CN114921161A - 一种高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于表面防护防腐技术领域，具体涉及一种高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，该涂料为双组份体系，NCO指数为1.10～1.26，质量组成至少包括：A组分：聚天门冬氨酸酯树脂100份；硅油5～9份；润湿分散剂6～14份；流变助剂3～7份；硅灰石100～120份；填料40～80份；颜料20～40份；有机溶剂25～34份；B组分：固化剂96～241份；乙酸丁酯6～10份。该涂料具有固化速度快、涂装工艺简单、环境友好的特点，同时漆膜拉伸强度高、柔韧性好、老化后易剥离，无明显残留，满足摩擦面无机防滑涂料表面临时防护要求，可应用于包括海洋环境在内的苛刻大气腐蚀环境下的异型结构件表面临时防护。

Description

一种高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料
技术领域
本发明属于表面防护技术领域，涉及一种可剥离防腐涂料，特别涉及一种用于钢结构高强螺栓连接面临时防护的可剥离防腐涂料。
背景技术
在钢结构桥梁制造中，多采用高强螺栓连接各根杆件及纵、横梁。高强度螺栓连接是靠连接件接触面间的摩擦力来阻止其相互滑移的，为使接触面有足够的摩擦力，在钢结构制造领域一般采用无机富锌防滑涂料和喷涂金属等涂层方法。这种摩擦面涂层既能起到保护作用，同时也兼顾抗滑移作用。但由于后续还需要对钢构件进行整体涂漆、运输、吊装等工艺操作，各个环节过程中极易对处理好的摩擦面产生破坏，因此一般需要对处理过的摩擦面进行保护。当前较多的使用胶带保护，在不需要保护的时候将胶带移除即可。
使用可剥离的防腐涂料进行临时防护是一种新型的保护方法，其特点是操作简单，并能更好的适应复杂表面保护应用。这种临时性的保护膜涂在被保护物表面，形成结构紧密的膜层，隔绝被保护材料与外界的侵蚀性介质，保护工件表面。具有施工方便、可剥离性好、快速启封等优点。市场上可剥离涂料的成膜基材主要是高分子物质，比较常见的有机硅类、聚氨酯类、聚苯乙烯、乙基纤维素、聚乙烯醇类、聚丁基二烯、丙烯酸树脂或其共聚物、氯丁橡胶、SBS橡胶等，它们普遍具有一定的弹性、抗拉强度和适当的附着力。近年来随着环保要求的提高，新近开发可剥离涂料多为水性体系。
CN 107828322 B公开了一种水性可剥离涂料，该涂料采用聚醚型聚氨酯和低聚合度聚乙烯醇按一定比例组成的混合物作为成膜材料，并添加颜料、填料、水及各种助剂等成分，涂料环保、无毒、无害，可剥离性高，内聚力强，具备优异的防腐蚀性和防污性，同时易回收重复使用。。
CN 102827537 B公开了一种水性常温固化可剥离涂料，适用于金属表面处理。主要原料组成包括：聚氨酯乳液、润湿分散剂、纳米级填料、消泡剂、流平剂、增稠剂等。该涂料在聚氨酯乳液成膜机理的基础上，通过聚氨酯乳液及其它成膜助剂等主要成份筛选和复配，研究出以聚氨酯乳液为主要成膜剂的水性常温固化可剥离涂料。产品具有无毒、无害、无污染、操作简单、原料来源广泛、价格低、清洁生产等特点。
上述可剥离涂料均在一定应用范围内起到良好的临时保护作用，可以满足一般性的临时防护要求。但直接应用于钢结构桥梁高强螺栓连接摩擦面保护则有所不足，还不能完全适用。
钢构摩擦面面临更加复杂的情况，包括海洋运输的盐雾侵蚀、存放中面临的长期紫外辐射、预安装的撞击磨损等环境破坏，另外无机富锌防护涂层的多孔性特征，也易造成剥离后表面摩擦系数的变化。抗滑移系数是钢结构高强度螺栓连接的重要指标，是钢结构设计中重要的计算参数。长期户外存放中的光照辐射造成的高分子老化、炎热高温条件下涂层剥离后的油漆残留、吊装中的机械摩擦等都会引起抗滑移系数变化。另外，近年来开发的水性可剥离涂料产品对涂装作业环境要求高。对于沿江、沿海的大型桥梁钢构制造企业而言，极易面临高湿、高盐分、低温等恶劣环境条件，影响水性涂料的涂装质量。因此，对于高强螺栓摩擦面保护需要开发一种具有良好的力学性能、防腐性能及耐候性能，环境适应性好且剥离后无残留的摩擦面用可剥离临时保护涂料。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，用于保护高强螺栓摩擦面的临时防护,该涂料涂层具有良好力学性能和防腐性能，在-40℃～70℃内涂层剥离后，摩擦面无残留，显著提升了表面抗滑移系数保持率，能够满足至少1年的海洋环境下户外存放的防腐要求。
本发明的目的是这样实现的，采用基于大分子空间位阻设计的聚天门冬氨酸酯聚脲快速固化弹性成膜体系，提升交联成膜物内聚强度及对腐蚀介质的屏蔽性，并改善体系柔韧性，减少多孔隙表面涂层剥离物残留；通过针状粉料分布调控，形成网状结构，提升可剥离涂层力学性能，人工剥离时漆膜不断裂；利用组分相容性差异调控涂层对基材的附着力，兼顾漆膜自身内聚强度、对底材附着力与可剥离性的性能平衡。
