CN108395805A - 一种柔性陶瓷重防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种柔性陶瓷重防腐涂料及其制备方法，包括A组分和B组分，其中所述A组分包括下列重量份的组分：酚醛环氧树脂10～14份、间苯二酚二缩水甘油醚2～4份、润湿分散剂0.5～1.5份、消泡剂0.5～0.8份、触变剂1.5～2份、颜料6～8份、陶瓷粉64～67份、溶剂8～10份。所述B组分包括下列重量份的组分：改性多环脂环胺60～70份、改性脂肪族多胺20～35份、固化促进剂3～6份、附着力促进剂2～4份。本发明还具有高硬度和良好的柔韧性。因此，在耐高温、耐酸碱、耐有机溶剂、耐冲击性的同时具有硬而不脆的性能，这是目前现有的重防腐涂料所不能达到的，具有广阔是市场前景。

Description

一种柔性陶瓷重防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种柔性陶瓷重防腐涂料及其制备方法。
背景技术
在重防腐涂料领域，传统的重防腐涂料按基料可分为环氧(环氧酚醛)、丙烯酸、醇酸、聚氨酯、聚硅氧烷、氟树脂、无机硅酸树脂等体系；按涂层环节可分为底漆、中涂、面漆等；按功能可分为防腐、防火、耐高温、防污以及其他特种产品等。目前常用的重防腐涂料及相应的配套体系基本能够满足常规的海洋及工业重防腐领域的防护要求。例如，对常见的大气区一般采用“富锌底漆+环氧中间漆+耐候面漆”的防腐配套体系，对水下浸泡区域一般采用高固含环氧涂料或者改性环氧涂料，对常规的用于耐化学品的内衬里一般采用高固含环氧涂料或环氧酚醛涂料。
但是，对很多特殊的领域，如海上油气领域及石油化工领域的石油化工容器、长输管线内部、油水分离器、海油石油平台飞溅区、卤水管线、水下装置、油管/注水井管/套管、钻杆、抽油管等领域，这些领域不但要求具备很高的防腐性能，还要求涂层具备非常优异的附着力、耐磨性、耐冲刷性能、耐高温电解质、耐酸碱及各类化学品性。而常规的重防腐涂料及配套体系的防腐性能及耐水性是无法满足这些领域的长效防腐要求的，同时耐磨性、耐冲刷性能、耐高温电解质、耐酸碱及各类化学品性能也是无法满足海上油气领域及石油化工领域的防腐需求的。
针对海上油气领域及石油化工领域的长效防腐及特殊防腐需求，因此急需开发一种不但具有长效防腐性能，同时具有优异的附着力、耐磨性、耐高温电解质、耐酸碱及各类化学品性的防腐涂层。传统的无机陶瓷涂层具有非常优异的防腐性能、耐磨性、耐化学品性等性能。但是传统的陶瓷涂层一般需要采用高温烘烤固化或者需要采用特殊的工艺进行成膜，同时传统的无机陶瓷涂层成膜后漆膜非常脆，漆膜的柔韧性和耐冲击性能非常差，当基材受到弯曲或外力冲击时容易产生大面积的开裂脱落，使其在实际重防腐领域的应用受到限制。
发明内容 本发明的目的在于克服现有技术中重防腐涂料长效防腐性能、耐化学品性、硬而不脆性能三者不能同时兼得的缺陷，提供一种柔性陶瓷重防腐涂料及其制备方法。
本发明提供了一种柔性陶瓷重防腐涂料，包括A组分和B组分，其中所述A组分包括下列重量份的组分：酚醛环氧树脂10～14份、间苯二酚二缩水甘油醚2～4份、润湿分散剂0.5～1.5份、消泡剂0.5～0.8份、触变剂1.5～2份、颜料6～8份、陶瓷粉64～67份、溶剂8～10份。
所述B组分包括下列重量份的组分：改性多环脂环胺60～70份、改性脂肪族多胺20～35份、固化促进剂3～6份、附着力促进剂2～4份。
具体地，所述A组分与所述B组分的重量比是为12～16:1。
具体地，所述酚醛环氧树脂是DOW DEN431，所述DOW DEN431的环氧当量为172-179，所述润湿分散剂是SOLSPERSE 36600润湿分散剂，所述消泡剂是BYK-A 530消泡剂，所述触变剂是BYK-420触变剂，所述颜料是钛白粉R-902或炭黑中的一种或两种混合物。
