CN113308171A - 一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层及制备方法 - Google Patents

一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层，其特征在于包括以下组分：组分A：环氧官能度为2的双酚A型环氧树脂，组分B：环氧官能度为3的脂肪族缩水甘油醚，组分C：环氧官能度为1的脂肪族缩水甘油醚，组分D：末端为胺基，主链分子量为100‑1000聚环氧丙烷/环氧乙烷的二胺类化合物，分散剂，消泡剂，流平剂，颜料，填料，流变助剂R1，耐磨填料，抗菌功能材料，流变助剂R2，提供的环氧复合涂层具备多重三维交联结构，提高了组合物的硬度与韧性，减少菌种对涂层的附着与红虫滋生。

Description

一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层及制备方法
技术领域
本发明属于钢铁表面防腐涂料及制备方法技术领域，尤其涉及一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层及制备方法。
背景技术
钢铁管道在掩埋地下施工前，通常需要进行一定预处理，涂刷防腐涂料或热封聚乙烯层等。限于工地现场环境与成本，采用涂刷防腐涂料更满足因地制宜，能做到现场重涂、补漏，对钢管管径无要求。传统的防腐涂料如高氯化聚乙烯、环氧煤沥青等体系虽然能提供一定的耐候与防腐，但对于如饮用水管道要求的长效性、无毒性、超长使用寿命等，无法满足需求。
目前针对饮用水钢铁管道防腐，广泛应用无溶剂型环氧与聚氨酯及聚脲涂层来防腐。以环氧厚涂作内壁施工应用，聚氨酯、聚脲因涉及异氰酸酯固化剂残留因素仅应用于外壁防腐。然而，环氧体系作为内壁防腐涂层时，现有市售产品仅以普通双酚A环氧树脂与常规聚酰胺或聚醚胺等固化剂配合施工，辅以常规钛白粉、高岭土等软质填料，不仅存在一定的溶剂残留（普通涂层因冬季环氧树脂粘度高，添加易挥发低沸点稀释剂改善生产与施工，而众所周知环氧树脂的固化因后期粘度快速上升并非短时间100%反应），尤其在高压水流冲刷、湍流等作用下，磨蚀严重；在静态水浸泡时，还易滋生青苔、细菌与红虫，影响饮用水质。
为解决诸如上述的行业痛点问题，本发明摒弃了传统活性稀释剂如AGE、BGE等易挥发、线性扩链原材料，采用三维立体交联扩链原材料，同时辅以新型银钛纳米材料灭藻灭菌，复合玄武岩鳞片提升涂层耐冲蚀与磨损性，优化了环氧树脂组分与固化剂类型，提高了饮水管道内壁涂层的功效与使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗菌、立体层级耐磨的复合涂层，解决现有饮水钢铁管道等内壁涂层存在挥发性有机化合物残留，易滋生藻类、细菌、磨蚀严重寿命短等问题。
一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层，其特征在于包括以下组分：组分A：环氧官能度为2的双酚A型环氧树脂60-90份，
组分B：环氧官能度为3的脂肪族缩水甘油醚1-10份，
组分C：环氧官能度为1的脂肪族缩水甘油醚1-10份，
组分D：末端为胺基，主链分子量为100-1000聚环氧丙烷/环氧乙烷的二胺类化合物，15-30份，
组分A，B，C作为树脂组料与固化剂D之间的配比依据环氧当量与活泼氢当量配比0.8-1.2调配；
分散剂0.8-1份，消泡剂0.3-0.5份，流平剂0.3-0.5份，颜料15-20份，填料10-25份，流变助剂R1 0.5-2份，耐磨填料2-5份，抗菌功能材料0.05-0.1份，流变助剂R2 0.5-1份。