本发明涉及的高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，为双组分体系，异氰酸酯(NCO)指数为1.10～1.26，质量组成至少包括：
Figure BDA0003732632390000021
Figure BDA0003732632390000031
所述聚天门冬氨酸酯树脂为无溶剂空间位阻型脂肪族仲二胺，NH当量范围(276-330)g/mol；所述硅油为具有有机侧链的液态聚合硅氧烷；所述润湿分散剂为高分子类分散剂；所述流变助剂为气相二氧化硅、改性脲溶液、自活化型有机膨润土类型流变助剂中的一种；所述硅灰石为针状硅灰石粉；所述颜料为钛白粉、炭黑、铁红中的一种或几种的混合体系；所述填料为碳酸钙、滑石粉、绢云母、碳化硅、沉淀硫酸钡中几种的混合体系；所述有机溶剂为二甲苯和甲乙酮的混合体系；所述固化剂为脂肪族聚异氰酸酯。
进一步地，本发明涉及的高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，为双组分体系，异氰酸酯(NCO)指数为1.14～1.22，质量组成至少包括：
Figure BDA0003732632390000032
优选地，所述聚天门冬氨酸酯树脂为单一树脂或两种树脂的混合物。
进一步地，所述聚天门冬氨酸酯为拜耳
Figure BDA0003732632390000041
NH 1520和拜耳
Figure BDA0003732632390000042
NH1420的混合体系，混合质量比为(1.6～2.4)：1。
所述硅油为具有有机侧链的液态聚合硅氧烷。
优选地，所述硅油为羟基硅油、氨基硅油中的一种。
进一步地，所述羟基硅油的羟基含量为6％～12％。
所述硅灰石为针状硅灰石粉，目数800-1250，长径比为(10:1～18:1)。
优选地，所述的硅灰石经过γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)表面处理，以提高与树脂的粘结力，增加内聚强度。
所述有机溶剂为二甲苯和甲乙酮的混合体系，质量混合比为(1～1.8)：1。
所述固化剂为脂肪族聚异氰酸酯，NCO含量为7.1％～16.5％。
优选地，所述固化剂为脂肪族聚异氰酸酯，NCO含量为8.5％～11％。
本发明的有益技术效果：
本发明涉及的高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，具有固化速度快、涂装工艺简单、环境友好的特点，同时漆膜拉伸强度高、柔韧性好、老化后易剥离，无明显残留。可满足摩擦面无机防滑涂料表面临时防护要求，涂层剥离后不影响抗滑移系数等关键技术指标。也可应用于包括海洋环境在内的苛刻大气腐蚀环境下的异型结构件表面临时防护，可抵御盐雾、湿热、太阳辐射等对涂层的侵蚀作用，可以保证苛刻环境条件下的腐蚀防护要求，并在-40℃～70℃内漆膜剥离后无残留、不影响后续涂装应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，是由A、B两个组分组成的固化体系。
A组分：将拜耳
Figure BDA0003732632390000043
NH 1520聚天门冬氨酸酯(胺当量约290)100kg加入到混料缸中，加入溶剂二甲苯12.5kg、甲乙酮12.5kg、分散剂BYK DISPERBYK-2205(含有颜料亲和基团的高分子量共聚物)6kg，以200r/min分散10min至均匀后，依次加入硅灰石(1000目，长径比为10:1～15:1)100kg、碳酸钙30kg、滑石粉10kg、钛白粉20kg，以600r/min分散30min～60min，然后研磨至细度40μm以下，加入蓝星bluesilEcosoftC0803氨基硅油(氨值0.42％)5kg、BYK RHEOBYK-D_410(改性脲溶液)7kg，400r/min转速下分散30min～60min至均匀得A组分。
B组分：混料缸中加入乙酸丁酯6kg、HDI三聚体BasonatHI190B/S聚异氰酸酯(NCO含量16.5％)96kg，300r/min转速分散均匀得B组分。
取-NCO指数为1.1，将制得的涂料A组分和B组分以质量比3:1混合，采用空气喷涂制备样板，对涂料及漆膜性能进行测试。
实施例2
一种高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，是由A、B两个组份组成的固化体系。
A组分：将拜耳
Figure BDA0003732632390000052
NH 1520聚天门冬氨酸酯(胺当量约290)61.5kg、拜耳
Figure BDA0003732632390000053
