CN114605952A - 一种柔性防蚀带及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性防蚀带及其制备方法和应用，防蚀带具有单面粘性，其组分包括脂肪族聚氨酯树脂、厌氧型不饱和聚酯树脂、石墨烯树脂浆料、增粘树脂、短切玻璃纤维、引发剂、紫外吸收剂、消泡剂、增稠剂，具体限定了上述材料的组分配比。本发明将具有一定配比的上述组分经过共混、涂布、固化制得柔性防蚀带，将其应用于异形件的表面防腐。防蚀带具有优异的物化性能，适用于异形件防腐包覆防护，并且包覆和拆除操作便利。制备方法具有制备条件简单、操作简便、成本低廉、易于放大等优点，适合工业化规模生产。

Description

一种柔性防蚀带及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及功能性材料技术领域，更具体的说是涉及一种柔性防蚀带及其制备方法和应用。
背景技术
据统计，全球每年因腐蚀造成的经济损失约占GDP的3％，其中钢结构腐蚀造成的经济损失巨大。被腐蚀的钢结构不仅影响美观，还存在安全隐患，甚至可能会导致设备事故及人员伤亡事故。而作为钢结构中常见的法兰、阀门、螺栓等异形构件由于结构复杂，存在较多的缺陷、缝隙和棱角，很容易积累水分、潮气、盐分等，进而极易发生应力腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀等腐蚀行为，异形件的腐蚀问题往往更严重。因此，对异形件的腐蚀状况和防腐技术给予高度关注，并开发满足异形件防腐需求的防护材料变得尤为重要。
现有技术中，涂层防腐技术和包覆防腐技术是两种主流的防腐技术。涂层防腐具有施工方便、低成本、长效防腐等优点，但是对于基材的表面处理要求高，而异形件因其形状不规则表面处理无法满足要求。此外，涂层防腐在异形件的局部或边缘区域涂覆率低，容易造成因漏涂产生的局部腐蚀，同时在后期的维护和检修工序时，表面涂层难以去除，维修成本较高。包覆防腐技术通常采用多层防蚀材料组合实现长效腐蚀防护，其中聚乙烯防腐胶带结合涂覆防腐底涂体系在石化管道防腐中广泛应用，但未涉及异形件防腐。中国专利CN201710620214.2和CN201610094950.4均公开了一种包含矿脂膏、矿脂防蚀带和保护壳的矿脂包覆防腐技术，该技术具有优异的长效防腐性能且可用于异形件防腐，但施工工序繁琐。
因此，如何提供一种具备良好防腐性能、包覆及拆卸方便的防蚀带是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种柔性防蚀带，防蚀带本身通过组分的改进提升其物理性能并使其具有单面粘性，施工时可紧密附着于异形件上起到良好的抗腐蚀作用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种柔性防蚀带，包括以下重量份数的组分：
Figure BDA0003565903910000021
优选的，所述脂肪族聚氨酯树脂为固含量30-50％、断裂伸长率≥500％的液体聚氨酯树脂。
上述优选技术方案的有益效果是：脂肪族聚氨酯树脂具有优异的耐老化、耐磨、耐油、柔软度和弹性等性能特点，选用断裂伸长率≥500％的脂肪族聚氨酯树脂作为防蚀带材料中的柔性树脂成分，通过设计调控可满足材料的柔软度、弹性和耐老化需求。
优选的，所述厌氧型不饱和聚酯树脂为182#不饱和聚酯树脂、189#不饱和聚酯树脂、191#不饱和聚酯树脂、192#不饱和聚酯树脂、196#不饱和聚酯树脂、3301#不饱和聚酯树脂中的一种或者几种。
上述优选技术方案的有益效果是：不饱和聚酯树脂是一种工艺性能优良、经济性高、应用广泛的工程材料，具有耐腐蚀性能良好、力学强度优异的性能特点。厌氧型不饱和聚酯树脂作为防蚀带的增强树脂材料，可提高防蚀带拉伸强度和耐腐蚀性能；同时因厌氧型不饱和聚酯树脂不包含气干性基团，隔绝空气可以完全固化，在空气中能轻度交联固化变成粘性状态，利用这一特性，结合在离型膜上的涂布、固化工艺，赋予防蚀带单面粘性。
优选的，所述石墨烯树脂浆料为按重量份数计，由5-10份石墨烯、80-88份脂肪族聚氨酯树脂和2-10份分散剂，经共混、分散制备得到的功能浆料；
