CN116179048B - 一种无溶剂耐候环氧面漆涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无溶剂耐候环氧面漆涂料及其制备方法，包括甲组分和乙组分，甲组分和乙组分按照质量比为5:1‑6:1混合使用，甲组分按重量份数计包含如下组分：氢化环氧树脂25‑35份、硅烷偶联剂低聚物5‑15份、分散剂0.5‑1.0份、消泡剂0.2‑0.5份、防沉剂0.5‑1份、活性稀释剂1‑3份、钛白粉20‑30份和硫酸钡20‑30份；乙组分按重量份数计包括：胺类环氧固化剂85‑95份和氨基硅烷5‑15份。采用本发明制备得到的无溶剂耐候环氧面漆涂料耐候性能优异，即使在冬季气温较低时也不会因粘度的增大影响施工操作。

Description

一种无溶剂耐候环氧面漆涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料制备技术领域，具体涉及一种无溶剂耐候环氧面漆涂料及其制备方法。
背景技术
环氧涂料为一种性能优异的防腐蚀涂料品种，与各种底材结合力好，耐酸耐碱耐腐蚀，广泛应用于各种钢结构、混凝土的腐蚀防护。但目前市场的环氧涂料多为溶剂型涂料或高固含涂料，VOC含量高、存在火灾隐患，随着人民对环境和健康的重视，无溶剂环氧涂料越来越受到人们的关注。
无溶剂环氧涂料一般采用E51液体环氧树脂，该类树脂的主要缺点环氧树脂中含有苯环，耐候性差，不适合用于户外需要耐候的场所；且粘度受环境温度影响较大，冬季气温低时粘度大，需加热或多加溶剂才能施工，施工操作不便或带来VOC升高等问题。
发明内容
本发明要解决的是现有无溶剂环氧涂料耐候性差，当冬季温度较低时会发生粘度增大的现象需加热或增加溶剂，造成施工操作不便或VOC含量升高的问题，提供了一种无溶剂耐候环氧面漆涂料及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：一种无溶剂耐候环氧面漆涂料，包括甲组分和乙组分，所述甲组分和乙组分按照质量比为5:1-6:1混合使用，甲组分按重量份数计包含如下组分：氢化环氧树脂25-35份、硅烷偶联剂低聚物5-15份、分散剂0.5-1.0份、消泡剂0.2-0.5份、防沉剂0.5-1份、活性稀释剂1-3份、钛白粉20-30份和硫酸钡20-30份；
乙组分按重量份数计包括如下组分：胺类环氧固化剂85-95份和氨基硅烷5-15份。
进一步的，所述硅烷偶联剂低聚物为环氧基硅烷水解物。
进一步的，所述氨基硅烷为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
一种无溶剂耐候环氧面漆涂料的制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1:按重量份数计将氢化环氧树脂25-35份，硅烷偶联剂低聚物5-15份投入反应釜中缓慢混匀；
S2:将分散剂剂0.5-1.0份，消泡剂0.2-0.5份，防沉剂0.5-1份和活性稀释剂1-3份依次加入到S1制备的体系中快速搅拌均匀；
S3:将硫酸钡20-30份和钛白粉20-30份加入至S2制备的体系中，快速搅拌并研磨，即得到无溶剂耐候环氧面漆涂料甲组份；
S4:将胺类环氧固化剂85-95份与氨基硅烷5-15份混合均匀即为无溶剂耐候环氧面漆涂料乙组份；
S5:将无溶剂重防腐底面合一涂料甲组份与乙组分按5:1-6:1比例混合均匀即得到无溶剂耐候环氧面漆涂料。
进一步的，所述S1中采用500-600转/分对反应釜中的物料分散10-15min。
进一步的，所述S2中采用800-900 转/分对反应釜中的物料搅拌20-25min。
