CN114196310A - 一种耐低温防腐涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种耐低温防腐涂料及其制备方法与应用，所述耐低温防腐涂料的组成为：A组分是由一种端基含有活泼H的有机硅低聚物与含有NCO基团的化合物形成的齐聚物，其NCO含量在3～15％；B组分为3,3‑二氯‑4,4‑二氨基二苯基甲烷，所述A组分和B组分的质量比值为100：5～60；本发明提供的耐低温防腐涂料能够在低温‑20℃的环境下快速固化，固化时间短，并且该涂料的防腐性能稳定，使用时间长，涂层保护效率高，具有良好的使用效果；本发明的耐低温防腐涂料安全低毒，绿色环保，使用操作简便；可以适宜于金属、混凝土、木材等材料的防腐施工。

Description

一种耐低温防腐涂料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及一种耐低温防腐涂料及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
室外的工厂设备和管道等往往处于容易受腐蚀的环境中，在使用中需要对其进行防腐施工，防腐施工时往往需要用到防腐涂料，防腐涂料能够对金属等材料起到防腐蚀的作用，保护材料的寿命；许多室外设备在非正常停机检修时正值寒冬，需要对设备进行抢修，同时也需要对设备以及附属设备进行防腐施工，低温环境下的防腐施工往往需要能够在低温环境下快速固化并且在低温环境中性能良好的防腐涂料。
现有技术中的防腐涂料包括环氧树脂涂料，陶瓷填充涂层，酚醛环氧涂料，高分子复合材料和聚氨酯防腐涂料等；而现有技术中的防腐涂料往往存在对温度、湿度的要求高、固化长，成型的防腐层的致密性差，难以在潮湿寒冷的条件下固化和保持性能稳定等问题。因此，适宜于低温下施工且快速固化并性能优良的防腐涂料的研发显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种耐低温防腐涂料及其制备方法与应用，本发明将改性的液体有机硅低聚物与胺类化合物溶液结合，通过这两种组分的混合喷出即可在材料表面固化形成具有保护作用的聚合物涂层，本发明的耐低温防腐涂料能够在低温-20℃的环境下快速固化，固化时间短，并且该涂料的防腐性能稳定，使用时间长，涂层保护效率高，具有良好的使用效果，可以适宜于金属、混凝土、木材等材料的防腐施工。
具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：
在本发明的第一方面，提供了一种耐低温防腐涂料，所述耐低温防腐涂料的组成为：
A组分是由端基含有活泼H的有机硅低聚物与含有NCO基团的化合物形成的齐聚物，其NCO含量在3～15％；
B组分为3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷；
在本发明的一种或多种实施方式中，所述A组分和B组分的质量比值为100：5～60；
在本发明的一种或多种实施方式中，所述端基含有活泼H的有机硅低聚物的分子式为：HMe2SiO(Me2SiO)nSi Me2H，n＝1～80，结构式如下：
优选地，所述含有NCO基团的化合物选自二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯MDI、甲苯二异氰酸酯TDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI中的一种或多种；
优选地，所述甲苯二异氰酸酯TDI为甲苯-2,4-二异氰酸酯和甲苯-2,6-二异氰酸酯的混合物；
优选地，B组分3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷在使用时将其溶解到丙酮中进行使用。
在本发明的第二方面，提供了一种第一方面所述耐低温防腐涂料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
A组分的制备：首先对端基含有活泼H的有机硅低聚物的H进行活化处理，然后加入含有NCO基团的化合物进行反应，反应完成后的组分粘度控制不超过300厘泊/25℃，出料后即得；
B组分的制备：将3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷溶解到溶剂中待用。
在本发明的第三方面，提供了一种第一方面所述耐低温防腐涂料在低温环境下防腐施工中的应用，所述防腐施工包括金属、木材和混凝土材料的防腐施工。
在本发明的第四方面，提供了一种金属、木材和混凝土材料的防腐施工方法，所述方法为将在低温下按照比例经喷枪内将A组分和B组分有效混合后喷出，在被保护的材料表面上继续进行反应，形成一种具有保护作用的聚合物。
本发明取得了以下有益效果：