NH 1420聚天门冬氨酸酯(胺当量约276)38.5kg加入到混料缸中，开启分散设备，控制转速在200r/min左右，加入溶剂二甲苯16kg、甲乙酮13kg、分散剂BYK DISPERBYK-2055(含有颜料亲和基团的高分子量共聚物)8kg，控制分散约10min至均匀后，加入经KH570处理的硅灰石(1250目，长径比为15:1～18:1)110kg、滑石粉35kg、绢云母15kg、沉淀硫酸钡20kg、钛白粉23kg、铁红2kg、有机膨润土BP-186D(自活化)5kg，以600r/min分散30min～60min，然后研磨至细度40μm以下，加入济南瑞元化工的羟基硅油(羟基含量6-9％)6kg，400r/min转速下分散30min～60min至均匀得A组分。
B组分：混料缸中加入乙酸丁酯8kg、
Figure BDA0003732632390000054
E402-90T脂肪族聚异氰酸酯(NCO含量8.5％)198kg，300r/min转速分散均匀得B组分。
取-NCO指数为1.14，将制得的涂料A组分和B组分以质量比1.7:1混合，采用空气喷涂制备样板，对涂料及漆膜性能进行测试。
实施例3
一种高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，是由A、B两个组分组成的固化体系。
A组分：将拜耳
Figure BDA0003732632390000051
NH 1520聚天门冬氨酸酯(胺当量约290)66.6kg、拜耳
Figure BDA0003732632390000061
NH 1420聚天门冬氨酸酯(胺当量约276)33.4kg加入到混料缸中，开启分散设备，控制转速在200r/min左右，加入溶剂二甲苯16kg、甲乙酮11kg、分散剂BYK DISPERBYK-2152(高度枝化结构的聚酯)12kg，控制分散约10min至均匀后，加入经KH570偶联剂处理的硅灰石(800目，长径比为10:1～15:1)115kg、滑石粉30kg、沉淀硫酸钡30kg、钛白粉28kg、碳黑2kg、有机膨润土BENTONESD-2(自活化)4kg，以600r/min分散30min～60min，然后研磨至细度40μm以下，加入山东大易化工DY-OH502羟基硅油(羟基含量8％)7kg，400r/min转速下分散30min～60min至均匀得A组分。
B组分：混料缸中加入乙酸丁酯7kg、科思创
Figure BDA0003732632390000062
N3800脂肪族聚异氰酸酯(NCO含量11％)158kg，300r/min转速分散均匀得B组分。
取-NCO指数为1.18，将制得的涂料A组分和B组分以质量比2.1:1混合，采用空气喷涂制备样板，对涂料及漆膜性能进行测试。
实施例4
一种高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，是由A、B两个组分组成的固化体系。
A组分：将拜耳
Figure BDA0003732632390000063
NH 1520聚天门冬氨酸酯(胺当量约290)70.6kg、拜耳
Figure BDA0003732632390000064
NH 1420聚天门冬氨酸酯(胺当量约276)29.4kg加入到混料缸中，开启分散设备，控制转速在200r/min左右，加入溶剂二甲苯20kg、甲乙酮12kg、分散剂BYK DISPERBYK-2055(含有颜料亲和基团的高分子量共聚物)10kg，控制分散约10min至均匀后，加入经KH570偶联剂处理的硅灰石(1000目，长径比为10:1～15:1)105kg、碳酸钙30kg、沉淀硫酸钡20kg、钛白粉34kg、碳黑1kg、有机膨润土BP-186D(自活化)6kg，以600r/min分散30min～60min，然后研磨至细度40μm以下，加入东岳集团羟基硅油(羟基含量8～12％)8kg，400r/min转速下分散30min～60min至均匀得A组分。
B组分：混料缸中加入乙酸丁酯9kg、多耐德E402-90T脂肪族聚异氰酸酯(NCO含量8.5％)224kg，300r/min转速分散均匀得B组分。
取-NCO指数为1.22，将制得的涂料A组分和B组分以质量比1.5:1混合，采用空气喷涂制备样板，对涂料及漆膜性能进行测试。
实施例5
一种高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，是由A、B两个组分组成的固化体系。
A组分：将飞扬化工F520聚天门冬氨酸酯(胺当量约290)50kg、飞扬化工F524聚天门冬氨酸酯(胺当量约330)50kg加入到混料缸中，开启分散设备，控制转速在200r/min左右，加入溶剂二甲苯26.5kg、甲乙酮14.7kg、分散剂BYK DISPERBYK-2205(含有颜料亲和基团的高分子量共聚物)14kg，控制分散约10min至均匀后，加入硅灰石(1250目，长径比为15:1～18:1)120kg、碳化硅60kg、沉淀硫酸钡20kg、铁红40kg，以600r/min分散30min～60min，然后研磨至细度40μm以下，加入蓝星有机硅的bluesilEcosoftC0910氨基硅油(氨值0.8％)9kg、AEROSIL R972气相二氧化硅3kg，400r/min转速下分散30min～60min至均匀得A组分。
B组分：混料缸中加入乙酸丁酯10kg、
