CN102504671A - 防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂及其制备方法，其特征在于组份为：低分子量环氧树脂与双酚树脂的重量份为60～80∶90～110，催化剂为反应物总量的0.1～0.5％，咪唑-氰酸酯化合物，用量为粉末涂料中环氧树脂重量的0.7～1％；所述催化剂为季铵盐和季磷盐以1∶1组成的混合催化剂。所述咪唑-氰酸酯化合物中咪唑与二异氰酸酯的重量份为70～80∶80～90。本发明在大幅度提高涂层防腐性能的情况下，满足低温固化的要求，使所固化的涂膜，不但附着力及机械性能好，能使环氧粉末涂料在180℃，1分半快速固化，可满足管道在弯管、吊装、穿越和安装过程中施工要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于固化环氧粉末涂料的固化剂，涉及一种防腐、节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂，包括树脂状酚类固化剂和咪唑-异氰酸酯化合物及制备方法，属于高分子材料的特种助剂，是环氧粉末涂料用的防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂。
背景技术
目前，由于节能需要，国家规定钢制管道防腐喷涂用粉末涂料的固化温度从以前的200℃，1分钟固化，变成180℃，1分半固化。因此，以前的固化体系在新的固化体系下难以满足要求。迫切需要研制新的固化体系，以满足新的固化工艺。国现在使用的防腐环氧树脂粉末涂料，常用的固化剂主要是酚醛树脂和酚类固化剂。而以酚醛树脂作为固化剂的环氧树脂粉末涂料，耐热性好，机械性能高，来源广泛，且价格便宜。但由于结构中含有大量的苯环，涂膜性能较脆，尤其是在-30℃低温下，韧性较差，在-30℃冷弯时有大量开裂的弊病。现有的酚类固化剂需要在咪唑促进剂催化下，在200℃以上才能固化完全。现有的固化剂尚无一种能够同时具备：机械性能高，附着力优异，-30℃冷弯性能好，且能使环氧粉末涂料在180℃，1分半快速固化的特性。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂及其制备方法，
技术方案
一种防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂，其特征在于组份为：低分子量环氧树脂与双酚树脂的重量份为60～80∶90～110，催化剂为反应物总量的0.1～0.5％，咪唑-氰酸酯化合物，用量为粉末涂料中环氧树脂重量的0.7～1％；所述催化剂为季铵盐和季磷盐以1∶1组成的混合催化剂。所述咪唑-氰酸酯化合物中咪唑与二异氰酸酯的重量份为70～80∶80～90。
所述双酚树脂采用烷基取代双酚A或卤素取代双酚A。
所述季铵盐采用丁基氯化铵。
所述季磷盐丁采用基三苯基氯化磷。
所述咪唑采用2-甲基咪唑或2-乙基-4-甲基咪唑。
所述氰酸酯采用异佛尔酮二异氰酸酯。
一种制备上述防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将70～80重量份2-甲基咪唑加入到反应器中，再加入80～90重量份二异氰酸酯，加热到75℃，当没有游离氰酸酯后，反应完毕，出料，得咪唑-二异氰酸酯化合物；
步骤2：将60～80重量份低分子量环氧树脂投于反应器中，升温至120℃，搅拌，加入15～25重量份双酚树脂及0.1～0.5份混合催化剂，升温至150～160℃，反应1～2小时，降温至120℃，此为产物I；
步骤3：上述产物I再与75～85份双酚树脂及0.1～0.5份混合催化剂，混合均匀，升温至150～160℃，反应1～2小时，出料前15分钟，加入1％重量份的咪唑-二异氰酸酯化合物，搅拌均匀，冷却，即得本发明防腐低温快速固化剂。
有益效果
本发明提出的一种防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂及其制备方法，将咪唑-异氰酸酯促进剂在固化剂制备中加入到固化剂中。使所固化的涂膜，不但附着力及机械性能好，同时耐-30℃冷弯，且能使环氧粉末涂料在180℃，1分半快速固化，可满足管道在弯管、吊装、穿越和安装过程中施工要求，故能适应防腐市场的迫切需要。