在A组分中，所述酚醛环氧树脂是DOW DEN431，所述DOW DEN431的环氧当量为172-179，DOWDEN431作为粘结树脂，酚醛环氧树脂DEN431环氧官能度为2.8，使用环氧官能度为2.8的酚醛环氧树脂具有以下优点：(1)该酚醛环氧树脂比普通的液态环氧树脂和双酚F环氧树脂具有更高的环氧官能团。因此，使用DOW DEN431固化的漆膜交联密度大、硬度高、防腐性能及耐化学品性优异；(2)可以在常温条件下充分固化，从而确保常温固化后漆膜具有优异的防腐性能和耐化学品性；如果树脂的环氧官能度再高一些，常温条件下基本无法充分固化，必须要烘烤后固化才能确保漆膜具备良好的防腐性能和耐化学品性；(3)DOWDEN431在50℃时的粘度是1100-1700mPa·s，比传统的液体环氧树脂稍大，但是比E-44环氧树脂的粘度小，因此适合于研制超高固含防腐涂料。
所述间苯二酚二缩水甘油醚是ERISYS RDGE，ERISYS RDGE是环氧化的间苯二酚，选用间苯二酚二缩水甘油醚作为辅助树脂，该辅助树脂为双官能度环氧树脂活性稀释剂。使用间苯二酚二缩水甘油醚在本发明中具有以下优点：(1)可以降低漆膜体系的粘度。间苯二酚二缩水甘油醚具有非常低的粘度，其粘度是300-500cp(25℃)，在配方中可以大幅度降低体系的粘度，方便研制高固含涂料；(2)不影响漆膜的耐化学品性。间苯二酚二缩水甘油醚的主体结构为含有苯环的双环氧官能度缩水甘油醚，该缩水甘油醚与胺固化成膜后对漆膜的耐化学品性无影响，而传统的缩水甘油醚类稀释剂对漆膜的耐化学品性有很大的负面影响；(3)提高漆膜的交联密度。间苯二酚二缩水甘油醚的环氧当量为120-135(g/eq)，环氧值为0.78-0.8(传统的液体环氧树脂、酚醛环氧树脂的环氧值是0.5-0.6)，因此采用间苯二酚二缩水甘油醚作为辅助树脂最终固化形成的漆膜具有极高的交联密度，便于研制耐化学品防腐涂料。
在柔性陶瓷重防腐涂料中陶瓷粉在柔性陶瓷重防腐涂料中的作用包括：(1)提供优异的防腐性能、耐海水性能。本发明选用的陶瓷粉为形状非常规则的粉体材料，通过选择不同规格尺寸的陶瓷粉协同作用，成膜后陶瓷粉在漆膜中形成非常规则而紧密的堆积排列，因此可以极大的提高漆膜的屏蔽作用和抗渗透性，进而提高固化漆膜的防腐性能、耐海水性能；(2)提高附着力和耐磨性。本发明中的陶瓷粉自身具有很高的硬度，其莫氏硬度达到了7级，远高于传统的粉体材料(滑石粉的莫氏硬度为1级，云母粉为2-3级)，因此最终固化形成的漆膜具有非常优异的附着力和耐磨性；(3)具有优异的耐化学品性。本发明中采用的陶瓷粉在常见的酸、碱、溶剂、油品等化学介质中具有极高的化学稳定性，因此陶瓷粉在漆膜中规则而致密排列后可以大幅度提高漆膜的耐化学品性。另外，本发明中陶瓷粉包括陶瓷粉W-410与陶瓷粉W-610，由于陶瓷粉W-410与陶瓷粉W-610的粒径不同，通过选择不同粒径分布的陶瓷粉，大大提高了陶瓷粉在漆膜中致密堆积排列性，大幅度提高漆膜的阻隔效应和屏蔽作用，而仅仅通过任何一种均一粒径的陶瓷粉均无法达到本发明中陶瓷粉在漆膜中的致密排列效果。
在A组分中，所述触变剂是BYK-420触变剂，该触变剂为改性脲类触变剂，用于柔性陶瓷涂料体系能够在不增加体系粘度的条件下提高体系的触变性和防沉性，同时该触变剂可采用后添加分散工艺添加到涂料中即可发挥效果，使用方便。A组分中使用的润湿分散剂为高分子分散剂，该分散剂在柔性陶瓷涂料配方中对陶瓷粉具有最优的润湿分散性从而降低体系的粘度，同时该分散剂可协助成膜固化过程中不同粒径的陶瓷粉的规则致密排列。
在A组分中，所述消泡剂是BYK-A 530消泡剂，该消泡剂是有机硅与聚合物类复合消泡剂，其在该体系中的脱泡、消泡效果非常明显，同时可避免传统有机硅消泡剂对漆膜造成的缩孔等负面影响。
具体地，所述陶瓷粉包括陶瓷粉W-410与陶瓷粉W-610，所述陶瓷粉W-410与陶瓷粉W-610的重量比是1:7～13。
具体地，所述溶剂是由二甲苯、丁醇与甲基异丁基酮组成，所述二甲苯、丁醇与甲基异丁基酮的重量比是4:1:1。
具体地，所述改性多环脂环胺是Ancamine 2280固化剂，所述改性脂肪族多胺是Ancamine 2422固化剂。
具体地，所述固化促进剂是ARADUR 2950固化促进剂。
