CN102492353A - 新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料及其制备工艺 - Google Patents

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金顺玉
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程军
盛晔
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Abstract

本发明涉及化工涂料领域，尤其是一种用于石油工业中油田抽油管或煤炭运输业中物料输送钢带的环氧粉末涂料，该涂料配方中各组分的质量百分含量为：环氧树脂32～56％、固化剂8～14％、颜料和填料30～50％、树脂改性剂2～10％、助剂2～6％，配方中的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚A型环氧树脂与酚醛改性环氧树脂的混合物及酚醛改性环氧树脂，固化剂为酚羟基树脂。本发明属于快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料，涂料粒度为10～125μm，一般固化条件为180℃～200℃，3～10min，可根据用户要求调整，涂料防腐性能、涂膜机械性能及耐磨性能优于同类产品，制备工艺简单，可显著提高劳动生产效率，适合工业化生产。

Description

新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及化工涂料领域，尤其是一种用于石油工业中油田抽油管或煤炭运输业中物料输送钢带的新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料。
背景技术
目前在石油开采和煤炭输送行业使用的防腐耐磨粉末涂料品种比较多，市场上的粉末涂料主要可分为热固型和热塑型两大类，在两大类中占主体地位的分别为热固性环氧树脂防腐耐磨粉末涂料和热塑性的聚酰胺(尼龙)树脂粉末涂料。这两种粉末涂料具有一定的应用局限，环氧树脂粉末涂料的固化速度慢，涂装生产效率低，涂膜的低温耐冲击性能和耐弯曲性能不理想；聚酰胺(尼龙)树脂粉末涂料的附着力和耐腐蚀性能较弱。
粉末涂料类相关专利如CN87100920、CN1202508、CN1283660A、CN1483778、CN1511906、CN1746241等提及的主要树脂品种是热固性环氧粉末涂料或热塑性聚酰胺(尼龙)粉末涂料，热固性环氧粉末涂料是双酚A型环氧树脂和双氰胺、取代双氰胺或癸二酸二酰肼固化剂体系，热塑性聚酰胺(尼龙)树脂粉末涂料是用环氧类树脂改进附着力的成膜物体系。在环氧粉末涂料方面，防腐性能更好的酚醛改性环氧树脂、聚苯硫醚改性环氧树脂和防腐性能、涂膜性能更好的可快速固化的酚羟基树脂固化剂尚鲜为人知，而颜料和填料一般采用着色颜料和耐磨性好的铸石粉、透辉石、金刚砂等，防锈颜料和硬度高、分散性好的改性硅微粉和纳米级填料也只有较少的应用。
发明内容
本发明为进一步改进和提高现有环氧树脂型防腐耐磨粉末涂料和聚酰胺(尼龙)树脂型防腐耐磨粉末涂料的防腐性能和固化速度，涂膜物理机械性能和耐磨性能而开发的一种新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料，其配方中各组分的质量百分含量为：环氧树脂32～56％、固化剂8～14％、颜料和填料30～50％、树脂改性剂2～10％、助剂2～6％。
所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚A型环氧树脂与酚醛改性环氧树脂按质量比1∶1组成的混合物或酚醛改性环氧树脂，后两者的环氧体系较与前者可显著增加涂膜交联密度并提高涂膜防腐性能，双酚A型环氧树脂的软化点为90℃～100℃，环氧值为0.09～0.12；该酚醛改性环氧树脂是酚醛树脂与环氧氯丙烷反应脱氯化氢而得到的多官能度环氧树脂，软化点为90℃～110℃，环氧值为0.95～0.125。
所述的固化剂为双氰胺、取代双氰胺、癸二酸二酰肼固化树脂或酚羟基树脂，酚羟基树脂的快速固化、防腐、低温耐冲击和耐弯曲及涂膜性能明显优于前三者，该酚羟基树脂软化点为80℃～100℃，羟值为0.30～0.60。
所述的固化剂为二元脂肪酸扩链酚羟基树脂。
所述的颜料包括：粉末涂料用着色颜料或新型无毒防锈颜料或其两种以上的混合物，其中新型无毒防锈颜料具体为三聚磷酸铝或复合铁钛粉或者两者混合物，此种新型无毒防锈颜料可显著提高涂料的防腐和防锈性能。
所述的填料平均粒径为500nm，具体包括：硅灰石、铸石粉、透辉石、碳化硅粉、耐磨和防腐性能较好且莫氏硬度为7的改性超细(3000目以上)硅微粉或纳米级HT618耐磨粉或以上所述的两种以上的混合物，上述改性超细硅微粉或纳米级HT618耐磨粉的添加，不仅可以减少制备粉末涂料时的设备磨损，而且可以增加涂膜的耐磨性能，延长设备使用寿命。
