TWI707013B

TWI707013B - 樹脂塗料

Info

Publication number: TWI707013B
Application number: TW108140063A
Authority: TW
Inventors: 孫啓發; 李柏齊; 張文宇
Original assignee: 勝一化工股份有限公司
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2020-10-11
Also published as: TW202118837A

Abstract

一種樹脂塗料，包括經表面改質之碳的同素異形體及樹脂。經表面改質之碳的同素異形體具有sp2結構且C：O比例為50:1至800:1，在320 nm至750 nm波長下的吸光值（Absorbance）為0.5至2.5。

Description

樹脂塗料

本發明是有關於一種樹脂塗料，且特別是有關於一種含有經表面改質之碳的同素異形體之樹脂塗料。

在室外環境中，通常使用樹脂塗料對物件設備（例如欄杆、管道或門窗等建材）進行塗布，以發揮保護或裝飾的作用。然而，當樹脂塗料長期暴露於室外環境時，在日曬的作用下，基於UV光對樹脂的破壞，可能縮短使用壽命，同時也存在安全風險。另一方面，在海洋塗料、儲槽塗料以及實驗室反應器塗料方面，也需要樹脂塗料具備更佳的耐化性及耐腐蝕性，以應用於惡劣環境及高腐蝕環境。

在現有的底漆-面漆複合塗層中，造成腐蝕的因素包括環境因素、工程因素或其他人為因素。環境因素例如是酸雨、海風(含鹽)、潮濕或強日照；工程因素例如是鐵件撞擊敲打、塗料附著力不佳、塗料阻水氣能力差、面漆耐候性差、底漆保護能力不足或表面處理不佳；其他人為因素例如是刮傷、撞擊或環境中存在其他具腐蝕性的化學物質。

基於上述，如何提升樹脂塗料的耐化性、抗UV特性、附著力以及耐腐蝕效能，為本領域技術發展的重要課題。

本發明提供一種樹脂塗料，具有更佳的耐化性、抗UV特性（吸光值提升）、抗腐蝕力、對金屬基材的高附著力及還原力，適合作為室外塗料、海洋塗料、儲槽塗料以及實驗室反應器塗料。

本發明的樹脂塗料，包括第一經表面改質之碳的同素異形體及第一樹脂。第一經表面改質之碳的同素異形體具有sp2結構且C：O比例為50:1至800:1，在320 nm至750 nm波長下的吸光值（Absorbance）為0.5至2.5。

在本發明的一實施例中，以樹脂塗料的總重量計，第一經表面改質之碳的同素異形體的含量為0.05 wt%至1 wt%，第一樹脂的含量為10 wt%至25 wt%。

在本發明的一實施例中，第一經表面改質之碳的同素異形體包括石墨烯或奈米鑽石。

在本發明的一實施例中，第一樹脂包括環氧樹脂（Epoxy）。

在本發明的一實施例中，第一經表面改質之碳的同素異形體的表面改質方法包括：使用強酸溶液打斷碳的同素異形體的π鍵，再以氧化作用於經打斷的π鍵上鍵結能夠與水形成氫鍵的取代基；以及使用弱鹼溶液在pH值為7.5至9的反應條件下進行還原反應，以使第一經表面改質之碳的同素異形體的C：O比例為50:1至800:1。

在本發明的一實施例中，弱鹼溶液包括2%至8%的碳酸氫鈉水溶液。

在本發明的一實施例中，強酸溶液包括硫酸水溶液或硝酸水溶液。

在本發明的一實施例中，取代基包括羧基、羥基或醯胺基。

在本發明的一實施例中，樹脂塗料作為底漆使用，在底漆上設置面漆，面漆包括第二經表面改質之碳的同素異形體，其具有sp2結構且C：O比例為50:1至800:1，在320 nm至750 nm波長下的吸光值為0.5至3。

在本發明的一實施例中，在底漆及面漆之間設置中塗漆，中塗漆包括第三經表面改質之碳的同素異形體，其具有sp2結構且C：O比例為10:1至300:1，在320 nm至750 nm波長下的吸光值為0.5至3。