其中，所述脂肪族聚氨酯树脂为固含量30-50％、断裂伸长率≥500％的液体聚氨酯树脂；所述分散剂为DISPERBYK-110、DISPERBYK-130、DISPERBYK-161、DISPERBYK-163中的一种或者几种。
上述优选技术方案的有益效果是：石墨烯是一种独特的二维纳米片状材料，因其优异的阻隔性能和化学惰性，在防腐涂料技术领域具有巨大的应用价值。但石墨烯粉体在基体材料中分散易团聚，会带来材料力学性能和防腐性能下降的问题。本发明选择石墨烯作为防腐蚀填料、同时通过制备石墨烯树脂浆料解决石墨烯粉体的分散团聚问题，不影响防蚀带力学性能并赋予防蚀带极佳的防腐性能。
优选的，所述增粘树脂为液体古马隆树脂、液体C9石油树脂、十二烷基酚树脂中的一种或者几种。
上述优选技术方案的有益效果是：液体增粘树脂均是小分子树脂，加入可提高防蚀材料基体的粘结力，同时可作为稀释剂降低体系分散粘度。
优选的，所述引发剂为过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化甲异丁酮、过氧化苯甲酰中的一种或者几种；所述引发剂与厌氧型不饱和聚酯树脂的质量配比为(0.5～1.5):100。
上述优选技术方案的有益效果是：有机过氧化物引发剂，可受热分解产生自由基引发不饱和聚酯树脂交联反应。
优选的，所述紫外吸收剂为UVP-327、UV-531、UV-9、UV-O中的一种或者几种；所述消泡剂为BYK-051N、BYK-052N、BYK-055、BYK-088中的一种或者几种；所述增稠剂为气相二氧化硅、有机膨润土和聚酰胺蜡中的一种或者几种。
上述优选技术方案的有益效果是：紫外吸收剂一种光稳定剂，可以提高制品材料的耐光老化性能；消泡剂可以消除分散制备过程中产生的气泡，降低防蚀材料的孔隙率，提高其阻隔性和力学强度。
本发明还提供了一种如上技术方案中所述的单面粘性柔性防蚀带的制备方法，包括以下步骤：
S1、将石墨烯树脂浆料、脂肪族聚氨酯树脂、厌氧型不饱和聚酯树脂、增粘树脂和消泡剂经剪切分散机800-1000rpm转速下分散制得树脂混合液；
S2、向S1制得的树脂混合液中依次加入引发剂、紫外吸收剂和短切玻璃纤维并用剪切分散机300-500rpm转速下分散10-30min，最后加入增稠剂分散均匀后制得涂布液；
S3、在离型膜上将S2制得的涂布液涂布成膜，涂膜厚度为200μm，50-100℃下固化10-30min，即制得防蚀带。
其中，S1中的石墨烯树脂浆料的制备方法为：将分散剂、石墨烯依次加入脂肪族聚氨酯树脂中共混并用纳米砂磨机研磨分散1-5h，制得均匀的石墨烯树脂浆料；
S3中离型膜为PET离型膜，优选的为厚度100μm的PET离型膜。
本发明的技术方案中还提供了上述方法制得的单面粘性柔性防蚀带，该防蚀带具有单面粘性，且断裂伸长率≥150％、拉伸强度≥10N/cm、剥离强度5-15N/cm、耐中性盐雾性能≥600h。
本发明的技术方案中还提供了上述组分和制备方法制得的具有单面粘性柔性防蚀带的应用，将其应用于异形件表面防腐，利用其单面粘性的特点使其牢固贴合在异形件表面，利用其良好的物理性能使其与异形件具有优异的贴合度。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种单面粘性柔性防蚀带及其制备方法和应用，具有如下有益效果：
1)本发明提供的防蚀带采用断裂伸长率≥500％的脂肪族聚氨酯为基体树脂，并加入不饱和聚酯和增粘树脂，脂肪族聚氨酯赋予材料耐老化、柔软度和弹性，不饱和聚酯赋予材料拉伸强度和耐化学腐蚀性，增粘树脂赋予材料粘合力，通过三者协同调控材料整体力学性能，满足材料在异形件包覆操作中拉伸和贴合的需求；
2)本发明提供的防蚀带选择石墨烯作为防腐蚀填料，并通过石墨烯树脂浆料分散技术解决石墨烯粉体在基材中分散团聚问题，不影响防蚀带力学性能并赋予防蚀带极佳的防腐性能；
3)本发明提供的防蚀带在制备中控制引发剂用量，并利用不饱和聚酯树脂固化过程中的厌氧性，结合涂布固化工艺，赋予防蚀带单面粘性，实现防蚀带在异形件表面的有效粘合，形成致密防腐包覆层；
4)本发明提供的防蚀带断裂伸长率≥150％、拉伸强度≥10N/cm、剥离强度5-15N/cm、耐中性盐雾性能≥600h，适用于异形件防腐包覆防护，并且包覆和拆除操作便利；
