CN104031528B - 一种无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料及其制备方法 - Google Patents
一种无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于钢结构表面的无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料及其制备方法。该防腐蚀涂层材料包括甲组分和乙组分两个组份；甲组份为环氧防锈漆，按重量百分比计包括下列组分：环氧树脂10％‑30％，烷氧基硅烷5％‑20％，颜填料30％‑70％，助剂0.5％‑2％，溶剂0％‑5％；乙组分为固化剂，其组成物为含氨基硅氧烷，与甲组分固化时，甲组份与乙组分的重量配比为100:1‑100:80。本发明无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料克服无溶剂型环氧涂料粘度过高不易施工的缺点，同时改善环氧树脂的性能，具有附着力强，耐酸、碱防腐蚀性优良，有机挥发物(VOC)含量低等特点，符合环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及化学领域的一种防腐蚀涂层材料，具体来说涉及一种用于钢结构表面的无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料及其制备方法。
背景技术
涂料中含有的有机挥发物(VOC)会对大气造成严重的污染，影响生态环境，同时损害人类的身体健康。随着人们环保意识的增强，涂料逐步向高固体分、无溶剂和水性化发展。
由于防腐蚀涂料相对苛刻的腐蚀环境，水性涂料的防腐蚀性能常常难以满足要求，且在施工时极易引起闪锈，一般而言，水性涂料很难用于工业重防腐蚀领域。高固体分防腐蚀环氧涂料一般采用较低分子量环氧树脂，再添加一定量的环氧活性稀释剂作为基料，加入适当的颜填料、助剂、及溶剂制成A组分，另外，采用胺类固化剂(如脂肪胺、脂环胺，芳香胺等)、助剂、溶剂制成B组分，两者混合进行固化，其涂料总固含量在现今技术上可达90wt％，大大降低了VOC的排放，同时性能优异，是目前应用比较广泛的一种工业用重防腐蚀涂料。无溶剂涂料从广义上来说是指固含量大于95wt％的涂料，比起高固体分涂料更加环保，但是由于溶剂含量少甚至不含溶剂，此种涂料的粘度较高，所以它的施工条件要求相对较高，有时需要加热来降低粘度。
采用有机硅改性环氧树脂可以进一步改善环氧树脂性能，有机硅具有的低温柔韧性、热稳定性的优点可以明显改善环氧树脂的柔韧性、耐热性，同时降低环氧树脂的内应力，此外，环氧树脂由于含有羟基，醚键具有一定的亲水性，而有机硅的低表面能、憎水性可以改善环氧树脂的抗水性能，从而提高其防腐蚀能力。在现有的有机硅改性环氧树脂的方法中，存在共混体系中环氧树脂及有机硅组分相容性的问题，相容性不好导致涂料性能下降，甚至不能成膜，因此采用共混的方法必须选择具有较好相容性的环氧树脂及有机硅成分，并以适当的比例进行共混。
发明内容
为了克服无溶剂型环氧涂料粘度过高不易施工的缺点，同时改善环氧树脂的性能，本发明提供了一种无溶剂型有机硅改性环氧树脂重防腐涂层材料及其制备方法。
本发明是这样实现的，一种无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料，其特点是该防腐蚀涂层材料包括甲组分和乙组分两个组份，
甲组份为环氧防锈漆，按重量百分比计包括下列组分：环氧树脂10％-30％，烷氧基硅烷5％-20％，颜填料30％-70％，助剂0.5％-2％，溶剂0％-5％。
乙组分为固化剂，其组成物为含氨基硅氧烷，与甲组分固化时，甲组份与乙组分的重量配比为100:1-100:80。
本发明中所述的环氧树脂的环氧值为0.03-0.63，选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、脂肪族环氧树脂中的一种或几种。
