CN101812267A - 一种抗静电隔热防腐涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗静电隔热防腐涂料，采用脂肪族HDI三聚体、聚天门冬氨酸酯以-NCO/-NH＝1.1配漆为主要成膜物质，在功能颜填料、助剂和溶剂的配合下经超声分散预处理、混合、研磨、搅拌、等工艺制成甲组份，以外购HDI三聚体N-3390为乙组份，甲乙组份按质量比100∶33-34混合后配制成双组份抗静电隔热防腐涂料。本发明固含量高、硬度和凝胶时间可调、可厚涂、耐磨性优、耐黄变，具有附着力强、抗静电性能强，且防腐性及隔热性能优良，且不需专门喷涂设备施工。可广泛用于户外钢铁结构防腐保护、抗静电隔热防腐的石化设施涂装、电力机车的工业涂装、风电塔筒及风页的保护、混凝土表面装饰防护、隧道翻修领域。

Description

一种抗静电隔热防腐涂料

所属发明领域

本发明涉及到金属表面涂料技术领域，具体说是涉及到一种抗静电隔热防腐涂料。

背景技术

当前，对于金属表面的防腐，大多是用各类性质的防腐涂料或油漆对其内外壁进行喷涂或刷涂形成内外防腐层。现在常用的防腐涂料中，高分子环氧树脂类防腐涂料使用很普遍，也称为陶瓷环氧涂料。陶瓷环氧涂料一般都是由高分子环氧树脂、增韧剂、流平剂、石英粉及固化剂按一定比例混合而成，虽然这种传统的陶瓷环氧涂料应用很广泛，但也存在着如下的缺点：石英粉不能均匀到分配到涂料涂层中去，降低了涂层的粘结力，涂层易脱落，影响了涂层的防腐质量；而陶瓷环氧涂料的成本很高，使得其推广应用受到了很大的限制。特别是环氧类涂料抗静电能力很差，众所周知，油罐内壁表面产生的静电会引起油品的燃烧和***、油罐内壁的腐蚀会危及油品贮存的质量与安全。作为油罐表面涂层，应首先具备抗静电性能，同时尚应具有的防腐蚀性、耐化学介质性、耐油耐水性、密着性与机械物理性。而我国国内早在90年代初期就兴起了抗静电涂料开发的热潮，陆续开发出了一系列的抗静电涂料并投入了使用，但这些抗静电涂料中基本上都是溶剂型涂料，涂料中含有一定的有机溶剂，涂装过程中对环境造成了一定程度的污染，更重要的是抗静电、隔热、防腐技术上还不成熟，存在的问题是：抗静电的不防腐，涂料防腐性能较差，容易导致储油罐腐蚀穿孔；防腐的不抗静电，涂料不具备相应的抗静电性能或抗静电性能不持久，也就是使用一定时间后抗静电性能变差或失去抗静电性能；溶剂型涂料在其成膜过程中会伴随着溶剂的挥发，溶剂型涂料尤其是室温固化的溶剂型涂料在其成膜中总是残留一定量的溶剂，并且残留溶剂的挥发速度极其缓慢，甚至几年后还能测出溶剂的残留，研究表明，残留溶剂对漆膜的附着力、耐腐蚀以及耐潮湿性等都有不利的影响，并且直接导致抗静电性失效。对于室温固化而于高温条件下使用的漆膜，残留溶剂的存在危害更大，受温度升高的影响，漆膜中的残留溶剂将快速向外扩散，严重的情况将导致漆膜的破坏，从而导致漆膜的整体防护失效。尽快研制出一种新型的具有优良的抗静电性和防腐性并且隔热性能强的金属表面防护涂料是本领域当前的任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种附着力强、抗静电性能强，且防腐性及隔热性能优良的抗静电隔热防腐涂料，并提供其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用一下技术方案：一种抗静电隔热防腐涂料：采用脂肪族HDI三聚体、聚天门冬氨酸酯以-NCO/-NH＝1.1配漆为主要成膜物质，在功能颜填料及助剂的配合下，配制成双组份抗静电隔热防腐涂料，在配方中各组份成分构成如下，其中甲组份为：

