CN101921527B

CN101921527B - 铜合金用防腐涂料及制造方法

Info

Publication number: CN101921527B
Application number: CN2009100159981A
Authority: CN
Inventors: 刘希燕; 蒋健明; 桂泰江; 康思波; 张静
Original assignee: RESEARCH INST OF OCEAN CHEMISTRY
Current assignee: Marine Chemical Research Institute Co Ltd
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2029-06-10
Also published as: CN101921527A

Abstract

本发明提供了一种铜合金用防腐涂料及制造方法，它可以解决现有技术存在的涂层的结合力较差，影响涂层使用寿命等问题。本发明是通过聚氨酯增韧改性的环氧树脂为基体树脂、以改性芳香胺类固化剂为固化剂、另外添加一定量的附着力促进剂制造的一种与铜合金基材附着力好、防腐性能优异的防腐涂料。

Description

铜合金用防腐涂料及制造方法

技术领域

本发明涉及一种防腐涂料，具体说是涉及一种铜合金用防腐涂料及制造方法。

背景技术

铜合金(copper alloy)是以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金，具有优良的导电性、导热性、延展性等物理机械性能，耐蚀性也比较突出，因此在工业、船舶等领域得到广泛的应用，主要用于制作发电机、母线、电缆、开关装置、变压器等电工器材、热交换器、管道、太阳能加热装置的平板集热器等导热器材、船舶工业设备管道、螺旋桨等。但铜合金在大气中不稳定，极易氧化变色，特别是在工业地区、沿海大气、流动的海水等高温、高湿、高盐、含有H₂S、SO₂等腐蚀性气体的大气中，容易出现绿锈、脱锌腐蚀，轻者造成管道设备的寿命缩短，重者则会引起重大事故、造成重大损失，因此需要对铜合金需要进行防腐保护。

传统的铜合金防腐保护方式是首先用化学或电化学的方法进行除油，然后采用含铬酸或铬酸盐的溶液进行钝化，这种方法工序复杂、费时而且对人体以及环境有严重危害而逐渐被环保型的钝化方式所取代，但是溶液钝化处理普遍存在的问题是操作比较复杂，对于大型设备的处理也需要相应的设备来支持，投入比较大。例如对于船舶上使用的螺旋桨等，不但操作起来工艺比较复杂，而且不方便修补维护，而涂料涂装由于具有施工方便、经济有效、便于修补，而且对设备的规格形状等没有特殊要求而成为一种有效的防腐保护方式。

现有的铜合金用防腐涂料是氯化橡胶涂料和醇酸涂料，但是由于在铜合金的表面容易生成一种表面能低下的氧化物薄膜，影响其与涂层的结合力，造成涂层在短时间内就会出现大面积的脱落，严重影响了涂层的使用寿命，进而也造成设备寿命的缩短，因此研制一种附着力优异、防腐性能好的铜合金用防腐涂料就成为一个重要的研究课题。

发明内容

本发明提供了一种铜合金用防腐涂料及制造方法，它可以解决现有技术存在的涂层的结合力较差，影响涂层使用寿命等问题。

本发明目的是通过聚氨酯增韧改性的环氧树脂为基体树脂、以改性芳香胺类固化剂为固化剂、另外添加一定量的附着力促进剂制备一种与铜合金基材附着力好、防腐性能优异的防腐涂料。

