CN115286984A - 一种用于水下环境的装饰涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及C09D163/00技术领域，具体涉及一种用于水下环境的装饰涂料及其制备方法。本发明第一个方面提出了一种用于水下环境的装饰涂料，原料包括A组分和B组分；其中A组分按重量份计，包括固化剂5‑50份；B组分按重量份计，包括环氧基树脂35‑80份、聚醚多元醇20‑55份、功能助剂1‑20份、填料、脲基聚合物60‑80份。本发明制备的涂料，制备得到的涂料在施工使用过程中，施工工艺简单，在施工时对空气湿度和基面湿度要求相对较低，在赶工期施工时涂层脱层的风险相对降低。

Description

一种用于水下环境的装饰涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及C09D163/00技术领域，具体涉及一种用于水下环境的装饰涂料及其制备方法。

背景技术

水下涂料是近年来涂料发展的一个热门分支，在发展过程中，水下涂料经历了三个发展阶段，从最开始的聚氨酯涂料期，发展到聚脲涂料期，进而发展到如今的环氧脲涂料期。聚氨酯涂料由于耐水泡能力差，使用年限短等问题，以逐渐被市场淘汰，聚脲涂料作为水下涂料具有耐水泡、固化快、耐黄变的效果，还具有耐腐蚀、韧性好的优点，是目前市场上推广和使用较多的涂料，在海洋勘探、船舶运输、堤坝防水等方面也是常见的涂料。然而聚脲涂料也具有一些缺点，聚脲涂料对施工基面湿度环境要求较高，与基材的粘结力不强，通常需要涂刷在环氧底漆表面使用，但是这样的使用方式很容易因不同涂料层体系的差异，出现涂层间结合力不强的情况，涂层容易分层、脱落、开裂。

中国专利CN112322162A公开了一种聚脲涂料及其制备方法，制备得到的聚脲涂料对基材的附着力好，漆膜固化速度快，且具有较高的硬度，然而该专利制备的涂料不能在水下环境中长时间应用。中国专利CN113845844A公开了一种海洋设施用复合防腐防污涂料，采用多层结构，底层为环氧树脂涂层、中间层为聚脲涂层、面层为防污涂层，通过多层涂料的结构，综合了环氧树脂、聚脲涂料的优点，处理后的海洋设施表面的涂层粘附力好，防水效果好，然而该专利在涂料多层涂刷过程中容易因涂料体系的差异，出现涂层之间结合力不高的情况，在涂层之间容易渗入水，最终出现涂层起泡、分层脱落等现象。

申请人长期致力于水下涂料领域的研究和发展，在总结目前市面上普遍使用的水下涂料产品的使用情况中发现，聚脲涂料不仅具有与基材的粘结力不强，涂层易分层、脱落、开裂等问题外，聚脲涂料对施工环境也有极高的要求，需要基面含水率小于9％，空气湿度小于80％，露点温度小于5℃，这些施工条件对于室外项目很难同时满足，因此造成施工后的涂层脱层起泡风险增加，也使得现在水下涂料市场大面积脱层的现象日趋严重。

基于现有技术中存在的问题，本申请提出了一种用于水下环境的装饰涂料及其制备方法，即可以达到聚脲涂料的耐黄变性能，又能达到环氧涂料的粘接性能，从底到面一种材料，对施工基面湿度及施工环境要求较低，即可以解决其他专利产品对施工环境要求较高和多层次施工等质量保证技术难题，从而致使本申请专利产品户在户外作业时能满足质量工期要求，也是开发本产品的初衷。

发明内容

本发明第一个方面提出了一种用于水下环境的装饰涂料，原料包括A组分和B组分；其中A组分按重量份计，包括固化剂5-50份；B组分按重量份计，包括环氧基树脂35-80份、聚醚多元醇20-55份、功能助剂1-20份、填料、脲基聚合物60-80份。

