CN103555143A - 一种可常规喷涂的集装箱用防污染耐磨涂料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可常规喷涂的集装箱用防污染耐磨涂料。该涂料以一定比例改性环氧树脂与改性环脂胺固化剂为主成膜物，添加耐磨功能填料、颜料、助剂和表面调节剂制备得到。本发明通过改性环氧树脂和环脂胺固化剂，提高漆膜的硬度；添加的耐磨功能填料具有类似金刚石的刚性分子结构，可有效提高漆膜的耐磨性；表面调节剂具有使漆膜表面迅速亲水化的特点，使漆膜表面的污染物易于随水流落，从而达到易清洁、防污染的效果。本发明还提供了上述涂料的制备方法。通过本发明制备得到的防污染耐磨涂料具有坚韧耐磨、易清洁、抗污染等良好性能。

Description

一种可常规喷涂的集装箱用防污染耐磨涂料

技术领域

本发明涉及一种集装箱用防污染耐磨涂料，尤其是涉及一种可常规喷涂施工的集装箱用防污染耐磨涂料。

背景技术

目前集装箱行业所用的环氧内面漆只具有一般的防腐保护功能，耐磨性能一般，不具备易清洗、防污染的效果。如遇散装的矿石、煤碳等坚硬物质即出现较大的漆膜损伤和污染，从而影响集装箱的继续使用。目前在集装箱行业中主要采用清洗打磨和提前返场大修的形式。清洗打磨使涂膜的平均膜厚大大降低，直接影响防腐蚀效果；返场大修投资较大，成本高。无论那种形式，都会缩短集装箱的使用寿命，造成人力、能源和物品的浪费。

造成集装箱使用寿命短的根本原因在于普通的环氧内面漆未能加入耐磨功能介质和亲水表面调节剂，使得漆膜在遭遇硬物摩擦、撞击时损伤大，漆膜厚度下降；而抗污染能力差又造成漆膜遭遇污染时清洁费时费力，严重时必须用砂纸打磨，从而进一步加剧了漆膜厚度的下降。漆膜厚度下降直接影响漆膜的防腐性能，造成金属腐蚀而影响集装箱的使用寿命。目前集装箱行业普遍存在清洁困难和使用维护成本高的问题。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种既坚硬耐磨，又易清洁防污染，且可实现常规喷涂设备施工的集装箱用防污染耐磨涂料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可常规喷涂的集装箱用防污染耐磨涂料，该涂料包括主剂和固化剂，所述主剂为由环氧树脂、耐磨功能填料、颜料、助剂、表面调节剂组成；所述固化剂为改性环脂胺固化剂；

本发明的防污染耐磨涂料中，环氧树脂及脂环胺固化剂是该涂料的主体材料，对涂料的硬度等综合性能指标起着决定性的作用。

一般来说，环氧树脂含有两个或两个以上的环氧基团，环氧基团是由一个氧原子和两个碳原子组成的环，具有高度活泼性，可与多种类型的固化剂反应，形成三维网状结构的高聚物。因此，环氧树脂漆具有以下优点：

1、漆膜对金属、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等底材，均具有优良的附着力。因为环氧树脂含有许多羟基和醚键，可与底材相互吸引；又因为环氧树脂与固化剂开环聚合反应，体积变化很小，所以与大多数极性底材附着力和好。2、漆膜抗化学品性能优良，因树脂中仅有羟基和醚键，没有酯键，耐碱性尤为突出。附着力好、耐碱性优，可大量用于槽、罐、箱的内壁防腐涂层。3、漆膜坚韧。环氧树脂因含芳环而坚硬；含醚键便于分子旋转而具有韧性。因此，环氧树脂漆较一般涂层坚韧耐磨。

改性脂环胺固化剂具有耐化学品性、刚性与韧性等性能均适宜与上述环氧树脂配合。

本发明的主剂和固化剂由以下质量百分比的组分组成：

优选的，主剂和固化剂的质量比为9:1。

在上述配方中，环氧树脂由质量比为环氧树脂一:环氧树脂二=0.5-2:1组成；优选的，环氧树脂一:环氧树脂二=3：4。

其中，环氧树脂一为一种低黏度、无溶剂的环氧树脂，环氧值为0.48～0.54eq/100g，固体含量≥98%，粘度在25℃下为800-1400mPa.s，平均官能度为2.0；

环氧树脂二为一种中分子量的固体环氧树脂，溶于有机溶剂中，环氧值为0.18～0.22eq/100g，固体含量75%，平均官能度为2.0；

改性环脂胺固化剂活泼氢当量在120-180范围内，不挥发物含量≥98%，粘度在25℃下为2000-3000mPa.s。

另外，该配方中的耐磨功能填料由高硬度耐磨填料单独组成，或由高硬度耐磨填料与片状惰性填料混合而成。耐磨功能填料具有类似金刚石的刚性分子结构，除可以增强集装箱用防污染耐磨涂料的机械强度和降低成本以外，还可以分散固化反应过程中产生的内应力，改善与底材的附着性能。

