CN116355496A - 一种超支化环氧树脂重防腐涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种超支化环氧树脂重防腐涂料及其制备方法，包括甲组份和乙组份，所述甲组份的原料按质量份计包括以下的各组份：超支化环氧树脂40‑80份，石油树脂10‑20份，分散剂0.5‑1份，流变助剂1‑4份，颜料10‑15份，填料10‑15份，消泡剂0.1‑1份；所述乙组份的原料按质量份计包括以下的各组份：改性环氧固化剂80‑90份，固化剂促进剂5‑10份。本发明的铁路货车用高耐磨耐腐蚀性的无溶剂超支化重防腐涂料，甲乙组份制作和施工全过程中无任何溶剂的添加，绿色环保，基本无挥发物释放，并且基本无气味。
Description
技术领域
本发明属于防腐涂料技术领域，尤其涉及一种环氧树脂重防腐涂料及其制备方法和应用。
背景技术
我国铁路货车的运用工况比较复杂和恶劣，由于我国地域广阔，气候多变，温度、湿度变化范围很大，大气环境条件复杂，加上部分地区大气环境污染严重、酸雨多发，车上装载的货物包括有酸、碱、盐等各种介质，车体钢结构不仅承受全温域环境下货物摩擦和腐蚀的影响，还要承受装卸机械的磕碰冲击作用，这些装卸撞击会造成钢板形变，从而导致漆膜的开裂脱落，这是引起铁路货车钢材腐蚀的主要原因。通过现场调研的情况统计，车辆运用过程中主要的故障集中在车体的下侧门、端侧墙及地板的腐蚀变形，占比68.98％。车体结构的腐蚀和磨损导致钢材减薄，进而引起结构强度下降，致使强度不足而引起失效。厂修时因腐蚀减薄而发生截换的钢材量很大，许多车辆厂修时大量部位腐蚀超限，车体结构钢板的截换率很高，维护、修理时工作量非常大。
现有铁路货车用涂层主要是水性单组份涂层体系，在耐盐雾性、耐候性、耐磨性、断裂伸长率、粘接强度、耐酸性能、耐冲击性、低温柔性等性能上均不能满足现有车体运行的环境要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是铁路货车用涂层抗腐蚀性能和强度不能满足现行需求，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种超支化环氧树脂重防腐涂料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种超支化环氧树脂重防腐涂料，包括甲组份和乙组份，所述甲组份的原料按质量份计包括以下的各组份：
所述乙组份的原料按质量份计包括以下的各组份：
改性环氧固化剂 80-90份，
固化剂促进剂 5-10份，
所述的甲组份和乙组份的质量比为2-4:1，具体根据超支化环氧树脂的添加量而定。
本发明使用的超支化环氧树脂作为甲组份的成膜树脂，它是一类高度支化的三维大分子，由于其独特的分子结构，分子中原子紧密堆积，使其具有一些特有的性能：(1)低粘度，与相近分子量的线型的大分子比较，同种浓度下的粘度要低的多，因此，它很适合于制备高固体份和无溶剂涂料。(2)树状的大分子结构，它决定了高分子的非结晶性和无缠绕性，使得聚合物具有优良的成膜性能，交联密度高，硬度高，并具有良好的光泽度和优异的耐候性。(3)众多的端基官能团，分子中大量的极性基团使得漆膜具有极好的附着力。部分超支化环氧树脂的树脂结构如下说明书附图中图1所示。
本发明采用的甲乙组份完全不含任何溶剂，施工固含(不挥发份)超过95％，即涂料挥发份≤5％，折算至挥发份(VOC)含量均低于60g/L，符合最新低挥发性有机化合物含量涂料产品技术要求GB/T38597-2020的无溶剂涂料的要求，属于环保型涂料。
优选的，所述超支化环氧树脂经过聚酯和/或聚硅氧烷改性得到。超支化环氧树脂可用于进一步改性，使其能具备更多的性能，比如聚酯的添加能具有更好的弹性，聚硅氧烷的添加能具备更优异的防腐和耐候性能。
甲组份采用C5石油树脂作为环氧改性剂，在降低涂料粘度的同时增强了漆膜的柔韧性，耐腐蚀性和对基材的附着力。石油树脂和超支化树脂不存在反应，但是石油树脂整体粘度也很低，标准条件下，粘度在300-1000cps；同时它不参与反应，在成膜后起到增加柔韧性的目的。
优选的，所述超支化环氧树脂为环氧氯丙烷与羧基超支化聚酯反应生成的超支化改性环氧树脂中的一种或多种，标准条件下，粘度为100-500cps。