进一步的，所述S3中高速1200-1300 转/分对反应釜中的物料分散20-30min，并对物料研磨至颗粒粒径小于30μm。
在本发明S1中氢化环氧树脂与硅烷偶联剂低聚物初始时采用500-600转/分的低转速进行混匀分散，防止速度过快引发硅烷偶联剂低聚物水解缩合，在S2中采用800-900转/分的中高速分散能够将相容性较差的分散剂、消泡剂、防沉剂和活性稀释剂打散混匀，能够与氢化环氧树脂基体相结合产生分散粉体和低泡的效果，在S3中加入硫酸钡和钛白粉后快速搅拌能够将粉体快速打散实现涂料混合均匀的目的。
本发明的优点具体如下：
本发明中氢化环氧树脂、硅烷偶联剂低聚物和胺类环氧固化剂交联固化，制备得到的涂料即使冬季气温低时粘度变化小，固含量达98%以上，VOC含量低，同时附着力强，拉开附着力最高可达20MPa以上。相较于传统的环氧树脂，氢化环氧树脂的芳香环被氢化，不易发生黄变，耐老化性能提升，在本发明中所使用的硅烷偶联剂低聚物属于有机无机杂化物质，既拥有有机物的优异性能，又具备无机物的特性，其粘度不受环境温度的影响，始终保持较低的粘度，即使只加入少量的溶剂也可施工，此外硅烷偶联剂低聚物中所含的硅氧基水解形成硅羟基，硅羟基之间通过缩合形成稳定的Si-O-Si结构，同时环氧基团与氨基固化的反应形成互穿网络结构，搭配无溶剂类底漆使用能够为大气或海洋腐蚀环境下的钢结构提供长效腐蚀保护，克服了常规环氧涂料耐候性差冬季粘度大不方便施工的缺点。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施例，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明实施例中氢化环氧树脂为ADITYA BIRLA GROUP公司的YZ-3000或SUNTOHTOST-3000；
硅烷偶联剂低聚物为KH-560；
分散剂为毕克化学BYK-161和ANTI-TERRA-U；
消泡剂为毕克化学BYK-066N和BYK-052；
防沉剂为HS公司的MORONOL 8800或ARKEMA 的SUPER；
活性稀释剂美东化学的MD2013或卡德莱的ULITRA LITE 513；
钛白粉为山东东佳的SR-2377、SR-237或四川龙蟒的R-996；
硫酸钡外购于江苏群鑫或深圳锦昊辉；
胺类环氧固化剂为气体化学ANCAMIDE 2050；
氨基硅烷外购于瓦克或南京能德化工的3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
实施例
一种无溶剂耐候环氧面漆涂料，包括甲组分和乙组分，甲组分按重量份数计包括：氢化环氧树脂YZ-3000 29份，硅烷偶联剂低聚物KH-560 12份，分散剂BYK-161 1份，消泡剂BYK-052 0.3份，防沉剂MORONOL 8800 0.7份，活性稀释剂MD2013 2份，沉淀硫酸钡 30份和钛白粉SR-2377 25份；乙组分按重量份数计包括：胺类环氧固化剂5125 85份和3-氨基丙基三乙氧基硅烷15份。
制备方法包括如下步骤：
S1:按重量份数计将上述氢化环氧树脂29份，硅烷偶联剂低聚物12份按比例投入反应釜中进行低速500转/分分散10min至均匀；
S2:将分散剂剂1份，消泡剂1份，防沉剂0.7份和活性稀释剂2份依次加入到S1制备的体系中，快速800转/分搅拌20min至均匀；
S3：将沉淀硫酸钡30份和钛白粉25份加入至S2制备的体系中，中高速1200转/分分散30min研磨至颗粒粒径小于30μm，即得到无溶剂耐候环氧面漆涂料甲组份；
S4:将胺类环氧固化剂85份与3-氨丙基三乙氧基硅烷15份按比例混合均匀即为无溶剂耐候环氧面漆涂料乙组份；
