CN1580153A - 改性高氯化聚乙烯特种涂料 - Google Patents

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曹京宜
付大海
张锋
曹谊华
刘提敬
张洪志
杨光付
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Abstract

本发明涉及一种改性高氯化聚乙烯特种涂料，由高性能防锈底漆和耐候面漆配套组成，涂装时一般底漆涂装3道，面漆涂装2～3道。其底漆和面漆的主要成膜物质为高氯化聚乙烯树脂和改性树脂；该涂料的底漆和面漆均为单组份改性高氯化聚乙烯特种涂料，由高氯乙烯树脂、改性树脂、增塑剂、增韧剂、防锈颜、填料、分散剂、防沉剂等组成。从而，极大地提高了该类涂料的附着力等各种机械物理性能和耐候性能。

Description

改性高氯化聚乙烯特种涂料
技术领域
本发明涉及一种改性高氯化聚乙烯特种涂料，尤其是指由高氯化聚乙烯树脂(HCPE)和改性树脂为主要成膜物质的单组分涂料。
背景技术
在钢结构防腐工程中，涂料一直是其最主要、最经济有效的防腐蚀方法。目前船舶和一般钢结构的腐蚀突出表现在内部结构及暴露在阳光和盐雾等大气环境中部位的破坏。国内维修钢结构和船舱采用的还主要是醇酸及环氧酯防锈底漆，而外壳部位大多采用醇酸涂料。这些品种的防锈漆和面漆因其耐水、耐候、耐化学品性能差，只有1-2年的保护期限，在严酷环境甚至少于半年。在大型防腐工程中逐步开始使用氯化橡胶、环氧系列涂料，但环氧涂料一般只适用于内防腐作底漆，因易粉化、耐候性能不佳，不作外防腐面漆使用。氯化橡胶涂料储存性能不够稳定，而且氯化橡胶一般是用天然橡胶合成，我国天然橡胶资源贫乏，每年需大量进口，所以制成的涂料成本较高，比醇酸类涂料高出80％以上；另外，由于采用CCl4等溶剂生产氯化橡胶的工艺造成大气臭氧层的破坏及对人体的致癌作用，其生产受到限制，欧洲几个大厂相继停产，导致进口氯化橡胶价格上扬，发达国家规定2000年禁止它的生产，而我国也将在2010年限制氯化橡胶的生产。国外积极寻找其替代用品，其中共聚法生产的氯醋树脂、MP氯醚树脂和HCPE树脂的应用逐渐扩大。但是MP树脂价格太高，而氯醋树脂的耐水性欠佳，因此，国内外将主要发展方向转向高氯化聚乙烯(HCPE)，而且HCPE树脂的成本也较氯化橡胶低。以HCPE树脂取代氯化橡胶、氯磺化聚乙烯树脂是一个必然的趋势。需要研制一种性能优良、价格低廉，且大大提高保护年限的通用型防锈涂料和外防腐、耐老化涂料，可有效替代目前使用的醇酸、环氧酯、丙烯酸、氯化橡胶等涂料。
高氯化聚乙烯树脂，简称高氯乙烯树脂(HCPE)，一般是指含氯量超过60％的聚氯乙烯树脂。因其分子链结构中不含双键，结构饱和，含氯量高，氯原子呈无规则分布，因此赋予它耐水、耐磨、耐候、耐矿物油、耐化学品、无毒、阻燃等优异性能。但由于HCPE树脂是聚氯乙烯进一步氯化的产物，属脆性树脂，单独的HCPE涂层对各种基体表面的附着力较差，如果表面处理或施工不当，会产生整张剥离的弊病。因此，用其作为涂料的成膜物质必须进行改性。
广泛筛选可与HCPE树脂相溶的改性树脂，改进涂层附着力差、易脱落的缺陷。在用各种树脂来改性时，必须考虑到既要改进HCPE树脂的缺点，又要尽量保留其优点。因此，应采用那些用量少而效果大的树脂，有时可同时采用几种树脂进行改性。由于HCPE树脂结构饱和，分子中不含双键，极性较低，引入带有较多极性基团的树脂，可以改善防锈涂层的附着力和各项防腐蚀性能。在户外长久使用时，经紫外线曝晒后，漆膜易发黄、发粘，耐油和抗沾污性能随之下降。因此，在面漆中添加改性树脂的主要目的是提高涂膜的耐候性能(即保色、保光性能)，同时提高附着力和光泽等机械物理性能。
经试验，在防锈底漆中添加二甲苯甲醛树脂(间二甲苯与甲醛在酸催化剂存在下缩合而得到的一种粘稠树脂)，添加量为配方重量的5～10％，可大大提高涂层的附着力等机械物理性能和防锈、防腐蚀综合能力。在耐候面漆中添加玻璃化温度达到65～75℃的丙烯酸树脂，添加量为涂料配方重量的15～25％，极好地改善了涂料的耐老化性能，使涂膜在长期日光曝晒下，不变色、不泛黄、不粉化、不脱落。各种高效颜填料和分散剂、稳定剂等助剂的合理配合使用，使该涂料具有综合防腐效果。底、面漆涂料的配套使用，可解决各种基材表面涂装的内、外防腐蚀难题，
