CN111704844B - 改性环氧涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性环氧涂料及其制备方法和应用，所述改性环氧涂料，以重量份数计，由改性基料、防锈颜料、稀释剂和助剂制成，所述改性基料包括15‑35份改性环氧树脂和5‑20份改性胺类固化剂；所述防锈颜料为云铁灰，磷酸锌、三聚磷酸铝、磷铁粉中一种或多种，用量为15‑40份；所述稀释剂用量为3‑10份，所述助剂为分散剂、防沉剂、消泡剂中的一种或几种，用量为3‑15份。该改性环氧涂料为单组分中间漆，使用方便，可以浸涂方式对异形工件进行防腐处理，也可采用喷涂方式，各组分可以同时在常温下共存，保质期长，通过此中间漆与底漆搭配使用，提高钢结构的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，特别涉及一种单组份鳞片型云铁改性环氧涂料及其制备方法和使用方法。
背景技术
很多油漆配套都建议选用底漆、中间漆、面漆的配套，中间漆通常选用环氧云铁中间漆，中间漆的作用有以下几方面：(1)增加漆膜的厚度：可以提高油漆涂层耐久性和使用年限；(2)经济性好：使用底漆，中间漆，面漆的防腐配套，同样的使用年限，比单纯使用底漆，面漆的经济性要好，也就是成本要低；(3)作为连接漆使用：提升底漆和面漆之间的附着力和链接强度；(4)提升表面装饰性：使用中间漆，可以使得表面漆膜更加丰满，光亮，平整；(5)环氧云铁中层漆的封闭性能好:特别适用于一些潮湿的环境下的防腐配套。
环氧云铁中间漆是以灰色云母氧化铁为颜料，以环氧树脂为基料，聚酰胺树脂为固化剂等组成二罐装冷固化环氧涂料；由于云母氧化铁及环氧树脂的优越性能，漆膜坚韧，具有良好的附着力、柔韧性、耐磨性和封闭性能等。通常的中间漆是双组份组成，常温固化，采用喷涂方式；如中国专利CN 201510516372.4公开了一种应用于重防腐领域的低VOC复合涂层的制备方法，其所述的低VOC无溶剂环氧云铁中间漆包括组份C和组份D，组份C包括按照质量分数计的如下组分：E51环氧树脂：15-20％、环氧活性稀释剂：13-19％、改性树脂：5-10％、云母氧化铁灰：35-40％、沉淀硫酸钡：5-10％、绢云母：8-10％、硬脂酸锌：2-5％、分散剂：0.3-0.5％、聚酰胺蜡粉：0.5-0.8％、气相二氧化硅：0.2-0.3％、消泡剂：0.2-0.3％、流平剂：0.1-0.3％、碳氢树脂3-5％；D组份产品配方为100％的环氧固化剂。
市场上现有的环氧云铁中间漆缺点：(1)均为双组分涂料，两组份混合后，使用期一般在8h，超过8h不能再使用；(2)采用的二甲苯、醋酸丁酯等为溶剂，对环境及从业人员危害大；(3)涂装方式一般为辊涂、喷涂，对阴角比较多或者管件内部的涂装存在漏喷、漏涂现象，影响防腐寿命；(4)中间漆承接底漆、面漆的连接作用，普通中间漆的附着力较差，可导致面层脱落，影响防腐能力；(5)涂料闪点低(一般在30℃)，属于易燃易爆品。
因此，有必要开发一种单组分中间漆，除了喷涂方式，也可采用浸涂方式，使工件处于完全涂覆状态，提高防腐寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改性环氧涂料及其制备方法和使用方法，该改性环氧涂料为单组分中间漆，使用方便，可以浸涂方式对异形工件进行防腐处理，也可采用喷涂方式，各组分可以同时在常温下共存，保质期长，通过此中间漆与底漆搭配使用，提高钢结构的耐腐蚀性能。
本发明的改性环氧涂料，以重量份数计，由以下成分制成：