在一种优选的实施方式中，所述环氧基树脂为氢化双酚A环氧树脂。

在一种优选的实施方式中，所述氢化双酚A环氧树脂的环氧当量为200-260g/eq。

更优选的，所述的氢化双酚A环氧树脂的环氧当量为205-225g/eq。

氢化双酚A环氧树脂，型号TaiLuck-ST3000H，购于广州太古化工有限公司。

在实验过程中经过申请人大量的创造性实验探究发现，在本体系中通过对双酚A环氧树脂的探究，可以大大改善制备得到的涂料的性能，尤其使用氢化双酚A环氧树脂，并且氢化双酚A环氧树脂的环氧当量为205-225g/eq对改善制备得到的装饰涂料的抗冲击性能有较大的改善，出现这种现象的原因申请人推测：在本申请中，选择的环氧当量为205-225g/eq的氢化双酚A环氧树脂，可以在体系中提供更多带环氧端基的树脂链，存在较多易运动的链节单元，因为可以与固化剂之间也会更容易发生反应，形成更多的交联点，保证形成的涂料在水下环境使用时具有更致密的结构，当受到外力作用的时候，会增强其对外力的耗散作用，保证其抗冲击性能大大提高。

但是，申请人在探究过程中发现，当使用的氢化双份A环氧树脂的环氧当量继续增大，会造成交联形成的结构更致密，硬度增大，反而会造成其附着力和抗冲击性能相应降低。

在一种优选的实施方式中，所述聚醚多元醇的羟值为15-80mgKOH/g。

在一种优选的实施方式中，所述聚醚多元醇为聚合物接枝聚醚多元醇和未接枝聚醚多元醇的复配物质。所述聚合物接枝聚醚多元醇和未接枝聚醚多元醇的重量比为(15-35)：(5-20)。

更优选的，所述聚合物接枝聚醚多元醇的羟值为17-21mgKOH/g，所述未接枝聚醚多元醇的羟值为54-58mgKOH/g。

本申请中加入的聚合物接枝聚醚多元醇，以聚醚多元醇为基础醚链，于丙烯腈、苯乙烯单体进行接枝反应得到，在分子链中引入了苯基基团，提高了其疏水、耐热等效果。申请人在实验过程中发现，在B组分中加入环氧当量为205-225g/eq的氢化双酚A环氧树脂、聚合物接枝聚醚多元醇、未接枝聚醚多元醇，改善了涂料的疏水性，还提高了A组分的相容性。申请人认为原因在于，接枝苯乙烯单体的聚醚多元醇，分子链中存在苯基基团和醚链，通过相似相容和同极性吸引的作用，聚合物多元醇可以作为促进氢化双酚A环氧树脂和未接枝聚醚多元醇之间的“桥架”，提高这三种组分的混合均匀度，改善B组分的相容性。并且含有苯基的聚合物接枝聚醚多元醇的加入，提高了最终固化的涂料的刚性，改善涂料抵御外界水冲击的能力，也不易在背水面地下水的冲击下，出现起泡脱层现象。

在一种优选的实施方式中，所述功能助剂包括消泡剂、增塑剂，所述消泡剂、增塑剂的重量比为(1-2)：(5-10)。

在一种优选的实施方式中，所述消泡剂、增塑剂的重量比为1:5。

在一种优选的实施方式中，所述消泡剂为含有气相二氧化硅的硅氧烷。在本申请中，消泡剂购买厂家和型号不做具体限定，优选的，购买于迪高，型号为TEGO Foamex N。

在一种优选的实施方式中，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲苯酯或邻苯二甲酸二丁酯、石蜡、硬脂酸酯、乙酸纤维素、癸二酸酯中的至少一种。更优选的，所述增塑剂为石蜡。

在一种优选的实施方式中，所述的脲基聚合物为聚天门冬氨酸酯聚脲树脂。

聚天门冬氨酸酯聚脲树脂，型号

PA600，购于深圳市金盾地坪材料有限公司。

在一种优选的实施方式中，所述的固化剂包括聚酰胺固化剂、异佛尔酮二胺固化剂、异氰酸酯类固化剂中的至少一种。

进一步优选的，所述的固化剂包括聚酰胺固化剂和异氰酸酯类固化剂。

更优选的，所述的聚酰胺固化剂选自聚酰胺651、聚酰胺300、聚酰胺V-115中的至少一种。更优选的，所述的聚酰胺固化剂为聚酰胺V-115。

在一种优选的实施方式中，所述的异氰酸酯类固化剂选自六亚甲基二异氰酸酯。进一步优选的，所述的六亚甲基二异氰酸酯为固体含量100％的六亚甲基二异氰酸酯。

在一种优选的实施方式中，所述B组分中填料选自二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、高岭土、云母粉、凹凸棒、碳酸钙、硫酸钡、硅铝酸钠中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述填料为二氧化硅，更优选的，所述二氧化硅为疏水型二氧化硅，平均粒径为100nm，购买于合肥中航纳米技术发展有限公司。