所述的树脂改性剂为软化点在130℃～175℃的聚酰胺(尼龙)树脂、黏度范围在10～20秒且熔融温度为150～180℃的聚乙烯醇缩丁醛、熔融流动速度在10～20g/10min的聚乙烯树脂、成膜温度在230～250℃的聚偏氟乙烯树脂或涂料级的聚苯硫醚树脂或以上所述的两种以上的混合物，此类树脂可显著改进涂膜的防腐性、耐磨性、柔韧性、刚性和涂膜外观。
所述的助剂为流平剂、分散剂、脱气剂、松散剂、固化促进剂及润滑剂，所述的润滑剂为二硫化钼或石墨，可显著减少涂膜磨擦系数，改进涂膜的耐磨性能，延长设备的使用寿命。
所述的流平剂为丙烯酸酯共聚物，分散剂为甲基丙烯酸和苯乙烯的共聚物，脱气剂为安息香或酰胺蜡，松散剂为气相二氧化硅，固化促进剂为2-甲基咪唑或2-苯基咪唑啉。
本发明的新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料具有如下制备工艺：
(1)按配方称量物料后，以环氧树脂、固化剂、填料、树脂改性剂、颜料、助剂的加入顺序，将物料经高速混合机预混合3～5min，再用熔融挤出混合机进行熔融挤出混合，混炼段温度控制在95℃～105℃；
(2)将熔融挤出混合物料用冷却辊和冷却带进行冷却，用破碎机将物料破碎到厚2mm以下、长和宽15mm以下，再用空气分级磨进行细粉碎和分级，最后用旋转筛分级过筛得到产品，筛网目数为120目。
本发明的有益效果是：本发明采用酚羟基树脂为固化剂，在固化促进剂的作用下，酚羟基树脂的酚羟基与环氧树脂的环氧基进行反应，固化成膜。所得粉末涂料属于快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料，涂料的粒度为10～125μm，一般固化条件为180～200℃，3～10min，可根据用户要求调整固化时间，涂膜耐冲击强度可达50kg/cm，柔韧性1mm，附着力0级，涂膜的耐磨性能≤30mg/1000次，耐盐雾性可达到3000h以上，涂料防腐性能、涂膜物理机械性能及耐磨性能优于同类产品，制备工艺简单，可显著提高劳动生产效率，适合工业化生产。
具体实施例
实施例1
一种新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料，具有如下配方(各组分为质量百分含量)：双酚A型环氧树脂43份、二元脂肪酸扩链酚羟基树脂固化剂9份、着色颜料5份、三聚磷酸铝3.2份、硅微粉21.5份、纳米级HT618耐磨粉5份、聚乙烯树脂4份、聚酰胺(尼龙)树脂3份、流平剂2.0份、分散剂1.0份、安息香脱气剂0.5份、松散剂0.2份、2-甲基咪唑固化促进剂0.6份、石墨润滑剂2份，制备工艺如下：
(1)按配方称量物料后，以环氧树脂、固化剂、填料、树脂改性剂、颜料、助剂的加入顺序，将物料经高速混合机预混合3min，再用熔融挤出混合机进行熔融挤出混合，混炼段温度控制在95℃；
(2)将熔融挤出混合物料用冷却辊和冷却带进行冷却，用破碎机将物料破碎到厚2mm以下、长和宽15mm以下，再用空气分级磨进行细粉碎和分级，最后用旋转筛分级过筛得产品，筛网目数为120目。
实施例2
一种新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料，具有如下配方(各组分为质量百分含量)：双酚A型环氧树脂30份、酚醛改性环氧树脂15份、酚羟基树脂固化剂8份、着色颜料5份、复合铁钛粉3.2份、硅微粉25.5份、聚苯硫醚树脂4份、聚酰胺(尼龙)树脂3份、流平剂2.0份、分散剂1.0份、酰胺蜡脱气剂0.5份、松散剂0.2份、2-苯基咪唑啉固化促进剂0.6份、石墨润滑剂2份，制备工艺如下：
(1)按配方称量物料后，以环氧树脂、固化剂、填料、树脂改性剂、颜料、助剂的加入顺序，将物料经高速混合机预混合5min，再用熔融挤出混合机进行熔融挤出混合，混炼段温度控制在105℃；
(2)将熔融挤出混合物料用冷却辊和冷却带进行冷却，用破碎机将物料破碎到厚2mm以下、长和宽15mm以下，再用空气分级磨进行细粉碎和分级，最后用旋转筛分级过筛得产品，筛网目数为120目。
实施例3
一种新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料，具有如下配方(各组分为质量百分含量)：酚醛改性环氧树脂40份、酚羟基树脂固化剂12份、着色颜料5份、复合铁钛粉3.2份、硅微粉26.5份、偏氟乙烯树脂4份、聚酰胺(尼龙)树脂3份、流平剂2.0份、分散剂1.0份、酰胺蜡脱气剂0.5份、松散剂0.2份，2-甲基咪唑固化促进剂0.6份、二硫化钼润滑剂2份，制备工艺同实施例2。
经检测，上述实施例一所得粉末涂料可在180℃，3min时完全固化成膜，实施例二和三所得粉末涂料可在180℃，5min内完全固化成膜，三例实施例所得粉末涂料的粒度为10～125μm，涂膜耐冲击强度可达50kg/cm，柔韧性1mm，附着力0级，涂膜的耐磨性能≤30mg/1000次，涂膜耐盐雾性能达到3000h以上。