具体地，所述附着力促进剂是BYK-4511附着力促进剂。
另外，本发明还提供一种柔性陶瓷重防腐涂料，包括如下步骤：
其中A组分的制备方法如下：
(1)将酚醛环氧树脂与间苯二酚二缩水甘油醚混合后，得原液；
(2)向原液中加入润湿分散剂与消泡剂，混合后，得中间液；
(3)向中间液中加入颜料与陶瓷粉，混合、分散、研磨后，得混合液；
(4)分散混合液，在分散混合液的过程中加入触变剂，继续分散，得A组分。
其中B组分的制备方法如下：先把改性多环脂环胺、改性脂肪族多胺与固化促进剂混合，得混合物，然后向混合物中加入附着力促进剂，混合，得B组分。
把A组分与B组分混合、搅拌得柔性陶瓷重防腐涂料。
具体地，在A组分的制备方法(3)中，研磨后细度小于60um。
在B组分中，所述改性多环脂环胺是Ancamine 2280固化剂，所述改性脂肪族多胺是Ancamine 2422固化剂。其中Ancamine 2280为改性多环脂环胺固化剂，可在常温条件下与酚醛环氧树脂固化，使漆膜具有优异的防腐性能与耐海水性能；Ancamine 2422为高活泼氢官能度的改性脂肪胺固化剂，该固化剂与酚醛环氧树脂固化，使漆膜具有优异的耐化学品性能与耐热电解质性能。
在B组分中，所述固化促进剂是ARADUR 2950固化促进剂。传统的用于“环氧-胺”固化的促进剂主要为叔胺类促进剂，常见的主要包括二甲氨基甲基酚(DMP-10)、三(二甲氨基甲基)酚(DMP-30)、苄基二甲胺(BDMA)等。虽然传统的促进剂对“环氧-胺”固化体系具有良好的促进固化作用，但是该类促进剂最终是以游离态存在漆膜中，是不参与漆膜的固化反应的，而且该类促进剂一般都是水溶性的，因此会对漆膜的防腐性能、耐海水性能及耐化学品均有极大的负面影响。在本发明中ARADUR 2950固化促进剂同时含有酚羟基、叔胺和伯胺基团，因此该促进剂不仅对“环氧-胺”固化体系具有良好的促进固化作用，而且该促进剂中的伯胺可与A组份的酚醛环氧树脂及间苯二酚二缩水甘油醚的环氧基团进行加成反应，因此ARADUR 2950是通过化学键参与漆膜成膜固化的，这与传统促进剂以游离态存在于漆膜中是不同的。因此采用ARADUR 2950固化促进剂可达到促进固化的作用同时对漆膜的防腐性能、耐海水性能及耐化学品性能无负面影响。
在B组分中，所述附着力促进剂是BYK-4511附着力促进剂，它是高分子类附着力促进剂。与传统的小分子类附着力促进剂相比，BYK-4511附着力促进剂具有更优异的相容性，更容易迁移到金属基材界面与金属基材上的羟基发生反应，能够大幅度提高涂层与基材之间的湿态附着力，从而确保柔性陶瓷涂料优异的综合性能。
本发明的有益效果：(1)与传统无机烘烤陶瓷涂层相比，本发明不仅具有优异的耐磨性、防腐性能、耐海水浸泡、耐高温电解质、耐酸碱与耐化学品性能，而且具有优异的附着力、柔韧性、耐冲击性的物理机械性能，满足海上油气领域及石油化工领域的长效防腐需求。(2)本发明的柔性陶瓷重防腐涂料硬度高。因此，具有耐高温、耐酸碱、耐有机溶剂、耐冲击性的同时兼具有硬而不脆的特点，这是目前的重防腐涂料所不能达到的效果；(3)本发明的柔性陶瓷重防腐涂料是在常温下固化，采用常规涂装方法施工，大大降低生产成本，产品性能稳定可靠，具备工业化生产条件；(4)本发明的柔性陶瓷重防腐涂料用于海上油气领域及石油化工领域的长效重防腐，大大提高涂层的耐磨性、防腐性能、耐海水浸泡、耐高温电解质、耐酸碱等耐化学品性能，提高在海洋环境下和复杂的化学环境中使用寿命，降低维护维修成本，具有广阔是市场前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1～实施例3
实施例1～实施例3柔性陶瓷重防腐涂料的A组分与B组分的配方，不同之处见表1。其中，间苯二酚二缩水甘油醚是CVC公司生产的ERISYS RDGE，SOLSPERSE 36600润湿分散剂购自Lubrizol公司，Ancamine 2280固化剂购自Evonik公司，Ancamine 2422固化剂购自Evonik公司，ARADUR 2950固化促进剂购自HUNTSMAN公司，BYK-4511附着力促进剂购自BYK公司。