目前国内已有少量厂家生产高氯化聚乙烯品种的涂料，但用于高湿、高盐雾、用于长期日光曝晒等严酷环境的配套涂料仍属空白。如CN1126743A专利所述的“HCPE-特种带锈防锈防腐漆”，未加入与本配方相同的改性树脂，配方组成也差异极大，且是一种底、面合一的涂料；其机械物理性能和各项综合防腐蚀、耐老化指标都低于本配套涂料的各项性能指标。
研制用于严酷腐蚀环境的通用性高氯乙烯防锈漆及高效耐候面漆，对于提高钢结构防锈涂料及外防腐耐老化涂料的质量和使用年限，增强涂料的整体配套性能，将起到极大的推动作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性高氯化聚乙烯特种涂料，以高氯化聚乙烯树脂为主要成膜物质，添加改性高效树脂(如底漆中加入二甲苯甲醛树脂，面漆中加入玻璃化温度为65～75℃的丙烯酸树脂)来改善该涂料的附着力、耐候性等各种性能，配以独特的配方设计，添加高效分散剂、增塑剂、增韧剂、防沉剂以及耐蚀的防锈、抗老化颜填料等组成特种防腐涂料。
本发明是提供一种改性高氯化聚乙烯特种涂料，包括防锈底漆和耐候面漆；防锈底漆按重量比的配方为，
(1)高氯化聚乙烯树脂为15，
(2)二甲苯甲醛树脂为3～8，
(3)增塑剂为5～10，
(4)增韧剂为0.5～1，
(5)稳定剂为0.1～0.5，
(6)混合溶剂，二甲苯为3～10，除二甲苯之外的芳烃溶剂为20～40，
(7)防锈颜、填料，铁红为5～8，云母氧化铁灰为5～10，铝粉为1～2，磷酸盐为1～2，石墨为3～8，云母为5～12，
(8)防沉剂为0.1～0.5；
而耐候面漆按重量比的配方为，
(1)高氯化聚乙烯树脂为13，
(2)玻璃化温度为65～75℃的丙烯酸树脂为18～26，
(3)增塑剂为5～10，
(4)增韧剂为1～1.5，
(5)稳定剂为0.6-0.9，
(6)混合溶剂：二甲苯为10～20，除二甲苯之外的芳烃溶剂为20～30，
(7)分散剂为0.2～0.5，
(8)耐老化颜、填料：钛白为10～15，云母为3～8，硫酸钡为4～10。
本发明还提供一种改性高氯化聚乙烯特种涂料，所述增塑剂为氯化石蜡、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种的混合物；所述增韧剂为双酚A型环氧树脂或丙烯酸钠；所述稳定剂为亚磷酸苯酯类、磷酸三苯酯、硬脂酸类、氢化蓖麻油中的一种或几种的混合物。
本发明还提供一种涂料的制品，所述防锈底漆涂装3道，该防锈底漆涂膜厚度为120～150μm；而所述耐候面漆涂装2～3道，该耐候面漆的涂膜厚度为80～100μm。
本发明极大地提高了该类涂料的附着力等各种机械物理性能和耐候性能。
具体实施方式
下面通过实例对本发明进行详细的说明：
实施例1、本发明的一个实施例为XB2215改性高氯化聚乙烯防锈底漆，按重量比的配方为：
(1)高氯化聚乙烯树脂(HCPE)：15，
(2)二甲苯甲醛树脂：5，
(3)增塑剂为：氯化石蜡7，
(4)增韧剂为：双酚A型环氧树脂0.8，
(5)稳定剂为：亚磷酸三苯酯：0.25，
(6)混合溶剂为：二甲苯10，S100号芳烃溶剂30，
(7)防锈颜、填料为：铁红8，云母氧化铁灰8，铝粉1.5，磷酸盐1.2，石墨5，云母8，
(8)防沉剂为：有机膨润土0.25。
所述增塑剂采用氯化石蜡、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种的混合物，优选为氯化石蜡；所述增韧剂采用双酚A型环氧树脂或丙烯酸钠；所述稳定剂采用亚磷酸苯酯类、磷酸三苯酯、硬脂酸类、氢化蓖麻油中的一种或几种的混合物，优选为亚磷酸三苯酯；所述防沉剂采用气相二氧化硅、有机膨润土或甲基吡咯烷酮的一种或几种的混合物。所述的“除二甲苯之外的芳烃溶剂”可以采用甲苯、三甲苯，优选为三甲苯，如扬州华伦化工公司生产的S100号芳烃溶剂。
该产品单组分，作为防锈底漆使用，铁红色，其性能特点为：
1.该涂料具有优异防腐性能，耐水、耐盐雾、耐磨、防锈、耐阴极保护和耐老化性能。
2.快干性，属溶剂挥发、物理干燥成膜的单组分涂料，施工方便。一般在室温条件下，0.5小时即表干。
