CN103360905A - 一种环氧饮水舱涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环氧饮水舱涂料及制备方法。所述涂料主要由甲组份和乙组份组成：1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：环氧树脂23～40%；乙醇2～12%；丁酮15～38%；气相二氧化硅0.5～1.2%；颜填料20～60%；2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：环氧树脂固化剂73～90%；乙醇2～8%；丁酮7～20%。首先按配方量将环氧树脂、丁酮、乙醇、颜填料及助剂混合后分散，并砂磨至细度达到技术要求后；将得到的混合物过滤包装得到甲组份；将得到的甲组份和乙组份按质量比进行包装。

Description

一种环氧饮水舱涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及环氧涂料技术领域，尤其涉及一种环氧饮水舱涂料及制备方法。

背景技术

现代物质文明处处离不开涂料，从船舶、桥梁、码头、港口设施到玩具等日常生活用品无不用涂料来保护和装饰。

饮水舱涂料是指涂于船舶饮水舱柜内表面，具有防腐性能并能保证食用水质的涂料。现有的饮水舱涂料产品中大多含有苯类溶剂，对环境和施工人员有一定危害。

目前，船舶饮水舱所用涂料基本采用纯环氧涂料，其品种包括溶剂型环氧涂料、高固体份环氧涂料和无溶剂环氧涂料。由于船舶饮水舱舱室狭小，空气难以流通，因而对涂料的有机溶剂挥发含量和毒性限制有更高的要求。

CN1605607A涉及一种以环氧树脂为基料的容器内壁无毒涂料，其组成包括：环氧树脂100重量份；聚酰胺固化剂30～70重量份；颜填料20～120重量份；醇类溶剂20～60重量份；增稠剂1～10重量份。所述的环氧树脂选自环氧当量为0.20～0.45中的一种或几种。聚酰胺固化剂由二聚米糠油酸与多元胺缩合而成。

CN102010646A公开了一种低温快干无溶剂环氧饮水舱涂料及制备方法，由环氧树脂、活性稀释剂、分散剂、硅烷偶联剂、触变助剂、钛白粉、滑石粉、消泡剂、改性芳香胺固化剂和催化剂组成A，B两组份；在使用时按照重量比A:B=7.5:18.5的配比混合，在低温10～15℃条件下的混合粘度为3000～5000mPa.s，可操作时间为1～2小时，半硬化时间为6～8小时，硬化时间为20～24小时。

无溶剂环氧涂料粘度较大，特别是在冬季低温施工时，粘度急剧增加，因此必须采取其他措施降低涂料粘度，才能使涂料正常施工。如：在使用过程中尽量将涂料存放在室内，在现场把涂料预先放置在集装箱内保持温度，使涂料本身的温度尽量不低于15℃，以提高涂料的温度来降低粘度，达到能喷涂的要求，并且适当的提高涂料泵的压力，尽量缩短喷漆皮管的长度，以使涂料能正常的喷涂。

另外，一般的无溶剂环氧涂料在低温70℃左右时，反应速度缓慢，硬化时间长，很难适应实际的涂装工艺要求。

现有的溶剂型环氧涂料除了具有一定毒性及安全性隐患外，对基材表面处理的要求较高，涂料在弹性、附着力、施工性能等方面的存在很多不足，综合性能不够优异。现有环氧饮水舱涂料，耐盐雾性能一般在600h，该产品达到1000h；另外，与传统的环氧饮水舱涂料比较，该产品增加了耐盐水性能指标。

发明内容

本发明的目的在于针对现有问题的不足，提出一种环氧饮水舱涂料及制备方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明首先提供一种环氧饮水舱涂料，所述涂料主要由甲组份和乙组份组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

环氧树脂固化剂               73～90%

乙醇                         2～8%

丁酮                         7～20%。

在本发明中，甲组份和乙组份采用的溶剂都是混合溶剂，是由溶剂乙醇及稀释剂丁酮组成的。使用混合溶剂有很多优点，如降低成本、改善漆膜性能和施工性能，提高溶剂的溶解能力。乙醇属于含氧溶剂，通过与丁酮混合稀释，可以达到更好的溶解率及挥发速率，替代了苯类溶剂，降低了产品毒性。

