CN116589899A - 一种氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料及其应用 - Google Patents

一种氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料及其应用 Download PDF

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Abstract

一种氢化环氧‑氨基烷氧基聚硅氧烷涂料，其特征在于，包括A组分和B组分，其中A组分包括液态氢化环氧树脂，B组分包括液态氢化环氧树脂固化剂。本发明提供的氢化环氧‑氨基烷氧基聚硅氧烷涂料中，去除了传统的氨基环氧固化剂，而改用氨基烷氧基聚硅氧烷成分，在交联环氧基团固化的同时引入硅氧结构，从而赋予涂层优异的耐腐蚀性、耐高温性、耐老化性、耐污、疏水等特性。

Description

一种氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料及其应用
技术领域
本发明涉及一种防腐涂料，尤其涉及一种能够用于钢结构重防腐的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷特种涂料、及其应用。
背景技术
在目前的防腐体系中，面漆的选择是很重要的一项，主要关注点在于面漆的防腐蚀性能和耐老化性能，尤其是耐老化性。优异的光泽度保持下和颜色保持性会给建筑物和结构带来高端的效果，同时可以保持住建筑物鲜艳的颜色。很多情况下这个被视为整个涂层体系性能的一个重要指标。
重防腐涂料的面漆选择是在恶劣环境下与合格底漆配合，使之具有长期使用寿命，目前主要的面漆涂料包括氯化橡胶涂料、醇酸树脂涂料、丙烯酸涂料、环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、氟碳涂料等。
前在钢结构重防腐领域，多选用环氧类底漆加丙烯酸或聚氨酯等面漆的配套，基本能满足新建钢结构的防腐要求，如CN109554064B公开的钢结构防腐涂料，采用环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆和聚氨酯面漆为防腐涂层，CN103990588B公开的钢结构防腐涂层，包括环氧树脂底涂层、丙烯酸环氧面漆或聚氨酯环氧面漆等。但配套体系的保光保色性不理想，通常在三到五年后会出现比较明显的失光、色差，而且传统配套结构内外涂层性能差异较大，影响整体涂层的耐久性和耐候性。
目前解决该问题的方法主要是定期维护、维修；但带来极大的维修成本。同时多次的维修会破坏整个涂层的防腐体系，降低防腐效果，因此，迫切需要一种更先进的解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种氢化环氧改性聚硅氧烷涂料，尤其是无溶剂的涂料，以及所述涂料在重防腐领域的应用。
本申请第一个方面是提供一种氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料，包括A组分和B组分，其中A组分包括液态氢化环氧树脂，B组分包括液态氢化环氧树脂固化剂。
一种优选实施例中，所述液态氢化环氧树脂选自具有如下结构的聚合物：
其中R为氢化环氧树脂的聚合物分子链、或n价有机基团，Y为O或S，n为正整数，x为0-n的整数；R1、R2分别独立的为单键、或二价取代基。
在一种优选实施例中，X为O，n为1或2，x为0、1或2。
在一种优选实施例中，R可以是含有如下任意一种或几种结构：
-CH2-Z-CH2-，其中，R3为H或一价有机基团，m为≥0的整数，s为≥1的整数，Z为O或S。
一种优选实施例中，所述一价有机基团、二价有机基团可以是线型基团、环状基团、支化结构基团中的一种或几种的组合。
一种优选实施例中，R1、R2分别独立的优选为C1-C6的二价取代基，尤其优选为C1-C6的亚烃基。
一种优选实施例中，R3为C1-C6的一价取代基，尤其优选为C1-C6的烷基。
更具体的，所述氢化环氧树脂，可以是选自：
其中，可以是已经市售的环氧树脂，如ADEKA EP-4080E树脂、CVC EPALLOY5000树脂等。
一种优选实施例中，液态氢化环氧树脂的环氧当量优选为210-260g/eq，优选为220-250g/eq，优选为225-245g/eq，优选为230-240g/eq。
一种优选实施例中，液态环氧树脂粘度优选为1000-15000cp·s，优选为1500-10000cp·s，优选为1800-8000cp·s，优选为2000-5000cp·s。
一种优选实施例中，所述液态氢化环氧树脂可以是氢化缩水甘油醚类环氧树脂、氢化缩水甘油酯类环氧树脂、氢化缩水甘油胺类环氧树脂、氢化脂环族类环氧树脂，尤其优选为氢化双酚A型环氧树脂、氢化双酚F型环氧树脂、氢化双酚S型环氧树脂、氢化脂环族环氧树脂，更优选氢化脂环族环氧树脂。
一种优选实施例中，所述的液态氢化环氧树脂固化剂是能够与液态环氧树脂发生交联反应固化的含硅氧基团的物质，优选为氨基硅烷固化剂，更优选为氨基烷氧基硅烷固化剂。
一种优选实施例中，所述液态氢化环氧树脂固化剂具有如下结构：