表1
实施例1
本实施例的柔性陶瓷重防腐涂料的A组分制备方法如下：
(1)将10份酚醛环氧树脂DOW DEN431与2份间苯二酚二缩水甘油醚ERISYS RDGE混合后再加入10份溶剂混合后高速分散15分钟，得原液；
(2)向原液中加入0.5份SOLSPERSE 36600润湿分散剂与0.5份BYK-A 530消泡剂，混合后高速搅拌下分散30分钟，得中间液；
(3)向中间液中加入8份钛白粉R-902、5份陶瓷粉3M W-410、62份陶瓷粉3M W-610混合、在高速搅拌下分散30分钟后，采用砂磨研磨，控制细度小于60um后出料，得混合液；
(4)在高速搅拌下加入2份触变剂BYK-420，然后高速分散30分钟，得A组分。
本实施例柔性陶瓷重防腐涂料的B组分制备方法如下：
先把60份Ancamine 2280固化剂、35份Ancamine 2422固化剂与3份ARADUR 2950固化促进剂混合，搅拌均匀后，加入2份BYK 4511附着力促进剂，然后高速搅拌30分钟，得B组分。
本实施例柔性陶瓷重防腐涂料的制备方法：
将A组分与B组分按重量比为16:1混合，再经充分搅拌即得本实施例1的柔性陶瓷重防腐涂料。
实施例2
本实施例柔性陶瓷重防腐涂料的A组分制备方法如下：
(1)将12份酚醛环氧树脂DOW DEN431与3份间苯二酚二缩水甘油醚ERISYS RDGE混合后再加入9.5份溶剂混合后高速分散15分钟，得原液；
(2)向原液中加入1份SOLSPERSE 36600润湿分散剂与0.6份BYK-A 530消泡剂，混合后高速搅拌下分散30分钟，得中间液；
(3)向中间液中加入7份钛白粉R-902、0.1份特黑6、7份陶瓷粉3M W-410、58份陶瓷粉3M W-610混合、在高速搅拌下分散30分钟后，采用砂磨研磨，控制细度小于60um后出料，得混合液；
(4)在高速搅拌下加入1.8份触变剂BYK-420，然后高速分散30分钟，得A组分。
本实施例柔性陶瓷重防腐涂料的B组分制备方法如下：
先把65份Ancamine 2280固化剂、28份Ancamine 2422固化剂与4份ARADUR 2950固化促进剂混合，搅拌均匀后，加入3份BYK 4511附着力促进剂，然后高速搅拌30分钟，得B组分。
本实施例柔性陶瓷重防腐涂料的制备方法：
将A组分与B组分按重量比为14:1混合，再经充分搅拌即得本实施例2的柔性陶瓷重防腐涂料。
实施例3
本实施例柔性陶瓷重防腐涂料的A组分制备方法如下：
(1)将14份酚醛环氧树脂DOW DEN431与4份间苯二酚二缩水甘油醚ERISYS RDGE混合后再加入8份溶剂混合后高速分散15分钟，得原液；
(2)向原液中加入1.5份SOLSPERSE 36600润湿分散剂与0.8份BYK-A 530消泡剂，混合后高速搅拌下分散30分钟，得中间液；
(3)向中间液中加入6份钛白粉R-902、0.2份特黑6、8份陶瓷粉3M W-410、56份陶瓷粉3M W-610混合、在高速搅拌下分散30分钟后，采用砂磨研磨，控制细度小于60um后出料，得混合液；
(4)在高速搅拌下加入触变剂1.5份BYK-420，然后高速分散30分钟，得A组分。
本实施例柔性陶瓷重防腐涂料的B组分制备方法如下：
先把70份Ancamine 2280固化剂、20份Ancamine 2422固化剂与6份ARADUR 2950固化促进剂混合，搅拌均匀后，加入4份BYK 4511附着力促进剂，然后高速搅拌30分钟，得B组分。
本实施例柔性陶瓷重防腐涂料的制备方法：
将A组分与B组分按重量比为12:1混合，再经充分搅拌即得本实施例3的柔性陶瓷重防腐涂料。
本发明的性能测试：
(1)对实施例1制备的柔性陶瓷重防腐涂料的性能测试，结果如表2所示：
表2
从表2可以看出，本发明实施例1制备的柔性陶瓷重防腐涂料具有优异的附着力、柔韧性、耐磨性、耐冲击性的物理机械性能，高硬度，能够满足海上油气领域及石油化工领域的长效防腐需求。