在市面上所用的超支化树脂中，优选的此树脂分子量很低，粘度非常小，同时由于末端基团的改性，韧性非常好。
优选的，所述石油树脂为C5石油树脂、C5/C9共聚树脂、C9石油树脂中的一种或多种，如NOVARES LA 300。
在市面上所用的石油树脂中，优选的此石油树脂粘度非常小，同时色度低，增韧效果上佳，硬度和增韧效果平衡性好。
优选的，所述分散剂为多元羧酸酯型分散剂的一种或多种，如AFCONA4021。
优选的，所述流变助剂为氢化蓖麻油改性的聚酰胺蜡和气相二氧化硅中的一种或多种。
甲组份所选取的流变助剂为蓖麻油改性的聚酰胺蜡类，对涂料体系的粘度影响很小的同时，抗流挂性非常有益，可以满足现场实际施工的厚涂的工艺；而且不同于一般的聚酰胺蜡在低温(60-80℃)烘烤下抗流挂性失效，此聚酰胺蜡在90℃下烘烤仍然有很好的效果。
优选的，所述颜料为氧化铁红、钛白粉、炭黑中的一种或多种，所述填料为三聚磷酸铝、磷酸锌中的一种或多种，所述消泡剂为硅类高分子聚合物的一种或者多种，如Silok4010。
优选的，所述改性环氧固化剂为改性胺固化剂、改性聚醚胺固化剂、改性聚酰胺固化剂的一种或多种；所述固化剂促进剂为2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚的一种或多种，如DMP-30，K-54。
乙组份所使用的改性聚醚胺固化剂赋予了漆膜良好的柔韧性，断裂伸长率等；它和所拼用的改性胺固化剂都是极低的粘度，并且混溶性非常好，改性胺的添加使得漆膜的干燥性能完全能满足实际施工需求和现场的施工节拍，并且改性胺固化剂的加入，也极大的改善了漆膜的耐盐雾性和耐酸性能。
在同一个技术构思下，本申请还提供一种超支化环氧树脂重防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)加入超支化环氧树脂设计质量份数的40-50％并搅拌，加入所述质量份的石油树脂和功能助剂，加入剩余超支化环氧树脂搅拌分散，得到甲组份原料；
(2)依次加入改性环氧固化剂和环氧促进剂搅拌分散，得到乙组份原料；
(3)将甲、乙组份按比例混合，得到超支化环氧树脂重防腐涂料。
优选的，步骤(1)中加入所述质量份的石油树脂和功能助剂，加入剩余超支化环氧树脂搅拌分散具体为：依次加入所述质量份的石油树脂、消泡剂、颜料分散，再加入流变助剂，加入剩余超支化环氧树脂和分散剂搅拌分散。
步骤(1)中所述部分超支化环氧树脂的搅拌速度为300-500r/min，所述加入石油树脂、消泡剂、颜料分散的搅拌速度为1000-1200r/min，搅拌时间为20-30min，所述加入流变助剂的搅拌速度为300-500r/min，加入前温度为55-60℃，加入后控制搅拌温度为65℃以下，以防止后期流变助剂引起细度返粗现象，所述加入剩余超支化环氧树脂和分散剂搅拌分散的搅拌速度为1000-1200r/min，搅拌时间为10-15min。
优选的，步骤(2)所述改性环氧固化剂和环氧促进剂加入时搅拌速度为300-500r/min，加入后搅拌分散速度为1000-1200r/min，搅拌时间为5-10min。
在同一个技术构思下，本申请还提供一种超支化环氧树脂重防腐涂料的应用，将甲、乙组份按比例混合，得到超支化环氧树脂重防腐涂料，所述超支化环氧树脂重防腐涂料挥发份≤5％，挥发份(VOC)含量均低于60g/L。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的铁路货车用高耐磨耐腐蚀性的无溶剂超支化重防腐涂料，采用100％固含的无溶剂超支化环氧树脂作为主要成膜物质制成的甲组份，并辅以100％固含的石油树脂进行改性，乙组份采用100％固含的聚醚胺和改性胺固化剂混拼，甲乙组份制作和施工全过程中无任何溶剂的添加，最终涂料的固含检测在95％-100％之间，绿色环保，基本无挥发物释放，并且基本无气味。
(2)本发明的铁路货车用高耐磨耐腐蚀性的无溶剂超支化重防腐涂料，在耐磨性、耐冲击性、拉开法附着力、耐酸性、耐盐雾性、耐候性、低温柔性、断裂伸长率等各项性能指标上都比现有水性漆要高，更能适应铁路货车现有工况需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中使用的部分超支化环氧树脂的树脂结构示意图；
