CN102443339B - 超高硬度有机防护涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料领域,具体为一种超高硬度有机防护涂料及其制备方法,解决有机涂层在使用过程中经常遇到不耐磨、不耐擦伤的问题。所述的超高硬度有机防护涂料由以下两组分构成:按重量份数计,组分一包括环氧树脂、防锈颜料、着色颜料、增强材料、助剂、溶剂,组分二包括溶剂、固化剂,组分一与组分二的重量配比为(100∶1)~(100∶100);所述组分一加入组分二时,搅拌均匀,施工于基材上,在10℃~120℃固化10分钟~15天,形成超高硬度有机防护层。该超高硬度有机防护涂层具有特别高的硬度,并且具有良好的韧性和耐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域,具体为一种超高硬度有机防护涂料及其制备方法。
背景技术
有机涂层在使用过程中经常遇到不耐磨、不耐擦伤的问题,如何解决这个问题,很多研究者提出了很多方法,如进行树脂改性、加入硬性填料等。进行树脂改性在提高硬度方面幅度不太大,使用石英、刚玉等硬质粉体可明显提高涂层的耐磨性和硬度,但在提高硬度的同时,涂层的柔韧性也显著下降,涂层的脆性增大,当受外力使用下,非常容易破坏。
发明内容
本发明提供了一种超高硬度有机防护涂料及其制备方法,解决有机涂层在使用过程中经常遇到不耐磨、不耐擦伤的问题。所获得的超高硬度有机防护涂层硬度高,同时柔韧性又非常好。
本发明的技术方案是:
一种超高硬度有机防护涂料,所述的超高硬度有机防护涂料由以下两组分构成;
按重量份数计,组分一包括以下组分和含量:
环氧树脂 2~40份;
防锈颜料 5~35份;
着色颜料 3~50份;
增强材料 5~50份;
助剂 0.1~5份;
溶剂 0.5~45份;
按重量份数计,组分二包括以下组分和含量:
溶剂 0~70份;
固化剂 30~100份;
组分一与组分二的重量配比为(100∶1)~(100∶100);
所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、羟甲基双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、有机钛改性双酚A型环氧树脂、尼龙改性环氧树脂、氟化环氧树脂、线型苯酚甲醛环氧树脂、邻甲酚甲醛环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂之一或复配。
所述的固化剂为聚酰胺、改性多胺或酚醛改性胺。目前,市售的聚酰胺固化剂,如:YD-115、YD-127、YD-128、V-115、V-125或V-140等。酚醛改性胺,如:JA-1、701、702、703、703-A或T31等。改性多元胺固化剂,如:TY-200、TY-203、TY-300、TY-3051、TY-650、TY-651、TY-600、TG-011、AH-1、AH-2或AH-3等。
所述的防锈颜料是金属颜料或其混合物,如铝粉、镍粉、铜粉、不锈钢粉等之一种或复配,粒度为180目~1500目。
所述的增强材料是玻璃纤维,直径0.1~20微米,长度20~400微米,180~800目。
所述的着色颜料是钛白粉、氧化锌、锌钡白、锑白、炭黑、氧化铁黄、氧化铁红、铁蓝、群青、大红粉、甲苯胺红、酞菁兰、酞菁绿等之一种或复配。
所述的助剂是涂料常用的分散剂、消泡剂、流平剂和防沉剂。分散剂,如:BYK公司的Anti-Terra-P、Anti-Terra-203、Anti-Terra-204、Anti-Terra-205、Anti-Terra-206或Disperbyk-163;荷兰EFKA公司的EFKA-44或EFKA-47;台湾德谦公司的904或904S。消泡剂,如:Henkel公司的Perenol E1、Perenol F40、Perenol S4、Perenol S400或Perenol S43;台湾德谦公司的5500或6500;Tego公司的Tego Airex930或Tego Flow300;流平剂,如BYK公司的BYK-302、BYK-301、BYK-302、BYK-306、BYK-307、BYK-330、BYK-333、BYK-335、BYK-341、BYK-344或BYK-345;Tego公司的Tego Flow300、Tego Flow ZFS460或Tego Glide100。防沉剂可以用氢化蓖麻油衍生物类,如:Henkel公司的Rilanit Special Micro或Rilanit HT Extra;防沉剂也可以用有机改性膨润土类,如:美国NL公司的BENTONE 27或BENTONE 34。