3.具有优异的低温施工性能，可在-20℃～50℃的环境中施工，涂装不受季节限制，无最长施工间隔要求。
4.具有极强的附着力和优良的机械物理性能，柔韧性高好、抗冲击强度高，耐磨性能独特。
5.重涂及修补性好，维修方便。漆膜层与层之间互溶为一体，有优异的层间附着力。与醇酸、氯化橡胶、丙烯酸等涂料配套良好。其主要技术指标如表1所示。
“XB22l5改性高氯化聚乙烯防锈底漆”的主要技术指标
   检测项目     技术指标     检验数据
   颜色与外观     铁红色     符合标准
   粘度(涂-4，25℃)，S     60-80     70
   比重，g/cm3     约1.25     1.25
   细度，μm     ≤80     60
   干燥时间，h     表干≤1，实干≤12     表干0.5，实干9
   附着力(划圈法)，级     1-2     1
   柔韧性，mm     1     1
   冲击强度，cm     ≥40     50
   固体含量，％     ≥50     53
   理论用漆量，Kg/m2.道     0.20     符合标准
   标准膜厚，μm/道     ≥30     35
   耐酸性(10％H2SO4)     30d漆膜无变化     符合标准
   耐碱性(10％NaOH)     30d漆膜无变化     符合标准
   耐油柴或汽油-水     30d漆膜无变化     符合标准
   耐盐水(3.5％Nacl)     90d漆膜无变化     ＞1年无变化
   盐雾试验     30d无变化     符合标准
   耐蒸馏水     90d漆膜无变化     ＞1年无变化
   配套性能     与现用的氯化橡胶、醇酸、酚醛、环氧酯、丙烯酸涂料配套良好，不脱层     符合标准
   储存期，a     ≥1     符合标准
实施例2、本发明的另一个实施例为XB2216丙烯酸改性高氯化聚乙烯船壳漆，按重量比的配方为：
(1)高氯化聚乙烯树脂(HCPE)：13
(2)玻璃化温度为72℃的丙烯酸树脂：14
(3)增塑剂为：氯化石蜡：8
(4)增韧剂为：双酚A型环氧树脂：1.2
(5)稳定剂为：亚磷酸三苯酯：0.8
(6)混合溶剂为：二甲苯15，S100号芳烃溶剂30
(7)分散剂为：BYK-163溶液0.3
(8)耐老化颜、填料为：钛白11.7，云母4，硫酸钡6。
所述增塑剂为氯化石蜡、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种的混合物，优选为氯化石蜡；所述增韧剂为双酚A型环氧树脂或丙烯酸钠；所述稳定剂为亚磷酸苯酯类、磷酸三苯酯、硬脂酸类、氢化蓖麻油中的一种或几种的混合物，优选为亚磷酸三苯酯；所述分散剂为丙烯酸酯类高分子嵌段共聚物溶液，如BYK-163、BYK-181、BYK-VP-354中的一种或几种的混合物。所述的“除二甲苯之外的芳烃溶剂”可以采用甲苯、三甲苯，优选为三甲苯、如扬州华伦化工公司生产的S100号芳烃溶剂。
该产品单组分，作为外防腐面漆使用，其性能特点为：
1.该涂料具有突出的耐大气老化、抗紫外线降解、耐臭氧性能。
2.单组分、快干、漆膜饱满、高光泽，施工简便。
3.具有优异的低温施工性能，可在-20℃～50℃的环境中施工，涂装不受季节限制，无最长施工间隔要求。
4.具有极强的附着力和优良的机械物理性能，柔韧性高好、抗冲击强度高，耐磨性能独特。
5.重涂及修补性好，维修方便。可与环氧、环氧沥青、氯化橡胶、醇酸、丙烯酸等涂料配套使用，有优异的层间附着力。
6.耐盐雾、耐水和干湿交替性能良好。
其主要技术指标如表2所示。
“XB2216改性高氯化聚乙烯船壳漆”的主要技术指标
    检测项目     技术指标     检验数据
    颜色与外观     海灰色     符合标准
    粘度(涂-4，25℃)，     40-60     45
S
比重，g/cm3     约1.20     1.18
细度，μm     ≤60     40
干燥时间，h   表干≤1，实干≤12     表干0.5，实干10
附着力(划圈法)，级     1-2     1