改性基料、防锈颜料、稀释剂和助剂；所述改性基料包括15-35份改性环氧树脂和5-20份改性胺类固化剂；所述防锈颜料为云铁灰，磷酸锌、三聚磷酸铝、磷铁粉中一种或多种，用量为15-40份；所述稀释剂用量为3-10份，所述助剂为分散剂、防沉剂、消泡剂中的一种或几种，用量为3-15份。
该涂料属于单组份，搅拌均匀后使用。
作为优选，所述改性环氧树脂是由小分子量环氧树脂与大分子量环氧树脂复配而成，其中所述小分子量环氧树脂的环氧值为40-60％，其中所述大分子量环氧树脂的环氧值为10-20％，小分子量环氧树脂与大分子量环氧树脂的重量比例为1:(4-5)，小分子量环氧树脂具有高附着力，耐腐蚀性好，大分子量环氧树脂具有柔韧性，两者相容性好，可以参与环氧树脂的固化反应，成为环氧树脂固化物交联反应结构中的一部分，降低体系粘度，提高柔韧性。如果小分子量环氧树脂的环氧值过高，涂层的脆性增大，附着力差。如果小分子量环氧树脂的环氧值过低，固化反应时间会加长，不利于后期施工。
作为优选，所述改性胺类固化剂为缩水甘油醚改性的多元胺，其中多元胺选自乙二胺、已二胺、长链脂肪胺，乙二胺、已二胺、长链脂肪胺重量比为1:(0.5-1.5):(2-2.5)，与缩水甘油醚反应的改性脂肪胺类化合物，其具有跟环氧树脂反应更多的小基团，类似小抓手，增加与底漆、面漆结合力，增加了涂层的屏蔽性能，从而提高附着力以及防腐能力。一般胺类固化剂由于反应速度快，柔韧性差等原因，会选用几种多元胺的组合。选用缩水甘油醚类与多元胺化学反应，就是利用其柔韧性好，避免反应速度快，适用期加长的优点；其中的缩水甘油醚优选正丁基缩水甘油醚。
改性胺类固化剂的制备方法如下：
将多元胺按重量比与正丁基缩水甘油醚混合反应，反应温度控制在50-70℃，多元胺与正丁基缩水甘油醚的重量比为1：0.3-0.7。
反应原理是利用改性后的胺类固化剂中的胺基上的活泼氢与环氧化合物上的环氧基反应，使环氧开环进行羟烷基化。
其中长链脂肪胺优选C10-C15烷基胺，更优选十二烷基甲基胺。
作为另一种优选，所述防锈颜料由10-30份鳞片型云铁灰、5-10份磷酸锌制成。
作为另一种优选，所述助剂由0.5-1份有机硅无溶剂消泡剂和3-10份防沉剂制成。
作为另一种优选，所述防沉剂选自有机膨润土、气相二氧化硅中的一种或两种。
作为另一种优选，所述稀释剂为一种5-10份环保高沸点二元酸酯混合物，其低VOC，无色透明液体，溶解里较强，属于环境友好型溶剂。
本发明改性环氧涂料的制备方法如下：
将各成分混合，搅拌均匀后使用。
本发明改性环氧涂料的涂装方法如下：
可采用浸涂、喷涂、辊涂等方式进行涂装后，放入温度为80-120℃烘箱中烘干。由于涂料中各组分发生完全固化反应，必须在温度80-120℃中进行。
本发明提供的改性环氧涂料，有如下有益效果：
(1)针对传统双组份涂料，此涂料属于单组份，涂装方式选择多样，可喷涂、辊涂、浸涂，对复杂样件涂装无障碍，钢结构工件可以完全涂覆，不存在漏涂现象，使用方便，开盖即可使用，各组分可以同时在常温下共存，使用期在1年以上；在温度80-120℃下，涂料中化学键断裂，各组分反应形成涂层膜，从而增加涂料适用期；(2)树脂是经过混合而成，致密性更好，层间结合力更强；(3)涂料中也加入一定量的防锈颜料，可以起到短期防护效果，与环氧底漆复配效果更佳，可做到长效防腐年限；(4)采用环保稀释剂(碳酸二甲酯、二元酸酯混合物、苯基溶纤剂等一种或者几种)，不含苯、二甲苯等，对环境友好，闪点高(100℃左右)，安全卫生、环保，不会对人体产生伤害，不会造成环境污染。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例中所用原料说明如下：