本发明提供的耐低温防腐涂料能够在低温-20℃的环境下快速固化，固化时间短，并且该涂料的防腐性能稳定，使用时间长，涂层保护效率高，具有良好的使用效果；
本发明的耐低温防腐涂料安全低毒，绿色环保，使用操作简便；可以适宜于金属、混凝土、木材等材料的防腐施工。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
在本发明的一种实施方式中，提供了一种耐低温防腐涂料，所述耐低温防腐涂料的组成为：
A组分是由一种端基含有活泼H的有机硅低聚物与含有NCO基团的化合物形成的齐聚物，其NCO含量在3～15％；
B组分为3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷。
在本发明的一种或多种实施方式中，所述A组分和B组分的质量比值为100：5-60；
在本发明的一种或多种实施方式中，所述端基含有活泼H的有机硅低聚物的分子式为：HMe2SiO(Me2SiO)nSi Me2H，n＝1～80，结构式如下：
优选地，所述含有NCO基团的化合物选自二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯MDI、甲苯二异氰酸酯TDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI中的一种或多种；
优选地，所述甲苯二异氰酸酯TDI为甲苯-2,4-二异氰酸酯和甲苯-2,6-二异氰酸酯的混合物；
优选地，B组分3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷在使用时将其溶解到丙酮中进行使用。
本发明中所述的端基含有活泼H的有机硅低聚物即端氢基聚硅氧烷是一种活性氢封端的聚二甲基硅氧烷。端氢基聚硅氧烷的摩尔质量增大，黏度也增大，其主链由Si—O—Si键组成，兼具有机与无机材料的双重优点，如热稳定性好、玻璃化温度低、透气性高、介电性优良、与生物相容性好及特殊的表面性能，除此之外还表现出良好的活性。
本申请的发明人在本案实践中发现，将端基含有活泼H的有机硅低聚物与含有NCO基团的化合物反应形成齐聚物，该齐聚物在3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷的扩链作用下形成的涂料相较于现有技术中存在的具有低温固化性的聚氨酯防腐涂料更加适应温度更低的低温环境，能够实现在低温-20℃的环境下快速固化，不仅固化时间短，并且防腐性能稳定，使用时间长，涂层保护效率高，具有良好的使用效果。
此外，A组分中的NCO的含量对最终得到的耐低温防腐涂料性能也会产生较大影响，NCO的含量过高会使得涂料中的刚性片段过多，使得形成的涂料力学性能变差，而NCO的含量过低则会导致涂料的固化时间变长，影响涂料的固化过程；本申请中NCO含量在3～15％时得到的耐低温防腐涂料的综合性能最优。
在本发明的一种实施方式中，提供了一种上述耐低温防腐涂料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
A组分的制备：首先对端基含有活泼H的有机硅低聚物的H进行活化处理，然后加入含有NCO基团的化合物进行反应，反应完成后的组分粘度控制不超过300厘泊/25℃，出料后即得；
B组分的制备：将3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷溶解到溶剂中待用。
优选地，所述活化处理为将端基含有活泼H的有机硅低聚物减压脱水；
进一步优选地，所述减压脱水的压力为-0.06～0.08MPa，时间为0.6-1h；
优选地，反应温度为70～90℃，反应时间为3～4h；
优选地，所述溶剂选用丙酮。
在本发明的一种实施方式中，提供了一种上述耐低温防腐涂料在低温环境下防腐施工中的应用，所述防腐施工包括金属、木材和混凝土材料的防腐施工。
在本发明的一种实施方式中，提供了一种金属、木材和混凝土材料的防腐施工方法，所述方法为将在低温下按照比例经喷枪内将A组分和B组分有效混合后喷出，在被保护的材料表面上继续进行反应，形成一种具有保护作用的聚合物。
优选地，所述比例为A组分和B组分的质量比值为100：5-60。
下面结合具体的实施例对本发明进行进一步的解释和说明。
实施例1
(1)制备A组分：将端基含有活泼H的有机硅低聚物HMe2SiO(Me2SiO)nSi Me2H，n＝40，减压脱水后加入二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯80℃下反应3.5h，反应完成后进行真空脱泡，出料后得到齐聚物，其NCO含量在5％；
(2)将B组分3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷溶解于溶剂丙酮中；