在本發明的一實施例中，第二經表面改質之碳的同素異形體包括石墨烯或奈米鑽石。

在本發明的一實施例中，面漆更包括第二樹脂，所述第二樹脂包括環氧矽樹脂。

在本發明的一實施例中，第三經表面改質之碳的同素異形體包括石墨烯或奈米鑽石。

在本發明的一實施例中，中塗漆更包括第三樹脂，第三樹脂包括環氧樹脂。

在本發明的一實施例中，第二經表面改質之碳的同素異形體的表面改質方法包括：使用強酸溶液打斷碳的同素異形體的π鍵，再以氧化作用於經打斷的π鍵上鍵結能夠與水形成氫鍵的取代基；以及使用弱鹼溶液在pH值為7.5至9的反應條件下進行還原反應，以使第二經表面改質之碳的同素異形體的C：O比例為50:1至800:1。

在本發明的一實施例中，第三經表面改質之碳的同素異形體的表面改質方法包括：使用強酸溶液打斷碳的同素異形體的π鍵，再以氧化作用於經打斷的π鍵上鍵結能夠與水形成氫鍵的取代基；以及使用弱鹼溶液在pH值為7.5至9的反應條件下進行還原反應，以使第三經表面改質之碳的同素異形體的C：O比例為10:1至300:1。

基於上述，本發明的樹脂塗料作為底漆使用，具有導電性，可增加鋅粉的還原能力及樹脂的附著力。在底漆上設置的面漆具有優良吸光能力及耐候能力，使樹脂不粉化或劣化，進而有效保護底漆及中塗漆。底漆及面漆之間設置的中塗漆可使水氣無法順利透過到達基材表面。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例作詳細說明如下。

在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍，是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值範圍的記載，涵蓋該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍，如同在說明書中明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。 > 底漆 >

本發明提供一種樹脂塗料，包括第一經表面改質之碳的同素異形體及樹脂。第一經表面改質之碳的同素異形體具有sp2結構且C：O比例例如是50:1至800:1，在320 nm至750 nm波長下的吸光值（Absorbance）例如是0.5至2.5。此外，透過BET檢驗，第一經表面改質之碳的同素異形體之比表面積例如是10 m ²/g至30 m ²/g；利用FTIR檢驗，其中存在CO、OH、COOH等官能基團。第一經表面改質之碳的同素異形體之粒徑例如是1μm至20μm，利用拉曼檢驗所得ID/IG比例例如是0.0至0.3。如此一來，當樹脂塗料作為底漆使用時，具有導電性及陰極防護作用，供應電子避免腐蝕，且可增加鋅粉的還原能力及樹脂的附著力。

在本實施例中，第一經表面改質之碳的同素異形體的表面改質方法包括：使用強酸溶液打斷碳的同素異形體的π鍵，再以氧化作用於經打斷的π鍵上鍵結能夠與水形成氫鍵的取代基；以及使用弱鹼溶液在pH值例如是7.5至9的反應條件下進行還原反應，以使第一經表面改質之碳的同素異形體的C：O比例例如是50:1至800:1。更詳細而言，弱鹼溶液可包括2%至8%的碳酸氫鈉水溶液，強酸溶液可包括硫酸水溶液或硝酸水溶液，取代基可包括羧基、羥基或醯胺基。

在本實施例中，以樹脂塗料的總重量計，第一經表面改質之碳的同素異形體的含量例如是0.05 wt%至1 wt%，第一樹脂的含量例如是10 wt%至25 wt%。第一經表面改質之碳的同素異形體可包括石墨烯或奈米鑽石，第一樹脂可包括環氧樹脂（Epoxy）。更詳細而言，本發明的樹脂塗料可製成油性底漆或水性底漆，且配方組成因而有所不同。無論是油性底漆或水性底漆，配方皆不使用重金屬鉛，且盡可能降低鋅粉的使用量，以減少成本。

在油性底漆中，以樹脂塗料的總重量計，第一經表面改質之碳的同素異形體的含量例如是0.05 wt%至1 wt%（以增加抗腐蝕力），第一樹脂的含量例如是10 wt%至15 wt%（成膜作用相關），增稠劑的含量例如是0.2 wt%至1 wt%（增加黏稠度），二甲苯溶劑的含量例如是10 wt%至15 wt%，異丁醇溶劑的含量例如是3 wt%至10 wt%，分散劑的含量例如是0.2 wt%至5 wt%（可增加塗層潤濕度），流平劑的含量例如是0.5 wt%至5 wt%（使塗刷平整），鋅粉的含量例如是50 wt%至80 wt%（還原能力相關），固化劑（交聯劑）的含量例如是8 wt%至15 wt%。

