CN1185313C - 聚苯乙烯丁苯橡胶防腐涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚苯乙烯丁苯橡胶防腐涂料。通过添加丁苯橡胶、环氧树脂对聚苯乙烯树脂进行改性。采用薄通、混溶、研磨工艺制得具有高防腐性能的新型防腐涂料。本发明的防腐涂料具有固含量高、粘度低、膜干燥速度快、施工方便、防腐性能优良等特点。可广泛用于炼油、化工、机械、化纤、橡胶、印染、化肥、建筑、冶金等行业中长期受酸、碱、盐以及各种化学药品严重腐蚀的设备、管道、建筑物的内外壁。
Description
技术领域
本发明涉及热固性、热塑性防腐涂料，特别是涉及聚苯乙烯丁苯橡胶防腐涂料。
背景技术
“七·五”以后，我国先后研制出了环氧树脂防腐涂料、酚醛树脂防腐涂料、聚氨酯防腐涂料、过氯乙烯防腐涂料、氯化橡胶防腐涂料等等，但是它们往往用途单一、综合性能较差，如环氧树脂防腐涂料其防腐性能优良，但其耐水性、耐候性和耐热性均较差。随着科学技术的进步，80年代以后，出现了性能优异的氯磺化聚乙烯涂料，它具有优良的耐光氯化、耐大气老化性能、优良的耐化学品性能、优良的耐湿热性、耐寒耐热性，优良的物理机械性能等，但其价格相对较高。因此研究开发一种价廉、高效、耐久、使用方便的防腐涂料成为一项重要的研究课题。
聚苯乙烯(PS)具有耐化学介质性好、漆膜外观好、漆膜干燥速度快的特点，但是PS也有很明显的缺点：附着力差、漆膜韧性和耐冲击性差。根据聚苯乙烯的特点，用它做成膜树脂可以制造出防腐性能良好的防腐涂料。国内外在这一领域进行了不少的研究工作，如专利CN1162611采用将聚苯乙烯树脂和丁苯橡胶进行热混炼的方法对聚苯乙烯树脂进行改性，然后加入适量颜填料和助剂研制出一种防腐涂料。其防腐性能不错，漆膜韧性和耐冲击性也得到改进，但由于聚苯乙烯和丁苯相胶的固有缺陷，涂层的附着力和硬度有一定的缺陷；专利CN1056397直接以废聚苯乙烯作成膜树脂，并以环氧树脂对其进行改性，树脂的附着力得到明显提高，但漆膜的硬度及防腐性能有一定缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服上述聚苯乙烯防腐涂料的不足之处，制备高效、耐久、性能优异的新型聚苯乙烯丁苯橡胶防腐涂料。
本发明的目的可以由以下技术方案实现：
防腐涂料a，含有溶剂、成膜树脂、助剂、颜填料，其特征在于所述的成膜树脂的重量组成比例为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(80～180)∶(3～50)∶(100～200)，较好的为(100～150)∶(5～20)∶(120～170)。
本发明所采用的聚苯乙烯的数均分子量为5～8万。它可采用废旧聚苯乙烯泡沫塑料经薄通降解获得，也可直接采用低分子量的聚苯乙烯；本发明所采用的丁苯橡胶的数均分子量为6～10万。它可采用工业丁苯橡胶经薄通降解获得，也可直接采用低分子量的丁苯橡胶。
本发明所采用的的环氧树脂为E型环氧树脂、线性环氧树脂或其他类型的环氧树脂。它们的环氧值为0.3～0.6当量/100g树脂。
本发明所选用的溶剂为丁酮、甲苯、二甲苯、醋酸丁酯等。
防腐涂料a的主要组成的重量组成比例为：溶剂∶成膜树脂∶助剂∶颜填料＝(350～650)∶(150～250)∶(5～50)∶(150～300)。
防腐涂料a由下列步骤制备而得：
(1)将数均分子量为5～8万的聚苯乙烯树脂配成溶液；
(2)将数均分子量为6～10万的丁苯橡胶配成溶液；
(3)将步骤(1)所得溶液、步骤(2)所得溶液和环氧树脂按配方要求加入物料罐中充分搅拌混合；
(4)加入助剂、颜填料充分搅拌、研磨、过滤。
该涂料可作为底漆与市售的任何色漆、面漆配合使用，也可单独作为防腐涂料按涂装要求涂刷。
防腐涂料b，含有溶剂、成膜树脂、助剂、颜填料，其特征在于所述的成膜树脂的重量组成比例为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(120～220)∶(3～50)∶(50～150)，较好的为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(140～190)∶(5～20)∶(70～120)。