本发明所述涂料甲组份中的环氧树脂的质量百分含量可选择23.01～39.86%，24.5～36%，26.8～32.7%，28.4～30%，29.5%等。

所述涂料甲组份中的乙醇的质量百分含量可选择2.01～11.2%，2.7～10%，3.5～8.4%，5～7%，6.3%等。

所述涂料甲组份中的丁酮的质量百分含量可选择15.03～37.8%，17～35.4%，19.6～32.3%，20.8～30%，23～28.5%，25.4～26%等。

所述涂料甲组份中的气相二氧化硅的质量百分含量可选择0.51～1.19%，0.57～1.12%，0.63～1.04%，0.71～1%，0.78～0.92%，0.86%等。气相二氧化硅是一种助剂，有增加触变性能、防沉淀、防流挂等特性。

所述涂料甲组份中的颜填料的质量百分含量可选择20.02～59.6%，23～55.9%，27.6～52%，29～46%，33.2～42%，36～40%，38.4%等。

本发明所述乙组份中环氧树脂固化剂的质量百分含量可选择73.02～89.6%，76～85%，79.6～82%，81.5%等。

所述乙组份中乙醇的质量百分含量可选择2.01～7.8%，2.7～7.2%，3.5～6%，4～5.7%，4.3～5.2%，4.8%等。

所述乙组份中丁酮的质量百分含量可选择7.02～19.8%，7.6～16%，9～13.7%，9.6～12%，10.4～11.3%，10.9%等。

作为本发明的优选技术方案，所述涂料主要由甲组份和乙组份组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

环氧树脂固化剂              77～86%

乙醇                        4～7%

丁酮                        10～18%。

每一分子的环氧树脂含有两个环氧基，而每一分子的固化剂中也含有两个活泼氢，因此，正常情况下固化剂与环氧树脂摩尔比为1:1时就可以完全进行反应。当环氧树脂过量时，涂膜的硬度降低；加大固化剂用量，涂膜硬度有所提高，但过量太多，柔韧性随之下降。随着固化剂含量逐渐增高，其涂膜的硬度逐渐增大，而当固化剂与环氧树脂摩尔比大于1.5:1时，涂膜的柔韧性开始下降，这是因为环氧树脂中的环氧基团得到充分反应后其交联密度增大，漆膜硬度增大，从而导致柔韧性下降。因此，经多次试验，所述涂料中，甲组份和乙组份的质量比为3～8:1，例如可选择3.01～7.96:1，3.5～7.6:1，4～7:1，4.3～6.2:1，5～6:1，5.3:1等，优选4～6:1，进一步优选4:1。

本发明所述环氧树脂选自环氧树脂6101、环氧树脂601、环氧树脂634或环氧树脂616中的一种或至少两种的混合物，优选环氧树脂6101和/或环氧树脂616，进一步优选环氧树脂6101。环氧树脂6101的流动性好，易与辅助材料混合，成型加工方便，固化后尺寸稳定性好，收缩率小于2%，是热固性树脂收缩率最小的树脂，热膨胀系数6～10.5%，粘接性能优异，电绝缘性能、机械性能和化学稳定性均好。

本发明所述环氧树脂固化剂为聚酰胺树脂。聚酰胺树脂与环氧树脂的配比，主要是通过实验根据漆膜所要求的性能来确定。一般情况下，聚酰胺树脂（胺值200）的用量为环氧树脂的30～100%。聚酰胺树脂配比高，漆膜的弹性增加，耐化学品性下降。只有选择科学合理的配比，才能保证漆膜有良好的硬度、柔韧性、耐水性和耐化学品性。经反复试验证明，配方中环氧树脂与聚酰胺树脂的配比达到了最佳配比。

所述颜填料选自钛白粉、三聚磷酸铝、硫酸钡、氧化锌、炭黑、氧化铁红、硅灰石、绢云母或高岭土中的一种或至少两种的混合物。本发明所述颜填料典型但非限制性的例子包括：钛白粉，硫酸钡，钛白粉和三聚磷酸铝的组合，炭黑和钛白粉的组合，硫酸钡、绢云母和高岭土的组合，三聚磷酸铝、氧化锌和炭黑的组合，硫酸钡、炭黑、氧化铁红和硅灰石的组合，钛白粉、三聚磷酸铝、炭黑和氧化铁红的组合等，皆可用于实施本发明。本发明优选金红石型钛白粉、超细沉淀硫酸钡或纳米氧化锌中的一种或至少两种的混合物，进一步优选金红石型钛白粉和超细沉淀硫酸钡。优选地，所述超细沉淀硫酸钡的粒径为600～900目，进一步优选为800目。