S5:将无溶剂重防腐底面合一涂料甲组份与乙组分按6:1比例混合均匀即得到无溶剂耐候环氧面漆涂料。
实施例
一种无溶剂耐候环氧面漆涂料，包括甲组分和乙组分，甲组分按重量份数计包括：氢化环氧树脂氧树脂YZ-3000 25份，硅烷偶联剂低聚物KH-560 5份，分散剂BYK-161 0.5份，消泡剂BYK-052 0.2份，防沉剂MORONOL 8800 1份，活性稀释剂MD2013 1份，沉淀硫酸钡20份和钛白粉SR-2377 20份；
乙组分按重量份数计包括：胺类环氧固化剂5125 90份和3-氨基丙基三乙氧基硅烷10份。
制备方法包括如下步骤：
S1:按重量份数计将上述氢化环氧树脂25份，硅烷偶联剂低聚物5份按比例投入反应釜中进行低速600转/分分散15min至均匀；
S2:将分散剂剂0.5份，消泡剂0.2份，防沉剂1份和活性稀释剂1份依次加入到S1制备的体系中，快速900转/分搅拌25min至均匀；
S3：将沉淀硫酸钡20份和钛白粉20份加入至S2制备的体系中，中高速1300转/分分散20min研磨至颗粒粒径小于30μm，即得到无溶剂耐候环氧面漆涂料甲组份；
S4:将胺类环氧固化剂90份与3-氨丙基三乙氧基硅烷10份按比例混合均匀即为无溶剂耐候环氧面漆涂料乙组份；
S5:将无溶剂重防腐底面合一涂料甲组份与乙组分按5:1比例混合均匀即得到无溶剂耐候环氧面漆涂料。
实施例
一种无溶剂耐候环氧面漆涂料，包括甲组分和乙组分，甲组分按重量份数计包括：氢化环氧树脂YZ-3000 35份，硅烷偶联剂低聚物KH-560 15份，分散剂BYK-161 1份，消泡剂BYK-052 0.5份，防沉剂MORONOL 8800 0.5份，活性稀释剂MD2013 3份，沉淀硫酸钡 20份和钛白粉SR-2377 30份；
乙组分按重量份数计包括：胺类环氧固化剂5125 95份和3-氨基丙基三乙氧基硅烷 5份。
同实施例2。
对比例1：采用普通环氧树脂
一种无溶剂耐候环氧面漆涂料，包括甲组分和乙组分，甲组分按重量份数计包括：普通环氧树脂YD-011X75 29份，硅烷偶联剂低聚物KH-560 12份，分散剂BYK-161 1份，消泡剂BYK-052 0.3份，防沉剂MORONOL 8800 0.7份，活性稀释剂MD2013 2份，沉淀硫酸钡 30份和钛白粉SR-2377 25份；
乙组分按重量份数计包括：胺类环氧固化剂5125 85份，3-氨基丙基三乙氧基硅烷15份。
制备方法同上，甲组分与乙组分按照6:1混合均匀得到无溶剂耐候环氧面漆涂料。
对比例2 将硅烷偶联剂低聚物替换为硅烷。
一种无溶剂耐候环氧面漆涂料，包括甲组分和乙组分，甲组分按重量份数计包括：氢化环氧树脂YZ-3000 29份，硅烷 12份，分散剂BYK-161 1份，消泡剂BYK-052 0.3份，防沉剂MORONOL 8800 0.7份，活性稀释剂MD2013 2份，沉淀硫酸钡 30份和钛白粉SR-2377 25份；
乙组分按重量份数计包括：胺类环氧固化剂5125 85份和3-氨丙基三乙氧基硅烷15份。
制备方法如实施例1。
对比例3：无硅烷偶联剂低聚物。
一种无溶剂耐候环氧面漆涂料，包括甲组分和乙组分，甲组分按重量份数计包括：氢化环氧树脂YZ-3000 29份，分散剂BYK-161 1份，消泡剂BYK-052 0.3份，防沉剂MORONOL8800 0.7份，活性稀释剂MD2013 2份，沉淀硫酸钡 30份和钛白粉SR-2377 25份；
乙组分按重量份数计包括：胺类环氧固化剂5125 85份和3-氨丙基三乙氧基硅烷15份。
制备方法如对比例1。
对比例4 无氨基硅烷。
