CN109609017A - 一种环氧杂化防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环氧杂化防腐涂料及其制备方法，所述涂料包括A组分和R组分，且A组分和R组分的重量比为2：1，所述A组分为半聚合物，其包括45‑65份多异氰酸酯、35‑55份聚醚多元醇，所述R组分包括5‑30份扩链剂、40‑80份端羟基聚醚、5‑25份耐磨填料、稳定助剂0.3‑2份、颜填料1‑2份，所述扩链剂包括氟改性多元胺扩链剂，本发明无需溶剂，使用方便，固化速度快，附着力强，实现了防腐效果的长效化和厚涂化，有效提高了矿井下机电设备的使用寿命，较少维修时间，提高井下设备连续运转的可靠性和安全性，减小因腐蚀带来的经济损失，同时，可以在煤矿井下带有闪锈并且环境潮湿的情况下带水施工，对生产现场有着重要意义。

Description

一种环氧杂化防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及防腐涂料技术领域，具体而言涉及一种环氧杂化防腐涂料及其制备方法。

背景技术

据统计，煤矿安全生产在煤炭工业发展中受到很大的关注。根据国家安全生产监督管理总局报道，目前煤炭在我国的一次能源消费中约占70％左右，在我国经济和社会发展中占有极其重要的地位。鉴于井下的恶劣腐蚀环境，立井井筒装备(天轮、罐道梁、支座、罐道、梯子间等)、提升容器(罐笼、箕斗)、排水管道、胶带运输机托架等钢结构件的腐蚀现象十分严重。我国大型矿井的服务年限应为80～100年，加之煤矿开采深处地下，设备更换、维修耗资、耗时巨大，带来了巨大的经济损失。据统计，煤炭***每年因腐蚀造成的经济损失约占当年总产值的3％左右。因此，为了延长井下设备的使用寿命，减少停产维修时间，解决好煤矿井下设备的防腐蚀问题是目前我国煤炭行业急需解决的一项课题。

煤矿井下皮带机架常年工作在潮湿、高温环境下，部分皮带机运行段还有降尘喷雾，基材表面会处于干湿交替工况；皮带机运输过程中基材表面还会有硬物冲击，传统的防腐涂料抗表面冲击能力差，漆膜一旦出现裂纹，金属腐蚀严重；金属机架支腿常年埋在地下，也会出现严重的腐蚀现象。长期的锈蚀会使金属构件面临失效的危险，一旦机架腐蚀失效，会严重影响皮带机的正常运转并威胁工作人员安全。

目前，国内一些水性金属防腐蚀涂料己经问世，如水性氯磺化聚乙稀防腐蚀涂料、水性环氧改性丙烯酸酯防腐蚀涂料等效果很好，但是较国外还有一定的差距。我国的玻璃鳞片金属防腐蚀涂料研究发展的较快，应用也很广泛，如环氧酯、环氧沥青以及氯磺化聚乙烯玻璃磷片等金属重防腐蚀涂料已在我国重大建设项目工程上得到应用。带锈防腐蚀涂料在我国的应用较为广泛，品种也较多。由于钢铁除锈以后很容易返锈，大型的设备除锈很难清除彻底，而这些都会严重的影响金属防腐蚀涂料涂层的耐腐蚀性能。带锈防腐蚀涂料能有效的解决上述问题，提高涂层和金属基体的粘结力，但是此类涂料往往不能够完全代替喷砂、酸洗等除锈方法，使用上有一定的限制。

发明内容

针对现有防腐技术和防腐涂料存在的诸多问题，本发明提供一种用于矿井机架等机电设备的环氧杂化防腐涂料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种环氧杂化防腐涂料，包括A组分和R组分，且A组分和R组分的重量比为2：1，其中：

所述A组分为半聚合物，其包括以下质量份数配方成分：45-65份多异氰酸酯、35-55份聚醚多元醇；

所述R组分包括以下质量份数配方成分：5-30份扩链剂、40-80份端羟基聚醚、5-25份耐磨填料、稳定助剂0.3-2份、颜填料1-2份，所述扩链剂包括氟改性多元胺扩链剂。