图2、3为实施例1超支化环氧树脂的树脂固含测试的实验过程照片；
图4、5为实施例1超支化环氧树脂的树脂干性测试的实验过程照片；
图6、7为实施例1超支化环氧树脂的树脂抗流挂测试的实验过程照片；
图8、9为实施例1超支化环氧树脂的树脂抗冲击测试的实验过程照片；
图10、11为实施例1超支化环氧树脂的树脂拉开法附着力测试的实验过程照片；
图12、13为实施例1超支化环氧树脂的树脂断裂伸长率测试的实验过程照片；
图14、15为实施例1超支化环氧树脂的树脂耐酸性测试(硫酸)测试的实验过程照片；
图16、17为实施例1超支化环氧树脂的树脂耐磨性(750g/500r)/mg测试的实验过程照片；
图18、19为实施例1超支化环氧树脂的树脂低温柔性(-30℃在10mm轴180°弯折)测试的实验过程照片；
图20、21为实施例1超支化环氧树脂的树脂耐盐雾性测试的实验过程照片；
图22、23为实施例1超支化环氧树脂的树脂耐老化测试的实验过程照片。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
本发明实施例1采用表1、2中原料制备，其性能列于表3。
(1)将部分超支化环氧树脂加入配料罐，部分超支化环氧树脂的树脂结构如图1所示。然后在300-500r/min的搅拌速度下，依次加入石油树脂，消泡剂，颜料，1000-1200r/min高速分散20-30min，待涂料温度达到55-60℃左右时，在300-500r/min的搅拌速度下加入流变助剂，1000-1200r/min高速分散30-40min，控制温度不得超过65℃。接着，在300-500r/min的搅拌速度下继续加入剩余的超支化环氧树脂和分散剂，1000-1200r/min高速分散10-15min，得到所述的铁路货车用高耐磨耐腐蚀性的无溶剂超支化重防腐涂料的甲组份。
(2)将改性环氧固化剂和环氧促进剂在300-500r/min的搅拌速度下依次加入并1000-1200r/min高速分散均匀5-10min，得到所述的铁路货车用高耐磨耐腐蚀性的无溶剂超支化重防腐涂料的乙组份。
将甲、乙组份混合均匀，得到超支化环氧树脂重防腐涂料。
实施例2：
制备步骤与实施例1相同，采用表1、2中原料制备，其性能列于表3。
实施例3：
制备步骤与实施例1相同，采用表1、2中原料制备，其性能列于表3。
实施例4：
制备步骤与实施例1相同，采用表1、2中原料制备，其性能列于表3。
对比例1：
制备步骤与实施例1相同，采用表1、2中原料制备，采用不同基团改性的超支化树脂，其性能列于表3。
对比例2：
制备步骤与实施例1相同，采用表1、2中原料制备，不添加石油树脂，其性能列于表3。
对比例3:
制备步骤与实施例1相同，采用表1、2中原料制备，采用不同的聚酰胺蜡触变剂，其性能列于表3。
可以看出，对比例的超支化环氧树脂重防腐涂料耐腐蚀、耐磨、抗老化、耐盐雾性和低温柔性都显著较差，能够证明本申请选择的低粘度超支化环氧树脂配合石油树脂发挥了较强的改性效果。
表1：实施例及对比例甲组份原料
表2：实施例及对比例乙组份原料
表3：涂料性能检测结果
固含测试的实验过程照片如图2、3所示，干性测试的实验过程照片如图4、5所示，抗流挂测试的实验过程照片如图6、7所示，抗冲击测试的实验过程照片如图8、9所示，拉开法附着力测试的实验过程照片如图10、11所示，断裂伸长率测试的实验过程照片如图12、13所示，耐酸性测试(硫酸)测试的实验过程照片如图14、15所示，耐磨性(750g/500r)/mg测试的实验过程照片如图16、17所示，低温柔性(-30℃在10mm轴180°弯折)测试的实验过程照片如图18、19所示，耐盐雾性测试的实验过程照片如图20、21所示，耐老化测试的实验过程照片如图22、23所示。
Claims (10)
1.一种超支化环氧树脂重防腐涂料，其特征在于，包括甲组份和乙组份，所述甲组份的原料按质量份计包括以下的各组份：
超支化环氧树脂 40-80份，
石油树脂 10-20份，
功能助剂 21.5-36份，