本发明的树脂状酚类固化剂和咪唑-二异氰酸酯化合物可用本体聚合法生产，所得产物纯净。本发明树脂状酚类固化剂的主要性能：软化点90～95℃，羟基值0.58～0.65eq/100g。这种固化剂固化的涂层比酚醛树脂固化剂和市场现有的酚类固化剂具有更广阔的应用领域和更大的应用价值。
本发明相比现有技术的优点在于：
合理的配方及生产工艺，在大幅度提高涂层防腐性能的情况下，满足低温固化的要求，成本大大降低。采用低分子量环氧树脂进行扩链，使固化剂与环氧树脂相容性好，交联密度降低，韧性极佳，尤其是低温韧性。双酚树脂提供了反应活性点，较小的分子量赋予固化剂高反应性，同时增加了体系的酚羟基含量，使用量大幅度减少。固化剂中含有咪唑-二异氰酸酯化合物，两者达到分子水平的混合，进一步提高了反应活性。且本发明树脂状酚类固化剂和咪唑-二异氰酸酯化合物可以用本体法生产，生产工艺简单，产物纯净，分子量分布窄，全部采用国产原材料，成本低。
附图说明
图1：是本发明防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂制备方法的步骤示意图。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本实施例由低分子量环氧树脂与双酚树脂，在催化剂催化下进行扩链，得到含有酚羟基作为端基的树脂状酚类固化剂。同时，采用异氰酸酯封闭咪唑，制成化合物，在固化剂合成的后期加入到固化剂中。环氧树脂为低分子量线形结构环氧树脂，韧性好，进一步延长链，使其两端含有酚羟基，控制分子量，从而保证固化剂的反应活性。因其本身为环氧树脂结构，因此作为环氧树脂固化剂，与环氧树脂相容性好，且含有大量羟基，附着力高。咪唑封闭异氰酸酯，可将咪唑的固化温度降低，同时延长了固化剂的适用期。该类加成物在70～110℃温度下可以解离成异氰酸酯和咪唑化合物，而再生的咪唑化合物和异氰酸酯可一起和环氧树脂反应：再生的咪唑化合物首先打开环氧基的环氧环并生成羟基，再和异氰酸酯反应。同时，固化剂分子量小，酚羟基含量高，可增加体系的反应速度，达到快速固化目的。另外大量的酚羟基，在配制粉末涂料时用量进一步减少。
低分子量环氧树脂与双酚树脂按重量份为60～80∶90～110比例反应，季铵盐催化剂为反应物总量的0.1～0.5％。
双酚树脂可采用烷基取代双酚A或卤素取代双酚A等。
催化剂可采用季铵盐与季磷盐，如丁基氯化铵、丁基三苯基氯化磷等，这种催化剂反应放热缓和、易于控制，产物中支化少，不交联，分子量分布较集中。在粉末涂料的固化过程中，具有快速催化作用。
季铵盐与季磷盐以1∶1组成混合催化剂，加入量为反应物总量的0.1～0.5％。
低分子量环氧树脂，投料量为60～80，环氧值是0.48～0.52eq/100g，环氧当量为750～950g/eq，分子量为300～900，软化点为85～100℃。
咪唑-氰酸酯化合物作为环氧粉末涂料促进剂，用量为粉末涂料中环氧树脂重量的0.7～1％。咪唑可采用2-甲基咪唑，2-乙基-4-甲基咪唑。氰酸酯可采用异佛尔酮二异氰酸酯，咪唑与二异氰酸酯的用量比例为70～80∶80～90。
本实施例的制备方法：
步骤1：先将70～80重量份2-甲基咪唑加入到反应器中，再加入80～90重量份二异氰酸酯，加热到75℃，当没有游离氰酸酯后，反应完毕，出料，得咪唑-二异氰酸酯化合物；
步骤2：将60～80重量份低分子量环氧树脂投于反应器中，升温至120℃，搅拌，加入15～25重量份双酚树脂及0.1～0.5份混合催化剂，升温至150～160℃，反应1～2小时，降温至120℃，此为产物I；
步骤3：产物I再与75～85份双酚树脂及0.1～0.5份混合催化剂，混合均匀，升温至150～160℃，反应1～2小时，出料前15分钟，加入1％重量份的咪唑-二异氰酸酯化合物，搅拌均匀，冷却，即得本发明防腐低温快速固化剂。
具体实施方式：
实施例1：
先将80重量份2-甲基咪唑投于反应器中，再加入85重量份异佛尔酮二异氰酸酯，升温至75℃，搅拌，至无游离的氰酸酯，出料，得咪唑-二异氰酸酯化合物。
