也可以提高环氧树脂材料的韧性，但是纳米粒子制备及分散一直是制约纳米粒子应用的技术难点。
本申请发明人提出的防锈漆，使用氯化橡胶作为增韧剂。氯化橡胶在涂料体系中并不会与环氧树脂进行交联，而是作为单体均匀分散于涂料体系当中。当漆膜受到冲击时，独立存在的氯化橡胶将会表现出类似预制橡胶微球的特点，作为力学上的一个弱点存在。当受力时，氯化橡胶将受到连续集中的应力，位于裂缝前端的微粒将由于这种应力最早诱发微裂纹。但氯化橡胶微粒作为微裂纹的起始点，又可以作为另一裂纹的终止点，大量的微裂纹既能吸收能量，又弥散了裂缝前段的应力集中，大大增加了材料的韧性。
此外，氯化橡胶存在单组分成膜的能力，当双组分涂料涂覆于基材上后，氯化橡胶能够单组分快速成膜，极大地缩短了漆膜的表干时间，为施工提供了便利；而混合后未能接触空气、处于容器中的涂料，由于其与空气接触面积较小，溶剂挥发较慢，氯化橡胶无法固化，其适用期也未见明显缩短。
本申请的船用防锈漆针对环氧涂料韧性较差的问题提出了有效的增韧方案，同时保留了环氧涂料本身的优秀性能。其具有良好的防锈能，粘接强度高，韧性优秀，能够满足远洋航行时对防锈与物理性能的需求。
一种船用防锈漆，包含以重量份计的下述组分，E-51环氧树脂100份、二甲苯22～30份、正丁醇9～15份、氯化橡胶5～15份、氧化铁红18～27份、碳酸钙10～16份、滑石粉45～60份、功能助剂6～12.5份、增粘环氧树脂20～28份、防锈颜料45～60份，将包含上述组分的组合物作为组成船用防锈漆的甲组分。
将75～100份的固化剂作为组成船用防锈漆的乙组分，所述固化剂可以选择改性酚醛胺和/或聚酰胺。
本发明所述的船用防锈漆应同时包含甲组分和乙组分。
下面通过具体的实施例，对本申请方案做进一步的说明。
实施例1
防锈漆由甲乙双组分组成。
防锈漆甲组分：在100份的E-51环氧树脂中依次加入30份二甲苯、11份正丁醇、8份氯化橡胶、20份氧化铁红、12份碳酸钙、60份滑石粉、6份功能助剂并混合，分散均匀并通过砂磨机进行砂磨，得到混合物；
将22份增粘环氧树脂、45份防锈颜料加入到上述混合物中，高速分散至均匀，过滤分装即可得到防锈漆甲组分。
防锈漆乙组分：80份聚酰胺固化剂。
将防锈漆的甲乙组分混合均匀，得到双组分的船用防锈漆。
实施例2
防锈漆由甲乙双组分组成。
防锈漆甲组分：在100份的E-51环氧树脂中依次加入24份二甲苯、15份正丁醇、5份氯化橡胶、27份氧化铁红、16份碳酸钙、55份滑石粉、11.3份功能助剂并混合，分散均匀并通过砂磨机进行砂磨，得到混合物；
将20份增粘环氧树脂、50份防锈颜料加入到上述混合物中，高速分散至均匀，过滤分装即可得到防锈漆甲组分
防锈漆乙组分：88份改性胺固化剂。
将防锈漆的甲乙组分混合均匀，得到双组分船用防锈漆。
实施例3
防锈漆由甲乙双组分组成。
防锈漆甲组分：在100份的E-51环氧树脂中依次加入22份二甲苯、13份正丁醇、11份氯化橡胶、22份氧化铁红、10份碳酸钙、50份滑石粉、9.5份功能助剂并混合，分散均匀并通过砂磨机进行砂磨，得到混合物；
将24份增粘环氧树脂、54份防锈颜料加入到上述混合物中，高速分散至均匀，过滤分装即可得到防锈漆甲组分。
防锈漆乙组分：75份聚酰胺固化剂。
将防锈漆的甲乙组分混合均匀，得到双组分船用防锈漆。
实施例4
防锈漆由甲乙双组分组成。
防锈漆甲组分：在100份的E-51环氧树脂中依次加入26份二甲苯、9份正丁醇、15份氯化橡胶、25份氧化铁红、13份碳酸钙、45份滑石粉、8.8份功能助剂并混合，分散均匀并通过砂磨机进行砂磨，得到混合物；
将28份增粘环氧树脂、58份防锈颜料加入到上述混合物中，高速分散至均匀，过滤分装即可得到防锈漆甲组分。
防锈漆乙组分：100份改性胺固化剂。
将防锈漆的甲乙组分混合均匀，得到双组分船用防锈漆。