其中，R4为C1-C6的二价取代基；R5、R6、R7中的一个或两个一个为一价取代基，其他为聚硅氧烷分子链；其中，所述一价取代基优选为C1-C5的烷基。其中，聚硅氧烷分子链中优选为含有芳香环，芳香环可以在主链或侧链上。
更优选地，所述液态氢化环氧树脂固化剂具有如下结构：
其中，R5、R6为一价取代基，q和p分别独立的为正整数。
一种优选实施例中，所述液态氢化环氧树脂固化剂中，氨基含量优选为240-350mgKOH/g，更优选为260-340mgKOH/g，更优选为280-335mgKOH/g；
一种优选实施例中，所述液态氢化环氧树脂固化剂中，活泼H+当量优选为70-140g/eq，更优选为80-125g/eq，更优选为85-115g/eq；
一种优选实施例中，所述液态氢化环氧树脂固化剂的粘度(25℃)优选为100-1800mPa·S，更优选为200-1600mPa·S，更优选为250-1400mPa·S，更优选为280-1200mPa·S，更优选为300-1000mPa·S，更优选为400-900mPa·S。
一种优选实施例中，所述液态氢化环氧树脂固化剂可以是选自市售产品，如道康宁3055树脂、WACK HP2000树脂等
一种优选实施例中，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料总重量为基准，所述液态氢化环氧树脂固化剂重量比例为10-20％，更优选为11-18％，更优选为12-14％。
一种优选实施例中，所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷中，优选为所述A组分中，还可以包括消泡剂，尤其是有机硅消泡剂，如聚硅氧烷消泡剂。更优选地，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷总重量为基准，A组分中的消泡剂含量优选为0.1-5wt％，更优选为0.5-3.5wt％，更优选为1-2wt％。
一种优选实施例中，所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷中，优选为所述A组分中，还可以包括填料(填充剂)，并优选为无机填料。
一种优选实施例中，所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷中，优选为所述A组分中，所述填料可以包括金红石型钛白粉，更优选地，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷总重量为基准，A组分中的金红石型钛白粉含量优选为1-10wt％，更优选为2-8wt％，更优选为2.5-7.5wt％，更优选为4-6.5wt％，更优选为5-5.5wt％。
一种优选实施例中，所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷中，优选为所述A组分中，所述填料可以包括滑石粉，更优选地，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷总重量为基准，A组分中的滑石粉含量优选为7-20wt％，更优选为9-18wt％，更优选为10-15wt％。
一种优选实施例中，所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷中，优选为所述B组分中，还可以包括固化促进剂，所述固化促进剂能够促进液态环氧树脂与固化剂的反应。
更优选地，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷总重量为基准，固化促进剂含量优选为0.1-5wt％，更优选为0.5-3.5wt％，更优选为1-2wt％。
优选地，所述固化促进剂优选为极性有机化合物。
在一种优选实施例中，所述固化促进剂优选为含有-OH、-COOH、-SO3H、-NH2、-SO2NH2、-SO2NH-等任一基团的化合物。如苯甲醇、苯甲酸、有机胺、甲基二乙醇胺、氨基苯酚、水杨酸、苯酚、氯代苯酚、间苯二酚、酰胺等。
一种优选实施例中，所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷中，优选为所述B组分中，还可以包括填料(填充剂)，并优选为无机填料。
一种优选实施例中，所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷中，优选为所述B组分中，填料可以包括滑石粉，更优选地，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷总重量为基准，组分B中的滑石粉含量优选为3-20wt％，更优选为5-15wt％，更优选为8-10wt％。
一种优选实施例中，所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷中，优选为所述B组分中，填料可以包括气相二氧化硅，更优选地，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷总重量为基准，组分B中的气相二氧化硅含量优选为0.1-5wt％，更优选为0.5-3.5wt％，更优选为1-2.5wt％。
