CN114426800A - 一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料及其制备方法，原料包括：自愈合环氧改性有机硅树脂、玻璃微珠、耐高温填料、缓蚀剂、助剂、环氧固化剂，选用自愈合环氧改性有机硅树脂为基料，添加不同熔点的玻璃微珠，克服了常规有机硅涂料附着力差的缺点，与各类金属基材均具有较高的附着力，在涂层微裂纹初期即可发生有自愈合，能满足不同温度下的防护需求，具有施工简单、耐温性能好、防护时间长，VOCs排放低等一系列优点，可广泛应用于船舶内部各类高温管路的防护。
Description
技术领域
本发明属于化工材料技术领域，具体涉及一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料及其制备方法。
背景技术
船舶管理系统复杂，数量庞大，贯穿于各个舱室之间。其中，热力管系是管路系统中最重要的组成之一，主要包括过热蒸汽管道、饱和蒸汽管道、热废气管道、热废液管道、高低压疏水管道等。这些热力管道长期处于海洋大气、高温（200～600℃）和气液等恶劣腐蚀环境，容易发生明显的高温氧化和浸泡海水等腐蚀现象，极易发生起泡、开裂、脱落等不良现象，是船舶腐蚀最为严重的部位之一；
环氧类耐高温防腐涂料具有附着力高，防腐性能好的优点，但难以满足长期耐高温的使用要求。而有机硅类耐高温防腐涂料具有优异的耐温性能，最高可耐600℃，但其附着力低，在海洋环境下长期使用易发生起泡、脱落等不良现象，也难以满足长期使用要求。因此，可结合环氧树脂和有机硅树脂特点，对环氧树脂进行有机硅树脂接枝改性，即可研制一种附着力及屏蔽性优异，且能耐高温的防腐涂料。
随着国际海事组织（IMO）制订的各种限制船舶废物排放的国际公约（AFS公约、PSPC公约等）密集出台，国家及地方陆续制定了各项环保政策，对VOCs的排放控制越来越严。2018年1月1日，我国颁布了《环境保护税法》，明确将苯、甲苯等类型的VOCs纳入征税范围，绿色造船技术日益成为造船业竞争力的关键。目前我国绿色造船技术面临的主要问题即如何提高资源利用效率、安全环保和减少环境危害。因此，船舶上用量大的耐高温涂料、重防腐涂料、耐候面漆、车间底漆作等，在基于传统原材料的涂料发展模式下产品升级换代均遇到诸如VOCs含量高的技术瓶颈，急需开展水性化和高固含量化研究。
现有技术中制备的涂料可以具有较高的耐温性能，但存在一定不足。如需要高温加热固化、无机填料含量高导致涂层韧性不足、含有重金属、仍有少量VOCs排放等。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料及其制备方法，兼具出色防腐性能与优异耐高温性能，且具有自愈合特性，具有施工简单、耐温性能好、防护时间长，VOCs排放低、涂层破损初期可自愈合等一系列优点。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料，包括以下质量份数的原料：30~40份自愈合环氧改性有机硅树脂、15~20份玻璃微珠、10~20份耐高温填料、10~20份缓蚀剂、1～3份助剂、16~20份环氧固化剂；
所述自愈合环氧改性有机硅树脂的结构式为：
优选的，自愈合环氧改性有机硅树脂中R1为有机硅链段，其结构为
，所述n2～n4的范围为2～8。
优选的，自愈合环氧改性有机硅树脂的合成方法为：采用双酚A型环氧树脂，将其与ClCH2CH2SH进行取代反应，并接枝到酚羟基上，然后将有机硅树脂通过与羟基的脱水缩合反应接枝到环氧树脂主链。
优选的，自愈合环氧改性有机硅树脂的合成路线为：
优选的，所述玻璃微珠包括熔点为200~300℃、350~450℃和500~600℃三类玻璃料中的一种或几种组合。
优选的，所述耐高温填料包括硅粉、高岭土、长石粉、锌粉、氧化铝中的一种或几种。
优选的，所述缓蚀剂包括三聚磷酸铝、石油磺酸钡、邻苯二甲酸二丁酯、苯并三唑中的一种或几种。
优选的，所述助剂可选自BYK110、BYK530A、气相二氧化硅中的一种或几种。
优选的，所述环氧固化剂选自酰胺基胺固化剂、聚酰胺固化剂、聚酰胺加成物固化剂、腰果酚改性酚醛胺固化剂中的一种或几种。
一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）将按质量份数称取的自愈合环氧改性有机硅树脂加入分散罐中，再加入助剂后，在500~800r/min转速下高速分散10min，得到树脂溶液体系；
（2）将按质量份数称取的玻璃微珠、耐高温填料、缓蚀剂分批加入步骤（1）中所得的树脂溶液体系中，1000~1500r/min转速下高速分散1~3h后得到粘稠状液态混合物；
（3）将溶剂分批加入步骤（2）中所得的粘稠状液态混合物中调节混合物粘度，1200~1500r/min转速下高速分散1~3h，得到预分散涂料，所述溶剂为二甲苯、正丁醇的混合物；
（4）将步骤（3）所获得的预分散涂料继续在1500r/min转速下分散至涂料细度≤80μm；
（5）将环氧固化剂按质量份数与步骤（4）所得的混合物混合搅匀，得到自愈合耐高温防腐涂料。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明采用环氧改性有机硅树脂，结合了环氧树脂和有机硅树脂的优点，具有较高附着力和长期耐高温性能；