所述的超高硬度有机防护涂料的制备方法,按下列顺序和步骤进行:
1)组分一的制备方法:把溶剂、环氧树脂加入反应釜中,100-500rpm搅拌10-20分钟;再加入助剂,100-500rpm搅拌5-10分钟,最后加入防锈颜料、着色颜料、增强材料,500-1500rpm搅拌20-40分钟,出料,过滤,包装;
2)组分二的制备方法:把溶剂、固化剂加入反应釜中,200-500rpm搅拌10-20分钟,出料,过滤,包装。
所述的超高硬度有机防护涂料的制备方法,组分一加入组分二时,搅拌均匀,施工于基材上,在10℃~120℃固化10分钟~15天(25℃时一般为5~7天),形成超高硬度有机防护涂料涂层。
本发明中,溶剂是制备环氧涂料中常用的溶剂,如甲苯、二甲苯、正丁醇或环己酮等之一或复配。
本发明的优点如下:
1、本发明超高硬度有机防护涂料由环氧树脂、防锈颜料、增强材料、常温固化剂等组成,该超高硬度有机防护涂料形成的防护涂层,具有特别高的硬度,韧性好。
2、本发明超高硬度有机防护涂料形成的防护涂层,具有较好的耐蚀性和抗渗透性。
3、本发明超高硬度有机防护涂料低成本。
具体实施方式
本发明超高硬度有机防护涂料的评价方法如下:
(1)样品制备方法:使用马口铁作为基材,每块样板尺寸为100mm×50mm×0.3mm,进行600#砂纸打磨,用乙醇擦干净表面,使用线棒涂布器涂上比较例和实施例制备的涂料。各种涂层的干膜厚度在30±5μm,常温(25±2℃)干燥7天后测试性能。
(2)硬度测试方法:参照国家标准“GB/T6739-2006色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度”。
(3)耐蚀性测试:使用Q235钢作为基材,每块样板尺寸为150mm×75mm×3mm,喷砂处理,喷涂比较例和实施例制备的涂料。各种涂层的干膜厚度在150±5μm,常温(25±2℃)干燥7天后进行中性盐雾试验,根据中性盐雾试验结果评价耐蚀性。涂层试样的中性盐雾试验采用日本须贺试验机株式会社的ST-ISO-3盐雾试验机。NaCl溶液浓度为3.5wt%,试验温度为40±2℃,连续喷雾1000小时,中性盐雾试验执行标准GB1771-79,按照GB1740-79评定涂层耐盐雾性等级。
比较例1
组分一的制备方法:把二甲苯22kg、E51环氧树脂26kg加入到反应釜中,300rpm(转/分)搅拌15分钟;再加入EFKA-47分散剂0.2kg、Tego Airex930消泡剂0.5kg、BYK-333流平剂0.3kg、BENTONE 27防沉剂1kg,400rpm搅拌10分钟,最后加入钛白粉50kg(粒度为325目),1000rpm搅拌30分钟,出料,过滤,包装,得到组分一。
组分二的制备方法:把溶剂二甲苯35kg、正丁醇35kg、YD-115聚酰胺固化剂30kg加入反应釜中,400rpm搅拌10分钟,出料,过滤,包装。
按照重量比,组分一∶组分二=100∶85,在组分一中加入组分二时,搅拌均匀,喷涂干燥。
比较例2
组分一的制备方法:把二甲苯15kg、E51环氧树脂37kg加入到反应釜中,300rpm搅拌15分钟;再加入Anti-Terra-205分散剂1kg、Perenol S400消泡剂0.8kg、BYK-307流平剂0.7kg、Rilanit HT Extra防沉剂0.5kg,400rpm搅拌10分钟,最后加入钛白粉45kg(粒度为325目),1000rpm搅拌30分钟,出料,过滤,包装,得到组分一。
组分二的制备方法:把溶剂甲苯30kg、环己酮20kg、T31酚醛改性胺固化剂50kg加入反应釜中,300rpm搅拌15分钟,出料,过滤,包装。
按照重量比,组分一∶组分二=100∶55,在组分一中加入组分二时,搅拌均匀,喷涂干燥。
比较例3
组分一的制备方法:把二甲苯42kg、E51环氧树脂12kg加入到反应釜中,300rpm搅拌15分钟;再加入Anti-Terra-203分散剂1kg、Tego Airex930消泡剂1kg、BYK-333流平剂1kg、BENTONE 34防沉剂1kg,400rpm搅拌10分钟,最后加入钛白粉42kg(粒度为325目),1000rpm搅拌30分钟,出料,过滤,包装,得到组分一。
组分二的制备方法:把溶剂甲苯7kg、环己酮3kg、TY-300聚酰胺固化剂90kg加入反应釜中,450rpm搅拌20分钟,出料,过滤,包装。
按照重量比,组分一∶组分二=100∶18,在组分一中加入组分二时,搅拌均匀,喷涂干燥。
实施例1