在水性底漆中，以樹脂塗料的總重量計，第一經表面改質之碳的同素異形體的含量例如是0.05 wt%至0.8 wt%（以增加抗腐蝕力），第一樹脂的含量例如是15 wt%至25 wt%，分散劑的含量例如是5 wt%至10 wt%（可增加塗層潤濕度），流平劑的含量例如是0.5 wt%至2 wt%（使塗刷平整），鋅粉的含量例如是50 wt%至85 wt%（還原能力相關），防沉劑的含量例如是5 wt%至10 wt%（避免沉澱），固化劑（交聯劑）的含量例如是5 wt%至15 wt%。 > 面漆 >

本發明的樹脂塗料作為底漆使用，且更可在底漆上設置面漆，面漆包括第二經表面改質之碳的同素異形體及第二樹脂。第二經表面改質之碳的同素異形體具有sp2結構且C：O比例例如是50:1至800:1，在320 nm至750 nm波長下的吸光值例如是0.5至3。此外，透過BET檢驗，第二經表面改質之碳的同素異形體之比表面積例如是5 m ²/g至30 m ²/g；利用FTIR檢驗，其中存在CO、OH、COOH等官能基團。第二經表面改質之碳的同素異形體之粒徑例如是1μm至20μm，利用拉曼檢驗所得ID/IG比例例如是0.0至0.3。如此一來，本發明的面漆吸光能力強且具備耐候能力，可使樹脂不粉化或劣化，進而有效地保護底漆及中塗漆。

在本實施例中，第二經表面改質之碳的同素異形體的表面改質方法包括：使用強酸溶液打斷碳的同素異形體的π鍵，再以氧化作用於經打斷的π鍵上鍵結能夠與水形成氫鍵的取代基；以及使用弱鹼溶液在pH值例如是7.5至9的反應條件下進行還原反應，以使第二經表面改質之碳的同素異形體的C：O比例例如是50:1至800:1。更詳細而言，弱鹼溶液可包括2%至8%的碳酸氫鈉水溶液，強酸溶液可包括硫酸水溶液或硝酸水溶液，取代基可包括羧基、羥基或醯胺基。

在本實施例中，第二經表面改質之碳的同素異形體可包括石墨烯或奈米鑽石，第二樹脂可包括環氧矽樹脂。以面漆組成物的總重量計，第二經表面改質之碳的同素異形體的含量例如是0.1 wt%至1 wt%（以增加抗腐蝕力），第二樹脂的含量例如是25 wt%至32 wt%（成膜作用相關），增稠劑的含量例如是0.1 wt%至5 wt%（增加黏稠度），二甲苯溶劑的含量例如是10 wt%至20 wt%，異丁醇溶劑的含量例如是3 wt%至8 wt%，分散劑的含量例如是0.5 wt%至2 wt%（可增加塗層潤濕度），流平劑的含量例如是0.5 wt%至1.5 wt%（使塗刷平整），鈦白粉的含量例如是5 wt%至10 wt%（耐候抗UV白色顏料），硫酸鋇填充粉的含量例如是8 wt%至15 wt%，磷酸鋅填充粉的含量例如是1 wt%至3 wt%，矽麗粉填充粉的含量例如是20 wt%至30 wt%，防沉劑的含量例如是3 wt%至10 wt%（避免沉澱），交聯劑的含量例如是3 wt%至10 wt%。 > 中塗漆 >

本發明可在底漆及面漆之間設置中塗漆，中塗漆包括第三經表面改質之碳的同素異形體及第三樹脂。第三經表面改質之碳的同素異形體具有sp2結構且C：O比例例如是10:1至300:1，在320 nm至750 nm波長下的吸光值例如是0.5至3。此外，透過BET檢驗，第三經表面改質之碳的同素異形體之比表面積例如是10 m ²/g至50 m ²/g；利用FTIR檢驗，其中存在CO、OH、COOH等官能基團。第三經表面改質之碳的同素異形體之粒徑例如是1μm至20μm，利用拉曼檢驗所得ID/IG比例例如是0.0至0.3。如此一來，中塗漆可有效地使水氣無法順利通過到達基材表面。

在本實施例中，第三經表面改質之碳的同素異形體的表面改質方法包括：使用強酸溶液打斷碳的同素異形體的π鍵，再以氧化作用於經打斷的π鍵上鍵結能夠與水形成氫鍵的取代基；以及使用弱鹼溶液在pH值例如是7.5至9的反應條件下進行還原反應，以使第三經表面改質之碳的同素異形體的C：O比例例如是10:1至300:1。更詳細而言，弱鹼溶液可包括2%至8%的碳酸氫鈉水溶液，強酸溶液可包括硫酸水溶液或硝酸水溶液，取代基可包括羧基、羥基或醯胺基。