聚天门冬氨酸酯NH1520            26-30

聚天门冬氨酸酯NH1420            13-16

金红石型钛白粉R-706             20-25

硅铝基陶瓷空心微珠              5-10

纳米掺锑二氧化锡(ATO)           3-5

掺杂聚苯胺                      4-6

流平剂Brk-320                   0.2-0.6

消泡剂Brk-A530                  0.2-0.6

分散剂Brk-163                   0.4-0.8

防流挂剂B₂O                     0.2-0.8

酞酸酯偶联剂                    0.8-1.2

混合溶剂                        20-30；

乙组份为：脂肪族HDI三聚体N3390  33-34；

甲乙组份质量混合比为：甲组份∶乙组份＝100∶33-34，使NCO指数等于1.1。

上述各组份成分含量的按质量份计。

上述所述甲组份中聚天门冬氨酸酯NH1520与NH1420的优选质量比为2∶1-2.5∶1。

上述所述甲组份中金红石型钛白粉颜料与硅铝基陶瓷空心微珠填料二者的优选质量比为2∶1-3∶1。

上述所述甲组份中纳米掺锑二氧化锡与掺杂聚苯胺二者的优选质量比为3∶3-4∶2。

上述抗静电隔热防腐涂料的制备工艺步骤如下：

a.纳米掺锑二氧化锡ATO预处理；称取一定量已烘干的ATO粉体，加入1.5％硅烷偶联剂和一定量95％乙醇中，经超声波分散40min后，移入带回流装置的三口瓶中搅拌4h，于80℃下真空干燥；在聚天门冬氨酸酯中加入预处理后的纳米ATO和分散剂，高速分散6h，制得纳米ATO浆料；

b.聚苯胺分散浆：在聚天门冬氨酸酯中加入高分子分散剂1％，再加入5％的聚苯胺粉末，高速分散2h成浆料；

c.按配方称量，投入聚天门冬氨酸酯、助剂、钛白粉、ATO浆、掺杂聚苯胺浆、溶剂等，高速分散、研磨至细度≤30μm，再加入空心微珠、防流挂剂、搅拌分散均匀，制得甲组份；