作为本发明的进一步改进，所述组分A为市售液态型环氧E51树脂，组分B为市售液态型甘油三缩水甘油醚，组分C为市售的辛基缩水甘油醚，组分D为的市售分子量为230的产品D230，分散剂为上海泰格助剂Tech-597，流平剂为含氟聚丙烯酸酯类，消泡剂为上海泰格助剂Tech-498，颜料为金红石型钛白粉，填料为煅烧高岭土和沉淀硫酸钡，流变助剂R1为疏水气相二氧化硅，耐磨填料为细度在800-1250目的玄武岩鳞片，抗菌功能材料为纳米银钛氧化物，流变助剂R2为上海泰格助剂Tech-9010。
作为本发明的进一步改进，所述流平剂为上海泰格助剂Tech-1600，颜料为龙蟒R972，流变助剂R1为赢创972。
一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层制备方法，包括以下几个步骤：
步骤S1，将一定配比用量的组分A，B，C置于敞口第一罐体，搅拌至溶解；
步骤S2，在第一罐体中加入分散剂、流平剂、消泡剂，搅拌至均匀；
步骤S3，在第一罐体中加入颜料，搅拌至均匀；
步骤S4，将第一罐体内加入填料，流变助剂R1，搅拌至均匀；
步骤S5，将第一罐体内组合物继续搅拌，刮板测试细度，至低于20微米停止；
步骤S6，将第一罐体内加入耐磨填料，搅拌至均匀；
步骤S7，将第一罐体内加入抗菌功能材料，搅拌至均匀；
步骤S8，将第一罐体内组合物取出，密封保存；
步骤S9，取第二罐体，加入组分D与流变助剂R2，搅拌至均匀；
步骤S10，将第二罐体中组合物过滤，密封保存。
有益效果：
本发明提供的抗菌耐磨复合涂层为无溶剂环氧复合涂层，该复合涂层以双酚A型环氧树脂、多官能度缩水甘油醚、降粘型单官能度缩水甘油醚为成膜组分，以金红石型钛白粉为颜料，以高岭土与沉淀硫酸钡为填料，以玄武岩鳞片为耐磨填料、以纳米银钛材料为抗菌成分，辅助各种生产与涂装施工功能性分散剂Tech-597、流平剂Tech-1600、消泡剂Tech-498、疏水气相二氧化硅972、流变助剂Tech-9010，搭配聚醚胺类固化剂D230，构成本发明所述的新型银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧的无毒净味耐磨涂层。
本发明提供的环氧复合涂层具备多重三维交联结构，提高了组合物的硬度与韧性，玄武岩鳞片辅助提升了涂层抗水流冲刷性，抑制水中沙砾等对涂层的冲刷与渗透，提高了涂层对水流的杂质屏蔽性，添加的纳米银钛新型材料能较好的实现抑菌，减少菌种对涂层的附着与红虫滋生。
附图说明
图1是本发明的涂层成膜物质的结构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1，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1
附图1中m，n为均大于或等于0的整数。
本发明提供了一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层制备方法，该方法包括以下组分：
组分A：为环氧官能度为2的双酚A型环氧树脂，优选液态型树脂，如市售环氧E51树脂；
组分B：为环氧官能度为3的脂肪族缩水甘油醚，优选液态型，如市售的甘油三缩水甘油醚；
组分C：为环氧官能度为1的脂肪族缩水甘油醚，优选沸点较高对双酚A型树脂具有较强稀释作用的支链型液态产品，如市售的辛基缩水甘油醚；
组分D：为末端为胺基，主链为不同分子量聚环氧丙烷/环氧乙烷的二胺类化合物，分子量优选为100-1000，为了便于施工混合与涂装，更优选的为市售分子量为230的产品D230。
组分A，B，C的比例，根据环氧组合物需要满足厚涂，且保持韧性与硬度的要求，优选为A：B：C=60-90：1-10：1-10，为了平衡配方成本与施工性，更优选的A：B：C=80-90：2-5：2-5；
组分A，B，C作为树脂组料，与组分D（固化剂）之间的配比依据环氧当量与活泼氢当量配比0.8-1.2调配，优选配比为1固化。