进一步，所述多异氰酸酯的官能度为1.8-2.0，所述聚醚多元醇的官能度为2-4，羟基当量至少在350以上。

进一步，所述端羟基聚醚为含有伯羟基或仲羟基末端的聚醚树脂，其官能度为2-3。

进一步，所述耐磨填料由碳化硅、二硫化钼、二氧化钛、玻璃微珠中的一种或多种组成。

进一步，所述稳定助剂至少包括抗氧剂和紫外线吸收剂。

进一步，所述颜填料由炭黑、钛白、酞青、铬黄中的一种或多种组成。

另，本发明还提供一种环氧杂化防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备A组分；

将多异氰酸酯加入到有氮气保护的反应釜中，匀速搅拌，加热至60-80℃，向反应釜中加入聚醚多元醇、液体橡胶和规整度高的胺基聚醚，在70-90℃环境下，保温反应2-3h，取样分析，测所得半聚合物中的自由异氰酸酯含量在15-20％时，冷却出料，即可。

多异氰酸酯和胺基聚醚合成含有多种基团的高分子聚合物聚脲，聚脲的分子结构中同时含有软段和硬段，而软段中含有晶区和非晶区，硬段中也同时含有晶区和非晶区，采用共混、共聚的方法合成半聚合物，硬段相完善程度高，可显著提高结构微相分离性能，使氢键键能增加，加入液体橡胶可显著提高涂料的回弹性。

S2：制备R组分；

将耐磨填料、颜填料与20-30份端羟基聚醚混合，制成混合物，用研磨设备将混合物分散成色浆，将色浆、剩余的端羟基聚醚、扩链剂及稳定助剂混合，利用高剪切分散设备高速搅拌30-50min，即可。

S3：将胺基聚醚与环氧树脂按照1:5混合，在65-100℃下反应2-2.5h，生成端胺基的环氧加成物，将A组分和R组份按照重量比为2：1混合并加入端胺基的环氧加成物，即可。

进一步，所述液体橡胶的加入量为A组份重量的2％，所述胺基聚醚的加入量为A组份重量的0.5％-0.8％。

进一步，所述扩链剂为胺类扩链剂与氟改性多元胺扩链剂按照3:1.6组成的混合物或醇类扩链剂与氟改性多元胺扩链剂按照1:1.6组成的混合物或胺类扩链剂、醇类扩链剂与氟改性多元胺扩链剂按照3:1:1.6组成的混合物，其中，所述氟改性多元胺扩链剂的制备方法为：

将含氟化合物与胺类扩链剂按3：1比例混合，在50-100℃环境下，反应2-3h，即可。含氟化合物具有其它材料不可比拟的优势，利用含氟化合物对涂料进行改性，可显著降低涂料的摩擦系数，且改性效果持久。

进一步，所述步骤S3中，将胺类扩链剂与环氧树脂按照1:5混合。利用环氧树脂提高涂料与各类底材的附着力，尤其是湿态附着力。

本发明的有益效果是：

无需溶剂，使用方便，固化速度快，附着力强，实现了防腐效果的长效化和厚涂化，有效提高了矿井下机电设备的使用寿命，较少维修时间，提高井下设备的连续运转的可靠性和安全性，减小因腐蚀带来的经济损失，同时，可以在煤矿井下带有闪锈并且环境潮湿的情况下带水施工，对生产现场有着重要意义。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

一种环氧杂化防腐涂料，包括A组分和R组分，且A组分和R组分的重量比为2：1，其中，所述A组分为半聚合物，其包括以下质量份数配方成分：45份多异氰酸酯、35份聚醚多元醇；所述R组分包括以下质量份数配方成分：5份扩链剂、40份端羟基聚醚、5份耐磨填料、稳定助剂0.3份、颜填料1份，所述扩链剂包括氟改性多元胺扩链剂。

本实施例中，所述多异氰酸酯为2，6-甲苯二异氰酸酯，其官能度为1.8-2.0，所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇，其官能度为2-4，羟基当量至少在350以上，所述端羟基聚醚为含有伯羟基或仲羟基末端的聚醚树脂，选用聚乙二醇醚，其官能度为2-3，所述耐磨填料由碳化硅、二硫化钼、二氧化钛、玻璃微珠中的一种或多种组成，所述稳定助剂至少包括抗氧剂和紫外线吸收剂，所述抗氧剂优选为CIBA GEIGY公司的IRGANOX1010或1076，所述紫外线吸收剂优选为TINUVIN P、TINUVIN327或TINUVIN328，所述颜填料由炭黑、钛白、酞青、铬黄中的一种或多种组成。