d.外购脂肪族HDI三聚体N3390为乙组份；

e.甲乙组份按甲组份∶乙组份＝100∶33-34混合制成抗静电隔热防腐涂料。

本发明选用脂肪族HDI三聚体、聚天门冬氨酸酯以-NCO/-NH＝1.1配漆为主要成膜物质，在功能颜填料及助剂的配合下，制备出抗静电隔热防腐涂料。涂料由甲组份聚天门冬氨酸酯和乙组分HDI三聚体组成，它是通过异氰酸酯基(-NCO)与聚天门冬氨酸酯上的胺基(-NH)反应，当NCO指数为1.1时，由于聚天门冬氨酸酯中的-NH的活泼氢恰好和异氰酸酯反应，涂膜能形成内应力均匀的嵌段结构，内部分子链之间具有大量氢键效应，并且由于聚天门冬氨酸酯的相对分子量较小，且相对分子分布窄、官能度分布均匀，以乙组分为固化剂、NCO指数为1.1时，保证了涂膜有足够的交联密度，形成的涂膜致密、柔韧、强度高、硬度大、附着力优异、抗冲击性好。选择的金红石钛白粉为白色颜料，其折光指数为2.8、反射系数≥80％，具有遮盖力强、耐候保色性好、耐化学腐蚀等优点。为了增加涂料的固含量、提高涂膜的综合性能，选用硅铝基陶瓷空心微珠作填料。硅铝基陶瓷空心微珠，是以硅铝为主要成分，在氮气保护下经高温熔融、强气流气化喷雾形成的轻质空心微珠，其内部呈微小的多孔性空心结构，表面由纤维空心网状结构构成坚硬的外壳，是一种标准物理球形氧化硅铝陶瓷粉末材料。其特征是抗压强度大(5000-7000kg/cm²)、硬度高(莫氏5-7)、光散射率强(80-88％)、耐磨、不燃、隔热、防腐等。以其为填料制备的涂料，其涂膜在柔韧性、附着力、抗冲击性、耐磨性等方面，具有明显的增效作用。这是因为超细陶瓷空心微珠粒径小、表面积大、表面的网状结构易吸收树脂的物理交联点和大分子链，使涂膜更致密，对荷载的分布更均匀，能够有效的分散内部和外部应力，减弱局部受到的冲击和摩擦力，减少磨损值和涂膜裂纹。为提高涂膜对太阳热的辐射能力，本发明选用纳米ATO红外辐射材料为功能填料。纳米ATO具有特异的光电性能，它既是一种对太阳光谱有理想选择性的红外吸收隔热材料，也是一种抗静电用导电材料。纳米ATO在可见光区(波长400-720nm)透过率很高，对红外光区(波长720-2500nm)却有很好的屏蔽作用，这种屏蔽性是基于对红外光的吸收，在紫外光区(波长200-400nm)以本征吸收为主反射为辅，在红外光区以自由载子吸收为主反射为辅，从而产生良好的隔热效果。纳米粒子所具有的界面效应，使粒子与树脂之间形成更多的接触面积，产生更多的微裂纹和弹性变形，将更多的冲击能转化为热能吸收，从而提高冲击强度，达到增加硬度、提高韧性的目的。纳米ATO又是一种半导体材料，其中半导体有两种载流子即电子和空穴。由于SnO₂在高温下煅烧过程中会产生氧空缺，并且Sb⁵⁺会取代SnO₂晶体中的Sn⁴⁺的位置，产生一个弱束缚电子(载流子的重要来源)，Sb⁵⁺的掺杂形成浅施主能级，增加了其自由载流子浓度，因此纳米ATO具有优异的导电性。本发明采用掺杂聚苯胺和纳米ATO组成复合导电填料，具有如轻质、化学稳定性高、环境稳定性好、结构的多样性和独特的掺杂机理、导电率高以及可逆氧化还原特性等特点，能够满足导电涂料的标准要求。同时聚苯胺又是一种优良的防腐材料，对金属基材有优异的防腐保护作用。其防腐机理是：聚苯胺与金属界面形成一层致密的金属氧化膜，使金属的电极电位钝化；聚苯胺与金属界面产生一个电场，该电场的方向与电子传递方向相反，阻碍电子从金属向氧化物的传递，相当于一个电子传递的屏障；聚苯胺又是铁基金属的有效缓蚀剂，可明显降低腐蚀效率。而涂膜表面电阻率即满足了导电涂料的标准要求，也兼顾了涂膜隔热性、防腐性的要求。

本发明配方固含量高、硬度和凝胶时间可调、可厚涂、耐磨性优、耐黄变、对温湿度不敏感等特点，具有附着力强、抗静电性能强，且防腐性及隔热性能优良，且不需专门喷涂设备施工。可广泛应用于户外钢铁结构的防腐保护、需要抗静电隔热防腐的石化设施涂装、电力机车的工业涂装、风电塔筒及风页的保护、混凝土表面装饰防护、隧道翻修等领域。

本发明经检测，主要性能如下：

涂料性能检测结果

检测表明，本发明制备的抗静电隔热防腐涂料，其附着力、抗静电性、防腐性及隔热性及各项指标的数值都达到或优于涂料的国家标准，达到了发明目的。

具体实施方式

下面结合实施例详述本发明，所涉及的成分含量均按质量份计。

实施例：

一种抗静电隔热防腐涂料：采用脂肪族HDI三聚体、聚天门冬氨酸酯以-NCO/-NH＝1.1配漆为主要成膜物质，在功能颜填料及助剂的配合下，配制成双组份抗静电隔热防腐涂料，在配方中各组份成分构成如下，其中甲组份为：

