CN101880505B

CN101880505B - 厚膜型防锈涂料及其制备方法

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Publication number: CN101880505B
Application number: CN2010102216464A
Authority: CN
Inventors: 何红兵
Original assignee: PPG Coatings Kunshan Co Ltd
Current assignee: PPG Coatings Kunshan Co Ltd
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2030-07-06
Also published as: CN101880505A

Abstract

本发明公开了一种厚膜型防锈涂料及其制备方法，该涂料由85～90重量份基体涂料、10～15重量份固化剂和3～5重量份稀释剂组成，其中基体涂料由环氧树脂2～30份、石油树脂2～6份、防锈填料40～50份、防锈颜料3～5份和基体涂料用溶剂2～20份组成；所述固化剂由环氧树脂20～30份、芳香族二元胺10～30份和固化剂用溶剂20～50份组成；所述稀释剂由60～80重量份芳香烃和20～40重量份脂肪醇组成。本发明的厚膜型防锈涂料，可以在水下连续固化，同时也保持了良好的机械性能和防腐性能，即使在潮湿的表面施工，也能获得良好的附着力。可以广泛用于工业防护的领域。

Description

厚膜型防锈涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料及其制备方法，具体涉及一种厚膜型防锈涂料及其制备方法。

背景技术

在中国经济强劲增长的拉动下，中国涂料行业近年来呈现高速增长的态势。

包含环氧官能团的环氧酯类和石油树脂聚合物和胺类化合物的涂料组合物在工业和日常生活中有非常广泛的应用。这些涂料组合物通常包括环氧官能团的环氧酯类共聚物和胺类化合物在有机溶剂中的溶液。这些涂料一般由环氧树脂和氨固化剂作为粘结剂配以无机防锈的颜填料，用于防锈防腐的应用，这样的反应通常可以在常温下进行。

出于其在工业上的需求，环氧防锈涂料作为一种表面防护的介质被广泛地应用于海上钢结构、石油钻井平台、防波堤以及风电设备表面保护。由于其苛刻的自然环境和应用环境，腐蚀会造成巨大的经济损失，因此保护钢铁等金属表面，阻缓锈蚀，延长使用寿命是一项重要的任务。对于陆上潮湿部位和海上钢结构而言，采用重防腐涂料进行保护最为有效、经济常用和主要手段。但是由于陆上潮湿部位和海上气候的特殊性，一般的环氧涂料难以在湿度高的环境下稳定固化。更有如处于潮差部位的钢结构，常年禁受潮水涨落的高频度冲击，一般环氧涂料漆膜表面会表现出返白、变色、软化等漆膜弊病，严重影响防腐、防锈性能，也不利美观。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种厚膜型防锈涂料，该涂料具有优良的耐候性，耐水性，耐磨性、附着力强等优点，可以广泛用于工业防护的领域。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种厚膜型防锈涂料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

一种厚膜型防锈涂料，由85～90重量份基体涂料、10～15重量份固化剂和3～5重量份稀释剂组成：

(一)所述基体涂料，由下述组分按重量份组成：

环氧树脂 2～30份

石油树脂 2～6份

防锈填料 40～50份

防锈颜料 3～5份

基体涂料用溶剂 2～20份

所述环氧树脂，作为涂料的基体树脂在涂料领域是公知的。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化和物，分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可位于分子链的末端、中间或成环状结构，熔点在145℃～155℃之间，可以在常温和较低的高温下承担涂层基体树脂的作用。

优选的环氧树脂为双酚A型环氧固体树脂，凝胶渗透渗透色谱法测得分子量在350左右，环氧当量在450g/eq～500g/eq之间。另一种使用的环氧树脂是环氧值在183g/eq～189g/eq之间，特别优选186g/eq。第三种合适的可作为树脂基体的物质是以(甲基)丙烯酸与单环氧化合物的反应产物如支链烷烃羟羧酸缩水甘油酯(简称Cardura E)。