本发明所采用的聚苯乙烯的数均分子量为5～8万。它可采用废旧聚苯乙烯泡沫塑料经薄通降解获得，也可直接采用低分子量的聚苯乙烯；本发明所采用的丁苯橡胶的数均分子量为6～10万。它可采用工业丁苯橡胶经薄通降解获得，也可直接采用低分子量的丁苯橡胶。
本发明所采用的的环氧树脂为E型环氧树脂、线性环氧树脂或其他类型的环氧树脂。它们的环氧值为0.3～0.6当量/100g树脂。
本发明所选用的溶剂为丁酮、甲苯、二甲苯、醋酸丁酯等。
防腐涂料b的主要组成的重量组成比例为：溶剂∶成膜树脂∶助剂∶颜填料＝(350～650)∶(180～300)∶(5～50)∶(150～250)。
防腐涂料b由下列步骤制备而得：
(3)将数均分子量为5～8万的聚苯乙烯树脂配成溶液；
(4)将数均分子量为6～10万的丁苯橡胶配成溶液；
(3)将步骤(1)所得溶液、步骤(2)所得溶液和环氧树脂按配方要求加入物料罐中充分搅拌混合；
(4)加入助剂、颜填料充分搅拌、研磨、过滤。
该涂料可作为色漆与市售的任何底漆、面漆配合使用，也可与本发明的防腐涂料a配合使用。
防腐涂料c，含有溶剂、成膜树脂、助剂，其特征在于所述的成膜树脂的重量组成比例为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(150～250)∶(3～50)∶(50～150)，较好的为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(170～230)∶(5～20)∶(70～130)。
本发明所采用的聚苯乙烯的数均分子量为5～8万。它可采用废旧聚苯乙烯泡沫塑料经薄通降解获得，也可直接采用低分子量的聚苯乙烯；本发明所采用的丁苯橡胶的数均分子量为6～10万。它可采用工业丁苯橡胶经薄通降解获得，也可直接采用低分子量的丁苯橡胶。
本发明所采用的的环氧树脂为E型环氧树脂、线性环氧树脂或其他类型的环氧树脂。它们的环氧值为0.3～0.6当量/100g树脂。
本发明所选用的溶剂为丁酮、甲苯、二甲苯、醋酸丁酯等。
防腐涂料c的主要组成的重量组成比例为：溶剂∶成膜树脂∶助剂＝(350～650)∶(250～450)∶(5～50)。
防腐涂料c由下列步骤制备而得：
(1)将数均分子量为5～8万的聚苯乙烯树脂配成溶液；
(2)将数均分子量为6～10万的丁苯橡胶配成溶液；
(3)将步骤(1)所得溶液、步骤(2)所得溶液和环氧树脂按配方要求加入物料罐中充分搅拌混合；
(4)加入助剂搅拌混合。
该涂料可作为面漆与市售的任何底漆、色漆配合使用，也可与本发明的防腐涂料a和防腐涂料b配合使用。
现将本发明的技术方案具体分析如下：
1.成膜物质
聚苯乙烯具有耐化学介质性好、漆膜外观好、漆膜干燥速度快的特点，但是聚苯乙烯也有很明显的缺点：附着力差、漆膜韧性和耐冲击性差。我们发现，丁苯橡胶可以很好地改进涂料的韧性和耐冲击性。而环氧树脂可以很好地改进涂料的粘性和附着力，并且聚苯乙烯、丁苯橡胶、环氧树脂相溶性很好。经多次筛选，最终确定成膜树脂体系为：聚苯乙烯-丁苯橡胶-环氧树脂。
2.成膜树脂的配方设计
防腐涂料a的特点在于对被涂物表面的附着力好、干燥速度快，并具有一定韧性、耐冲击性和耐化学介质性，因此配方中聚苯乙烯少些、丁苯橡胶适量、环氧树脂多些；防腐涂料b的特点在于耐化学介质性好、漆膜韧性及耐冲击性好，并且干燥速度快，因此配方中聚苯乙烯要多些、丁苯橡胶适量、环氧树脂要多些；防腐涂料c的特点在于外观好、耐化学介质性好、韧性及耐冲击性好，因此配方中聚苯乙烯多些、丁苯橡胶适量、环氧树脂要少些。经多次反复试验筛选，防腐涂料a的成膜树脂的重量组成比例为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(80～180)∶(3～50)∶(100～200)，较好的为(100～150)∶(5～20)∶(120～170)；防腐涂料b的成膜树脂的重量组成比例为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(120～220)∶(3～50)∶(50～150)，较好的为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(140～190)∶(5～20)∶(70～120)；防腐涂料c的成膜树脂的重量组成比例为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(150～250)∶(3～50)∶(50～150)。较好的为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(170～230)∶(5～20)∶(70～130)。