为了达到解决上述技术问题的目的，本发明的技术方案是，一种铜合金用防腐涂料，其特征在于：所述涂料包括甲、乙、丙三组分，

所述甲组分的组成及重量百分比如下：

环氧树脂 30％～45％

颜填料 38％～61％

添加剂 0.6％～2.5％

稀释剂 6％～30％

所述乙组分及其重量百分比如下：

固化剂 80％～100％

稀释剂 0％～20％

所述丙组分的组成及重量百分比如下：

附着力促进剂 100％

三组分按照甲∶乙∶丙为5∶0.8～1.2∶0.08～0.12的比例混合。

一种上述的铜合金用防腐涂料的制造方法，所述方法流程包括以下步骤：

(1)甲组分：按照上述甲组分的组成及重量百分比将环氧树脂、颜填料、助剂、稀释剂加入研磨罐中，进行分散、研磨至细度规定要求，过滤包装；

(2)乙组分：按照上述乙组分的组成及重量百分比将改性芳香胺固化剂与稀释剂加入分散罐中，开动高搅，分散均匀，过滤包装；

(3)丙组分为单独包装，直接使用；

(4)将涂料的甲组分、乙组分、丙组分按照5∶0.8～1.2∶0.08～0.12的比例混合，充分搅拌均匀，即制成铜合金用防腐涂料。

一种铜合金用防腐涂料，其特征是以总重量分数100％计，由25％～37％的环氧树脂、35％～50％的颜填料、12％～20％的固化剂、0.5％～2％的添加剂、5％～26％的稀释剂、1％～2％的附着力促进剂组成。

上述铜合金用的防腐涂料制造方法包括以下步骤：

(1)根据上述各组分的重量百分比进行配料，涂料主要部分的配制在常温下进行，将基体树脂、颜填料、添加剂、稀释剂混合，充分分散均匀，然后进行研磨至细度达70μm以下，即得涂料的主要部分；

(2)固化剂溶液的配制

改性芳香胺固化剂经稀释剂稀释而成，配制在常温下进行，充分搅拌均匀，固化剂与稀释剂的配比为固化剂∶稀释剂80％～100％∶20％～0％，稀释剂选用二甲苯、正丁醇、异丁醇、丙酮、乙醇、甲基异丁基酮、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸乙酯、丁酮中的一种或几种的混合物；

(3)涂料的配制

使用时，按照涂料配方比例将主要部分、固化剂部分、附着力促进剂部分混合均匀即得铜合金用防腐涂料，熟化后进行施工即可。

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述的环氧树脂是环氧当量为200～1000g/mol，粘度为2000～80000mpa.s的聚氨酯增韧环氧树脂。

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述的固化剂是邻苯二甲酸二丁酯改性的间苯二胺、间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、间氨基甲胺、联苯胺、4-氯邻苯二胺、苯二甲胺三聚体、苯二甲胺三聚体衍生物、双苄胺基醚等改性芳香胺固化剂中的一种或几种的混合物。

所述固化剂的配制：改性芳香胺固化剂经稀释剂稀释而成，配制在常温下进行，充分搅拌均匀，固化剂与稀释剂的配比为，固化剂∶稀释剂80％～100％∶20％～0％，稀释剂选用二甲苯、正丁醇、异丁醇、丙酮、乙醇、甲基异丁基酮、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸乙酯、丁酮中的一种或几种的混合物。

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述的颜填料为云母氧化铁红、云母粉、玻璃鳞片、不锈钢鳞片、氧化铁红、滑石粉、沉淀硫酸钡、钛白粉中的一种或几种的混合物。

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述的添加剂为消泡剂、流平剂、分散剂、防沉剂、固化促进剂中的一种或几种的混合物，所述分散剂为anti-203、BYK-P104、BYK-P104S、Disperbyk-142、BYK-180、BYK-163中的一种或几种，所述消泡剂为6800、2700、3100、3200、BYK-085、5700、BYK-077中的一种或几种，所述流平剂为BYK-354、BYK-353、BYK-306、BYK-341、BYK-344中的一种或几种，所述防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅、229、A630-20X、A650-20X中的一种或几种，所述固化促进剂为DMP-30、水杨酸、苯甲醇中的一种或几种。

所述的防沉剂采用稀释剂稀释而成，制备在常温下进行，充分搅拌均匀，防沉剂与稀释剂的配比为，防沉剂∶稀释剂为5％～15％∶95％～85％，稀释剂选用二甲苯、正丁醇、异丁醇、丙酮、甲基异丁基酮、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸乙酯、丁酮中的一种或几种的混合物。