所述乙组份的原料按质量份计包括以下的各组份：
改性环氧固化剂 80-90份，
固化剂促进剂 5-10份，
所述的甲组份和乙组份的质量比为(2-4):1。
2.如权利要求1所述的超支化环氧树脂重防腐涂料，其特征在于，所述超支化环氧树脂为环氧氯丙烷与羧基超支化聚酯反应生成的超支化改性环氧树脂中的一种或多种，标准条件下，粘度为100-500cps。
3.如权利要求1所述的超支化环氧树脂重防腐涂料，其特征在于，所述超支化环氧树脂经过聚酯和/或聚硅氧烷改性得到。
4.如权利要求1所述的超支化环氧树脂重防腐涂料，其特征在于，所述石油树脂为C5石油树脂、C5/C9共聚树脂、C9石油树脂中的一种或多种；所述功能助剂具体包括：分散剂0.5-1份，流变助剂1-4份，颜料5-15份，填料5-15份，消泡剂0.1-1份。
5.如权利要求1所述的超支化环氧树脂重防腐涂料，其特征在于，所述分散剂为多元羧酸酯型分散剂，所述流变助剂为氢化蓖麻油改性的聚酰胺蜡和气相二氧化硅中的一种或多种，所述颜料为氧化铁红、钛白粉、炭黑中的一种或多种，所述填料为三聚磷酸铝、磷酸锌中的一种或多种，所述消泡剂为硅类高分子聚合物。
6.如权利要求1所述的超支化环氧树脂重防腐涂料，其特征在于，所述环氧固化剂为改性胺固化剂、改性聚醚胺固化剂、改性聚酰胺固化剂的一种或多种；所述固化剂促进剂为2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚的一种或多种。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的超支化环氧树脂重防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)加入超支化环氧树脂设计质量份数的40-50％并搅拌，加入所述质量份的石油树脂和功能助剂，加入剩余超支化环氧树脂搅拌分散，得到甲组份原料；
(2)依次加入改性环氧固化剂和环氧促进剂搅拌分散，得到乙组份原料。
8.如权利要求7所述的超支化环氧树脂重防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中加入所述质量份的石油树脂和功能助剂，加入剩余超支化环氧树脂搅拌分散具体为：依次加入所述质量份的石油树脂、消泡剂、颜料分散，再加入流变助剂，加入剩余超支化环氧树脂和分散剂搅拌分散；所述部分超支化环氧树脂的搅拌速度为300-500r/min，所述加入石油树脂、消泡剂、颜料分散的搅拌速度为1000-1200r/min，搅拌时间为20-30min，所述加入流变助剂的搅拌速度为300-500r/min，加入前温度为55-60℃，加入后控制搅拌温度为65℃以下，所述加入剩余超支化环氧树脂和分散剂搅拌分散的搅拌速度为1000-1200r/min，搅拌时间为10-15min。
9.如权利要求8所述的超支化环氧树脂重防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述改性环氧固化剂和环氧促进剂加入时搅拌速度为300-500r/min，加入后搅拌分散速度为1000-1200r/min，搅拌时间为5-10min。
10.一种如权利要求1-7任一项所述的超支化环氧树脂重防腐涂料的应用，其特征在于，将甲、乙组份按比例混合，得到超支化环氧树脂重防腐涂料，所述超支化环氧树脂重防腐涂料挥发份≤5％，挥发份(VOC)含量均低于60g/L。
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| CN114196291A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-18 | 株洲飞鹿高新材料技术股份有限公司 | 一种低表面处理的防火涂料及其制备方法 |
| CN115181484A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-10-14 | 华南理工大学 | 一种水下施工原位固化防污涂料及其制备方法与应用 |
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