在本實施例中，第三經表面改質之碳的同素異形體可包括石墨烯或奈米鑽石，第三樹脂可包括環氧樹脂。以中塗漆組成物的總重量計，第三經表面改質之碳的同素異形體的含量例如是0.1 wt%至2 wt%，第三樹脂的含量例如是20 wt%至30 wt%（成膜作用相關），增稠劑的含量例如是3 wt%至5 wt%（增加黏稠度），二甲苯溶劑的含量例如是5 wt%至10 wt%，異丁醇溶劑的含量例如是3 wt%至10 wt%，甲基異丁基酮（MIBK）溶劑的含量例如是3 wt%至10 wt%，分散劑的含量例如是0.1 wt%至2 wt%（可增加塗層潤濕度），流平劑的含量例如是0.1 wt%至2 wt%（使塗刷平整），Al/Zr表面處理TiO ₂的含量例如是3 wt%至8 wt%（作為色粉、填料），硫酸鋇填充粉的含量例如是5 wt%至10 wt%，磷酸鋅填充粉的含量例如是1 wt%至5 wt%，功能性填充劑的含量例如是5 wt%至20 wt%，交聯劑的含量例如是5 wt%至15 wt%。

在本發明的底漆、中塗漆及面漆複合塗料系統中，底漆、中塗漆及面漆的總塗層厚度例如是240μm。底漆的厚度例如是80μm至120μm，中塗漆的厚度例如是0μm至80μm，面漆的厚度例如是60μm至120μm。當面漆的厚度夠厚時，可以不用配置中塗漆。舉例而言，當底漆的厚度例如是120μm，面漆的厚度例如是120μm時，中塗漆的厚度例如是0μm，亦即，可以不用塗佈中塗漆。

本發明的底漆、中塗漆及面漆複合塗料系統具有良好的耐候能力，測試結果△E為0.061。附著性的評估方法採用百格附著性測試，測試方法是用百格刀在測試樣本（玻璃材料）表面劃10×10個(100個)1 mm×1 mm小網格，每一條劃線深及塗料的底層。之後，用毛刷將測試區域的碎片刷乾淨，再用3M 600號膠紙或等同效力的膠紙牢牢黏住被測試小網格，並用橡皮擦用力擦拭膠帶，以加大膠帶與被測區域的接觸面積及力度。接著，用手抓住膠帶一端，在垂直方向（90°）迅速扯下膠紙，同一位置進行2次相同試驗。本發明的底漆、中塗漆及面漆複合塗料系統之百格附著性測試結果為4B，具有良好附著力。

以下，藉由實驗例來詳細說明上述實施例所提出的底漆、中塗漆及面漆複合塗料系統。然而，下述實驗例並非用以限制本發明。 實驗例

為了證明將本發明的底漆、中塗漆及面漆複合塗料系統具有優良耐化性、抗UV特性（吸光值提升）、抗腐蝕力、對金屬基材的附著力及還原力，以下特別作此實驗例。 鹽水防鏽測試

將本發明的底漆、中塗漆及面漆複合塗料系統以不同厚度進行塗佈，再進行720小時的鹽水噴霧加速測試以評估防鏽能力，實驗結果列於以下表1中。如下方表1所示，本發明的底漆、中塗漆及面漆複合塗料系統進行720小時的鹽水噴霧加速測試的結果，均呈現不生鏽的實驗結果，因此，可得知本發明的底漆、中塗漆及面漆複合塗料系統具有良好的防鏽效果。表1

塗層	實例1	實例2	實例3	實例4
底漆厚度(μm)	120	120	100	80
中塗漆厚度(μm)	0	60	60	80
面漆厚度(μm)	120	60	80	80
總厚度(μm)	240	240	240	240
測試結果	不生鏽	不生鏽	不生鏽	不生鏽

綜上所述，本發明的樹脂塗料作為底漆使用，具有導電性，可增加鋅粉的還原能力及樹脂的附著力。在底漆上設置的面漆具有優良吸光能力及耐候能力，使樹脂不粉化或劣化，進而有效保護底漆及中塗漆。底漆及面漆之間設置的中塗漆可使水氣無法順利透過到達基材表面。此外，經百格附著性測試結果，驗證了本發明的底漆、中塗漆及面漆複合塗料系統具有良好附著力，經鹽水防鏽測試結果，更驗證了本發明的底漆、中塗漆及面漆複合塗料系統具有優良的防鏽能力。