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述的附着力促进剂为偶联剂KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-171中的一种或几种的混合物。

在本发明的技术方案中，还具有以下技术特征：所述的稀释剂为二甲苯、正丁醇、异丁醇、丙酮、乙醇、甲基异丁基酮、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸乙酯、丁酮中的一种或几种的混合物。

一种制备上述铜合金用防腐涂料的方法，所述方法流程包括以下步骤：

(1)根据上述溶质部分的各组分的重量百分比进行配料；

(2)固化剂溶液的配制

改性芳香胺固化剂经稀释剂稀释而成，配制在常温下进行，充分搅拌均匀，固化剂与稀释剂的配比为，固化剂∶稀释剂80％～100％∶20％～0％，稀释剂选用二甲苯、正丁醇、异丁醇、丙酮、乙醇、甲基异丁基酮、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸乙酯、丁酮中的一种或几种的混合物。

(3)防沉剂溶液的配制

防沉剂溶液由防沉剂和稀释剂配制而成，配制在常温下进行，充分搅拌均匀，防沉剂与稀释剂的配比为，防沉剂∶稀释剂5％～15％∶95％～85％，稀释剂选用二甲苯、正丁醇、异丁醇、丙酮、乙醇、甲基异丁基酮、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸乙酯、丁酮中的一种或几种的混合物。

(4)涂料主要部分的配制

涂料主要部分的配制在常温下进行，将基体树脂、颜填料、助剂或溶液、稀释剂混合，充分分散均匀，然后进行研磨至细度达70μm以下，即得涂料的主要部分。

(5)涂料的配制

使用时，按照涂料配方提供的比例将主要部分、固化剂部分、附着力促进剂部分混合均匀即得铜合金用防腐涂料，熟化后进行施工即可。

本发明使用聚醚型聚氨酯环氧树脂与改性芳香胺固化剂，以及附着力促进剂制备的铜合金用防腐涂料，利用芳香胺固化剂对铜合金表面的作用，不但保持了环氧涂料良好的防腐性能，而且提高了涂料在铜合金表面的附着力，解决了常规涂料在铜合金表面容易脱落的问题。

具体实施方式

根据本发明主要技术方案之一，一种铜合金用防腐涂料，所述涂料包括甲、乙、丙三组分，

所述甲组分的组成及重量百分比如下：

环氧树脂 30％～45％

颜填料 38％～61％

添加剂 0.6％～2.5％

稀释剂 6％～30％

所述乙组分及其重量百分比如下：

固化剂 80％～100％

稀释剂 0％～20％

所述丙组分的组成及重量百分比如下：

附着力促进剂 100％

三组分按照甲∶乙∶丙为5∶0.8～1.2∶0.08～0.12的比例混合。

根据本发明主要技术方案之二，铜合金用防腐涂料组合物包括25％～37％重量分数的聚醚型聚氨酯环氧树脂、35％～50％重量分数的防锈颜填料、12％～20％重量分数的固化剂、0.5％～2％重量分数的添加剂、5％～26％重量分数的稀释剂、1％～2％的附着力促进剂组成。

基于铜合金用防腐涂料组合物的总重量，当聚醚型聚氨酯环氧树脂的含量低于约25％重量比时，难以形成连续的平滑涂层。当其含量高于37％重量比时，形成的漆膜的耐介质性能、防腐性能较差。

铜合金用防腐涂料组合物中所使用的颜填料可以包括云母氧化铁红、云母粉、玻璃鳞片、不锈钢鳞片、氧化铁红、滑石粉、沉淀硫酸钡、钛白粉中的一种或几种。

基于铜合金用防腐涂料组合物的总重量，当颜填料的含量低于35％重量比时，生产成本增加，同时涂层性能下降。当颜填料的含量高于50％重量比时，所述防腐涂料组合物的粘度高，且涂膜的连续性较差，涂层不均匀。