(3)在低温-20℃条件下将步骤(1)得到的齐聚物与3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷的丙酮溶液(其中，齐聚物与3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷的质量比为100：10)经喷枪内有效混合后喷出，喷到Q275钢板表面进行固化，涂层厚度均为0.5mm，记录得到固化为9.2小时，然后对金属材料表面形成的耐低温防腐涂层进行性能检测。
实施例2
(1)制备A组分：将端基含有活泼H的有机硅低聚物HMe2SiO(Me2SiO)nSi Me2H，n＝45，减压脱水后加入二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯80℃下反应3.5h，反应完成后进行真空脱泡，出料后得到齐聚物，其NCO含量在6％；
(2)将B组分3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷溶解于溶剂丙酮中；
(3)在低温-20℃条件下将步骤(1)得到的齐聚物与3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷的丙酮溶液(其中，齐聚物与3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷的质量比为100：15)经喷枪内有效混合后喷出，喷到Q275钢板表面进行固化，涂层厚度均为0.6mm，记录得到固化为9.5小时，然后对金属材料表面形成的耐低温防腐涂层进行性能检测。
实施例3
(1)制备A组分：将端基含有活泼H的有机硅低聚物HMe2SiO(Me2SiO)nSi Me2H，n＝50，减压脱水后加入二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯80℃下反应3.5h，反应完成后进行真空脱泡，出料后得到齐聚物，其NCO含量在7％；
(2)将B组分3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷溶解于溶剂丙酮中；
(3)在低温-20℃条件下将步骤(1)得到的齐聚物与3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷的丙酮溶液(其中，齐聚物与3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷的质量比为100：20)经喷枪内有效混合后喷出，喷到Q275钢板表面进行固化，涂层厚度均为0.6mm，记录得到固化为10小时，然后对金属材料表面形成的耐低温防腐涂层进行性能检测。
实施例4
(1)制备A组分：将端基含有活泼H的有机硅低聚物HMe2SiO(Me2SiO)nSi Me2H，n＝55，减压脱水后加入六亚甲基二异氰酸酯80℃下反应3.5h，反应完成后进行真空脱泡，出料后得到齐聚物，其NCO含量在8％；
(2)将B组分3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷溶解于溶剂丙酮中；
(3)在低温-20℃条件下将步骤(1)得到的齐聚物与3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷的丙酮溶液(其中，齐聚物与3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷的质量比为100：25)经喷枪内有效混合后喷出，喷到Q275钢板表面进行固化，涂层厚度均为0.5mm，记录得到固化为9.8小时，然后对金属材料表面形成的耐低温防腐涂层进行性能检测。
实施例5
(1)制备A组分：将端基含有活泼H的有机硅低聚物HMe2SiO(Me2SiO)nSi Me2H，n＝60，减压脱水后加入六亚甲基二异氰酸酯80℃下反应3.5h，反应完成后进行真空脱泡，出料后得到齐聚物，其NCO含量在8.5％；
(2)将B组分3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷溶解于溶剂丙酮中；
(3)在低温-20℃条件下将步骤(1)得到的齐聚物与3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷的丙酮溶液(其中，齐聚物与3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷的质量比为100：35)经喷枪内有效混合后喷出，喷到Q275钢板表面进行固化，涂层厚度均为0.5mm，记录得到固化为9.4小时，然后对金属材料表面形成的耐低温防腐涂层进行性能检测。
实施例6