一种无溶剂耐候环氧面漆涂料，包括甲组分和乙组分，甲组分按重量份数计包括：氢化环氧树脂YZ-3000 29份，硅烷偶联剂低聚物KH-560 12份，分散剂BYK-161 1份，消泡剂BYK-052 0.3份，防沉剂MORONOL 8800 0.7份，活性稀释剂MD2013 2份，沉淀硫酸钡 30份和钛白粉SR-2377 25份；
乙组分按重量份数计包括：胺类环氧固化剂5125 85份。
制备方法如实施例1。
对实施例1及对比例1-4中的涂料进行性能检测，测试方法如表1所示，测试结果如表2所示。
表1 涂料性能测试指标及方法
表2 涂料性能结果表
由表2结果可知，与对比例1相比，本发明的实施例1的涂料中采用氢化环氧树脂涂料在耐老化测试中1500h失光变色≤1级，实施例1的涂料的耐黄变明显优于采用普通环氧树脂的对比例1，与普通环氧树脂主链存在大量苯环、老化测试后易黄变失光相比，经氢化改性处理后的氢化环氧树脂能够大大提高涂料的耐老化性能。
与对比例2相比，本发明实施例1的涂料具有优异的附着力,附着力达23MPa、耐磨性以及耐盐碱性和耐老化。硅烷偶联剂低聚物与硅烷相比，克服了硅烷中含有大量的不稳定的甲基丙烯酰氧基和酯基以及不饱和键，硅烷偶联剂低聚物中所含的硅氧基水解形成硅羟基，硅羟基之间再通过缩合形成稳定的Si-O-Si结构，同时环氧基团与氨基固化的反应形成互穿网络结构，直接提高了涂料的耐盐雾、耐碱性以及耐老化性能。
与对比例3和对比例4可知，硅烷偶联剂低聚物的加入在不降低固含的基础上还能够降低原漆的粘度便于施工，若无硅烷偶联剂的加入，则涂料中体系粘度过大，不仅原漆中需要添加一定比例的稀释剂，施工阶段也要加入5-10%的稀释剂才能施工，同时由于缺少硅烷偶联剂，体系中的固化反应以环氧-胺类固化剂反应为主，交联密度大大降低，导致涂层的物理性能和耐候性能下降。

Claims (4)

1.一种无溶剂耐候环氧面漆涂料，其特征在于：包括甲组分和乙组分，所述甲组分和乙组分按照质量比为5:1-6:1混合使用，甲组分按重量份数计包含如下组分：氢化环氧树脂25-35份、硅烷偶联剂低聚物5-15份、分散剂0.5-1.0份、消泡剂0.2-0.5份、防沉剂0.5-1份、活性稀释剂1-3份、钛白粉20-30份和硫酸钡20-30份，所述硅烷偶联剂低聚物为环氧基硅烷水解物；
乙组分按重量份数计包括如下组分：胺类环氧固化剂85-95份和氨基硅烷5-15份，所述氨基硅烷为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，
制备方法包括如下步骤：
S1:按重量份数计将氢化环氧树脂25-35份，硅烷偶联剂低聚物5-15份投入反应釜中缓慢混匀；
S2:将分散剂0.5-1.0份，消泡剂0.2-0.5份，防沉剂0.5-1份和活性稀释剂1-3份依次加入到S1制备的体系中快速搅拌；
S3:将硫酸钡20-30份和钛白粉20-30份加入至S2制备的体系中，快速搅拌并研磨，即得到无溶剂耐候环氧面漆涂料甲组分；
S4:将胺类环氧固化剂85-95份与氨基硅烷5-15份混合均匀即为无溶剂耐候环氧面漆涂料乙组分；
S5:将无溶剂重防腐底面合一涂料甲组分与乙组分按5:1-6:1比例混合均匀即得到无溶剂耐候环氧面漆涂料。
2.如权利要求1所述的无溶剂耐候环氧面漆涂料，其特征在于：所述S1中采用500-600转/分对反应釜中的物料分散10-15min。
3.如权利要求1所述的无溶剂耐候环氧面漆涂料，其特征在于：所述S2中采用800-900转/分对反应釜中的物料搅拌20-25min。
4.如权利要求1所述的无溶剂耐候环氧面漆涂料，其特征在于：所述S3中采用1200-1300 转/分对反应釜中的物料分散20-30min并对物料研磨至颗粒粒径小于30μm。
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