更优选地，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷总重量为基准，B组分中的其他填料含量优选为3-20wt％，更优选为5-15wt％，更优选为8-10wt％。
在一种优选实施例中，B组分中的所述其他填料可以是沉淀硫酸钡、碳酸钙、沉淀碳酸钙、炭黑、高岭土、云母粉、硅酸钙、氧化锌、氧化铝粉、石英粉、金刚砂中的任意一种或更多种。
一种优选实施例中，本发明上述内容中，所述填料的平均粒径≤100μm，更优选≤80μm。
本申请上述内容中，在不含有其他组分的情况下，所述所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷中，其余重量比例为液体氢化环氧树脂。更优选地，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料总重量为基准，液态氢化环氧树脂重量比例优选为30-50％，优选为40-45％。
本发明还提供了所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷在修补和/或保护金属表面配套系统中的应用，或者，一种使用所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷修补和/或保护金属表面的方法。
本发明所述的应用或方法包括：
配置A组分；配置B组分；
A组分和B组分混合，形成涂料，并将涂料覆盖在金属表面；
固化。
一种优选实施例中，所述金属表面为钢结构表面。
一种优选实施例中，所述固化优选为常温固化。
一种优选实施例中，所述涂料覆盖厚度为200-300微米。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷中，氨基烷氧基硅氧烷的加入不但改善了整个涂层体系的耐老化性能，同时保持优异的防腐性能，相比传统的多道涂层，无溶剂的配方体系带来更高的膜厚、更强的防腐性能，同时整个涂层具有极高的光泽颜色保持性，使得本发明涂层具有如下优点：单道施工、无溶剂体系，可适用于维修市场。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施所提供的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷特种涂料，配置方法如下：A组分：液态氢化环氧树脂(例如ADEKA EP-4080E树脂)50kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入25kg金红石型钛白粉、25kg的滑石粉、0.3kg有机硅消泡剂(如BYK A530)、0.3kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散30分钟至细度达到80微米。
B组分：氨基聚硅氧烷树脂(如道康宁3055树脂)17kg
实施例2
本实施所提供的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷特种涂料，配置方法如下：A组分：液态氢化环氧树脂(例如ADEKA EP-4080E树脂)50kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入20kg金红石型钛白粉、20kg的沉淀硫酸钡、10kg的滑石粉、0.5kg有机硅消泡剂(如BYK A530)、0.5kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散30分钟至细度达到80微米。
B组分：氨基聚硅氧烷树脂(如道康宁3055树脂)17kg。
实施例3
本实施所提供的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷特种涂料，配置方法如下：A组分：液态氢化环氧树脂(例如CVC EPALLOY 5000树脂)50kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入20kg金红石型钛白粉、20kg的沉淀硫酸钡、10kg的滑石粉、0.5kg有机硅消泡剂(如BYK A530)、0.5kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散30分钟至细度达到80微米。
B组分：氨基聚硅氧烷树脂(如道康宁3055树脂)17kg。
实施例4
液态氢化环氧树脂(例如ADEKA EP-4080E树脂)50kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入20kg金红石型钛白粉、20kg的沉淀硫酸钡、10kg的滑石粉、0.5kg有机硅消泡剂(如BYK A530)、0.5kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散30分钟至细度达到80微米。
B组分：氨基聚硅氧烷树脂(如道康宁3055树脂)17kg。
实施例5