基于铜合金用防腐涂料组合物的总重量，当固化剂低于12％重量比时，未反应的环氧树脂可能使该涂料组合物形成的涂层的力学和/或化学性能变差。当固化剂的含量高于20％重量比时，残留的未反应的固化剂也会降低涂层的性能。

所述铜合金用防腐涂料组合物中还可以含有0.5％～2％重量比的添加剂，所述添加剂可以包括固化促进剂、分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂等。

所述铜合金用防腐涂料中还可以含有5％～26％重量分数的稀释剂，所述稀释剂包括二甲苯、正丁醇、异丁醇、丙酮、乙醇、甲基异丁基酮、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸乙酯、丁酮中的一种或几种的混合物。

所述铜合金用防腐涂料中还含有约1％～2％重量分数的附着力促进剂，所述附着力促进剂包括KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-171中的一种或几种的混合物。

可以根据树脂、填料、固化剂的量和材料具体选择合适的分散剂、消泡剂、流平剂等。

可以将所述铜合金用防腐涂料组合物分为含有聚醚型聚氨酯环氧树脂和颜填料的主要部分、含有改性芳香胺固化剂的固化部分以及含有附着力促进剂的促进剂部分。所述主要部分、固化部分和促进剂部分可以分别储存。

根据本发明的示例性实施方案，使用聚醚型聚氨酯环氧树脂和改性芳香胺固化剂制备的环氧涂料组合物所形成的涂层具有良好的防腐性能、对铜合金具有良好的附着力。

以下将参考具体实施例和试验详细地说明本发明。

制备铜合金用防腐涂料组合物，需要分别制备主要部分、固化部分和促进剂部分，主要部分包括聚醚型聚氨酯环氧树脂、颜填料、添加剂和稀释剂，固化部分包括改性芳香胺固化剂和稀释剂，促进剂部分包括硅烷偶联剂。

实施例1

配方，重量百分比如下，单位(g)

主要部分

聚氨酯改性环氧树脂 38％

云母粉 37％

滑石粉 4％

沉淀硫酸钡 4％

分散剂BYK-P104 0.2％

消泡剂2700 0.2％

流平剂BYK-344 0.8％

防沉剂溶液 0.8％

稀释剂 15％

合计 100％

所述聚氨酯增韧环氧树脂是环氧当量为200～1000g/mol，粘度为2000～80000mpa.s。

防沉剂溶液的配制

防沉剂选用有机膨润土，稀释剂选用二甲苯，有机膨润土与二甲苯的配比为：有机膨润土∶二甲苯10％∶90％，在常温下将二者混合在一起，充分搅拌均匀即可。

主要部分的配制

涂料主要部分的配制在室温下进行，将环氧树脂、颜填料、各种助剂及稀释剂按照配方比例进行混合分散，然后研磨至细度70μm以下，即得防腐涂料的主要部分。

固化剂部分

改性芳香胺 85％

稀释剂 15％

合计 100％

固化剂溶液的配制

改性芳香胺固化剂选用的是WK113与114，为上海恒益隆公司生产，按1∶1配制而成的混合物，在常温下将混合固化剂用稀释剂稀释，固化剂与稀释剂的配比为，固化剂∶稀释剂为85％∶15％，稀释剂选用二甲苯、正丁醇的混合物，二甲苯∶正丁醇为4∶1。

促进剂部分

选用偶联剂KH-550

本发明铜合金用防腐涂料的配制

将涂料的主要部分、固化剂部分、促进剂部分三组分按照5∶1∶0.1的比例混合，充分搅拌均匀，即制成铜合金用防腐涂料，熟化后就可以进行喷涂或刷涂施工。漆膜干燥后，进行涂层性能测试。

实施例2

配方，重量百分比如下，单位(g)