所述防锈漆的甲组份还包括助剂；所述助剂选自分散剂、消泡剂、增稠剂或硅烷偶联剂中的一种或至少两种的混合物。本领域技术人员可以根据实际情况选择助剂的种类和含量，本发明并无特殊限制。

本发明所述分散剂选自磷酸盐、硅酸盐、苯乙烯-马来酸酐共聚物、脂肪酸环氧乙烷的加成物、聚乙二醇型多元醇或聚乙烯亚胺衍生物中的一种或至少两种的混合物，进一步优选苯乙烯-马来酸酐共聚物。分散剂的作用是减少完成分散过程所需要的时间和能量，缩短分散时间，提高光泽，提高着色力和遮盖力，改善展色性和调色性，防止浮色发花，防止絮凝，防止沉降。

本发明所述消泡剂选自C12～C22的高碳醇、聚二甲基硅氧烷或矿物油中的一种或至少两种的混合物，进一步优选聚二甲基硅氧烷。聚二甲基硅氧烷表面能及表面张力较低，在水及一般油中的溶解度低且活性高，其主链为硅氧键，为非极性分子，挥发性低并具有化学惰性，比较稳定且毒性小。

本发明所述增稠剂选自SN-612增稠剂、SN-500增稠剂、SN-629N增稠剂或SN-636增稠剂中的一种或至少两种的混合物，典型但非限制性的例子包括：SN-612增稠剂，SN-629N增稠剂，SN-636增稠剂，SN-500增稠剂和SN-629N增稠剂的组合，SN-612增稠剂和SN-500增稠剂的组合，SN-612增稠剂和SN-636增稠剂的组合，N-500增稠剂、SN-629N增稠剂和SN-636增稠剂的组合等，皆可用于实施本发明。所述增稠剂进一步优选SN-612增稠剂和/或SN-636增稠剂，最优选SN-612增稠剂。

本发明所述硅烷偶联剂选自3-氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或至少两种的混合物，典型但非限制性的例子包括：3-氯丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三氯硅烷，3-氨丙基三乙氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷的组合，3-氯丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三氯硅烷的组合，乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷的组合等，均可用于实施本发明。本发明进一步优选3-氨丙基三乙氧基硅烷。硅烷偶联剂的使用可以有效提高环氧涂料对基材的附着力。

作为本发明的优选技术方案，所述涂料主要由甲组份和乙组份按质量比4:1组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

聚酰胺树脂                  80%

乙醇                        5%

丁酮                        15%。

作为本发明的优选技术方案，所述涂料主要由甲组份和乙组份按质量比4:1组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

聚酰胺树脂                  80%

乙醇                        5%

丁酮                        15%。

本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述环氧饮水舱涂料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。

本发明还提供给了一种如上所述涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1）首先按配方量将环氧树脂、丁酮、乙醇、颜填料及助剂混合后分散，并砂磨至细度达到技术要求；

2）将步骤1）得到的混合物过滤包装得到甲组份；

3）将步骤2）得到的甲组份和乙组份按质量比进行包装。

所述乙组份配置方法很简单：只需将树脂、溶剂按比例依次投入，分散均匀即可过滤包装。

本发明步骤1）所述的分散优选在分散机中进行高速分散，分散时间及分散速度可由本领域技术人员根据实际情况进行选择，本发明并无特殊限制。本发明所述混合、砂磨、过滤包装等操作均为涂料产品生产过程中常用操作。

本发明步骤1）所述的“砂磨至细度达到技术要求”中的“技术要求”是指本领域技术人员可以根据实际情况选择砂磨后的细度，以满足所制备涂料产品的技术要求。所述“细度”可以选择为30μm以下，60μm以下或70μm以下等。