所述石油树脂，英文名称为petroleum resin，其组成分子皆是碳氢化合物。石油树脂，其来源为石油衍生物，是以石油裂解过程中副产物C5，C9馏分为原料，以硫酸、无水三氯化铝、三氟化硼等为催化剂，经加热聚合而制得的一种热塑性树脂，具有良好的耐水性和耐腐蚀性能。石油树脂根据原料的不同主要有以下几种形式：脂肪族树脂(C5)、脂环族树脂(DCPD)、芳香族树脂(C9)、脂肪族/芳香族共聚树脂(C5/C9)及加氢石油树脂。本发明中优选的石油树脂是软化点在120℃左右，比重在1.05～1.10之间，酸值不超过0.1KOH mg/g的低分子量的石油树脂。

所述的防锈填料选自硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅和云母粉中的一种或其混合物。

所述防锈颜料选自二氧化钛、氧化铁黄和氧化铁黑中的一种或其混合物。

所述的基体涂料用溶剂，选自选自芳香烃、脂肪酮或醇。进一步的，所述的基体涂料用溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、间二甲苯、美国埃克森美孚公司的Solvesso 100芳香烃溶剂、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、苯甲醇、丁醇和异丁醇中的一种或其混合物。优选的，所述的基体涂料用溶剂为二甲苯和甲基异丁基酮的混合物，二甲苯和甲基异丁基酮的质量比为(5～7)∶(2～5)。

所述的基体涂料中，还可包括其他常规涂料添加剂，如稠变控制剂、助流剂。其中稠变控制剂为氢化蓖麻油、有机膨润土或聚酰胺，助流剂为有机硅类流平剂或丙烯酸类流平剂。

(二)所述固化剂，由下述组分按重量份组成：

环氧树脂 20～30份

芳香族二元胺 10～30份

固化剂用溶剂 20～50份

所述的环氧树脂，优选的为双酚F型环氧树脂，优选环氧当量在150g/eq～200g/eq之间。

所述的芳香族二元胺为间苯二甲胺或聚醚胺。

二元或多元脂肪胺的使用在涂料领域里也是公知的。涂料领域中使用的胺多为二元或多元脂肪胺或二元或多元芳香胺。适宜的二元或多元脂肪胺的例子为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等。适宜的二元或多元芳香胺的例子是间苯二胺，间苯二甲胺和间氨基二甲胺。其他适宜的胺类包括聚醚胺。

优选的胺类为芳香族二元胺，每分子有两个氨基。特别优选的是间苯二甲胺，分子式为C8H12N2，胺当量为34g/eq，纯度优选大于90％，特别优选99.5％的间苯二甲胺。

优选的聚醚胺为氨基封端的醇醚，如三羟甲丙烷三氨基聚醚，氨基封端。优选分子量在400～500之间的低黏度醇醚。

所述的固化剂用溶剂为芳香烃、脂肪醇中的一种或其混合物。进一步的，所述的固化剂用溶剂由19～35重量份芳香烃、1～15重量脂肪醇份组成。其中，所述的芳香烃选自美国埃克森美孚公司的Solvesso100芳香烃溶剂、甲苯和二甲苯中的一种或其混合物，所述脂肪醇选自丁醇和异丁醇中的一种或其混合物。

(三)稀释剂

所述稀释剂为60～80重量份芳香烃和20～40重量份脂肪醇组成。优选的，所述稀释剂为75重量份芳香烃和25重量份脂肪醇组成。其中，所述的芳香烃选自美国埃克森美孚公司的Solvesso 100芳香烃溶剂、甲苯和二甲苯中的一种或其混合物，所述脂肪醇选自丁醇和异丁醇中的一种或其混合物。最优的所述稀释剂为二甲苯和异丁醇的混合物。

本发明的厚膜型防锈涂料，可以采用本行业常规的方法予以制备。先分别制备基体涂料、固化剂和稀释剂，再按比例将基体涂料、固化剂和稀释剂搅拌混合均匀即可。基体涂料可采用将环氧树脂、石油树脂、防锈填料、防锈颜料和基体涂料用溶剂加热至40℃～70℃，搅拌混合均匀。固化剂可采用将环氧树脂、芳香族二元胺和固化剂用溶剂加热至90℃～100℃，搅拌混合均匀。稀释剂可简单在室温下将芳香烃和脂肪醇混合均匀即可。