3.聚苯乙烯、丁苯橡胶分子量的降解
通常情况下，聚苯乙烯、丁苯橡胶的分子量一般在10～20万以上，溶解困难，并且相溶性很差，即使溶解后，溶液的浓度也不高，粘度也很大，不利于涂料的配制，必须将它们的分子量进行降解。本发明中，聚苯乙烯、丁苯橡胶分子量的降解主要是通过薄通工艺实现的。即在双辊机上进行塑炼，以达到分子量降解的目的。
4.溶剂的选择
为了使涂料本身有均匀的连续性，以保持良好的粘接力，无论是聚合物或溶剂，其相互溶解参数越接近，其互溶性越好。因此我们选用丁酮、甲苯、二甲苯、醋酸丁酯等作溶剂。
5.助剂的选择
防腐涂料不仅需要较高的耐冲击强度，而且需要良好的韧性。经试验确定苯二甲酸酯作为增塑剂；选用二苯丙酮类作防老剂；还可以添加紫外线吸收剂、防沉降剂、流平剂、粘结剂等。
6.颜料与填料的选择
本发明所用颜料和填料与其他涂料一样，但轻质碳酸钙、氧化锌等不耐酸的不能使用。常用的颜料有铁红、樟丹、锌铬黄、云母粉、金红石型钛白粉等。常用的填料有硫酸钡粉、云母粉、石膏粉、滑石粉等。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)采用丁苯橡胶对聚苯乙烯进行改性，涂料的柔韧性、耐磨性、抗冲性能大大提高。
(2)采用环氧树脂对聚苯乙烯进行改性，涂料的附着性及机械性能大大提高。
(3)采用薄通降解工艺对聚苯乙烯、丁苯橡胶进行降解，使树脂分子量大大降低，相容性大大提高，同时溶解性能也大幅提高。
(4)本发明的防腐涂料涂层干燥速度快，耐化学介质性、漆膜韧性及耐冲击性优越。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，下面将结合实施例作进一步说明，但本发明并不限于下述实施例。
(1)聚苯乙烯树脂溶液的制备
试验1.将1000.0g聚苯乙烯树脂进行薄通降解，打包薄通20次，控制塑炼时间在20分钟，然后将降解后的聚苯乙烯树脂进行溶解，得到浓度为25％的聚苯乙烯树脂溶液。试验2～4制备降解聚苯乙烯树脂溶液的方法与试验1相同，降解工艺条件及性能测试结果列于表1中。
表1
| 序号 | 薄通时间(分钟) | 溶液浓度(％) | 溶液T-4杯粘度(s) | 数均分子量 |
| 试验1 | 20 | 25 | 108 | 57000 |
| 试验2 | 15 | 30 | 120 | 62000 |
| 试验3 | 15 | 35 | 147 | 66000 |
| 试验4 | 30 | 30 | 124 | 73000 |
(2)丁苯橡胶溶液的制备
试验5.将500.0g丁苯橡胶进行薄通降解，打包薄通20次，控制塑炼时间在30分钟，然后将降解后的丁苯橡胶溶解，得到浓度为5％的丁苯橡胶溶液。试验6～7制备降解丁苯橡胶溶液的方法与试验5相同，降解工艺条件及性能测试结果列于表2中。
表2
| 序号 | 薄通时间(分钟) | 溶液浓度(％) | 溶液T-4杯粘度(s) | 数均分子量 |
| 试验5 | 20 | 5 | 54 | 65000 |
| 试验6 | 15 | 7 | 65 | 72000 |
| 试验7 | 15 | 10 | 79 | 78000 |
| 试验8 | 30 | 15 | 104 | 84000 |
(3)防腐涂料a的制备
试验9.将350.0g试验1中的聚苯乙烯树脂溶液，100.0g试验5中的丁苯橡胶溶液，100.0g环氧树脂加入1000ml烧杯中，充分搅拌混合。然后向烧杯中加入氧化铁红200.0g，增塑剂15.0g，偶联剂5.0g，甲苯230.0g，充分搅拌，然后用砂磨机进行研磨。取样测细度，当细度达到50微米以下时，用120目纱网进行过滤放料。
取6块150mm×70mm的马口铁板，用120目砂纸反复打磨，除去表面灰尘，再用石油醚擦洗干净，晾干。采用刷涂工艺，制得漆膜。取其中一块样板进行测试。
试验10～12的制备方法与试验9相同，只是原料配比不同。
试验13.取J-52-2氯磺化聚乙烯防腐底漆30克，按涂装要求制备6块底漆样板。
试验14.取H-52-33环氧防腐底漆30克，按涂装要求制备6块底漆样板。
试验9～14的试验结果列于表3。
表3