与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所述环氧饮水舱涂料主要由环氧树脂、颜填料、助剂、丁酮、乙醇以及聚酰胺树脂等组成的双组份食品容器内壁涂料，漆膜干透后无毒、无味，符合环保要求。本发明涂料适用于船舶饮水舱、蒸馏水舱、水箱、输水管道、粮仓、啤酒罐等各类食品容器内壁及砂糖、谷物的货舱作为装饰及防护用涂料。也可用于游泳池、发电厂冷却塔及成装燃料油、汽油的金属、混凝土的内壁涂层。

本发明所述涂料具有以下优点：

1）具有优异的耐水性和和耐盐水性。

2）具有良好的耐油性和抗化学性能。

3）漆膜坚韧，具有良好的附着力、耐磨性和耐冲击性能。

4）具有良好的防锈性能及耐久性。

5）漆膜干透后无毒无味，符合国家有关食品卫生标准规定。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

一种环氧饮水舱涂料，所述涂料主要由甲组份和乙组份按质量比8:1组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

环氧树脂固化剂              76%

乙醇                        8%

丁酮                        16%。

1）首先按配方量将环氧树脂、丁酮、乙醇、颜填料及助剂混合后分散，并砂磨至细度达到技术要求后；

2）将步骤1）得到的混合物过滤包装得到甲组份；

3）将步骤2）得到的甲组份和乙组份按质量比进行包装。

实施例2

一种环氧饮水舱涂料，所述涂料主要由甲组份和乙组份按质量比3:1组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

环氧树脂固化剂              73%

乙醇                        7%

丁酮                        20%。

其制备方法同实施例1。

实施例3

一种环氧饮水舱涂料，所述涂料主要由甲组份和乙组份按质量比4:1组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

环氧树脂固化剂              85%

乙醇                        8%

丁酮                        7%。

其制备方法同实施例1。

实施例4

一种环氧饮水舱涂料，所述涂料主要由甲组份和乙组份按质量比6:1组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

环氧树脂固化剂              78%

乙醇                        4%

丁酮                        18%。

其制备方法同实施例1。

实施例5

一种环氧饮水舱涂料，所述涂料主要由甲组份和乙组份按质量比5:1组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

环氧树脂固化剂               86%

乙醇                        4%

丁酮                        10%。

其制备方法同实施例1。

实施例6

一种环氧饮水舱涂料，所述涂料主要由甲组份和乙组份按质量比8:1组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

环氧树脂固化剂              77%

乙醇                        7%

丁酮                        16%。

其制备方法同实施例1。

实施例7

一种环氧饮水舱涂料，所述涂料主要由甲组份和乙组份按质量比4:1组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

聚酰胺树脂                  80%

乙醇                        5%

丁酮                        15%。

其制备方法同实施例1.

实施例8

一种环氧饮水舱涂料，所述涂料主要由甲组份和乙组份按质量比4:1组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

聚酰胺树脂                 80%

乙醇                       5%

丁酮                       15%。

申请人声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某组分的具体含量点值，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的数值范围，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些数值范围。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的制备步骤，但本发明并不局限于上述制备步骤，即不意味着本发明必须依赖上述制备步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

对本发明实施例1～8所述的涂料进行各项性能测试结果如表1所示：

表1各实施例产品的性能测试结果

控制甲组份粘度主要目的有二：一是生产过程中粘度太稠，增加过滤的困难，二是太稠不利于施工。乙组份的粘度基本是固定，因为是固化剂与溶剂的组合包装。控制了甲组份的粘度，等于控制了产品的粘度。

从表1可以看出：1、传统的饮水舱漆，其溶剂由二甲苯、正丁醇和环己酮组成（三者之间的比例是75:20:5），本发明产品用丁酮替代了二甲苯和环己酮，降低了产品毒性；2、新产品干燥性能比传统产品的有所提高，由表干4小时提高到2小时，实干由24小时提高到12小时；3、耐盐雾性能由600小时提高到1000小时；4、增加了耐盐水性能指标。

气相二氧化硅本身也具有很好的增稠性能。本发明配方中增加了增稠剂，那么，气相二氧化硅的比例可以在0.5～1.2%之间进行选择，可以比原配方（0.8%）略有降低。

乙组份粘度与密度是固定的，控制了甲组份密度，就控制了产品密度。

综上，本发明所述的环氧饮水舱涂料具有以下优点：

1）低表面处理要求：可以在除锈不充分或较潮湿的钢铁表面施工；可以使底漆对钢材基底表面的处理要求从通常的ISO Sa2～2.5级和St3级降为ISO St2级甚至以下的程度，从而大大降低涂装前的除锈工作量。