特别的，本发明还提供了一种厚膜型防锈涂料的制备方法，由下述步骤组成：

(1)独立制备基体涂料：

将环氧树脂、石油树脂、防锈填料、防锈颜料在60分钟内依次缓慢加入反应器中，加热搅拌，使温度升高到50℃～65℃后，维持该温度并搅拌30～45分钟；

以每3分钟降温5℃的速度，降温至30℃～40℃，加入基体涂料用溶剂，混合搅拌30～40分钟，冷却至室温；

(2)独立制备固化剂：

将环氧树脂和芳香族二元胺及部分固化剂用溶剂搅拌混合均匀，加热搅拌，使温度升高到90℃～100℃，维持该温度并搅拌50～60分钟，

以每分钟降0.5℃～1℃的速率，降温至30℃～40℃，加入余量的固化剂用溶剂，混合搅拌30～40分钟，冷却至室温；

(3)独立制备稀释剂：

将芳香烃和脂肪醇混合均匀，搅拌30～40分钟；

(4)制备涂料：

将步骤(1)制备的基体涂料、步骤(2)制备的固化剂和步骤(3)制备的稀释剂搅拌混合均匀。

本发明的厚膜型防锈涂料可作为涂层，采用常规方法，如刷涂、辊涂或喷涂方法进行涂布。涂布的涂层可在环境温度下自行固化。该涂料用于工业防护邻域，可应用于海上钢结构、石油钻井平台、防波堤以及风电设备表面保护。

本发明的厚膜型防锈涂料，克服了一般环氧涂料早期耐水性，浸水后易变色，无法正常固化差等缺点，可以在水下连续固化，同时也保持了良好的机械性能和防腐性能，即使在潮湿的表面施工，也能获得良好的附着力。

具体实施方式

实施例1

在实施例中，采用下列缩写或代称：

YD-128 环氧树脂E1

YD-75 环氧树脂E2

BS-F 双酚F型环氧树脂

P-BLACK 氧化铁黑颜料

BISPHENOL A 二苯酚基丙烷

PETROLEUM RESIN 石油树脂

THIX-1 氢化蓖麻油型稠变助剂1

THIX-2 聚酰胺腊型稠变助剂2

E-10 支链烷烃羟羧酸缩水甘油酯

TiO₂ 金红石型钛白粉

SiO₂ 二氧化硅(Silicon Dioxide)

TALC 滑石粉

BASO₄ 硫酸钡

XYL ENE 二甲苯

IBA 异丁醇

MXDA 间二甲苯

JEF-T 聚醚胺

Hie-54 购自KEUMJUNG的环氧固化促进剂

BENZYLALCOHOL 苯甲醇

表1第一组分配方表

物料名称	使用量Wt％
		BENZYL ALCOHOL	0.4
P-BLACK	1.8
		E10	2
THIX-1	0.3
		THIX-2	1.5
BASO4	9.0
		XYLENE	6.0
IBA	2.5
		TALC	22.0
SiO2	20.0
		YD128	22.0
PETROLEUM RESIN	6.0
		YD-75	6.5

表2第二组分配方表

表3第三组分稀释剂组分表

物料简称	XYL	IBA
			物料名称	二甲苯	异丁醇
使用量Wt％	30.0	70.0

合成第一组分

用于本试验的第一组分配方在表1中给出，第一组分采用以下步骤来合成。

在装有搅拌器、冷凝水夹套和控温装置的反应器或反应釜中，将树脂体系和填料体系在60分钟内依次以均匀的速度加入，同时开启冷凝水并且高速搅拌，逐渐使温度升高到50℃～65℃，并通过调节搅拌速度和冷却水的进量或流速使温度维持在这一温度区间内，并保持30～45分钟。再次通过调节搅拌速度和冷却水的进量或流速，使物料的整体温度以均匀的速度下降，待降至30℃～40℃时，依次加入挥发性有机溶剂，以降低体系黏度。最后将混合物再搅拌30～40分钟，待其冷却到室温左右，即可包装、出料。