5)本发明提供的用于异形件防腐的单面粘性柔性防蚀带制备方法，未使用危险试剂、未采用复杂工艺，该制备方法具有制备条件简单、操作简便、成本低廉、易于放大等优点，适合工业化规模生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例6制得的防蚀带在异形金属件上的包覆效果图；
图2为本发明实施例6制得的防蚀带在异形金属件上的包覆后经1200h盐雾测试后异形金属件防腐效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例和附图对本发明实技术方案进行清楚、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。
下述实施例和对比例中涉及到的脂肪族聚氨酯树脂均为固含量40％、断裂伸长率≥500％的液体聚氨酯；
下述实施例和对比例中所涉及到的石墨烯树脂浆料的制备如下：将5gDISPERBYK-161分散剂、10g石墨烯依次加入85g的脂肪族聚氨酯树脂中共混并用纳米砂磨机研磨分散3h，制得均匀的石墨烯树脂浆料。
实施例1
S1、将5g石墨烯树脂浆料、76.6g脂肪族聚氨酯树脂、10g182#不饱和聚酯树脂、5g液体古马隆增粘树脂和0.5gBYK-051N消泡剂经剪切分散机1000rpm转速下分散制得树脂混合液；
S2、向S1制得的树脂混合液中依次加入0.1g过氧化甲乙酮引发剂、0.3g UV-531紫外吸收剂和2g短切玻璃纤维并用剪切分散机300rpm转速下分散30min，加入0.5g气相二氧化硅增稠剂调节黏度制得黏稠的涂布液；
S3、将S2制得的涂布液采用涂布机在100μmPET离型膜上涂布成膜，涂膜厚度200μm，转移入烘干***在60℃下固化15min，即制得防蚀带。
经测试，防蚀带断裂伸长率196％、拉伸强度13.5N/cm、剥离强度10.2N/cm、耐中性盐雾性能600h。
实施例2
S1、将10g石墨烯树脂浆料、71.6g脂肪族聚氨酯树脂、10g182#不饱和聚酯树脂、5g液体古马隆增粘树脂和0.5gBYK-051N消泡剂经剪切分散机1000rpm转速下分散制得树脂混合液；
S2、向S1制得的树脂混合液中依次加入0.1g过氧化甲乙酮引发剂、0.3g UV-531紫外吸收剂和2g短切玻璃纤维并用剪切分散机300rpm转速下分散30min，加入0.5g气相二氧化硅增稠剂调节黏度制得黏稠的涂布液；
S3、将S2制得的涂布液采用涂布机在100μmPET离型膜上涂布成膜，涂膜厚度200μm，转移入烘干***在60℃下固化15min，即制得防蚀带。
经测试，防蚀带断裂伸长率185％、拉伸强度14.1N/cm、剥离强度10.3N/cm、耐中性盐雾性能800h。
实施例3
S1、将20g石墨烯树脂浆料、61.6g脂肪族聚氨酯树脂、10g182#不饱和聚酯树脂、5g液体古马隆增粘树脂和0.5gBYK-051N消泡剂经剪切分散机1000rpm转速下分散制得树脂混合液；
S2、向S1制得的树脂混合液中依次加入0.1g过氧化甲乙酮引发剂、0.3g UV-531紫外吸收剂和2g短切玻璃纤维并用剪切分散机300rpm转速下分散30min，加入0.5g气相二氧化硅增稠剂调节黏度制得黏稠的涂布液；
S3、将S2制得的涂布液采用涂布机在100μmPET离型膜上涂布成膜，涂膜厚度200μm，转移入烘干***在60℃下固化15min，即制得防蚀带。
经测试，防蚀带断裂伸长率182％、拉伸强度13.4N/cm、剥离强度10.5N/cm、耐中性盐雾性能1000h。
实施例4
S1、将30g石墨烯树脂浆料、51.6g脂肪族聚氨酯树脂、10g182#不饱和聚酯树脂、5g液体古马隆增粘树脂和0.5gBYK-051N消泡剂经剪切分散机1000rpm转速下分散制得树脂混合液；
S2、向S1制得的树脂混合液中依次加入0.1g过氧化甲乙酮引发剂、0.3g UV-531紫外吸收剂和2g短切玻璃纤维并用剪切分散机300rpm转速分散30min，加入0.5g气相二氧化硅增稠剂调节黏度制得黏稠的涂布液；
S3、将S2制得的涂布液采用涂布机在100μmPET离型膜上涂布成膜，涂膜厚度200μm，转移入烘干***在60℃下固化15min，即制得防蚀带。