项目 试验9 试验10 试验11 试验12 试验13 试验14
聚苯乙烯溶液(g) 350.0(1)# 400.0(2) 350.0(4) 250.0(3)
丁苯橡胶溶液(g) 100.0(5) 150.0(7) 260.0(6) 60.0(8)
环氧树脂(g) 100.0 180.0 140.0 200.0
氧化铁红(g) 200.0 200.0 200.0 250
增塑剂(g) 15.0 15.0 20.0 30.0
偶联剂(g) 5.0 5.0 10.0 15.0
甲苯(g) 230.0 50.0 20.0 195.0
粘度，s 35 45 41 45 60 66
细度，μm 30 26 /① 30 70 50
干燥时间，h
表干 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 5
实干 17 18 21 21 24 24
柔韧性，mm 1 1 1 1 1 1
附着力，级 1 1 1 1 1 1
抗冲击性，Kg.cm 50 50 50 50 50 50
注：#括号中的数字表示试验编号。
(4)防腐涂料b的制备
试验15.将500.0g试验2中的聚苯乙烯树脂溶液，150.0g试验6中的丁苯橡胶溶液，80.0g环氧树脂加入1000ml烧杯中，充分搅拌混合。然后向烧杯中加入氧化铁红100.0g，100.0g钛白粉，增塑剂10.0g，偶联剂10.0g，甲苯50.0g，充分搅拌，然后用砂磨机进行研磨。取样测细度，当细度达到50微米以下时，用120目纱网过滤放料。
重复试验15的制备步骤，按表4中的原料配方进行试验16～18。
分别取4块试验11～12中制备好的漆膜样板，取试验15～16制备的涂料，采用刷涂工艺制备得涂料a-涂料b样板，分别取其中一块样板进行测试。
分别取4块试验13～14中制备好的漆膜样板，取试验17～18制备的涂料，采用刷涂工艺制备得涂料J-52-2-涂料b样板和涂料H-52-33-涂料b样板，分别取其中一块样板进行测试。
试验19.取4块试验9中制备好的漆膜样板，取J-52-90氯磺化聚乙烯防腐漆30克，采用刷涂工艺制备得涂料a-涂料J-52-90样板，取其中一块样板进行测试。
试验20.取4块试验10中制备好的漆膜样板，取G-52-31过氯磺乙烯防腐漆30克，采用刷涂工艺制备得涂料a-涂料G-52-31样板，取其中一块样板进行测试。
试验结果列于表4。
表4
项目 试验15 试验16 试验17 试验18 试验19 试验20
聚苯乙烯溶液(g) 500.0(2)# 500.0(1) 350.0(4) 350.0(3)
丁苯橡胶溶液(g) 150.0(6) 150.0(5) 200.0(7) 60.0(8)
环氧树脂(g) 80.0 150.0 140.0 200.0
氧化铁红(g) 100.0 80.0 90.0 250
钛白粉(g) 100.0 70.0 80.0 30.0
增塑剂(g) 10.0 10.0 20.0 10.0
偶联剂(g) 10.0 10.0 10.0 15.0
甲苯(g) 50.0 30.0 110.0 85.0
粘度，s 45 45 42 45 75 65
细度，μm 30 26 35 30 80 65
干燥时间，h
表干 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.4
实干 17 18 21 21 24 18
柔韧性，mm 1 1 1 1 1 1
附着力(划格法)级 1 1 1 1 1 1
抗冲击性，Kg.cm 50 50 50 50 50 50
注：#括号中的数字表示试验编号。
(5)防腐涂料c的制备
试验21.将700.0g试验3中的聚苯乙烯树脂溶液，200.0g试验7中的丁苯橡胶溶液，环氧树脂100.0g，增塑剂20.0g，加入1000ml烧杯中，充分搅拌混合即得涂料c。
按表5的配方，重复试验21的步骤，进行试验21～26。分别取2块试验15～20制备好的涂料样板，采用刷涂工艺分别制得复合涂层样板，试验21-22制得涂料a-涂料b-涂料c样板，试验23制得涂料J-52-2-涂料b-涂料c样板，试验24制得涂料H-52-33-涂料b-涂料c，试验25制得涂料a-涂料J-52-90-涂料c，试验26制得涂料a-涂料G-52-31-涂料c样板，取其中一块样板进行测试。试验结果列于表5。
表5##