本发明还提供了一种包含该环氧组合物制备的一种抗菌、立体层级耐磨的复合涂层的制备方法，解决现有饮水钢铁管道等内壁涂层存在挥发性有机化合物残留，易滋生藻类、细菌、磨蚀严重寿命短等问题。该方法包含如下步骤：
步骤S1，将一定配比用量的组分A，B，C置于敞口第一罐体，搅拌至溶解；步骤S2，在罐体中加入分散剂、流平剂、消泡剂，搅拌至均匀；步骤S3，在第一罐体中加入颜料，搅拌至均匀；步骤S4，将第一罐体内加入填料，流变助剂R1，搅拌至均匀；步骤S5，将第一罐体内组合物继续搅拌，刮板测试细度，至低于20微米停止；步骤S6，将第一罐体内加入耐磨填料，搅拌至均匀；步骤S7，将第一罐体内加入抗菌功能材料，搅拌至均匀；步骤S8，将第一罐体内组合物取出，密封保存；步骤S9，取第二罐体，加入固化剂与流变助剂R2，搅拌至均匀；步骤S10，将第二罐体中组合物过滤，密封保存。
优选地，分散剂为对指定颜料有较好分散性的产品，如钛白粉选用磷酸酯型，上海泰格助剂Tech-597，用量为0.8-1份；
优选地，流平剂为厚涂平整度好，对重涂性与附着力影响小的含氟聚丙烯酸酯类，如上海泰格助剂Tech-1600，用量为配方量的0.3-0.5份；
优选地，消泡剂为对高粘度厚涂有较好脱泡效果的产品，如上海泰格助剂Tech-498，用量为配方量0.3-0.5份；
优选地，饮水内壁选用白色颜料，金红石型钛白粉，如龙蟒R972，用量为配方量的15-20份；
优选地，填料以改善涂层的涂装性与储存稳定性，如煅烧高岭土和沉淀硫酸钡，用量为配方量的10-25份；
优选地，流变助剂R1需要满足对颜填料较好的防沉性，同时对厚涂流挂有较好的抑制，对喷涂流畅性影响小，如疏水气相二氧化硅，赢创972，用量为配方的0.5-2份；
优选地，耐磨填料为降低环氧固化物的塑性，减少水流对组合物的纵向侵蚀，如细度在800-1250目的玄武岩鳞片，用量为配方量的2-5份；
优选地，抗菌功能材料满足在组合物中的化学稳定性，同时提供组合物较好的抗菌与杀虫，对人畜无毒，如纳米银钛氧化物，用量为配方量的0.05-0.1份；
优选地，流变助剂R2满足与固化剂较好的相容性，同时能提供与树脂组合物的良好分散性，并辅助提供固化成分良好的厚涂防流，如聚脲，上海泰格助剂Tech-9010，用量为固化剂质量的0.5-1%。
实施例2
一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层制备方法，步骤S1，将双酚A型环氧树脂E51质量份80，甘油三缩水甘油醚质量份3，辛基缩水甘油醚质量份7，称取后置于敞口第一罐体，高速搅拌至溶解；
步骤S2，在第一罐体中加入Tech-597质量份0.8， Tech-498质量份0.3，质Tech-1600质量份0.4，搅拌至均匀；
步骤S3，在第一罐体中加入金红石型钛白粉R972质量份18，搅拌至均匀；
步骤S4，将第一罐体内加入质量份10的沉淀硫酸钡，质量份5的煅烧高岭土，质量份0.5的赢创972疏水气硅，搅拌至均匀；
步骤S5，将第一罐体内组合物继续搅拌，刮板测试细度，至低于20微米停止；
步骤S6，将第一罐体内加入质量份5的800-1250目的玄武岩鳞片，搅拌至均匀；
步骤S7，将第一罐体内加入质量份0.05纳米银钛抗菌功能材料，搅拌至均匀；
步骤S8，将第一罐体内组合物取出，密封保存；
步骤S9，取第二罐体，加入质量份20的聚醚胺D230与质量份0.5流变助剂Tech-9010，搅拌至均匀；
步骤S10，将第二罐体中组合物过滤，密封保存。
将第一罐体与第二罐体的组合物，以等比例称取后混合均匀，用600微米和1000微米的线棒分别刮涂在碳钢板上，置于干净通风环境中7天，再进行基础性能测试。
测试结果如下表：
Figure 427242DEST_PATH_IMAGE001
实施例3