合成第二组分

用于本试验的第二组分配方在表2中给出，第二组分采用以下步骤来合成。

在装有搅拌器、加热装置、冷凝水夹套和控温装置的反应器或反应釜中，将表2第一阶段给出的物料按照所示比例进行彻底混合。在加入物料的同时开启加热装置并且高速搅拌。逐渐使温度升高到90℃～100℃，并通过调节搅拌速度、开启少量冷却水的并调节进量或流速，使温度维持在这一温度区间内，并保持50～60分钟。

在保持温度稳定的情况下缓慢加入第二阶段物料。再次通过调节搅拌速度和冷却水的进量或流速，使物料的整体温度以均匀的速度下降，待降至30℃～40℃时，加入挥发性有机溶剂，以降低体系黏度。最后将混合物再搅拌30～40分钟，待其冷却到室温左右，即可包装、出料。

合成第三组分

在装有搅拌器反应器或反应釜中，将表3物料按照所示比例进行彻底混合。在加入物料的同时开启高速搅拌。匀速搅拌30～40分钟后，即可包装、出料。

测试例1

用喷砂的方式将冷轧钢板或不锈钢板的表面除锈，以清洁等级Sa2.5-钢材表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑为佳(GB8923-1988《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》)。用快速挥发性有机溶剂擦净试板，如丙酮。

将第一组分和第二组分充分混合，得到树脂和胺类的均相溶液，可以通过机械混合，例如机械搅拌、机械摇匀的手段来进行混合。待充分混合后加入第三组分通过第二次机械混合得到黏度适中的分散体。其中，第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂的质量比为90∶10∶5。

优先采用喷涂的方式将其涂布在制备好的试板上，得到1000微米～1200微米的湿膜，涂布一天后经测量可得到700～800微米左右的干膜。具体干膜的厚度依加入第三组分稀释体系的质量而定，表面固化均匀，无明显返白，起泡。

测试例2

将第一组分和第二组分充分混合，得到树脂和胺类的均相溶液，可以通过机械混合，例如机械搅拌、机械摇匀的手段来进行混合。待充分混合后加入第三组分通过第二次机械混合得到黏度适中的分散体。其中，第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂的质量比为85∶15∶3。

优先采用喷涂的方式将13～15微米的双组份湿汽固化乙基硅酸锌预处理底漆SIGMAWELD 165CN，购自庞贝捷涂料，按照产品说明书的指示下使用，涂布在制备好的试板上作为底漆。

待底漆固化后，采用喷涂的方式将制得的三个组分的分散体涂布在制备好的试板上，得到1000微米～1200微米的湿膜，立刻将试板浸入水中，涂布一天后经测量可得到700～800微米左右的干膜，具体干膜的厚度依加入第三组分稀释体系的质量而定，表面固化均匀，无明显返白，起泡。

实施例2

称取表4、表5和表6对应实施例2的组分。

(1)制备第一组分基体涂料：将环氧树脂、石油树脂、防锈填料、防锈颜料和基体涂料用溶剂加热至40℃～70℃，搅拌混合均匀。

(2)制备第二组分固化剂：将环氧树脂、芳香族二元胺和固化剂用溶剂加热至90℃～100℃，搅拌混合均匀。

(3)制备第三组分稀释剂：在室温下将芳香烃和醇混合均匀即可。

按质量比为85∶15∶3的比例称取上述制备的第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂，搅拌混合均匀即可。

表4厚膜型防锈涂料第一组分基体涂料组分表单位：公斤

表5厚膜型防锈涂料第二组分固化剂配方表单位：公斤

表6厚膜型防锈涂料第三组分稀释剂组分表单位：公斤

实施例3

称取表4、表5和表6对应实施例3的组分。采用实施例2的方法分别进行制备第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂。

按质量比为87∶12∶3的比例称取上述制备的第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂，搅拌混合均匀即可。即可制得本发明的厚膜型防锈涂料。

实施例4

称取表4、表5和表6对应实施例4的组分。采用实施例2的方法分别进行制备第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂。