聚天门冬氨酸酯NH1520                28

聚天门冬氨酸酯NH1420                15

金红石型钛白粉R-706                 22

硅铝基陶瓷空心微珠                  8

纳米掺锑二氧化锡(ATO)               4

掺杂聚苯胺                          5

流平剂Brk-320                       0.4

消泡剂Brk-A530                      0.4

分散剂Brk-163                       0.6

防流挂剂B₂O                         0.6

酞酸酯偶联剂                        1.0

混合溶剂                            15

乙组份为：脂肪族HDI三聚体N3390      33-34。

抗静电隔热防腐涂料制备工艺步骤如下：

甲组份的制备：

a.纳米掺锑二氧化锡ATO预处理；称取一定量已烘干的ATO粉体，加入1.5％硅烷偶联剂和一定量95％乙醇中，经超声波分散40min后，移入带回流装置的三口瓶中搅拌4h，于80℃下真空干燥；在聚天门冬氨酸酯中加入预处理后的纳米ATO和分散剂，高速分散6h，制得纳米ATO浆料；

b.聚苯胺分散浆：在聚天门冬氨酸酯中加入高分子分散剂1％，再加入5％的聚苯胺粉末，高速分散2h成浆料；

c.按配方称量，投入聚天门冬氨酸酯、助剂、钛白粉、ATO浆、掺杂聚苯胺浆、溶剂等，高速分散、研磨至细度≤30μm，再加入空心微珠、防流挂剂、搅拌分散均匀，制得甲组份；

d.外购脂肪族HDI三聚体N3390为乙组份；

e.甲乙组份按甲组份∶乙组份＝100∶33-34混合制成抗静电隔热防腐涂料。

Claims (5)

1.一种抗静电隔热防腐涂料：采用脂肪族HDI三聚体、聚天门冬氨酸酯以-NCO/-NH＝1.1配漆为主要成膜物质，在功能颜填料及助剂的配合下，配制成双组份抗静电隔热防腐涂料，在配方中各组份成分构成如下，其中甲组份为：

聚天门冬氨酸酯NH1520              26-30

聚天门冬氨酸酯NH1420              13-16

金红石型钛白粉R-706               20-25

硅铝基陶瓷空心微珠                5-10

纳米掺锑二氧化锡(ATO)             3-5

掺杂聚苯胺                        4-6

流平剂Brk-320                     0.2-0.6

消泡剂Brk-A530                    0.2-0.6

分散剂Brk-163                     0.4-0.8

防流挂剂B₂O                       0.2-0.8

酞酸酯偶联剂                      0.8-1.2

混合溶剂                          20-30；

乙组份为：脂肪族HDI三聚体N3390    33-34；

甲乙组份混合比为：甲组份∶乙组份＝100∶33-34；

以上各组份成分含量的按质量份计。

2.根据权利要求1所述抗静电隔热防腐涂料，其特征在于：所述甲组份中聚天门冬氨酸酯NH1520与NH1420的优选质量比为2∶1-2.5∶1。

3.根据权利要求1所述抗静电隔热防腐涂料，其特征在于：所述甲组份中金红石型钛白粉颜料与硅铝基陶瓷空心微珠填料二者的优选质量比为2∶1-3∶1。

4.根据权利要求1所述抗静电隔热防腐涂料，其特征在于：所述甲组份中纳米掺锑二氧化锡与掺杂聚苯胺二者的优选质量比为3∶3-4∶2。

5.制备如权利要求1所述抗静电隔热防腐涂料的制备方法，其工艺步骤如下：

a.纳米掺锑二氧化锡ATO预处理；称取一定量已烘干的ATO粉体，加入1.5％硅烷偶联剂和一定量95％乙醇中，经超声波分散40min后，移入带回流装置的三口瓶中搅拌4h，于80℃下真空干燥；在聚天门冬氨酸酯中加入预处理后的纳米ATO和分散剂，高速分散6h，制得纳米ATO浆料；

b.聚苯胺分散浆：在聚天门冬氨酸酯中加入高分子分散剂1％，再加入5％的聚苯胺粉末，高速分散2h成浆料；

c.按配方称量，投入聚天门冬氨酸酯、助剂、钛白粉、ATO浆、掺杂聚苯胺浆、溶剂等，高速分散、研磨至细度≤30μm，再加入空心微珠、防流挂剂、搅拌分散均匀，制得甲组份；

d.外购脂肪族HDI三聚体N3390为乙组份；

e.甲乙组份按甲组份∶乙组份＝100∶33-34混合制成抗静电隔热防腐涂料。