本发明中所述的双酚A型环氧树脂选自E-03、E-51或E-44，酚醛型环氧树脂选自F-51、F-48或F-44，双酚F型环氧树脂选自CYDF-170、CYDF-180、NPEF-170、NPEF-6445或NPEF-6458，脂肪族环氧树脂选自双(2,3-环氧基环戊基)醚、二异戊二烯二环氧化物、3，4-环氧基-6-甲基环己基甲酸-3’,4’-环氧基-6’-甲基环己基甲酯、己二酸二(3,4-环氧基-6-甲基环己基甲酯)或氢化双酚A型环氧树脂。
其中，所述的双酚A型环氧树脂E-03、E-51、E-44，酚醛型环氧树脂F-51、F-48、F-44，双酚F型环氧树脂CYDF-170、CYDF-180、NPEF-170、NPEF-6445、NPEF-6458都是台湾南亚公司产品。
本发明中所述的烷氧基硅烷选自正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷或2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
本发明中所述的颜填料选自云母氧化铁、滑石粉、绢云母粉、硫酸钡、氧化铁红、钛白粉或炭黑中的一种或几种。
本发明中所述的助剂选自增稠剂、流平剂或润湿分散剂；增稠剂选自气相二氧化硅或膨润土，流平剂选自BYK302、BYK320或BYK325，润湿分散剂选自Anti-Terra 203、BYK P 104S或Disperbyk-101。
本发明中所述的流平剂BYK302、BYK320、BYK325和润湿分散剂Anti-Terra 203、BYKP 104S、Disperbyk-101是德国毕克公司的产品。
本发明中所述的溶剂选自酯类溶剂醋酸乙酯、醋酸丁酯，芳烃类溶剂甲苯、二甲苯，酮类溶剂甲乙酮、甲异丁酮、环己酮，或者醇醚醋酸酯类高沸点溶剂丙二醇甲醚醋酸酯。
本发明中所述的乙组分固化剂为含氨基硅氧烷，选自3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷,双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺或N-(正丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
本发明无溶剂型有机硅改性环氧树脂防腐蚀涂层材料的制备方法如下：(1)按配比将环氧树脂、烷氧基硅烷加热溶解至均匀透明液体，加热温度控制在60-80℃；(2)将上述混合树脂溶解于溶剂中，依次加入颜填料、助剂进行高速分散5-15min后；加入一定量的玻璃珠进行研磨；(3)研磨至涂料细度小于80μm，冷却至室温后过滤得至甲组组分；(4)将甲组分与乙组分固化剂含氨基硅氧烷按重量配比100:1-100:80进行混合，制得防腐蚀涂层材料，采用空气喷涂、高压无气喷涂、刷涂、辊涂进行涂装。
本发明所述的无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料的应用，该防腐蚀涂层材料用于钢结构表面的涂装。
本发明无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料克服无溶剂型环氧涂料粘度过高不易施工的缺点，同时改善环氧树脂的性能，具有附着力强，耐酸、碱防腐蚀性优良，有机挥发物(VOC)含量低等特点，符合环保要求。
根据上述方法制得防腐蚀漆性能如下：
附着力：1级
硬度：2H
冲击(50cm)：通过
盐雾(1000h)：漆膜无起泡、无剥落
3％氯化钠(180d)：无变化
10％硫酸(30d)：无变化
30％氢氧化钠(30d)：无变化。
具体实施方式
为了更好地实施本发明，现举如下实施例对本发明的内容作进一步的说明，但本发明的保护范围决不局限于实施例。
实施例1
称取50g E-20树脂、50g甲基三甲氧基硅烷于烧杯中加热至60℃溶解，使之呈均匀透明液体，取30g上述树脂、5g醋酸丁酯、60g云母氧化铁灰、4g滑石粉、0.5g膨润土、0.5gBYK203于研磨罐中先进行高速分散15min后，加入80g左右玻璃珠进行砂磨，至细度小于80μm后过滤为甲组分。
选用3-氨丙基甲基三乙氧基硅烷作为乙组分固化剂，将甲组分与乙组分按质量比100:3.3进行搅拌混合，制得防腐蚀涂层材料，采用空气喷涂、高压无气喷涂、刷涂、辊涂进行涂装。