本发明第二个方面提出了一种用于水下环境的装饰涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)B组分制备：将环氧基树脂、聚醚多元醇、脲基聚合物加入搅拌器中，搅拌均匀，再加入功能助剂，填料，混合均匀，得到B组分；

(2)将A组分、B组分混配得到装饰涂料。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

现有市场上常见的聚脲涂料，在使用过程中，对基材层的湿度要求及施工环境温度湿度要求极高施工难度较大，对赶工期的工程基本满足不了他的要求，并且聚脲涂料在于基材层无较好的渗透粘结之前就已经固化，导致重涂间隔时间短，重涂层与底涂层无法很好的融合交缠，于此同时，聚脲涂层固化后有一定的弹性，无法抵御背水面地下水长期的施压，容易出现涂层起泡的现象，以上这些情况，都增加了聚脲涂料的脱层风险。

本发明制备的涂料，在B组分中采用氢化双酚A环氧树脂、聚合物接枝聚醚多元醇、未接枝聚醚多元醇的复配使用，提高了B组分中原料间的相容性，

本发明制备的涂料，采用环氧树脂-聚脲树脂体系，改变了固化快，重涂时间短，与基材层渗透性差等缺陷，增加了涂料的粘结强度，于此同时本发明制备的涂料重涂层与底涂层为同类型材料，很容易相互交融形成一体，涂层粘结强度是聚脲涂料的3倍左右，并且本发明制备得到的涂层强度高，粘结性好，能有效抵御来自地下水压力的侵蚀不起泡，从而降低涂层脱层的风险。

本发明制备的涂料，制备得到的涂料在施工使用过程中，施工工艺简单，在施工时对空气湿度和基面湿度要求相对较低，在赶工期施工时涂层脱层的风险相对降低。

附图说明

图1为实施例1的涂料在水上游乐园使用后的五个月的现场图。

图2为现有市场常见聚脲涂料在水上游乐园使用后的五个月的现场图。

图3为现有市场常见聚脲涂料在水上游乐园使用后的两个月的现场图。

图4为现有市场常见聚脲涂料在水上游乐园使用后的一个月的现场图。

具体实施方式

实施例1

本发明第一个方面提出了一种用于水下环境的装饰涂料，原料包括重量比为1：5的A组分和B组分。

其中A组分按重量份计，固化剂30份；包括聚酰胺V-115和六亚甲基二异氰酸酯，其重量比为1.5：4.5。

B组分按重量份计，环氧基树脂40份、聚醚多元醇30份、功能助剂10份、填料、脲基聚合物60份。

所述的环氧树脂为氢化双酚A环氧树脂，环氧当量为205-225g/eq，型号TaiLuck-ST3000H，购于广州太古化工有限公司。

聚醚多元醇包括重量比为3:2的聚合物接枝聚醚多元醇和未接枝聚醚多元醇，聚合物接枝聚醚多元醇的羟值为17-21mgKOH/g，型号为CHP-H50，未接枝聚醚多元醇的羟值为54-58mgKOH/g，型号为CHE-220，均购买于长华化学科技股份有限公司。

功能助剂包括重量比为1:5的消泡剂和增塑剂，消泡剂为含有气相二氧化硅的硅氧烷，购买于迪高，型号为TEGO Foamex N。增塑剂为石蜡。

二氧化硅平均粒径为100nm，购买于合肥中航纳米技术发展有限公司。

所述的脲基聚合物为聚天门冬氨酸酯聚脲树脂，型号

PA600，购于深圳市金盾地坪材料有限公司。

本实施例第二个方面提出了一种用于水下环境的装饰涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)B组分制备：将环氧基树脂、聚醚多元醇、脲基聚合物加入搅拌器中，搅拌均匀，再加入功能助剂，填料，混合均匀，得到B组分；