一种环氧杂化防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备A组分，将2，6-甲苯二异氰酸酯加入到有氮气保护的反应釜中，匀速搅拌，加热至60℃，向反应釜中加入2，6-甲苯二异氰酸酯、液体橡胶和规整度高的胺基聚醚，所述液体橡胶的加入量为A组份重量的2％，所述胺基聚醚的加入量为A组份重量的0.5％，在70℃环境下，保温反应3h，取样分析，测所得半聚合物中的自由异氰酸酯含量在15-20％时，冷却出料，即可。

S2：制备R组分，将耐磨填料、颜填料与20份聚乙二醇醚混合，制成混合物，用研磨设备将混合物分散成色浆，将色浆、剩余的聚乙二醇醚、扩链剂及稳定助剂混合，利用高剪切分散设备高速搅拌30min，即可。

S3：将胺基聚醚与环氧树脂按照1:5混合，在65℃下反应2.5h，生成端胺基的环氧加成物，将A组分和R组份按照重量比为2：1混合并加入端胺基的环氧加成物，即可。

所述扩链剂为胺类扩链剂与氟改性多元胺扩链剂按照3:1.6组成的混合物，其中，胺类扩链剂选用二乙基甲苯二胺，所述氟改性多元胺扩链剂的制备方法为：将含氟化合物与胺类扩链剂按3：1比例混合，在50-100℃环境下，反应2-3h，即可。

实施例二：

本实施例与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：

一种环氧杂化防腐涂料，包括A组分和R组分，且A组分和R组分的重量比为2：1，其中，所述A组分为半聚合物，其包括以下质量份数配方成分：55份多异氰酸酯、45份聚醚多元醇；所述R组分包括以下质量份数配方成分：20份扩链剂、60份端羟基聚醚、15份耐磨填料、稳定助剂1.0份、颜填料1.5份。

本实施例中，所述多异氰酸酯为2，6-甲苯二异氰酸酯，所述聚醚多元醇为聚己内酯二醇，所述端羟基聚醚为聚丙二醇醚。

一种环氧杂化防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备A组分，将2，6-甲苯二异氰酸酯加入到有氮气保护的反应釜中，匀速搅拌，加热至70℃，向反应釜中加入聚己内酯二醇、液体橡胶和规整度高的胺基聚醚，所述液体橡胶的加入量为A组份重量的2％，所述胺基聚醚的加入量为A组份重量的0.6％，在80℃环境下，保温反应2.5h，取样分析，测所得半聚合物中的自由异氰酸酯含量在15-20％时，冷却出料，即可。

S2：制备R组分，将耐磨填料、颜填料与25份聚丙二醇醚混合，制成混合物，用研磨设备将混合物分散成色浆，将色浆、剩余的聚丙二醇醚、扩链剂及稳定助剂混合，利用高剪切分散设备高速搅拌30-50min，即可。

S3：将胺基聚醚与环氧树脂按照1:5混合，在85℃下反应2.2h，生成端胺基的环氧加成物，将A组分和R组份按照重量比为2：1混合并加入端胺基的环氧加成物，即可。

所述扩链剂为醇类扩链剂与氟改性多元胺扩链剂按照1:1.6组成的混合物，其中，所述醇类扩链剂选用1，4-丁二醇，所述氟改性多元胺扩链剂的制备方法为：将含氟化合物与胺类扩链剂按3：1比例混合，在50-100℃环境下，反应2-3h，即可。

本实施例制备涂料的具体技术指标为：固体含量98±2％，冲击强度50cm，柔韧性≤2mm，附着力≥8MPa，耐盐雾(划痕)2000，涂层无起泡、无脱落，划痕处腐蚀扩散宽度不大于5mm，耐碱性(5％NaOH，常温)6个月，涂层无起泡，无脱落，无生锈。

实施例三：

本实施例与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：

一种环氧杂化防腐涂料，包括A组分和R组分，且A组分和R组分的重量比为2：1，其中，所述A组分为半聚合物，其包括以下质量份数配方成分：65份多异氰酸酯、55份聚醚多元醇；所述R组分包括以下质量份数配方成分：30份扩链剂、80份端羟基聚醚、25份耐磨填料、稳定助剂2份、颜填料2份。