实施利1-5中改性环氧树脂：E51与E12树脂按1:5重量比混合。
实施利1-5中改性胺类固化剂：选用乙二胺、已二胺、十二烷基甲基胺按1:1:2比例混合的改性胺类化合物，制备方法如下：
将多元胺按重量比与正丁基缩水甘油醚混合反应，反应温度控制在60℃，多元胺与正丁基缩水甘油醚的重量比为1：0.5。
云铁灰是云母氧化铁灰，为鳞片状，作为防腐涂层中间漆，增加涂层之间的封闭性和防腐性，市场通用产品，选用600目云铁灰。
磷酸锌是防腐涂层的防锈颜料，市场通用产品，选用1000目磷酸锌。
有机膨润土：防沉剂，牌号：836膨润土。
气相二氧化硅，选用瓦克气相二氧化硅HDKH20，作为防沉剂；
消泡剂，选用德国毕克产品052消泡剂。
稀释剂：选用市场上常规环保溶剂DBE。
实施例中的份数单位为kg。
实施例1
改性环氧树脂20份、改性胺类固化剂10份、云铁灰20份、磷酸锌10份、消泡剂0.5份、有机膨润土5份，稀释剂5份，高速搅拌混合均匀后，进行施工涂装，90℃加热2h烘干固化。
实施例2
改性环氧树脂20份、改性胺类固化剂15份、云铁灰20份、磷酸锌10份、消泡剂0.5份、有机膨润土5份，稀释剂5份，高速搅拌混合均匀后，进行施工涂装，90℃加热2h烘干固化。
实施例3
改性环氧树脂30份、改性胺类固化剂10份、云铁灰10份、磷酸锌10份、消泡剂1份、气相二氧化硅5份，稀释剂5份，高速搅拌混合均匀后，进行施工涂装，90℃加热2h烘干固化。
实施例4
改性环氧树脂30份、改性胺类固化剂15份、云铁灰10份、磷酸锌10份、消泡剂1份、气相二氧化硅5份，稀释剂5份，高速搅拌混合均匀后，进行施工涂装，90℃加热2h烘干固化。
实施例5
改性环氧树脂30份、改性胺类固化剂10份、云铁灰30份、磷酸锌10份、消泡剂1份、气相二氧化硅5份，稀释剂5份，高速搅拌混合均匀后，进行施工涂装，90℃加热2h烘干固化。
实施例6
本实施例中改性胺类固化剂中乙二胺、已二胺、正十五胺按1:1.2:2.3的比例，E51与E12树脂按1:4重量比混合，缩水甘油醚为烯丙基缩水甘油醚，其它与实施例5相同。
对比例1
配方同实施例5，不同之处在于改性胺类固化剂为乙二胺、已二胺、十二烷基甲基胺共混，没有加入正丁基缩水甘油醚改性，具体如下：
改性环氧树脂30份、改性胺类固化剂10份、云铁灰30份、磷酸锌10份、消泡剂1份、气相二氧化硅5份，稀释剂5份，高速搅拌混合均匀后，进行施工涂装，90℃加热2h烘干固化。
对比例2
配方同实施例5，不同之处在于改性胺类固化剂仅采用乙二胺和十二烷基甲基胺复配与正丁基缩水甘油醚反应，制备方法如下：
将乙二胺和十二烷基甲基胺按1：1复配，与正丁基缩水甘油醚混合反应，反应温度控制在60℃，多元胺与正丁基缩水甘油醚的重量比为1：0.5。
对比例3
配方同实施例5，不同之处在于改性胺类固化剂仅采用已二胺和十二烷基甲基胺复配与正丁基缩水甘油醚反应，制备方法如下：
将已二胺和十二烷基甲基胺按1：1复配，与正丁基缩水甘油醚混合反应，反应温度控制在60℃，多元胺与正丁基缩水甘油醚的重量比为1：0.5。
对比例4
配方同实施例5，不同之处在于改性胺类固化剂仅采用乙二胺和已二胺与正丁基缩水甘油醚反应，制备方法如下：
将乙二胺和已二胺按1：1复配，与正丁基缩水甘油醚混合反应，反应温度控制在60℃，胺与正丁基缩水甘油醚的重量比为1：0.5。
对比例5