（2）本发明在环氧改性有机硅树脂中又引入了可动态变化的化学键，当涂层产生微裂纹时，树脂中的-SH基之间会形成-S-S-键，实现涂层的自愈合效果；
（3）本发明的涂料配方中含有不同熔点的玻璃微珠，当温度超过其熔点时，玻璃微珠发生融化，进一步增强涂层的粘附作用，形成致密的耐高温有机/无机层，从而达到高温防腐蚀的作用。
附图说明
图1是本发明耐高温涂料在船舶高温管路中的应用图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料，包括以下质量份数的原料：30~40份自愈合环氧改性有机硅树脂、15~20份玻璃微珠、10~20份耐高温填料、10~20份缓蚀剂、1～3份助剂、16~20份环氧固化剂；
所述自愈合环氧改性有机硅树脂的结构式为：
自愈合环氧改性有机硅树脂，自愈合功能靠侧链中的-SH基发生作用，当涂层发生微裂纹时，树脂中的-SH基之间会形成-S-S-键，实现涂层的自愈合效果。其作用过程为：
优选的，自愈合环氧改性有机硅树脂中R1为有机硅链段，其结构为
，所述n2～n4的范围为2～8。
优选的，自愈合环氧改性有机硅树脂的合成方法为：采用双酚A型环氧树脂，将其与ClCH2CH2SH进行取代反应，并接枝到酚羟基上，然后将有机硅树脂通过与羟基的脱水缩合反应接枝到环氧树脂主链。
其合成路线为：
优选的，所述玻璃微珠包括熔点为200~300℃、350~450℃和500~600℃三类玻璃料中的一种或几种组合。
优选的，所述耐高温填料包括硅粉、高岭土、长石粉、锌粉、氧化铝中的一种或几种。
优选的，所述缓蚀剂包括三聚磷酸铝、石油磺酸钡、邻苯二甲酸二丁酯、苯并三唑中的一种或几种。
优选的，所述助剂可选自BYK110、BYK530A、气相二氧化硅中的一种或几种。
优选的，所述环氧固化剂选自酰胺基胺固化剂、聚酰胺固化剂、聚酰胺加成物固化剂、腰果酚改性酚醛胺固化剂中的一种或几种。
一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）将按质量份数称取的自愈合环氧改性有机硅树脂加入分散罐中，再加入助剂后，在500~800r/min转速下高速分散10min，得到树脂溶液体系；
（2）将按质量份数称取的玻璃微珠、耐高温填料、缓蚀剂分批加入步骤（1）中所得的树脂溶液体系中，1000~1500r/min转速下高速分散1~3h后得到粘稠状液态混合物；
（3）将溶剂分批加入步骤（2）中所得的粘稠状液态混合物中调节混合物粘度，1200~1500r/min转速下高速分散1~3h，得到预分散涂料，所述溶剂为二甲苯、正丁醇的混合物；
（4）将步骤（3）所获得的预分散涂料继续在1500r/min转速下分散至涂料细度≤80μm；
（5）将环氧固化剂按质量份数与步骤（4）所得的混合物混合搅匀，得到自愈合耐高温防腐涂料。
其具体实施例为：
实施例1
本实施例自愈合耐高温防腐涂料配方如下所示：
自愈合环氧改性有机硅树脂，n1=2，n2=3，35份；
玻璃微珠（熔点在200~300℃之间），20份；
硅粉，10份；
高岭土，10份；
三聚磷酸铝，15份；
BYK530A，1份；
气相二氧化硅，1份；
环氧固化剂，20份。
本实施例得到的自愈合耐高温防腐涂料及涂层，性能测试结果见表1。
表1自愈合耐高温防腐涂料性能测试结果
实施例2
本实施例自愈合耐高温防腐涂料配方如下所示：
自愈合环氧改性有机硅树脂，n1=2，n2=5，35份；
玻璃微珠（熔点在200~300℃之间），10份；
玻璃微珠（熔点在350~400℃之间），10份；
硅粉，10份；
长石粉，10份；
三聚磷酸铝，10份；
石油磺酸钡，5份；
BYK110，1份；
BYK530A，1份；
环氧固化剂，20份。
本实施例得到的自愈合耐高温防腐涂料及涂层，性能测试结果见表2。
表2自愈合耐高温防腐涂料性能测试结果
实施例3
本实施例自愈合耐高温防腐涂料配方如下所示：
自愈合环氧改性有机硅树脂，n1=2，n2=5，35份；
玻璃微珠（熔点在200~300℃之间），5份；
玻璃微珠（熔点在350~400℃之间），5份；
玻璃微珠（熔点在500~600℃之间），10份；
硅粉，15份；
氧化铝，5份；
邻苯二甲酸二丁酯，5份；
石油磺酸钡，5份；
苯并三唑，5份；
BYK110，1份；
BYK530A，1份；
环氧固化剂，22份。
本实施例得到的自愈合耐高温防腐涂料及涂层，性能测试结果见表3。
表3自愈合耐高温防腐涂料性能测试结果
实施例4
本实施例自愈合耐高温防腐涂料配方如下所示：
自愈合环氧改性有机硅树脂，n1=2，n2=5，35份；
玻璃微珠（熔点在200~300℃之间），10份；
玻璃微珠（熔点在500~600℃之间），10份；
长石粉，10份；
锌粉，5份；
氧化铝，5份；
三聚磷酸铝，5份；
石油磺酸钡，5份；
苯并三唑，5份；
BYK110，2份；
环氧固化剂，21份。
本实施例得到的自愈合耐高温防腐涂料及涂层，性能测试结果见表4。
表4自愈合耐高温防腐涂料性能测试结果