组分一的制备方法:把二甲苯22kg、E51环氧树脂26kg加入到反应釜中,300rpm搅拌15分钟;再加入EFKA-47分散剂0.2kg、Tego Airex930消泡剂0.5kg、BYK-333流平剂0.3kg、BENTONE 27防沉剂1kg,400rpm搅拌10分钟,最后加入6kg镍粉(粒度为240目)、38kg 240目玻璃纤维(本实施例中,玻璃纤维的直径10微米,长度61微米)、钛白粉6kg(粒度为325目),1000rpm搅拌30分钟,出料,过滤,包装,得到组分一。
组分二的制备方法:把溶剂二甲苯35kg、正丁醇35kg、YD-115聚酰胺固化剂30kg加入反应釜中,400rpm搅拌10分钟,出料,过滤,包装。
按照重量比,组分一∶组分二=100∶85,在组分一中加入组分二时,搅拌均匀,喷涂干燥。
实施例2
组分一的制备方法:把二甲苯15kg、E51环氧树脂37kg加入到反应釜中,300rpm搅拌15分钟;再加入Anti-Terra-205分散剂1kg、Perenol S400消泡剂0.8kg、BYK-307流平剂0.7kg、Rilanit HT Extra防沉剂0.5kg,400rpm搅拌10分钟,最后加入20kg铝粉(粒度为500目)、23kg 325目玻璃纤维(本实施例中,玻璃纤维的直径7微米,长度45微米)、钛白粉2kg(粒度为325目),1000rpm搅拌30分钟,出料,过滤,包装,得到组分一。
组分二的制备方法:把溶剂甲苯30kg、环己酮20kg、T31酚醛改性胺固化剂50kg加入反应釜中,300rpm搅拌15分钟,出料,过滤,包装。
按照重量比,组分一∶组分二=100∶55,在组分一中加入组分二时,搅拌均匀,喷涂干燥。
实施例3
组分一的制备方法:把二甲苯42kg、E51环氧树脂12kg加入到反应釜中,300rpm搅拌15分钟;再加入Anti-Terra-203分散剂1kg、Tego Airex930消泡剂1kg、BYK-333流平剂1kg、BENTONE 34防沉剂1kg,400rpm搅拌10分钟,最后加入25kg不锈钢粉(粒度为1000目)、15kg的500目玻璃纤维(本实施例中,玻璃纤维的直径13微米,长度25微米)、钛白粉2kg(粒度为325目),1000rpm搅拌30分钟,出料,过滤,包装,得到组分一。
组分二的制备方法:把溶剂甲苯7kg、环己酮3kg、TY-300聚酰胺固化剂90kg加入反应釜中,450rpm搅拌20分钟,出料,过滤,包装。
按照重量比,组分一∶组分二=100∶18,在组分一中加入组分二时,搅拌均匀,喷涂干燥。
表1性能测试结果
项目 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
铅笔硬度 | H | H | HB | 9H | 6H | 4H |
柔韧性 | 1mm | 1mm | 1mm | 1mm | 1mm | 1mm |
耐盐雾性 | 2 | 1 | 2 | 0 | 0 | 0 |
由表1可以看出,实施例1、2、3的铅笔硬度分别远远高于相对应的比较例1、2、3,说明增强材料的加入显著提高了涂层的硬度。另外,本发明还保持了较好的柔韧性、耐蚀性。
Claims (5)
2.根据权利要求1所述的超高硬度有机防护涂料,其特征在于:环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、羟甲基双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、有机钛改性双酚A型环氧树脂、尼龙改性环氧树脂、氟化环氧树脂、线型苯酚甲醛环氧树脂、邻甲酚甲醛环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂之一或复配。
3.根据权利要求1所述的超高硬度有机防护涂料,其特征在于:着色颜料是钛白粉、氧化锌、锌钡白、锑白、炭黑、氧化铁黄、氧化铁红、铁蓝、群青、大红粉、甲苯胺红、酞菁兰、酞菁绿之一种或复配。
4.根据权利要求1所述的超高硬度有机防护涂料的制备方法,其特征在于,.按下列顺序和步骤进行:
1)组分一的制备方法:把溶剂、环氧树脂加入反应釜中,100-500rpm搅拌10-20分钟;再加入助剂,100-500rpm搅拌5-10分钟,最后加入防锈颜料、着色颜料、增强材料,500-1500rpm搅拌20-40分钟,出料,过滤,包装;
2)组分二的制备方法:把溶剂、固化剂加入反应釜中,200-500rpm搅拌10-20分钟,出料,过滤,包装。
5.根据权利要求4所述的超高硬度有机防护涂料的制备方法,其特征在于:所述组分一加入组分二时,搅拌均匀,施工于基材上,在10℃~120℃固化10分钟~15天,形成超高硬度有机防护层。
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