配方同实施例5，不同之处在于改性环氧树脂全部采用E51。
以上实施例的性能测试结果见表1。
表1
如果将实施例5中的改性胺类固化剂，分别修改为单用乙二胺、已二胺、十二烷基甲基胺，其它条件与实施例5相同，得到的涂料抗冲击性能不合格、耐盐雾性能差。乙二胺、已二胺的使用属于小分子结构，单独使用与环氧基团反应，在储存过程中会缓慢发生反应，导致保质期缩短，需要大分子的十二烷基甲基胺，阻止环氧基团与乙二胺、己二胺的反应，延长保质期，但单独使用十二烷基甲基胺又会延长反应的固化时间，增加施工时间，降低生产效率，经大量试验证明，乙二胺、已二胺、十二烷基甲基胺具有协同作用，三者混合，才能达到本发明的效果，放置1年还能使用。
树脂与固化剂的选择与配比对柔韧性、耐盐雾性能也是起到关键性的作用，大分子量的树脂如E12就会增加柔韧性，E51树脂的脆性就相对较大，固化剂的量越大，涂层的抗冲击性也越差；涂层体系中树脂含量越高，耐盐雾性会有程度增加，但是出现起泡风险也加大，防锈颜料的添加可以提高耐盐雾性能，同时也降低起泡风险。消泡剂的选择是对涂层的外观起作用，消泡剂选择不好，消泡能力差，外观就会存在泡坑，影响涂层基本性能；防沉剂的选择是在后期储存时防止涂料分层，沉死底，再使用容易搅拌不均匀，影响涂膜性能。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。
Claims (8)
1.一种改性环氧涂料，其特征在于，以重量份数计，由改性基料、防锈颜料、稀释剂和助剂制成，所述改性基料包括15-35份改性环氧树脂和5-20份改性胺类固化剂，所述防锈颜料为云铁灰、磷酸锌、三聚磷酸铝、磷铁粉中一种或多种，用量为15-40份，所述稀释剂用量为3-10份，所述助剂为分散剂、防沉剂、消泡剂中的一种或几种，用量为3-15份，所述改性环氧树脂是由小分子量环氧树脂与大分子量环氧树脂复配而成，其中所述小分子量环氧树脂的环氧值为40-60%，其中所述大分子量环氧树脂的环氧值为10-20%，小分子量环氧树脂与大分子量环氧树脂的重量比例为1:（4-5），所述改性胺类固化剂为缩水甘油醚改性的多元胺，其中多元胺为乙二胺、已二胺、长链脂肪胺复配，乙二胺、已二胺、长链脂肪胺重量比为1:（0.5-1.5）:（2-2.5），多元胺与缩水甘油醚的重量比为1：（0.3-0.7）。
2.根据权利要求1所述的改性环氧涂料，其特征在于，所述改性胺类固化剂的制备方法包括如下步骤：将多元胺按重量比与缩水甘油醚混合反应，反应温度控制在50-70℃。
3.根据权利要求1所述的改性环氧涂料，其特征在于，所述防锈颜料由10-30份鳞片型云铁灰、5-10份磷酸锌制成。
4.根据权利要求1所述的改性环氧涂料，其特征在于，所述助剂由0.5-1份有机硅无溶剂消泡剂和3-10份防沉剂制成；所述防沉剂选自有机膨润土、气相二氧化硅中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的改性环氧涂料，其特征在于，所述稀释剂为一种5-10份环保高沸点二元酸酯混合物。
6.根据权利要求1所述改性环氧涂料的制备方法，其特征在于，将各成分混合，搅拌均匀后使用。
7.根据权利要求1-5任一所述改性环氧涂料或权利要求6所述的改性环氧涂料的制备方法在浸涂、喷涂、辊涂涂装方面的应用。
8.根据权利要求7所述应用，其特征在于，涂装方法如下：涂装后，放入温度为80-120℃烘箱中烘干。
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