经测试，防蚀带断裂伸长率178％、拉伸强度10.1N/cm、剥离强度9.8N/cm、耐中性盐雾性能800h。
实施例5
S1、将20g石墨烯树脂浆料、66.65g脂肪族聚氨酯树脂、5g182#不饱和聚酯树脂、5g液体古马隆增粘树脂和0.5gBYK-051N消泡剂经剪切分散机1000rpm转速下分散制得树脂混合液；
S2、往S1制得的树脂混合液中依次加入0.05g过氧化甲乙酮引发剂、0.3g UV-531紫外吸收剂和2g短切玻璃纤维并用剪切分散机300rpm转速分散30min，加入0.5g气相二氧化硅增稠剂调节黏度制得黏稠的涂布液；
S3、将S2制得的涂布液采用涂布机在100μmPET离型膜上涂布成膜，涂膜厚度200μm，转移入烘干***在60℃下固化15min，即制得防蚀带。
经测试，防蚀带断裂伸长率220％、拉伸强度10.1N/cm、剥离强度6.7N/cm、耐中性盐雾性能800h。
实施例6
S1、将20g石墨烯树脂浆料、51.5g脂肪族聚氨酯树脂、20g182#不饱和聚酯树脂、5g液体古马隆增粘树脂和0.5gBYK-051N消泡剂经剪切分散机1000rpm转速下分散制得树脂混合液；
S2、往S1制得的树脂混合液中依次加入0.2g过氧化甲乙酮引发剂、0.3g UV-531紫外吸收剂和2g短切玻璃纤维并用剪切分散机300rpm转速下分散30min，加入0.5g气相二氧化硅增稠剂调节黏度制得黏稠的涂布液；
S3、将S2制得的涂布液采用涂布机在100μmPET离型膜上涂布成膜，涂膜厚度200μm，转移入烘干***在60℃下固化15min，即制得防蚀带。
经测试，防蚀带断裂伸长率156％、拉伸强度13.2N/cm、剥离强度14.1N/cm、耐中性盐雾性能1200h。
对比例1
S1、将81.6g脂肪族聚氨酯树脂、10g182#不饱和聚酯树脂、5g液体古马隆增粘树脂和0.5gBYK-051N消泡剂经剪切分散机1000rpm转速下分散制得树脂混合液；
S2、往S1制得的树脂混合液中依次加入0.1g过氧化甲乙酮引发剂、0.3g UV-531紫外吸收剂和2g短切玻璃纤维并用剪切分散机300rpm转速下分散30min，加入0.5g气相二氧化硅增稠剂调节黏度制得黏稠的涂布液；
S3、将S2制得的涂布液采用涂布机在100μmPET离型膜上涂布成膜，涂膜厚度200μm，转移入烘干***在60℃下固化15min，即制得防蚀带。
经测试，防蚀带断裂伸长率208％、拉伸强度14.2N/cm、剥离强度10.6N/cm、耐中性盐雾性能200h。
对比例1与实施例1的区别在于配方组成上对比例1中不加入石墨烯树脂浆料。由于防蚀带材料体系内不含有石墨烯材料，材料防蚀性能不满足应用需求。
对比例2
S1、将20g石墨烯树脂浆料、46.45g脂肪族聚氨酯树脂、25g182#不饱和聚酯树脂、5g液体古马隆增粘树脂和0.5gBYK-051N消泡剂经剪切分散机1000rpm转速下分散制得树脂混合液；
S2、往S1制得的树脂混合液中依次加入0.25g过氧化甲乙酮引发剂、0.3g UV-531紫外吸收剂和2g短切玻璃纤维并用剪切分散机300rpm转速下分散30min，加入0.5g气相二氧化硅增稠剂调节黏度制得黏稠的涂布液；
S3、将S2制得的涂布液采用涂布机在100μmPET离型膜上涂布成膜，涂膜厚度200μm，转移入烘干***在60℃下固化15min，即制得防蚀带。
经测试，防蚀带断裂伸长率135％、拉伸强度15.3N/cm、剥离强度16.1N/cm、耐中性盐雾性能1000h。
对比例2与实施例6的区别在于对比例2中提高了厌氧型不饱和聚酯树脂的用量。随着刚性树脂(厌氧型不饱和聚酯树脂)用量提高，软性树脂(聚氨酯树脂)用量相应减少，会使防蚀带材料柔性下降、力学强度上升。
对比例3
S1、将20g石墨烯树脂浆料、51.3g脂肪族聚氨酯树脂、20g182#不饱和聚酯树脂、5g液体古马隆增粘树脂和0.5gBYK-051N消泡剂经剪切分散机1000rpm转速下分散制得树脂混合液；
S2、往S1制得的树脂混合液中依次加入0.4g过氧化甲乙酮引发剂、0.3g UV-531紫外吸收剂和2g短切玻璃纤维并用剪切分散机300rpm转速下分散30min，加入0.5g气相二氧化硅增稠剂调节黏度制得黏稠的涂布液；