综上所述，本发明施工简单，制得的涂料具有耐温性能好、防护时间长，VOCs排放低等一系列优点，可广泛应用于船舶内部各类高温管路的防护。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料，其特征在于：包括以下质量份数的原料：30~40份自愈合环氧改性有机硅树脂、15~20份玻璃微珠、10~20份耐高温填料、10~20份缓蚀剂、1～3份助剂、16~20份环氧固化剂；
所述自愈合环氧改性有机硅树脂的结构式为：
2.根据权利要求1所述的一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料，其特征在于：自愈合环氧改性有机硅树脂中R1为有机硅链段，其结构为
，所述n2～n4的范围为2～8。
3.根据权利要求1所述的一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料，其特征在于：自愈合环氧改性有机硅树脂的合成方法为：采用双酚A型环氧树脂，将其与ClCH2CH2SH进行取代反应，并接枝到酚羟基上，然后将有机硅树脂通过与羟基的脱水缩合反应接枝到环氧树脂主链。
4.根据权利要求1或3所述的一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料，其特征在于：自愈合环氧改性有机硅树脂的合成路线为：
5.根据权利要求1所述的一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料，其特征在于：所述玻璃微珠包括熔点为200~300℃、350~450℃和500~600℃三类玻璃料中的一种或几种组合。
6.根据权利要求1所述的一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料，其特征在于：所述耐高温填料包括硅粉、高岭土、长石粉、锌粉、氧化铝中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料，其特征在于：所述缓蚀剂包括三聚磷酸铝、石油磺酸钡、邻苯二甲酸二丁酯、苯并三唑中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料，其特征在于：所述助剂可选自BYK110、BYK530A、气相二氧化硅中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料，其特征在于：所述环氧固化剂选自酰胺基胺固化剂、聚酰胺固化剂、聚酰胺加成物固化剂、腰果酚改性酚醛胺固化剂中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料的制备方法，其特征在于：其具体步骤如下：
（1）将按质量份数称取的自愈合环氧改性有机硅树脂加入分散罐中，再加入助剂后，在500~800r/min转速下高速分散10min，得到树脂溶液体系；
（2）将按质量份数称取的玻璃微珠、耐高温填料、缓蚀剂分批加入步骤（1）中所得的树脂溶液体系中，1000~1500r/min转速下高速分散1~3h后得到粘稠状液态混合物；
（3）将溶剂分批加入步骤（2）中所得的粘稠状液态混合物中调节混合物粘度，1200~1500r/min转速下高速分散1~3h，得到预分散涂料，所述溶剂为二甲苯、正丁醇的混合物；
（4）将步骤（3）所获得的预分散涂料继续在1500r/min转速下分散至涂料细度≤80μm；
（5）将环氧固化剂按质量份数与步骤（4）所得的混合物混合搅匀，得到自愈合耐高温防腐涂料。
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| CN202111432685.3A CN114426800A (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 一种具有自愈合特性的耐高温防腐涂料及其制备方法 |
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| CN114426800A true CN114426800A (zh) | 2022-05-03 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115537100A (zh) * | 2022-11-09 | 2022-12-30 | 郑州圣莱特空心微珠新材料有限公司 | 一种含有导电聚苯胺包覆空心玻璃微珠的环氧富锌底漆及其制备方法 |
| CN116376344A (zh) * | 2023-04-12 | 2023-07-04 | 上海航天精密机械研究所 | 室温快速固化耐高温梯度陶瓷化腻子及其制备方法 |
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2021
- 2021-11-29 CN CN202111432685.3A patent/CN114426800A/zh active Pending
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