先将70重量份低分子量环氧树脂投于反应器中，升温至120℃，搅拌0.5小时，加入25重量份双酚树脂及0.5份混合催化剂，升温至150℃，反应1.5小时，降温至120℃，此为产物I；
将产物I，再与70份双酚树脂及0.5份混合催化剂，搅拌均匀，升温至150℃，反应1.5小时，冷取至100℃，加入1重量份的咪唑-二异氰酸酯化合物，搅拌均匀，15分钟后出料，冷却即得本发明防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂。
实施例2：
在装有搅拌器、温度计和泠凝器的三口烧瓶里，投入83重量份的2-甲基咪唑和84重量份的1，6-六亚甲基二异氰酸酯，将反应温度由室温升至75℃，反应进行到确认无游离的异氰酸酯为止，得到封闭的异氰酸酯，即咪唑-异氰酸酯化合物。
先将70重量份低分子量环氧树脂投于反应器中，升温至90℃，加入20重量份双酚树脂及0.1份混合催化剂，升温至150℃，反应1.5小时，降温至120℃，此为产物I；
将产物I，再与80份双酚树脂及0.5份混合催化剂，搅拌均匀，升温至150℃，反应2小时，冷取至100℃，加入2重量份的咪唑-二异氰酸酯化合物，搅拌均匀，15分钟后出料，冷却即得本发明防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂。
Claims (7)
1.一种防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂及其制备方法，其特征在于组份为：低分子量环氧树脂与双酚树脂的重量份为60～80∶90～110，催化剂为反应物总量的0.1～0.5％，咪唑-氰酸酯化合物，用量为粉末涂料中环氧树脂重量的0.7～1％；所述催化剂为季铵盐和季磷盐以1∶1组成的混合催化剂。所述咪唑-氰酸酯化合物中咪唑与二异氰酸酯的重量份为70～80∶80～90。
2.根据权利要求1所述防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂及其制备方法，其特征在于：所述双酚树脂采用烷基取代双酚A或卤素取代双酚A。
3.根据权利要求1所述防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂及其制备方法，其特征在于：所述季铵盐采用丁基氯化铵。
4.根据权利要求1所述防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂及其制备方法，其特征在于：所述季磷盐丁采用基三苯基氯化磷。
5.根据权利要求1所述防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂及其制备方法，其特征在于：所述咪唑采用2-甲基咪唑或2-乙基-4-甲基咪唑。
6.根据权利要求1所述防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂及其制备方法，其特征在于：所述氰酸酯采用异佛尔酮二异氰酸酯。
7.一种制备权利要求1～4所述任一项防腐节能型低温快速固化环氧粉末涂料用固化剂及其制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将70～80重量份2-甲基咪唑加入到反应器中，再加入80～90重量份二异氰酸酯，加热到75℃，当没有游离氰酸酯后，反应完毕，出料，得咪唑-二异氰酸酯化合物；
步骤2：将60～80重量份低分子量环氧树脂投于反应器中，升温至120℃，搅拌，加入15～25重量份双酚树脂及0.1～0.5份混合催化剂，升温至150～160℃，反应1～2小时，降温至120℃，此为产物I；
步骤3：上述产物I再与75～85份双酚树脂及0.1～0.5份混合催化剂，混合均匀，升温至150～160℃，反应1～2小时，出料前15分钟，加入1％重量份的咪唑-二异氰酸酯化合物，搅拌均匀，冷却，即得本发明防腐低温快速固化剂。
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