项目 试验21 试验22 试验23 试验24 试验25 试验26
聚苯乙烯溶液(g) 650.0(3)# 700.0(1) 800.0(4) 400.0(3) 500.0(2) 800.0(1)
丁苯橡胶溶液(g) 200.0(7) 150.0(5) 80.0(6) 120.0(8) 180.0(7) 100.0(8)
环氧树脂(g) 100.0 140.0 50.0 100.0 80.0 50.0
增塑剂(g) 20.0 10.0 20.0 20.0 15.0 20.0
甲苯(g) 30.0 50.0 360.0 225.0 30.0
粘度，s 41 45 42 35 33 42
细度，μm 30 26 35 30 35 35
干燥时间，h
表干 0.4 0.4 0.4 0.4 0.3 0.4
实干 17 18 21 21 19 21
柔韧性，mm 1 1 1 1 1 1
附着力，级 1 1 1 1 1 1
抗冲击性，Kg.cm 50 50 50 50 50 50
30％盐酸浸泡500 + + + + + +
天不起泡不脱落
42％KOH浸泡500 + + + + + +
天
不起泡不脱落 + + + + + +
3％盐水浸泡500
天
不起泡不脱落
注：#括号中的数字表示试验编号。
##涂膜的耐酸性、耐碱性及耐盐水性只对涂料复合涂层进行测试，+表示通过，X表示未通过。
Claims (9)
1、一种防腐涂料，含有溶剂、成膜树脂、助剂、颜填料，其特征在于所述的成膜树脂的重量组成比例为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(80～180)∶(3～50)∶(100～200)，其中，聚苯乙烯树脂的数均分子量为5～8万，丁苯橡胶的数均分子量为6～10万，环氧树脂的环氧值为0.3～0.6当量/100g树脂。
2、如权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于所述的成膜树脂的重量组成比例为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(100～150)∶(5～20)∶(120～170)。
3、如权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于其主要组成的重量组成比例为：溶剂∶成膜树脂∶助剂∶颜填料＝(350～650)∶(150～250)∶(5～50)∶(150～300)。
4、一种防腐涂料，含有溶剂、成膜树脂、助剂、颜填料，其特征在于所述的成膜树脂的重量组成比例为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(120～220)∶(3～50)∶(50～150)，其中，聚苯乙烯树脂的数均分子量为5～8万，丁苯橡胶的数均分子量为6～10万，环氧树脂的环氧值为0.3～0.6当量/100g树脂。
5、如权利要求4所述的防腐涂料，其特征在于所述的成膜树脂的重量组成比例为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(140～190)∶(5～20)∶(70～120)。
6、如权利要求4所述的防腐涂料，其特征在于其主要组成的重量组成比例为：溶剂∶成膜树脂∶助剂∶颜填料＝(350～650)∶(180～300)∶(5～50)∶(150～250)。
7、一种防腐涂料，含有溶剂、成膜树脂、助剂、颜填料，其特征在于所述的成膜树脂的重量组成比例为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(150～250)∶(3～50)∶(50～150)，其中，聚苯乙烯树脂的数均分子量为5～8万，丁苯橡胶的数均分子量为6～10万，环氧树脂的环氧值为0.3～0.6当量/100g树脂。
8、如权利要求7所述的防腐涂料，其特征在于所述的成膜树脂的重量组成比例为：聚苯乙烯树脂∶丁苯橡胶∶环氧树脂＝(170～230)∶(5～20)∶(70～130)。
9、如权利要求7所述的防腐涂料，其特征在于其主要组成的重量组成比例为：溶剂∶成膜树脂∶助剂＝(350～650)∶(250～450)∶(5～50)。
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