S3、将S2制得的涂布液采用涂布机在100μmPET离型膜上涂布成膜，涂膜厚度200μm，转移入烘干***在60℃下固化15min，即制得防蚀带。
经测试，防蚀带断裂伸长率148％、拉伸强度15.2N/cm、剥离强度4.6N/cm、耐中性盐雾性能400h。
对比例3与实施例6的区别在于对比例3中提高引发剂用量。在等同厌氧型不饱和聚酯树脂用量情况下，提高引发剂用量会使防蚀带表层树脂固化交联程度提高，从而降低表面粘性，进而影响包覆致密度并使防腐性能下降。
为了进一步测试本发明提供的防蚀带的效果，还进行了具体的包覆效果及耐腐蚀性能测试，具体测试结果如图1-2所示。
图1为实施例6制得的防蚀带在异形金属件上的包覆效果图，由图1可知，采用本发明实施例6制得的防蚀带在异形件上具有紧密的贴合效果。
图1为上述经过实施例6制得的防蚀带包覆后的异形件经1200h盐雾测试后异形金属件防腐效果图，由附图2可知，采用本发明制得的防蚀带包覆的异形件未被腐蚀。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种柔性防蚀带，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
Figure FDA0003565903900000011
2.根据权利要求1所述的一种柔性防蚀带，其特征在于，所述脂肪族聚氨酯树脂为固含量30-50％、断裂伸长率≥500％的液体聚氨酯树脂。
3.根据权利要求1所述的一种柔性防蚀带，其特征在于，所述厌氧型不饱和聚酯树脂为182#不饱和聚酯树脂、189#不饱和聚酯树脂、191#不饱和聚酯树脂、192#不饱和聚酯树脂、196#不饱和聚酯树脂、3301#不饱和聚酯树脂中的一种或者几种。
4.根据权利要求1所述的一种柔性防蚀带，其特征在于，所述石墨烯树脂浆料为按重量份数计，由5-10份石墨烯、80-88份脂肪族聚氨酯树脂和2-10份分散剂，经共混、分散制备得到的功能浆料；
其中，所述脂肪族聚氨酯树脂为固含量30-50％、断裂伸长率≥500％的液体聚氨酯树脂；所述分散剂为DISPERBYK-110、DISPERBYK-130、DISPERBYK-161、DISPERBYK-163中的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的一种柔性防蚀带，其特征在于，所述增粘树脂为液体古马隆树脂、液体C9石油树脂、十二烷基酚树脂中的一种或者几种。
6.根据权利要求1所述的一种柔性防蚀带，其特征在于，所述引发剂为过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化甲异丁酮、过氧化苯甲酰中的一种或者几种；所述引发剂与厌氧型不饱和聚酯树脂的质量配比为(0.5～1.5):100。
7.根据权利要求1所述的一种柔性防蚀带，其特征在于，所述紫外吸收剂为UVP-327、UV-531、UV-9、UV-O中的一种或者几种；所述消泡剂为BYK-051N、BYK-052N、BYK-055、BYK-088中的一种或者几种；所述增稠剂为气相二氧化硅、有机膨润土和聚酰胺蜡中的一种或者几种。
8.一种权利要求1-7任一项所述的柔性防蚀带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将石墨烯树脂浆料、脂肪族聚氨酯树脂、厌氧型不饱和聚酯树脂、增粘树脂和消泡剂经剪切分散机在800-1000rpm转速下分散制得树脂混合液；
S2、向S1制得的树脂混合液中依次加入引发剂、紫外吸收剂和短切玻璃纤维并用剪切分散机在300-500rpm转速下分散10-30min，最后加入增稠剂分散均匀后制得涂布液；
S3、在离型膜上将S2制得的涂布液涂布成膜，涂膜厚度200μm，50-100℃下固化10-30min，即制得防蚀带。
9.一种权利要求8所述的方法制得的柔性防蚀带，其特征在于，所述防蚀带具有单面粘性。
10.一种权利要求1-9任一项所述的柔性防蚀带在异形件表面防腐蚀中的应用。
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