液态氢化环氧树脂(例如DEKA EP-4080E树脂)50kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入20kg金红石型钛白粉、10kg的沉淀硫酸钡、20kg的滑石粉、0.5kg有机硅消泡剂(如BYK A530)、0.5kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散30分钟至细度达到80微米。
B组分：氨基聚硅氧烷树脂(如WACK HP2000树脂)17kg。
实施例6
液态氢化环氧树脂(例如ADEKA EP-4080E树脂)50kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入20kg金红石型钛白粉、30kg的滑石粉、0.5kg有机硅消泡剂(如BYKA530)、0.5kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散30分钟至细度达到80微米。
B组分：氨基聚硅氧烷树脂(如WACK HP2000树脂)17kg。
表1，实施例1-6中组分比例
本申请A组分和B组分混合后涂覆到涂有底漆的表面或者金属表面，金属表面可以是全新的金属表面，或者被腐蚀的需要修复的金属表面。
以新建结构的金属表面为例，本发明与现有涂层施工对比、以及所得涂层性能对比如下表2和表3所示。
表2，本发明与现有技术施工对比
表3，本发明与现有技术涂层性能对比
对比例1
本对比例所提供的氢化环氧涂料，配置方法如下：
A组分：液态氢化环氧树脂(例如ADEKA EP-4080E树脂)50kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入25kg金红石型钛白粉、25kg的滑石粉、0.3kg有机硅消泡剂(如BYK A530)、0.3kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散至细度达到80微米。
B组分：防腐涂料常用的LHB246芳香胺固化剂17kg。
对比例2
本对比例所提供的氢化环氧涂料，配置方法如下：
A组分：液态氢化环氧树脂(例如ADEKA EP-4080E树脂)50kg，放在铁罐容器中进行中速搅拌，在搅拌过程中加入20kg金红石型钛白粉、20kg的沉淀硫酸钡、10kg的滑石粉、0.5kg有机硅消泡剂(如BYK A530)、0.5kg有机硅消泡剂(如消泡剂6800)，高速分散至细度达到80微米。
组分：防腐涂料常用的LT031缩胺固化剂17kg。
表4，本申请与对比例耐化学性能结果
对比例1 对比例2 实施例1 实施例2
10％醋酸(24小时) 轻微耐受 轻微耐受 耐受 耐受
36％盐酸(24小时) 不耐受 轻微耐受 耐受 耐受
20％硝酸(24小时) 不耐受 不耐受 轻微耐受 轻微耐受
20％氢氧化钾(24小时) 轻微耐受 轻微耐受 耐受 耐受
20％氢氧化氨(24小时) 轻微耐受 轻微耐受 耐受 耐受
20％氢氧化钠(24小时) 耐受 耐受 耐受 耐受
表5，本申请与对比例耐温性能结果
对比例1 对比例2 实施例1 实施例2
长期耐温极限 120℃ 126℃ 201℃ 200℃
瞬时耐温极限 151℃ 159℃ 303℃ 301℃
表6，本申请与对比例耐盐雾性能(膜厚100微米，中性盐雾测试)
对比例1 对比例2 实施例1 实施例2
1000小时 通过 通过 通过 通过
2000小时 有轻微起泡 有轻微起泡 通过 通过
表7，本申请与对比例耐老化测试(QUV-A测试)
通过对比可以看出，相比于普通的氨基环氧固化体系，本申请耐化学性能、耐温性能、耐腐蚀性能和耐候性能都更强。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料，其特征在于，包括A组分和B组分，其中A组分包括液态氢化环氧树脂，B组分包括液态氢化环氧树脂固化剂；所述液态氢化环氧树脂选自具有如下结构的聚合物：
其中R为氢化环氧树脂的聚合物分子链、或n价有机基团，Y为O或S，n为正整数，x为0-n的整数；R1、R2分别独立的为单键、或二价取代基；
所述液态氢化环氧树脂固化剂具有如下结构：
其中，R4为C1-C6的二价取代基；R5、R6、R7中的一个或两个为一价取代基，其他为聚硅氧烷分子链。
2.根据权利要求1所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料，其特征在于，液态氢化环氧树脂的环氧当量优选为210-260g/eq，优选为220-250g/eq，优选为225-245g/eq，优选为230-240g/eq；
液态环氧树脂粘度优选为1000-15000cp·s，优选为1500-10000cp·s，优选为1800-8000cp·s，优选为2000-5000cp·s。
3.根据权利要求1所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料，其特征在于，所述液态环氧树脂可以是缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂环族类环氧树脂，尤其优选为双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂，更优选脂环族环氧树脂，更优选为氢化环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料，其特征在于，所述液态氢化环氧树脂固化剂是能够与液态环氧树脂发生交联反应固化的含硅氧基团的物质，优选为氨基硅烷固化剂，更优选为氨基烷氧基硅烷固化剂。所述氨基烷氧基硅烷固化剂：