Figure BDA0003732632390000072
E405-80T脂肪族聚异氰酸酯(NCO含量7.1％)241kg，300r/min转速分散均匀得B组分。
取-NCO指数为1.26，将制得的涂料A组分和B组分以质量比1.5:1混合，采用空气喷涂制备样板，对涂料及漆膜性能进行测试。
性能测试
对实施例1～5中制备的可剥离涂料进行性能测试。将所得产品均匀涂在基材上，在25℃下干燥1h达到表干，再置于80℃的烘箱中，2h后干燥完全，也可常温干燥7天后完成固化。按照下述的测定方法进行性能指标的测试，测试结果参见表1。
表1性能测试结果
Figure BDA0003732632390000071
Figure BDA0003732632390000081
*表中抗滑移系数保持率计算方式为：
Figure BDA0003732632390000082
根据《Q/CR749.1-2020铁路桥梁钢结构及构件保护涂装与涂料-第1部分钢梁》标准要求，无机富锌防锈防滑涂料抗滑移系数初始时应不小于0.55，6个月老化后应不小于0.45，也就是约保持在80％以上。从表1中可以看出，本发明的涉及的可剥离涂料产品6个月老化后抗滑移系数保持率均达到90％以上，满足高强螺栓摩擦面连接使用要求；涂料固含量达到90％以上，VOC释放低；涂层可在低温(-40℃)、高温情况(70℃)条件下实现完整剥离；同时，涂层的耐湿热、耐盐雾、耐光老化测试指标均可满足一定时间内的比较苛刻的海洋腐蚀环境下的临时防护使用要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，为双组分体系，其特征在于：其NCO指数为1.10～1.26，质量组成至少包括：
A组分：
Figure FDA0003732632380000011
B组分：固化剂 96～241份
乙酸丁酯 6～10份
所述聚天门冬氨酸酯树脂为无溶剂空间位阻型脂肪族仲二胺，NH当量范围(276-330)g/mol；所述硅油为具有有机侧链的液态聚合硅氧烷；所述润湿分散剂为高分子类分散剂；所述流变助剂为气相二氧化硅、改性脲溶液、自活化型有机膨润土类型流变助剂中的一种；所述硅灰石为针状硅灰石粉；所述颜料为钛白粉、炭黑、铁红中的一种或两种的混合体系；所述填料为碳酸钙、滑石粉、绢云母、碳化硅、沉淀硫酸钡中几种的混合体系；所述有机溶剂为二甲苯和甲乙酮的混合体系；所述固化剂为脂肪族聚异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，其特征在于：其NCO指数为1.14～1.22，质量组成至少包括：
A组分：
Figure FDA0003732632380000012
Figure FDA0003732632380000021
B组分：固化剂 158～224份
乙酸丁酯 7～9份。
3.根据权利要求1或2所述的高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，其特征在于：所述聚天门冬氨酸酯树脂为单一树脂或两种树脂的混合体系。
4.根据权利要求3所述的高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，其特征在于：所述聚天门冬氨酸酯为拜耳
Figure FDA0003732632380000022
NH 1520和拜耳
Figure FDA0003732632380000023
NH 1420的混合体系，混合质量比为(1.6～2.4)：1。
5.根据权利要求1或2所述的高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，其特征在于：所述硅油为羟基硅油、氨基硅油中的一种，所述羟基硅油的羟基含量为6％～12％。
6.根据权利要求1或2所述的高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，其特征在于：所述硅灰石为针状硅灰石粉，目数800-1250，长径比为(10:1～18:1)。
7.根据权利要求6所述的高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，其特征在于：所述硅灰石为经过表面处理剂KH570表面处理得到。
8.根据权利要求1或2所述的高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，其特征在于：所述有机溶剂为二甲苯和甲乙酮的混合体系，质量混合比为(1～1.8)：1。
9.根据权利要求1或2所述的高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，其特征在于：所述固化剂NCO含量为7.1％～16.5％。
10.根据权利要求9所述的高强螺栓摩擦面用可剥离防腐涂料，其特征在于：所述固化剂NCO含量为8.5％～11％。
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