(2)对实施例1制备的柔性陶瓷重防腐涂料的涂膜性能检测
采用3mm及以上厚度的钢板，对钢板除油后采用喷砂处理，处理后表面的清洁度达到Sa2.5级、粗糙度达到中等粗糙度。然后采用空气喷涂法进行喷涂，漆膜分两道喷涂，每道200-250um，总干膜厚为400-500um，最终得到的样板在23℃放置10天后进行性能测试，其性能如下表3所示：
表3
从表3中，可以看出本发明实施例1制备的柔性陶瓷重防腐涂料的具有优异的耐盐雾性、耐湿热性、耐酸碱、耐化学品性能、耐介质侵蚀性能，能够长效防腐。综上所述，从表2与表3可以看出，本发明的柔性陶瓷重防腐涂料不但具有长效防腐性能，而且可以耐化学品性。最重要的是，与传统的柔性陶瓷重防腐涂料相比，本发明的柔性陶瓷重防腐涂料成膜后漆膜柔韧性好与具有较强的耐冲击性能，当基材受到弯曲或外力冲击时不会发生开裂脱落。因此，在耐高温、耐酸碱、耐有机溶剂、耐冲击性的同时具有硬而不脆的性能，这是目前现有的重防腐涂料所不能达到的效果。
以上仅是本发明的部分实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对上述实施例作的任何简单的修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种柔性陶瓷重防腐涂料，其特征在于，包括A组分和B组分，其中
所述A组分包括下列重量份的组分：
所述B组分包括下列重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的柔性陶瓷重防腐涂料，其特征在于：所述A组分与所述B组分的重量比为12～16:1。
3.根据权利要求1所述的柔性陶瓷重防腐涂料，其特征在于：所述酚醛环氧树脂是DOWDEN431，所述DOW DEN431的环氧当量为172-179，所述间苯二酚二缩水甘油醚是ERISYSRDGE，所述润湿分散剂是SOLSPERSE 36600润湿分散剂，所述消泡剂是BYK-A 530消泡剂，所述触变剂是BYK-420触变剂，所述颜料是钛白粉R-902或炭黑中的一种或两种混合物。
4.根据权利要求1所述的柔性陶瓷重防腐涂料，其特征在于：所述陶瓷粉包括陶瓷粉W-410与陶瓷粉W-610，所述陶瓷粉W-410与陶瓷粉W-610的重量比是1:7～13。
5.根据权利要求1所述的柔性陶瓷重防腐涂料，其特征在于：所述溶剂是由二甲苯、丁醇与甲基异丁基酮组成，所述二甲苯、丁醇与甲基异丁基酮的重量比为4:1:1。
6.根据权利要求1所述的柔性陶瓷重防腐涂料，其特征在于：所述改性多环脂环胺是Ancamine 2280固化剂，所述改性脂肪族多胺是Ancamine 2422固化剂。
7.根据权利要求1所述的柔性陶瓷重防腐涂料，其特征在于：所述固化促进剂是ARADUR2950固化促进剂。
8.根据权利要求1所述的柔性陶瓷重防腐涂料，其特征在于：所述附着力促进剂是BYK-4511附着力促进剂。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的柔性陶瓷重防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
其中A组分的制备方法如下：
(1)将酚醛环氧树脂与间苯二酚二缩水甘油醚混合后，得原液；
(2)向原液中加入润湿分散剂与消泡剂，混合后，得中间液；
(3)向中间液中加入颜料与陶瓷粉，混合、分散、研磨后，得混合液；
(4)分散混合液，在分散混合液的过程中加入触变剂，继续分散，得A组分；
其中B组分的制备方法如下：
先把改性多环脂环胺、改性脂肪族多胺与固化促进剂混合，得混合物，然后向混合物中加入附着力促进剂，混合，得B组分。
把A组分与B组分混合、搅拌，得柔性陶瓷重防腐涂料。
10.根据权利要求9所述的柔性陶瓷重防腐涂料的制备方法，其特征在于，在A组分的制备方法(3)中，研磨后细度小于60um。
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