主要部分

聚氨酯改性环氧树脂 37％

玻璃鳞片 40％

氧化铁红 8％

钛白粉 4％

分散剂BYK-163 0.2％

消泡剂6800 0.2％

流平剂BYK-306 0.8％

防沉剂溶液 0.8％

稀释剂 13％

合计 100％。

防沉剂溶液的配制

所述防沉剂选用气相二氧化硅，稀释剂选用二甲苯，气相二氧化硅与二甲苯的配比为，气相二氧化硅∶二甲苯10％∶90％，在常温下将二者混合在一起，充分搅拌均匀即可。

固化剂部分

改性芳香胺 80％

稀释剂 20％

合计 100％

固化剂溶液的配制

改性芳香胺固化剂选用的是830，为亨斯曼公司生产，在常温下将固化剂用稀释剂稀释，固化剂与稀释剂的配比为：固化剂∶稀释剂为80％∶20％，稀释剂选用二甲苯、正丁醇的混合物，二甲苯∶正丁醇为4∶1。

促进剂部分

选用偶联剂KH-171

主要部分的配制

本发明铜合金用防腐涂料的配制

将涂料的主要部分、固化剂部分、促进剂部分三组分按照5∶1.1∶0.11的比例混合，充分搅拌均匀，即制成铜合金用防腐涂料，熟化后就可以进行喷涂或刷涂施工。漆膜干燥后，进行涂层性能测试。

实施例3

配方，重量百分比如下，单位(g)

主要部分

聚氨酯改性环氧树脂 40％

不锈钢鳞片 39％

钛白粉 5％

分散剂anti-203 0.2％

消泡剂BYK-085 0.2％

流平剂BYK-354 0.8％

防沉剂溶液 0.8％

稀释剂 14％

合计 100％

固化剂部分

改性芳香胺 97％

稀释剂 3％

合计 100％

促进剂部分

偶联剂KH-570

防沉剂溶液的配制

防沉剂选用有机膨润土，稀释剂选用二甲苯，有机膨润土与二甲苯的配比为，有机膨润土∶二甲苯为10％∶90％，在常温下将二者混合在一起，充分搅拌均匀即可。

固化剂溶液的配制

改性芳香胺固化剂选用的是H-113，为江苏江阴惠丰公司生产，在常温下将固化剂用稀释剂稀释，固化剂与稀释剂的配比为，固化剂∶稀释剂为97％∶3％，稀释剂选用二甲苯、甲基异丁基酮的混合物，二甲苯∶甲基异丁基酮为3∶1。

主要部分的配制

本发明铜合金用防腐涂料的配制

将涂料的主要部分、固化剂部分、促进剂部分三组分按照5∶0.8∶0.08的比例混合，充分搅拌均匀，即制成铜合金用防腐涂料，熟化后就可以进行喷涂或刷涂施工。漆膜干燥后，进行涂层性能测试。

本发明涂层性能评价。将实施例1至实施例3所得的涂层与目前铜合金用氯化橡胶涂料进行性能对比，结果如下：

	实施例1	实施例2	实施例3	氯化橡胶涂料
					2000h划痕盐雾试验	无起泡、无脱落、划痕处锈蚀扩散1mm	无起泡、无脱落、划痕处锈蚀扩散1mm	无起泡、无脱落、划痕处锈蚀扩散1mm	脱落
5000h盐雾试验	无起泡、无脱落、无锈蚀	无起泡、无脱落、无锈蚀	无起泡、无脱落、无锈蚀	脱落、绿锈
					柔韧性/mm	1	1	1	2
耐冲击/cm	50	50	50	45
					附着力/MPaGB/T5210-2006	10	11	10.4	5

通过上表可知，使用实施例1至3制备的防腐涂料组合物所形成的涂层的附着力及防腐性能比常规的铜合金用氯化橡胶涂料所形成的涂层的性能有明显提高。

根据上述，聚醚型聚氨酯环氧树脂和改性芳香胺固化剂及附着力促进剂形成的环氧涂料组合物可以形成防腐性能良好、附着力优异的涂层，解决了涂层在铜合金表面易脱落的问题，可以应用于各种条件下铜合金表面的防腐保护。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种铜合金用防腐涂料，其特征在于：所述涂料包括甲、乙、丙三组分，