根据上述方法制得防腐蚀漆性能如下：附着力：1级，硬度：2H，冲击(50cm)：通过，盐雾(1000h)：漆膜无起泡、无剥落，3％氯化钠(180d)：无变化，10％硫酸(30d)：无变化，30％氢氧化钠(30d)：无变化。
实施例2
称取60g E-20树脂、40g3-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷于烧杯中加热至60℃溶解，使之呈均匀透明液体，取40g上述树脂、5g醋酸丁酯、50.0g钛白粉、4g滑石粉、0.5g膨润土、0.5gBYK203于研磨罐中先进行高速分散15min后，加入80g左右玻璃珠进行砂磨，至细度小于80μm后过滤为甲组分。
选用3-氨丙基甲基三乙氧基硅烷作为乙组分固化剂，将甲组分与乙组分按质量比100:12.4进行搅拌混合，制得防腐蚀涂层材料，采用空气喷涂、高压无气喷涂、刷涂、辊涂进行涂装。
根据上述方法制得防腐蚀漆性能如下：附着力：1级，硬度：2H，冲击(50cm)：通过，盐雾(1000h)：漆膜无起泡、无剥落，3％氯化钠(180d)：无变化，10％硫酸(30d)：无变化，30％氢氧化钠(30d)：无变化。
实施例3
称取50g E-51树脂、50g二苯基二甲氧基硅烷于烧杯中加热至60℃溶解，使之呈均匀透明液体，取30g上述树脂、5g醋酸丁酯、60g云母氧化铁灰、3.5g滑石粉、1.0g膨润土、0.5gBYK203于研磨罐中先进行高速分散15min后，加入80g左右玻璃珠进行砂磨，至细度小于80μm后过滤为甲组分。
选用双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺作为乙组分固化剂，将甲组分与乙组分按质量比100:26.1进行搅拌混合，制得防腐蚀涂层材料，采用空气喷涂、高压无气喷涂、刷涂、辊涂进行涂装。
根据上述方法制得防腐蚀漆性能如下：附着力：1级，硬度：2H，冲击(50cm)：通过，盐雾(1000h)：漆膜无起泡、无剥落，3％氯化钠(180d)：无变化，10％硫酸(30d)：无变化，30％氢氧化钠(30d)：无变化。
实施例4
称取50g E-51树脂、50g二甲基二乙氧基硅烷于烧杯中加热至60℃溶解，使之呈均匀透明液体，取40g上述树脂、55g云母氧化铁灰、4g滑石粉、0.5g膨润土、0.5gBYK203于研磨罐中先进行高速分散15min后，加入80g左右玻璃珠进行砂磨，至细度小于80μm后过滤为甲组分。
选用双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺作为乙组分固化剂，将甲组分与乙组分按质量比100:34.8进行搅拌混合，制得防腐蚀涂层材料，采用空气喷涂、高压无气喷涂、刷涂、辊涂进行涂装。
根据上述方法制得防腐蚀漆性能如下：附着力：1级，硬度：2H，冲击(50cm)：通过，盐雾(1000h)：漆膜无起泡、无剥落，3％氯化钠(180d)：无变化，10％硫酸(30d)：无变化，30％氢氧化钠(30d)：无变化。
实施例5
称取60g E-51树脂、30g二甲基二乙氧基硅烷于烧杯中加热至60℃溶解，使之呈均匀透明液体，取30g上述树脂、5g醋酸丁酯、60g云母氧化铁灰、3.5g滑石粉、1.0g膨润土、0.5gBYK203于研磨罐中先进行高速分散15min后，加入80g左右玻璃珠进行砂磨，至细度小于80μm后过滤为甲组分。
选用3-氨丙基甲基三乙氧基硅烷作为乙组分固化剂，将甲组分与乙组分按质量比100:11.3进行搅拌混合，制得防腐蚀涂层材料，采用空气喷涂、高压无气喷涂、刷涂、辊涂进行涂装。
根据上述方法制得防腐蚀漆性能如下：附着力：1级，硬度：2H，冲击(50cm)：通过，盐雾(1000h)：漆膜无起泡、无剥落，3％氯化钠(180d)：无变化，10％硫酸(30d)：无变化，30％氢氧化钠(30d)：无变化。
Claims (8)
1.一种无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料，其特征在于：该防腐蚀涂层材料包括甲组分和乙组分两个组份，
甲组份为环氧防锈漆，按重量百分比计包括下列组分：环氧树脂10％-30％，烷氧基硅烷5％-20％，颜填料30％-70％，助剂0.5％-2％，溶剂0％-5％；