氨基含量优选为240-350mgKOH/g，更优选为260-340mgKOH/g，更优选为280-335mgKOH/g；
活泼H+当量优选为70-140g/eq，更优选为80-125g/eq，更优选为85-115g/eq；粘度优选为100-1800mPa·S，更优选为200-1600mPa·S，更优选为250-1400mPa·S，更优选为280-1200mPa·S，更优选为300-1000mPa·S，更优选为400-900mPa·S。
5.根据权利要求1所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料，其特征在于，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料总重量为基准，液态氢化环氧树脂固化剂重量比例为10-20％，更优选为11-18％，更优选为12-14％；
以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料总重量为基准，液态氢化环氧树脂重量比例优选为30-50％，优选为40-45％。
6.根据权利要求1所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料，其特征在于，R可以是含有如下任意一种或几种结构：
-CH2-Z-CH2-，其中，R3为H或一价有机基团，m为≥0的整数，s为≥1的整数，Z为O或S。
7.根据权利要求1所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料，其特征在于，所述液态氢化环氧树脂固化剂具有如下结构：
其中，R5、R6为一价取代基，q和p分别独立的为正整数。
8.根据权利要求1所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料，其特征在于，所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料中，优选为所述A组分中，还包括消泡剂，尤其是有机硅消泡剂，如聚硅氧烷消泡剂；更优选地，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料总重量为基准，A组分中的消泡剂含量优选为0.1-1wt％，更优选为0.2-0.8wt％，更优选为0.5-0.7wt％。
9.根据权利要求1所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料，其特征在于，所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料中，还包括填料；其中，填料选自如下一种或更多种：
A组分中，所述填料包括金红石型钛白粉，更优选地，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料总重量为基准，A组分中的金红石型钛白粉含量优选为1-10wt％，更优选为2-8wt％，更优选为2.5-7.5wt％，更优选为4-6.5wt％，更优选为5-5.5wt％；
A组分中，所述填料包括滑石粉，更优选地，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料总重量为基准，A组分中的滑石粉含量优选为7-20wt％，更优选为9-18wt％，更优选为10-15wt％；
B组分中，填料包括滑石粉，更优选地，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料总重量为基准，组分B中的滑石粉含量优选为3-20wt％，更优选为5-15wt％，更优选为8-10wt％；
所述B组分中，填料包括气相二氧化硅，更优选地，以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料总重量为基准，组分B中的气相二氧化硅含量优选为0.1-5wt％，更优选为0.5-3.5wt％，更优选为1-2.5wt％；
以所述的氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料总重量为基准，B组分中的其他填料含量优选为3-20wt％，更优选为5-15wt％，更优选为8-10wt％；优选的，B组分中的所述其他填料可以是沉淀硫酸钡、碳酸钙、沉淀碳酸钙、炭黑、高岭土、云母粉、硅酸钙、氧化锌、氧化铝粉、石英粉、金刚砂中的任意一种或更多种。
10.一种权利要求1所述氢化环氧-氨基烷氧基聚硅氧烷涂料在修补和/或保护金属表面中的应用，其特征在于，包括：
配置A组分；配置B组分；
A组分和B组分混合形成涂料，并将涂料覆盖在金属表面；
固化。
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