经过大量试验发现，当以重量份数计，优选的，加入6-12份的高硬度耐磨填料和4-10份的径厚比为80-120的片状惰性填料时，能更进一步提升集装箱用防污染耐磨涂料的物理机械性能和防腐蚀性能等关键性技术指标。高硬度填料赋予集装箱用防污染耐磨涂料以良好的磨耗性能，高径厚比的片状结构填料能形成致密的迷宫式防渗透层，大大延长了腐蚀性介质渗透的途径和时间，有效改善集装箱用防污染耐磨涂料的防腐蚀性能。

所述高硬度耐磨填料是指莫氏硬度大于8的无机填料，可为氧化铝；所述片状惰性填料是云母粉或滑石粉中的一种或两者混合物。

本发明所述的表面调节剂包括表面状态控制剂和亲水表面调节剂两部分，表面状态控制剂为聚醚改性硅氧烷，与环氧树脂具有较好的相容性，可以降低体系的表面张力，增进底材润湿性，防止缩孔、促进表面流平。亲水表面调节剂为含氟聚硅氧烷化合物中的一种或两种的混合物。经过改性的含氟聚硅氧烷，含氟聚硅氧烷中，氟原子具有很低的表面能，Si-O具有明显的极性,经过改性的含氟聚硅氧烷，综合了有机硅与有机氟化合物的优点,作为表面处理材料,具有非常独特的性能。亲水表面调节剂作为表面亲水化剂，能迅速上浮，聚集于表面形成亲水化涂膜，大幅降低与水的接触角从而具有亲水效果，使漆膜具有持续的易清洁和防污染效果。

优选的，亲水表面调节剂为氟改性聚硅氧烷中的一种或两种混合物。

优选的，表面状态控制剂与亲水表面调节剂的质量配比为：0.3:1-0.4:1。

本发明中所述助剂是分散剂、偶联剂中的一种或多种；所述颜料本领域技术人员公知的颜料，优选金红石型钛白粉、炭黑中的一种或两者混合物；所述环氧稀释剂本领域技术人员公知的稀释剂，优选二甲苯、正丁醇混合物。

本发明还提供了一种制备上述防污染耐磨涂料的方法，包括如下步骤：

（1）将环氧树脂、助剂、表面调节剂、环氧稀释剂按比例加入，混合均匀处理10-20min；

（2）将耐磨功能填料、颜料加入上述混合物中，在高速离心分散机作用下分散至细度达到45微米以下；

（3）将主剂与固化剂按比例混合均匀后得到所述防污染耐磨涂料。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、发明人通过大量实验，在表面状态控制助剂的基础上引入了合适的亲水性表面调节剂，并确定了合适的配比，两者组成的表面调节剂具有使漆膜表面易清洁防污染的效果；

2、本发明的防污染耐磨涂料中，环氧树脂一、环氧树脂二、改性脂环胺固化剂、填料、颜料、助剂和表面调节剂比例科学合理，通过本发明制备得到的防污染耐磨涂料在室温（25℃）下，混合凝胶时间超过8.0h，干燥时间室温（25℃）下小于24h，且可低温快速烘干。可在常规集装箱生产线的涂装设备进行喷涂施工，降低了设备投资。该涂层在保证良好防腐性能的基础上，具有非常好的耐磨性和优秀的易清洁、防污染效果。即延长了集装箱的使用寿命，又扩大了集装箱的使用范围。从而达到节约资源，降低消耗的目的，具有良好的社会效益。