乙组分为固化剂，其组成物为含氨基硅氧烷，与甲组分固化时，甲组份与乙组分的重量配比为100:1-100:80；
所述的环氧树脂的环氧值为0.03-0.63，选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、脂肪族环氧树脂中的一种或几种；
所述的烷氧基硅烷选自正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷或2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料，其特征在于：所述的双酚A型环氧树脂选自E-03、E-51或E-44，酚醛型环氧树脂选自F-51、F-48或F-44，双酚F型环氧树脂选自CYDF-170、CYDF-180、NPEF-170、NPEF-6445或NPEF-6458，脂肪族环氧树脂选自双(2,3-环氧基环戊基)醚、二异戊二烯二环氧化物、3，4-环氧基-6-甲基环己基甲酸-3’,4’-环氧基-6’-甲基环己基甲酯、己二酸二(3,4-环氧基-6-甲基环己基甲酯)或氢化双酚A型环氧树脂；
其中，所述的双酚A型环氧树脂E-03、E-51、E-44，酚醛型环氧树脂F-51、F-48、F-44，双酚F型环氧树脂CYDF-170、CYDF-180、NPEF-170、NPEF-6445、NPEF-6458都是台湾南亚公司产品。
3.根据权利要求1所述的无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料，其特征在于：所述的颜填料选自云母氧化铁、滑石粉、绢云母粉、硫酸钡、氧化铁红、钛白粉或炭黑中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层，其特征在于：所述的助剂选自增稠剂、流平剂或润湿分散剂；增稠剂选自气相二氧化硅或膨润土，流平剂选自BYK302、BYK320或BYK325，润湿分散剂选自Anti-Terra 203、BYK P 104S或Disperbyk-101；
其中，所述的流平剂BYK302、BYK320、BYK325和润湿分散剂Anti-Terra 203、BYK P104S、Disperbyk-101是德国毕克公司的产品。
5.根据权利要求1所述的无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料，其特征在于：所述的溶剂选自酯类溶剂醋酸乙酯、醋酸丁酯，芳烃类溶剂甲苯、二甲苯，酮类溶剂甲乙酮、甲异丁酮、环己酮，或者醇醚醋酸酯类高沸点溶剂丙二醇甲醚醋酸酯。
6.根据权利要求1所述的无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料，其特征在于：所述的乙组分固化剂为含氨基硅氧烷，选自3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷,双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺或N-(正丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下工艺步骤：
(1)按配比将环氧树脂、烷氧基硅烷加热溶解至均匀透明液体，加热温度控制在60-80℃；
(2)将上述混合树脂溶解于溶剂中，依次加入颜填料、助剂进行高速分散5-15min后，加入一定量的玻璃珠进行研磨；
(3)研磨至涂料细度小于80μm，冷却至室温后，过滤得到甲组分；
(4)将甲组分与乙组分固化剂含氨基硅氧烷按重量配比100:1-100:80进行混合，制得防腐蚀涂层材料；采用空气喷涂、高压无气喷涂、刷涂、辊涂进行涂装。
8.根据权利要求1所述的无溶剂型有机硅改性环氧防腐蚀涂层材料的应用，其特征在于：该防腐蚀涂层材料用于钢结构表面的涂装。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
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