所述多异氰酸酯为2，6-甲苯二异氰酸酯，所述聚醚多元醇为低不饱和度聚醚，所述端羟基聚醚为聚丙三醇醚。

一种环氧杂化防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1：制备A组分，将2，6-甲苯二异氰酸酯加入到有氮气保护的反应釜中，匀速搅拌，加热至80℃，向反应釜中加入低不饱和度聚醚、液体橡胶和规整度高的胺基聚醚，所述液体橡胶的加入量为A组份重量的2％，所述胺基聚醚的加入量为A组份重量的0.8％，在90℃环境下，保温反应2h，取样分析，测所得半聚合物中的自由异氰酸酯含量在15-20％时，冷却出料，即可。

S2：制备R组分，将耐磨填料、颜填料与30份聚丙三醇醚混合，制成混合物，用研磨设备将混合物分散成色浆，将色浆、剩余的聚丙三醇醚、扩链剂及稳定助剂混合，利用高剪切分散设备高速搅拌50min，即可。

S3：将胺类扩链剂与环氧树脂按照1:5混合，在100℃下反应2h，生成端胺基的环氧加成物，将A组分和R组份按照重量比为2：1混合并加入端胺基的环氧加成物，即可。

所述扩链剂为胺类扩链剂、醇类扩链剂与氟改性多元胺扩链剂按照3:1:1.6组成的混合物，其中，所述氟改性多元胺扩链剂的制备方法为：将含氟化合物与胺类扩链剂按3：1比例混合，在50-100℃环境下，反应2-3h，即可。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种环氧杂化防腐涂料，其特征在于，包括A组分和R组分，且A组分和R组分的重量比为2：1，其中：

所述A组分为半聚合物，其包括以下质量份数配方成分：45-65份多异氰酸酯、35-55份聚醚多元醇；

所述R组分包括以下质量份数配方成分：5-30份扩链剂、40-80份端羟基聚醚、5-25份耐磨填料、稳定助剂0.3-2份、颜填料1-2份，所述扩链剂包括氟改性多元胺扩链剂。

2.根据权利要求1所述的一种环氧杂化防腐涂料，其特征在于，所述多异氰酸酯的官能度为1.8-2.0，所述聚醚多元醇的官能度为2-4，羟基当量至少在350以上。

3.根据权利要求2所述的一种环氧杂化防腐涂料，其特征在于，所述端羟基聚醚为含有伯羟基或仲羟基末端的聚醚树脂，其官能度为2-3。

4.根据权利要求3所述的一种环氧杂化防腐涂料，其特征在于，所述耐磨填料由碳化硅、二硫化钼、二氧化钛、玻璃微珠中的一种或多种组成。

5.根据权利要求4所述的一种环氧杂化防腐涂料，其特征在于，所述稳定助剂至少包括抗氧剂和紫外线吸收剂。

6.根据权利要求5所述的一种环氧杂化防腐涂料，其特征在于，所述颜填料由炭黑、钛白、酞青、铬黄中的一种或多种组成。

7.一种制备如权利要求1-6任意一项所述的环氧杂化防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：制备A组分；

将多异氰酸酯加入到有氮气保护的反应釜中，匀速搅拌，加热至60-80℃，向反应釜中加入聚醚多元醇、液体橡胶和胺基聚醚，在70-90℃环境下，保温反应2-3h，取样分析，测所得半聚合物中的自由异氰酸酯含量在15-20％时，冷却出料，即可；

S2：制备R组分；

将耐磨填料、颜填料与20-30份端羟基聚醚混合，制成混合物，用研磨设备将混合物分散成色浆，将色浆、剩余的端羟基聚醚、扩链剂及稳定助剂混合，利用高剪切分散设备高速搅拌30-50min，即可；

S3：将胺基聚醚与环氧树脂按照1:5混合，在65-100℃下反应2-2.5h，生成端胺基的环氧加成物，将A组分和R组份按照重量比为2：1混合并加入端胺基的环氧加成物，即可。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述液体橡胶的加入量为A组份重量的2％，所述胺基聚醚的加入量为A组份重量的0.5％-0.8％。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述扩链剂为胺类扩链剂与氟改性多元胺扩链剂按照3:1.6组成的混合物或醇类扩链剂与氟改性多元胺扩链剂按照1:1.6组成的混合物或胺类扩链剂、醇类扩链剂与氟改性多元胺扩链剂按照3:1:1.6组成的混合物，其中，所述氟改性多元胺扩链剂的制备方法为：

将含氟化合物与胺类扩链剂按3：1比例混合，在50-100℃环境下，反应2-3h，即可。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，将胺类扩链剂与环氧树脂按照1:5混合。