3、本发明制备得到的防污染耐磨涂料形成的涂膜具有以下的良好性能：坚韧耐磨，易清洗，防污染，优秀的耐化学介质性能和防腐性能。

具体实施方式

下述实施例1-4中，相关原料的信息如下：

环氧树脂一：选购自扬农锦湖公司的EP-128环氧树脂，环氧值为0.54，固体含量99%，粘度在25℃下为10200mPa.s，平均官能度为2.0；

环氧树脂二：选购自国隆化工的EP901-X-75环氧树脂，环氧值为0.20，固体含量75%，粘度在25℃下为9200mPa.s，平均官能度为2.0；

改性脂环胺固化剂：选购自气体化学公司的2636固化剂，活波氢当量为，不挥发物含量≥98%，粘度在25℃下为275mPa.s。

分散剂：选购自德国毕克化学（BYK）的BYK-110；

硅烷偶联剂：选购自道康宁公司SH-6040硅烷偶联剂；

表面状态控制剂为聚醚改性硅氧烷，亲水表面调节剂为氟改性聚硅氧烷环氧稀释剂：为二甲苯与正丁醇混合物，选购自锦州石化总公司。

固化剂：选购自德坤公司的2636固化剂。

片状改性云母粉：径厚比为80-120。

下表列出了实施例1-4所涉及的投放量。

原料名称	例1（kg）	例2（kg）	例3（kg）	例4（kg）
					环氧树脂一	10.00	15.00	25.00	24.00
环氧树脂二	20.00	20.00	15.00	12.00
					片状改性云母粉	12.00	9.00	6.00	12.00
氧化铝	6.00	8.00	10.00	4.00
					钛白粉	15.00	18.00	15.00	20.00
炭黑	0.05	0.05	0.05	0.05
					分散剂	0.30	0.50	0.30	0.50
硅烷偶联剂	0.50	0.30	0.50	0.30
					表面状态控制剂	0.60	0.80	0.60	0.80
亲水表面调节剂	2.00	2.00	1.50	2.20
					环氧稀释剂	20.00	15.00	12.00	10.00
固化剂	8.00	10.00	12.00	15.00
					当量比	0.75	0.75	0.75	0.75
混合粘度（20℃，T-4cup）	84	89	93	99
					适用期（20℃，h）	12	10	10	10
干燥时间(20℃，min)	20	18	18	16

实施例1：

将市售锦湖公司EP-128环氧树脂10kg、市售国隆化工EP901-X-75环氧树脂20kg、BYK-110分散剂0.3kg、道康宁公司SH-6040硅烷偶联剂0.5kg、表面状态控制剂0.6kg、亲水表面调节剂2kg，环氧稀释剂20kg，预混10min至混合均匀，加入氧化铝6kg、片状改性云母粉12kg、钛白粉15kg、炭黑0.05kg，并在高速离心分散机作用下分散45min至细度45微米以下得耐磨防污染涂料主剂。将主剂与市售德坤公司的2636固化剂8kg混合后得防污染耐磨涂料成品。该体系混合后的粘度为84s（20℃，T-4cup），混合后的可使用时间为12h，室温干燥时间20h，可以在泵压比为65：1，进气压力为0.3-0.6MPa，喷嘴为0.23英寸的常规喷涂设备上实现喷涂施工，一次涂膜厚度达到80微米，涂膜状态很好。

实施例2

将市售锦湖公司EP-128环氧树脂15kg、市售国隆化工EP901-X-75环氧树脂20kg、BYK-110分散剂0.5kg、道康宁公司SH-6040硅烷偶联剂0.3kg、表面状态控制剂0.8kg、亲水表面调节剂2kg，环氧稀释剂15kg，预混10min至混合均匀，加入氧化铝8kg、片状改性云母粉9kg、钛白粉18kg、炭黑0.05kg，并在高速离心分散机作用下分散45min至细度45微米以下得耐磨防污染涂料主剂。将主剂与市售德坤公司的2636固化剂10kg混合后得防污染耐磨涂料成品。该体系混合后的粘度为89s（20℃，T-4cup），混合后的可使用时间为10h，室温干燥时间18h，可以在泵压比为65：1，进气压力为0.3-0.6MPa，喷嘴为0.23英寸的常规喷涂设备上实现喷涂施工，一次涂膜厚度达到80微米，涂膜状态很好。

实施例3

将市售锦湖公司EP-128环氧树脂25kg、市售国隆化工EP901-X-75环氧树脂15kg、BYK-110分散剂0.3kg、道康宁公司SH-6040硅烷偶联剂0.5kg、表面状态控制剂0.6kg、亲水表面调节剂1.5kg，环氧稀释剂12kg，预混10min至混合均匀，加入氧化铝10kg、片状改性云母粉6kg、钛白粉15kg、炭黑0.05kg，并在高速离心分散机作用下分散45min至细度45微米以下得耐磨防污染涂料主剂。将主剂与市售德坤公司的2636固化剂12kg混合后得防污染耐磨涂料成品。该体系混合后的粘度为93s（20℃，T-4cup），混合后的可使用时间为10h，室温干燥时间18h，可以在泵压比为65：1，进气压力为0.3-0.6MPa，喷嘴为0.23英寸的常规喷涂设备上实现喷涂施工，一次涂膜厚度达到80微米，涂膜状态很好。