柔韧性，mm     1     1
冲击强度，cm     ≥40     50
固体含量，％     ≥50     55
理论用漆量，Kg/m2.道     0.15     符合标准
标准膜厚，μm/道     ≥30     35
耐酸性(10％H2SO4)     30d漆膜无变化     符合标准
耐油柴或汽油-水     30d漆膜无变化     符合标准
耐盐水(3.5％Nacl)     90d漆膜无变化     ＞1年无变化
盐雾试验     300小时无变化     符合标准
耐蒸馏水     90d漆膜无变化     ＞1年无变化
耐候性能 漆膜变色≤4级，粉化≤3级，裂纹≤2级 漆膜变色≤3级，粉化≤1级，无裂纹，综合性能良好
储存期，a     ≥1     符合标准
本发明涂有所述涂料的制品，所述防锈底漆涂装3道，该防锈底漆涂膜厚度为120～150μm；而所述耐候面漆涂装2～3道，该耐候面漆的涂膜厚度为80～100μm；两种涂料配套使用。
实施例1“XB2215改性高氯化聚乙烯防锈底漆”和实施例2“XB2216丙烯酸改性高氯化聚乙烯船壳漆”配套使用后，整体防护涂层达到的主要性能指标见表3。
表3 配套涂层的主要性能指标
检测项目     技术指标     检验数据
颜色与外观     海灰色     符合标准
厚度，μm     ≥150     200
干燥时间，h   表干≤1，实干≤12     表干0.5，实干10
涂装间隔，h     ≤24     12
附着力(划圈法)，级     1-2     1
附着力(拉开法)，Mpa     ≥2     3
柔韧性，mm     1     1
冲击强度，cm     ≥40     50
固体含量，％     ≥50     55
耐酸性(10％H2SO4)     30d漆膜无变化     符合标准
耐油柴或汽油-水     30d漆膜无变化     符合标准
耐碱性(10％NaOH)     30d漆膜无变化     符合标准
耐盐水(3.5％Nacl)     90d漆膜无变化     ＞1年无变化
盐雾试验     600小时无变化     符合标准
耐蒸馏水     90d漆膜无变化     ＞1年无变化
耐候性能 漆膜变色≤4级，粉化≤3级，裂纹≤2级 漆膜变色≤3级，粉化≤1级，无裂纹，综合性能良好
储存期，a     ≥1     符合标准

Claims (3)

1、一种改性高氯化聚乙烯特种涂料，包括防锈底漆和耐候面漆；其特征是：防锈底漆按重量比的配方为，
(1)高氯化聚乙烯树脂为15，
(2)二甲苯甲醛树脂为3～8，
(3)增塑剂为5～10，
(4)增韧剂为0.5～1，
(5)稳定剂为0.1～0.5，
(6)混合溶剂，二甲苯为3～10，除二甲苯外的其它芳烃溶剂为20～40，
(7)防锈颜、填料，铁红为5～8，云母氧化铁灰为5～10，铝粉1～2，磷酸盐1～2，石墨为3～8，云母为5～12，
(8)防沉剂为0.1～0.5；
而耐候面漆按重量比的配方为，
(1)高氯化聚乙烯树脂为13，
(2)玻璃化温度65～75℃的丙烯酸树脂为18～26，
(3)增塑剂为5～10，
(4)增韧剂为1～1.5，
(5)稳定剂为0.6～0.9，
(6)混合溶剂，二甲苯为10～20，除二甲苯外的其它芳烃溶剂为20～30，
(7)分散剂为0.2～0.5，
(8)耐老化颜、填料，钛白为10～15，云母为3～8，硫酸钡为4～10。
2、按权利要求1所述的改性高氯化聚乙烯特种涂料，其特征是：所述增塑剂为氯化石蜡、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种的混合物；所述增韧剂为双酚A型环氧树脂或丙烯酸钠；所述稳定剂为亚磷酸苯酯类、磷酸三苯酯、硬脂酸类、氢化蓖麻油中的一种或几种的混合物。
3、一种涂有权利要求1或2所述涂料的制品，其特征是：所述防锈底漆涂装3道，该防锈底漆涂膜厚度为120～150μm；而所述耐候面漆涂装2～3道，该耐候面漆的涂膜厚度为80～100μm。
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