(1)制备A组分：将端基含有活泼H的有机硅低聚物HMe2SiO(Me2SiO)nSi Me2H，n＝80，减压脱水后加入六亚甲基二异氰酸酯80℃下反应3.5h，反应完成后进行真空脱泡，出料后得到齐聚物，其NCO含量在10％；
(2)将B组分3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷溶解于溶剂丙酮中；
(3)在低温-20℃条件下将步骤(1)得到的齐聚物与3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷的丙酮溶液(其中，齐聚物与3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷的质量比为100：50)经喷枪内有效混合后喷出，喷到Q275钢板表面进行固化，涂层厚度均为0.6mm，记录得到固化为9.5小时，然后对金属材料表面形成的耐低温防腐涂层进行性能检测。
从实施例1-6的涂料固化时间可以看出，本发明实施例中得到的耐低温防腐涂层能够在低温-20℃条件下快速固化，在9-10小时内即可完成固化；
为了考察耐低温防腐涂层的防腐效果，进行了电化学工作站测试，以3.5％NaCl溶液作为腐蚀介质，将喷涂有耐低温防腐涂层的钢板在涂层固化后，将其浸没在-20℃的3.5％NaCl溶液中，采用电化学工作站测试其保护效率；
涂层的附着强度等级的测试参照划格法GB1720-1979；涂层耐紫外老化试验的测试参照ASTMG-151标准紫外灯照射。
得到的测试结果如表1所示：
涂层附着强度等级 低温下涂层保护效率 耐紫外老化性 耐盐水性
实施例1 1级 93.1 90天不老化 60天无损坏
实施例2 1级 94.2 90天不老化 60天无损坏
实施例3 1级 93.8 90天不老化 60天无损坏
实施例4 1级 94.5 90天不老化 60天无损坏
实施例5 1级 94.8 90天不老化 60天无损坏
实施例6 1级 95.3 90天不老化 60天无损坏
测试结果表明：本发明的耐低温防腐涂层在-20℃低温环境中抗腐蚀效果良好，且表现处良好的涂料附着强度和耐紫外老化性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐低温防腐涂料，其特征在于，所述耐低温防腐涂料的组成为：
A组分是由一种端基含有活泼H的有机硅低聚物与含有NCO基团的化合物形成的齐聚物，其NCO含量在3～15％；
B组分为3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷。
2.如权利要求1所述的耐低温防腐涂料，其特征在于，所述A组分和B组分的质量比值为100：5～60。
3.如权利要求1所述的耐低温防腐涂料，其特征在于，所述端基含有活泼H的有机硅低聚物的分子式为：HMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2H，n＝1～80。
4.如权利要求1所述的耐低温防腐涂料，其特征在于，所述含有NCO基团的化合物选自二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的耐低温防腐涂料，其特征在于，所述甲苯二异氰酸酯TDI为甲苯-2,4-二异氰酸酯和甲苯-2,6-二异氰酸酯的混合物。
6.权利要求1所述耐低温防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
A组分的制备：首先对端基含有活泼H的有机硅低聚物的H进行活化处理，然后加入含有NCO基团的化合物进行反应，反应完成后的组分粘度控制不超过300厘泊/25℃，出料后即得；
B组分的制备：将3,3-二氯-4,4-二氨基二苯基甲烷溶解到溶剂中待用。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述活化处理为将端基含有活泼H的有机硅低聚物减压脱水；
优选地，所述减压脱水的压力为-0.06～0.08MPa，时间为0.6-1h；
或者，反应温度为70～90℃，反应时间为3～4h。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为丙酮。
9.一种权利要求1所述耐低温防腐涂料在低温环境下防腐施工中的应用，优选地，防腐施工包括金属、木材和混凝土材料的防腐施工。
10.一种金属、木材和混凝土材料的防腐施工方法，其特征在于，所述方法为将在低温下经喷枪内将A组分和B组分有效混合后喷出，在被保护的材料表面上继续进行反应，形成具有保护作用的聚合物防腐层；
优选地，A组分和B组分的质量比值为100：5～60。
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