按质量比为90∶10∶5的比例称取上述制备的第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂，搅拌混合均匀即可。即可制得本发明的厚膜型防锈涂料。

实施例5

称取表4、表5和表6对应实施例5的组分。采用实施例2的方法分别进行制备第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂。

按质量比为85∶10∶5的比例称取上述制备的第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂，搅拌混合均匀即可。即可制得本发明的厚膜型防锈涂料。

实施例6

称取表4、表5和表6对应实施例6的组分。采用实施例2的方法分别进行制备第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂。

按质量比为90∶15∶3的比例称取上述制备的第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂，搅拌混合均匀即可。即可制得本发明的厚膜型防锈涂料。

实施例7

称取表4、表5和表6对应实施例7的组分。采用实施例2的方法分别进行制备第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂。

按质量比为88∶12∶4的比例称取上述制备的第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂，搅拌混合均匀即可。即可制得本发明的厚膜型防锈涂料。

实施例8

称取表4、表5和表6对应实施例8的组分。采用实施例2的方法分别进行制备第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂。

按质量比为85∶15∶5的比例称取上述制备的第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂，搅拌混合均匀即可。即可制得本发明的厚膜型防锈涂料。

实施例9

称取表4、表5和表6对应实施例9的组分。采用实施例2的方法分别进行制备第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂。

按质量比为90∶15∶5的比例称取上述制备的第一组分基体涂料、第二组分固化剂和第三组分稀释剂，搅拌混合均匀即可。即可制得本发明的厚膜型防锈涂料。

Claims

1.一种厚膜型防锈涂料，其特征在于，由85～90重量份基体涂料、10～15重量份固化剂和3～5重量份稀释剂组成，其中

所述基体涂料，由下述组分按重量份组成：

所述固化剂，由下述组分按重量份组成：

环氧树脂 20～30份

芳香族二元胺10～30份

固化剂用溶剂20～50份

所述稀释剂由60～80重量份芳香烃和20～40重量份脂肪醇组成；

所述的基体涂料用溶剂为二甲苯和甲基异丁基酮的混合物，二甲苯和甲基异丁基酮的质量比为(5～7)∶(2～5)。

2.如权利要求1所述的厚膜型防锈涂料，其特征在于：

所述基体涂料中的所述环氧树脂为双酚A型环氧固体树脂；

所述基体涂料中的所述的防锈填料选自硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅和云母粉中的一种或其混合物；

所述基体涂料中的所述防锈颜料选自二氧化钛、氧化铁黄和氧化铁黑中的一种或其混合物。

3.如权利要求1所述的厚膜型防锈涂料，其特征在于：

所述固化剂中的所述环氧树脂为双酚F型环氧树脂；

所述固化剂中的所述芳香族二元胺为间苯二甲胺；

所述固化剂中的所述固化剂用溶剂为芳香烃、脂肪醇中的一种或其混合物。

4.如权利要求3所述的厚膜型防锈涂料，其特征在于：所述固化剂中的所述固化剂用溶剂由19～35重量份芳香烃、1～15重量份脂肪醇组成。

5.如权利要求4所述的厚膜型防锈涂料，其特征在于：所述固化剂中的固化剂用溶剂中的芳香烃选自美国埃克森美孚公司的Solvesso100芳香烃溶剂、甲苯和二甲苯中的一种或其混合物，所述脂肪醇选自丁醇和异丁醇中的一种或其混合物。

6.如权利要求1所述的厚膜型防锈涂料，其特征在于：所述稀释剂中的芳香烃选自美国埃克森美孚公司的Solvesso 100芳香烃溶剂、甲苯和二甲苯中的一种或其混合物，所述脂肪醇选自丁醇和异丁醇中的一种或其混合物。

7.一种如权利要求1所述的厚膜型防锈涂料的制备方法，由下述步骤组成：

(1)独立制备基体涂料：

(2)独立制备固化剂：

(3)独立制备稀释剂：

将芳香烃和脂肪醇混合均匀，搅拌30～40分钟；

(4)制备涂料：