Claims (8)

1.一种新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料，其特征在于：配方中各组分的质量百分含量为：环氧树脂32～56％、固化剂8～14％、颜料和填料30～50％、树脂改性剂2～10％、助剂2～6％。
2.根据权利要求1所述的一种新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料，其特征在于：所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂或酚醛改性环氧树脂或双酚A型环氧树脂与酚醛改性环氧树脂按质量比1∶1组成的混合物；所述的双酚A型环氧树脂的软化点为90℃～100℃，环氧值为0.09～0.12；酚醛改性环氧树脂是酚醛树脂与环氧氯丙烷反应脱氯化氢而得到的多官能度环氧树脂，软化点为90℃～110℃，环氧值为0.95～0.125，固化剂为酚羟基树脂，树脂软化点为80℃～100℃，羟值为0.30～0.60。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料，其特征在于：所述的固化剂为二元脂肪酸扩链酚羟基树脂。
4.根据权利要求1所述的一种新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料，其特征在于：所述的颜料包括三聚磷酸铝或复合铁钛粉或两者混合物。
5.根据权利要求1所述的一种新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料，其特征在于：所述的填料的平均粒径为500nm，具体包括莫氏硬度为7的改性硅微粉和纳米级HT618耐磨粉。
6.根据权利要求1所述的一种新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料，其特征在于：所述的树脂改性剂为软化点在130℃～175℃的聚酰胺树脂、黏度范围在10～20秒且熔融温度为150～180℃的聚乙烯醇缩丁醛、熔体流动速度为10～20g/10min的低密度聚乙烯树脂、成膜温度在230～250℃的聚偏氟乙烯树脂或涂料级聚苯硫醚树脂或以上所述的两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料，其特征在于：所述的助剂包括二硫化钼或石墨。
8.一种新型快速固化防腐耐磨环氧粉末涂料的制备工艺，其特征在于：具有如下步骤：
(1)按配方称量物料后，以环氧树脂、固化剂、填料、树脂改性剂、颜料、助剂的加入顺序，将物料经高速混合机预混合3～5min，再用熔融挤出混合机进行熔融挤出混合，混炼段温度控制在95℃～105℃；
(2)将熔融挤出混合物料用冷却辊和冷却带进行冷却，用破碎机将物料破碎到厚2mm以下、长和宽15mm以下，再用空气分级磨进行细粉碎和分级，最后用旋转筛分级过筛得产品，筛网目数为120目。
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