实施例4

将市售锦湖公司EP-128环氧树脂24kg、市售国隆化工EP901-X-75环氧树脂12kg、BYK-110分散剂0.5kg、道康宁公司SH-6040硅烷偶联剂0.3kg、表面状态控制剂0.8kg、亲水表面调节剂2.2kg，环氧稀释剂10kg，预混10min至混合均匀，加入氧化铝4kg、片状改性云母粉12kg、钛白粉20kg、炭黑0.05kg，并在高速离心分散机作用下分散45min至细度45微米以下得耐磨防污染涂料主剂。将主剂与市售德坤公司的2636固化剂15kg混合后得防污染耐磨涂料成品。该体系混合后的粘度为99s（20℃，T-4cup），混合后的可使用时间为10h，室温干燥时间16h，可以在泵压比为65：1，进气压力为0.3-0.6MPa，喷嘴为0.23英寸的常规喷涂设备上实现喷涂施工，一次涂膜厚度达到80微米，涂膜状态很好。

对本发明实施例2制备的防污染耐磨涂料形成的涂膜，进行检测，得到以下检测结果：

检测项目	检验方法标准	检验结果
			外观	GB/T9761-2008	平整光滑
60°光泽/%	GB/T9754-2007	26
			弯曲试验	ISO1519:2002	2mm无裂纹
硬度	ISO2815:2003	0.8mm
			耐磨性（1000g/500r,CS-10）	ISO7784-2:1997	0.018g
附着力（钢板）	ISO4624:2002	7.2MPa
			盐雾试验（720h）后附着力	ISO9227:2006ISO4624:2002	6.7MPa
连续冷凝试验（480h）后附着力	ISO6270-1:1998ISO4624:2002	6.4MPa
			耐海水（30g/L NaCl，96h）	ISO2812-1:2007	无异常
耐燃油（90#汽油，4h）	ISO2812-1:2007	无异常
			耐液压油（4h）	ISO2812-1:2007	无异常
耐酸性（10%H2SO4，168h）	ISO2812-1:2007	无异常
			耐碱性（5%NaOH，240h）	ISO2812-1:2007	无异常

由以上检测数据可知，本发明制备的防污染耐磨涂料具有优良的坚韧耐磨，易清洗，防污染，优秀的耐化学介质性能和防腐性能。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种可常规喷涂的集装箱用防污染耐磨涂料，其特征在于：该涂料包括主剂和固化剂，所述主剂为由环氧树脂、耐磨功能填料、颜料、助剂、表面调节剂、环氧稀释剂组成；所述固化剂为改性环脂胺固化剂； 

所述主剂和固化剂由以下质量百分比的组分组成： 

。

2.根据权利要求1所述的防污染耐磨涂料，其特征在于：所述主剂和固化剂的质量比为9:1。 

3.根据权利要求1或2任一项所述的防污染耐磨涂料，所述环氧树脂由质量比为环氧树脂一:环氧树脂二=0.5-2:1组成； 

其中，环氧树脂一为一种低黏度、无溶剂的环氧树脂，环氧值为0.48～0.54eq/100g，固体含量≥98%，粘度在25℃下为800-1400mPa.s，平均官能度为2.0； 

环氧树脂二为一种中分子量的固体环氧树脂，溶于有机溶剂中，环氧值为0.18～0.22eq/100g，固体含量75%，平均官能度为2.0。 

4.根据权利要求1或2任一项所述的防污染耐磨涂料，其特征在于：所述耐磨功能填料由高硬度耐磨填料单独组成，或由高硬度耐磨填料与片状惰性填 料混合而成。 

5.根据权利要求4所述的防污染耐磨涂料，其特征在于：所述高硬度耐磨填料:片状惰性填料=6-12:4-10,所述片状惰性填料的径厚比为80-120。 

6.根据权利要求4所述的防污染耐磨涂料，其特征在于：所述高硬度耐磨填料为氧化铝；所述片状惰性填料是云母粉或滑石粉中的一种或两者混合物。 

7.根据权利要求1或2任一项所述的防污染耐磨涂料，其特征在于：表面调节剂包括表面状态控制剂和亲水表面调节剂两部分，表面状态控制剂与亲水表面调节剂的质量配比为：0.3:1-0.4:1。 

8.根据权利要求7所述的防污染耐磨涂料，其特征在于：所述亲水表面调节剂为含氟聚硅氧烷化合物中的一种或两种的混合物。 

9.根据权利要求1或2任一项所述的防污染耐磨涂料，其特征在与：所述助剂是分散剂、偶联剂中的一种或多种；所述颜料是金红石型钛白粉、炭黑中的一种或两者混合物。 

10.一种制备权利要求1或2任一项所述的防污染耐磨涂料的方法，其特征在于，包括如下步骤： 

（1）将环氧树脂、助剂、表面调节剂、环氧稀释剂按比例加入，混合均匀处理10-20min； 

（2）将耐磨功能填料、颜料加入上述混合物中，在高速离心分散机作用下分散至细度达到45微米以下； 

（3）将主剂与固化剂按比例混合均匀后得到所述防污染耐磨涂料。