实施例5
防锈漆由甲乙双组分组成。
防锈漆甲组分：在100份的E-51环氧树脂中依次加入28份二甲苯、14份正丁醇、12份氯化橡胶、18份氧化铁红、15份碳酸钙、48份滑石粉、9份功能助剂并混合，分散均匀并通过砂磨机进行砂磨，得到混合物；
将26份增粘环氧树脂、60份防锈颜料加入到上述混合物中，高速分散至均匀，过滤分装即可得到防锈漆甲组分。
防锈漆乙组分：94份改性胺固化剂。
将防锈漆的甲乙组分混合均匀，得到双组分船用防锈漆。
对实施例1～5制备的船用防锈漆进行测试，其测试项目如下：
韧性：GB/T 1731-93《漆膜柔韧性测定法》。
耐冲击性：GB/T 1732-93《漆膜耐冲击性测定法》。
盐雾试验：GB/T 10125-12《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》中5.2中性盐雾试验部分。
附着力：GB/T 5210-06《色漆和清漆拉开法附着力试验》中9.4.2使用单个试柱从单边进行试验的方法部分。
干燥时间：GB 1728-79《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》。
其测试结果如表1所示。
表1涂料实施例性能
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (9)
1.一种船用防锈漆，其特征在于，所述防锈漆包括甲乙组分，其中甲组分包含以重量份计的下述组分，E-51环氧树脂100份、二甲苯22～30份、正丁醇9～15份、氯化橡胶5～15份、氧化铁红18～27份、碳酸钙10～16份、滑石粉45～60份、功能助剂6～12.5份、增粘环氧树脂20～28份、防锈颜料45～60份；
所述乙组分包含以重量份计的固化剂75～100份。
2.根据权利要求1所述的船用防锈漆，其特征在于，所述防锈漆包含以重量份计的下述组分，E-51环氧树脂100份、二甲苯25～27份、正丁醇8～10份、氯化橡胶13～15份、氧化铁红25～27份、碳酸钙12～14份、滑石粉44～46份、功能助剂8～10份、增粘环氧树脂26～28份、防锈颜料57～59份、固化剂75～100份。
3.根据权利要求1至2任一项所述的船用防锈漆，其特征在于，所述防锈漆中氯化橡胶的结构单元分子量为360～400。
4.根据权利要求1至2任一项所述的船用防锈漆，其特征在于，所述增粘环氧树脂包含E-20环氧树脂、E-44环氧树脂和E-39环氧树脂中的一种或多种。
5.根据权利要求1至2任一项所述的船用防锈漆，其特征在于，所述防锈颜料为铝银浆或片状铝粉。
6.根据权利要求1至2任一项所述的船用防锈漆，其特征在于，所述功能助剂包含分散剂、流平剂和流变剂。
7.根据权利要求6所述的船用防锈漆，其特征在于，所述分散剂为具有酸性基团的共聚体溶液；所述流平剂为聚丙烯酸酯溶液；所述流变剂为脲改性聚酰胺溶液。
8.根据权利要求1所述的船用防锈漆，其特征在于，所述固化剂包含改性酚醛胺和聚酰胺中的一种或两种。
9.一种船用防锈漆的制备方法，其特征在于，用于制备所述船用防锈漆的甲组分的制备包括如下步骤：
将100份E-51环氧树脂、22～30份二甲苯、9～15份正丁醇、5～15份氯化橡胶、18～27份氧化铁红、10～16份碳酸钙、45～60份滑石粉、6～12.5份功能助剂混合，分散均匀并通过砂磨机进行砂磨，得到混合物。
将20～28份增粘环氧树脂、45～60份防锈颜料加入到上述的混合物中，高速分散至均匀，过滤分装即可得到所述船用防锈漆的甲组分；
将甲乙组分混合均匀，即得所述船用防锈漆；
其中，所述乙组分包含75～100份固化剂。
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