(2)将A组分、B组分混配得到装饰涂料。

对比例1

本发明第一个方面提出了一种用于水下环境的装饰涂料，原料包括重量比为1：5的A组分和B组分。

其中A组分按重量份计，固化剂30份；包括聚酰胺V-115和六亚甲基二异氰酸酯，其重量比为1.5：4.5。

B组分按重量份计，环氧基树脂40份、聚醚多元醇30份、功能助剂10份、填料、脲基聚合物60份。

所述的环氧树脂为氢化双酚A环氧树脂，环氧当量为220-240g/eq，购于广州太古化工有限公司。

聚醚多元醇包括重量比为3:2的聚合物接枝聚醚多元醇和未接枝聚醚多元醇，聚合物接枝聚醚多元醇的羟值为17-21mgKOH/g，型号为CHP-H50，未接枝聚醚多元醇的羟值为54-58mgKOH/g，型号为CHE-220，均购买于长华化学科技股份有限公司。

功能助剂包括重量比为1:5的消泡剂和增塑剂，消泡剂为含有气相二氧化硅的硅氧烷，购买于迪高，型号为TEGO Foamex N。增塑剂为石蜡。

二氧化硅平均粒径为100nm，购买于合肥中航纳米技术发展有限公司。

所述的脲基聚合物为聚天门冬氨酸酯聚脲树脂，型号

PA600，购于深圳市金盾地坪材料有限公司。

本发明第二个方面提出了一种用于水下环境的装饰涂料的制备方法，其具体实施方式同实施例1。

对比例2

一种用于水下环境的装饰涂料，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是，所述的聚酰胺V-115固化剂替换为聚酰胺651。

对比例3

一种用于水下环境的装饰涂料，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是，所述聚醚多元醇为未接枝聚醚多元醇。

性能测试

将实施例和对比例制备得到的涂料，涂抹在水泥板上，进行附着力、固化时间的测试。所述水泥板制备的混凝土中的水灰比＜0.45，混凝土的强度≥C25。附着力和固化时间参考GB/T 22374-2018进行测定。

将实施例和对比例制备得到的涂料涂抹在水泥板上，自然固化完全后，放置48h，再将带有涂料的水泥板浸没于自来水中，放置240h，取出后，自然干燥，重复上述操作3次，观察涂料是否出现起泡、鼓包等现象，进行耐水性测试。

将实施例和对比例制备得到的涂料进行漆膜耐冲击性能测试，测试方法参照GB/T1732-93。

数据记录在表1中。

表1

将实施例制备得到的涂料涂抹在水泥板上，自然固化完全后，放置48h，之后以与水平面呈60°角放置，将水滴从水泥板的一端滴落，观察水滴滑落后，涂料表面是否残留水痕，进行防水痕测试。

Claims (10)

1.一种用于水下环境的装饰涂料，其特征在于，原料包括A组分和B组分；其中A组分按重量份计，包括固化剂5-50份；B组分按重量份计，包括环氧基树脂35-80份、聚醚多元醇20-55份、功能助剂1-20份、填料、脲基聚合物60-80份。

2.根据权利要求1所述的装饰涂料，其特征在于，所述环氧基树脂为氢化双酚A环氧树脂。

3.根据权利要求2所述的装饰涂料，其特征在于，所述氢化双酚A环氧树脂的环氧当量为200-260g/eq。

4.根据权利要求1所述的装饰涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇的羟值为15-80mgKOH/g。

5.根据权利要求1所述的装饰涂料，其特征在于，所述的脲基聚合物为聚天门冬氨酸酯聚脲树脂。

6.根据权利要求1所述的装饰涂料，其特征在于，所述的固化剂包括聚酰胺固化剂、异佛尔酮二胺固化剂、异氰酸酯类固化剂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的装饰涂料，其特征在于，所述的聚酰胺固化剂选自聚酰胺651、聚酰胺300、聚酰胺V-115中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的装饰涂料，其特征在于，所述B组分中填料选自二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、高岭土、云母粉、凹凸棒、碳酸钙、硫酸钡、硅铝酸钠中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的装饰涂料，其特征在于，所述功能助剂包括消泡剂、增塑剂，所述消泡剂、增塑剂的重量比为(1-2)：(5-10)。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的装饰涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)B组分制备：将环氧基树脂、聚醚多元醇、脲基聚合物加入搅拌器中，搅拌均匀，再加入功能助剂，填料，混合均匀，得到B组分；

(2)将A组分、B组分混配得到装饰涂料。

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