所述甲组分的组成及重量百分比如下：

所述乙组分及其重量百分比如下：

固化剂80％～100％

稀释剂0％～20％

所述丙组分的组成及重量百分比如下：

附着力促进剂100％

三组分按照甲∶乙∶丙为5∶0.8～1.2∶0.08～0.12的比例混合；

所述固化剂为改性芳香胺固化剂，选自邻苯二甲酸二丁酯改性的间苯二胺、间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、间氨基甲胺、联苯胺、4-氯邻苯二胺、苯二甲胺三聚体、苯二甲胺三聚体衍生物、双苄胺基醚中的一种或几种的混合物。

2.一种铜合金用防腐涂料，其特征在于：以总重量分数100％计，由25％～37％的环氧树脂、35％～50％的颜填料、12％～20％的固化剂、0.5％～2％的添加剂、5％～26％的稀释剂、1％～2％的附着力促进剂组成；

3.根据权利要求1或2所述的铜合金用防腐涂料，其特征在于：所述的环氧树脂是环氧当量为200～1000g/mol，粘度为2000～80000mpa.s的聚氨酯增韧环氧树脂。

4.根据权利要求1或2所述的铜合金用防腐涂料，其特征在于：所述颜填料为云母氧化铁红、云母粉、玻璃鳞片、不锈钢鳞片、氧化铁红、滑石粉、沉淀硫酸钡、钛白粉中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1或2所述的铜合金用防腐涂料，其特征在于：所述添加剂为消泡剂、流平剂、分散剂、防沉剂、固化促进剂中的一种或几种的混合物，所述分散剂为anti-203、BYK-P104、BYK-P104S、Disperbyk-142、BYK-180、BYK-163中的一种或几种，所述消泡剂为6800、2700、3100、3200、5700、BYK-085、BYK-077中的一种或几种，所述流平剂为BYK-354、BYK-353、BYK-306、BYK-341、BYK-344中的一种或几种，所述防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅、229、A630-20X、A650-20X中的一种或几种，所述固化促进剂为DMP-30、水杨酸、苯甲醇中的一种或几种。

6.根据权利要求1或2所述的铜合金用防腐涂料，其特征在于：所述附着力促进剂为偶联剂KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-171中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1或2所述的铜合金用防腐涂料，其特征在于：所述稀释剂为二甲苯、正丁醇、异丁醇、丙酮、乙醇、甲基异丁基酮、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸乙酯、丁酮中的一种或几种的混合物。

8.一种如权利要求1所述的铜合金用防腐涂料的制造方法，其特征在于：所述方法流程包括以下步骤：

(1)甲组分：按照权利要求1所述甲组分的组成及重量百分比将环氧树脂、颜填料、添加剂、稀释剂加入研磨罐中，进行分散、研磨至细度规定要求，过滤包装；

(2)乙组分：按照权利要求1所述乙组分的组成及重量百分比将改性芳香胺固化剂与稀释剂加入分散罐中，开动高搅，分散均匀，过滤包装；

(3)丙组分为单独包装，直接使用；

9.一种如权利要求2所述铜合金用防腐涂料的制造方法，所述方法流程包括以下步骤：

(1)根据权利要求2中的各组分的重量百分比进行配料，涂料主要部分的配制在常温下进行，将环氧树脂、颜填料、添加剂、稀释剂混合，充分分散均匀，然后进行研磨至细度达70μm以下，即得涂料的主要部分；

(2)固化剂溶液的配制

改性芳香胺固化剂经稀释剂稀释而成，配制在常温下进行，充分搅拌均匀，固化剂与稀释剂的配比为固化剂∶稀释剂80％～100％∶20％～0％；

(3)涂料的配制

使用时，按照涂料配方比例将主要部分、固化剂部分、附着力促进剂部分混合均匀即得铜合金用防腐涂料，熟化后进行施工即可；

稀释剂选用二甲苯、正丁醇、异丁醇、丙酮、乙醇、甲基异丁基酮、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸乙酯、丁酮中的一种或几种的混合物。