無

Claims

一種樹脂塗料，包括：第一經表面改質之碳的同素異形體，其具有sp2結構且C：O比例為50：1至800：1，在320nm至750nm波長下的吸光值(Absorbance)為0.5至2.5；以及第一樹脂，其中所述樹脂塗料作為底漆使用，在所述底漆上設置面漆，所述面漆包括第二經表面改質之碳的同素異形體，其具有sp2結構且C：O比例為50：1至800：1，在320nm至750nm波長下的吸光值為0.5至3。
如申請專利範圍第1項所述的樹脂塗料，其中以所述樹脂塗料的總重量計，所述第一經表面改質之碳的同素異形體的含量為0.05wt%至1wt%，所述第一樹脂的含量為10wt%至25wt%。
如申請專利範圍第1項所述的樹脂塗料，其中所述第一經表面改質之碳的同素異形體包括石墨烯或奈米鑽石。
如申請專利範圍第1項所述的樹脂塗料，其中所述第一樹脂包括環氧樹脂(Epoxy)。
如申請專利範圍第1項所述的樹脂塗料，其中所述第一經表面改質之碳的同素異形體的表面改質方法包括：使用強酸溶液打斷碳的同素異形體的π鍵，再以氧化作用於經打斷的π鍵上鍵結能夠與水形成氫鍵的取代基；以及使用弱鹼溶液在pH值為7.5至9的反應條件下進行還原反應，以使所述第一經表面改質之碳的同素異形體的C：O比例為50：1至800：1。
如申請專利範圍第5項所述的樹脂塗料，其中所述弱鹼溶液包括2%至8%的碳酸氫鈉水溶液。
如申請專利範圍第5項所述的樹脂塗料，其中所述強酸溶液包括硫酸水溶液或硝酸水溶液。
如申請專利範圍第5項所述的樹脂塗料，其中所述取代基包括羧基、羥基或醯胺基。
如申請專利範圍第1項所述的樹脂塗料，其中在所述底漆及所述面漆之間設置中塗漆，所述中塗漆包括第三經表面改質之碳的同素異形體，其具有sp2結構且C：O比例為10：1至300：1，在320nm至750nm波長下的吸光值為0.5至3。
如申請專利範圍第1項所述的樹脂塗料，其中所述第二經表面改質之碳的同素異形體包括石墨烯或奈米鑽石。
如申請專利範圍第1項所述的樹脂塗料，其中所述面漆更包括第二樹脂，所述第二樹脂包括環氧矽樹脂。
如申請專利範圍第9項所述的樹脂塗料，其中所述第三經表面改質之碳的同素異形體包括石墨烯或奈米鑽石。
如申請專利範圍第9項所述的樹脂塗料，其中所述中塗漆更包括第三樹脂，所述第三樹脂包括環氧樹脂。
如申請專利範圍第1項所述的樹脂塗料，其中所述第二經表面改質之碳的同素異形體的表面改質方法包括：使用強酸溶液打斷碳的同素異形體的π鍵，再以氧化作用於經打斷的π鍵上鍵結能夠與水形成氫鍵的取代基；以及使用弱鹼溶液在pH值為7.5至9的反應條件下進行還原反應，以使所述第二經表面改質之碳的同素異形體的C：O比例為50：1至800：1。
如申請專利範圍第9項所述的樹脂塗料，其中所述第三經表面改質之碳的同素異形體的表面改質方法包括：使用強酸溶液打斷碳的同素異形體的π鍵，再以氧化作用於經打斷的π鍵上鍵結能夠與水形成氫鍵的取代基；以及使用弱鹼溶液在pH值為7.5至9的反應條件下進行還原反應，以使所述第三經表面改質之碳的同素異形體的C：O比例為10：1至300：1。
如申請專利範圍第14項或第15項所述的樹脂塗料，其中所述弱鹼溶液包括2%至8%的碳酸氫鈉水溶液。
如申請專利範圍第14項或第15項所述的樹脂塗料，其中所述強酸溶液包括硫酸水溶液或硝酸水溶液。
如申請專利範圍第14項或第15項所述的樹脂塗料，其中所述取代基包括羧基、羥基或醯胺基。