一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层制备方法，步骤S1，将双酚A型环氧树脂E51质量份60，甘油三缩水甘油醚质量份8，辛基缩水甘油醚质量份6，称取后置于敞口第一罐体，高速搅拌至溶解；
步骤S2，在第一罐体中加入Tech-597质量份1， Tech-498质量份0.5，质Tech-1600质量份0.5，搅拌至均匀；
步骤S3，在第一罐体中加入金红石型钛白粉R972质量份16，搅拌至均匀；
步骤S4，将第一罐体内加入质量份8的沉淀硫酸钡，质量份12的煅烧高岭土，质量份0.8的赢创972疏水气硅，搅拌至均匀；
步骤S5，将第一罐体内组合物继续搅拌，刮板测试细度，至低于20微米停止；
步骤S6，将第一罐体内加入质量份8的800-1250目的玄武岩鳞片，搅拌至均匀；
步骤S7，将第一罐体内加入质量份0.08纳米银钛抗菌功能材料，搅拌至均匀；
步骤S8，将第一罐体内组合物取出，密封保存；
步骤S9，取第二罐体，加入质量份30的聚醚胺D230与质量份1流变助剂Tech-9010，搅拌至均匀；
步骤S10，将第二罐体中组合物过滤，密封保存。
将第一罐体与第二罐体的组合物，以等比例称取后混合均匀，用600微米和1000微米的线棒分别刮涂在碳钢板上，置于干净通风环境中7天，再进行基础性能测试。
测试结果如下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层，其特征在于包括以下组分：组分A：环氧官能度为2的双酚A型环氧树脂60-90份，
组分B：环氧官能度为3的脂肪族缩水甘油醚1-10份，
组分C：环氧官能度为1的脂肪族缩水甘油醚1-10份，
组分D：末端为胺基，主链分子量为100-1000聚环氧丙烷/环氧乙烷的二胺类化合物，15-30份，
组分A，B，C作为树脂组料与固化剂D之间的配比依据环氧当量与活泼氢当量配比0.8-1.2调配；
分散剂0.8-1份，消泡剂0.3-0.5份，流平剂0.3-0.5份，颜料15-20份，填料10-25份，流变助剂R1 0.5-2份，耐磨填料2-5份，抗菌功能材料0.05-0.1份，流变助剂R2 0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层，所述组分A为市售液态型环氧E51树脂，组分B为市售液态型甘油三缩水甘油醚，组分C为市售的辛基缩水甘油醚，组分D为的市售分子量为230的产品D230，分散剂为上海泰格助剂Tech-597，流平剂为含氟聚丙烯酸酯类，消泡剂为上海泰格助剂Tech-498，颜料为金红石型钛白粉，填料为煅烧高岭土和沉淀硫酸钡，流变助剂R1为疏水气相二氧化硅，耐磨填料为细度在800-1250目的玄武岩鳞片，抗菌功能材料为纳米银钛氧化物，流变助剂R2为上海泰格助剂Tech-9010。
3.根据权利要求2所述的一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层，所述流平剂为上海泰格助剂Tech-1600，颜料为龙蟒R972，流变助剂R1为赢创972。
4.一种银钛纳米抗菌玄武岩鳞片复合环氧涂层制备方法，包括以下几个步骤：
步骤S1，将一定配比用量的组分A，B，C置于敞口第一罐体，搅拌至溶解；
步骤S2，在第一罐体中加入分散剂、流平剂、消泡剂，搅拌至均匀；
步骤S3，在第一罐体中加入颜料，搅拌至均匀；
步骤S4，将第一罐体内加入填料，流变助剂R1，搅拌至均匀；
步骤S5，将第一罐体内组合物继续搅拌，刮板测试细度，至低于20微米停止；
步骤S6，将第一罐体内加入耐磨填料，搅拌至均匀；
步骤S7，将第一罐体内加入抗菌功能材料，搅拌至均匀；
步骤S8，将第一罐体内组合物取出，密封保存；
步骤S9，取第二罐体，加入组分D与流变助剂R2，搅拌至均匀；
步骤S10，将第二罐体中组合物过滤，密封保存。
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