2）用酮类及醇类溶剂替代了苯类溶剂，降低了产品毒性。

3）漆膜弹性好，对金属和非金属都有很强的粘结强度。

4）耐候性好，户外用时漆膜不易失光、粉化。

5）施工性能好，漆膜不易产生的结皮、泛白等病态。

6）无气喷涂一道干膜厚度可达125μm以上，减少了涂装次数，降低了涂料对人体的危害，提高了操作人员的涂装安全性。

7）双组份的配比合理，使漆膜有良好的硬度、柔韧性、耐水性和耐化学品性。

Claims (10)

1.一种环氧饮水舱涂料，其特征在于，所述涂料主要由甲组份和乙组份组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

环氧树脂固化剂              73～90%

乙醇                        2～8%

丁酮                        7～20%。

2.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述涂料主要由甲组份和乙组份组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

环氧树脂固化剂              77～86%

乙醇                        4～7%

丁酮                        10～18%。

3.如权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述涂料中，甲组份和乙组份的质量比为3～8:1，优选4～6:1，进一步优选4:1。

4.如权利要求1-3之一所述的涂料，其特征在于，所述环氧树脂选自环氧树脂6101、环氧树脂601、环氧树脂634或环氧树脂616中的一种或至少两种的混合物，优选环氧树脂6101和/或环氧树脂616，进一步优选环氧树脂6101；

优选地，所述环氧树脂固化剂为聚酰胺树脂。

5.如权利要求1-4之一所述的涂料，其特征在于，所述颜填料选自钛白粉、三聚磷酸铝、硫酸钡、氧化锌、炭黑、氧化铁红、硅灰石、绢云母或高岭土中的一种或至少两种的混合物，优选金红石型钛白粉、超细沉淀硫酸钡或纳米氧化锌中的一种或至少两种的混合物，进一步优选金红石型钛白粉和超细沉淀硫酸钡；

优选地，所述超细沉淀硫酸钡的粒径为600～900目，进一步优选为800目。

6.如权利要求1-5之一所述的涂料，其特征在于，所述防锈漆的甲组份还包括助剂；所述助剂选自分散剂、消泡剂、增稠剂或硅烷偶联剂中的一种或至少两种的混合物。

7.如权利要求6所述的涂料，其特征在于，所述分散剂选自磷酸盐、硅酸盐、苯乙烯-马来酸酐共聚物、脂肪酸环氧乙烷的加成物、聚乙二醇型多元醇或聚乙烯亚胺衍生物中的一种或至少两种的混合物，进一步优选苯乙烯-马来酸酐共聚物；

优选地，所述消泡剂选自C12～C22的高碳醇、聚二甲基硅氧烷或矿物油中的一种或至少两种的混合物，进一步优选聚二甲基硅氧烷；

优选地，所述增稠剂选自SN-612增稠剂、SN-500增稠剂、SN-629N增稠剂或SN-636增稠剂中的一种或至少两种的混合物，进一步优选SN-612增稠剂和/或SN-636增稠剂，最优选SN-612增稠剂；

优选地，所述硅烷偶联剂选自3-氯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或至少两种的混合物，进一步优选3-氨丙基三乙氧基硅烷。

8.如权利要求1-7之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料主要由甲组份和乙组份按质量比4:1组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

聚酰胺树脂                  80%

乙醇                        5%

丁酮                        15%。

9.如权利要求1-7之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料主要由甲组份和乙组份按质量比4:1组成：

1）所述甲组份按质量百分含量包括以下组分：

2）所述乙组份按质量百分含量包括以下组分：

聚酰胺树脂                  80%

乙醇                        5%

丁酮                        15%。

10.一种如权利要求1-9之一所述涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1）首先按配方量将环氧树脂、丁酮、乙醇、颜填料及助剂混合后分散，并砂磨至细度达到技术要求；

2）将步骤1）得到的混合物过滤包装得到甲组份；

3）将步骤2）得到的甲组份和乙组份按质量比进行包装。