一種改性環氧無溶劑塗料的製作方法

2023-06-12 03:50:41

專利名稱：一種改性環氧無溶劑塗料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種改性環氧無溶劑塗料，尤其涉及一種能夠在潮溼表面以及水下施工固化的雙組份改性環氧無溶劑塗料。
背景技術：
在重防腐蝕領域中，傳統的純環氧塗料對基材表面處理的要求比較高，特別是對基材表面的水份和鹽分含量的控制比較嚴格。當施工環境的溼度大於65%，或者是環境溫度低於露點TC時均不推薦進行塗裝施工，其主要原因就是在此條件下空氣中的水份容易在基材上凝露，從而使基材處於潮溼狀態。當基材表面處於潮溼狀態時，產生的最大的問題就是會使得塗料與基材之間的附著力變差，其次，潮溼的基材表面還容易產生白樺即環氧塗料固化劑中的活性胺與水份以及二氧化碳三者發生化學反應所生產的銨鹽，這也會進一步導致塗料與基材之間的附著力變差、塗膜表面發粘並使環氧與胺固化劑固化不充分，而優異的附著力又是塗料具備良好防腐蝕性能的前提條件。在海洋防腐蝕的某些領域，如海洋鑽井平臺樁腿的潮差區、飛濺區、橋墩、碼頭，其基材表面由於受到潮水的影響基本是處於潮溼狀態的；在水下管道及礦井、隧道、儲水池、水閘、水庫等領域，則需要能在水下施工固化的防腐蝕塗料。顯然，傳統的環氧塗料無法滿足上述領域的要求。因此，急需開發一種能夠排擠掉潮溼表面的水分且在基材表面迅速鋪展和粘附的塗料，以滿足在潮溼表面及水下施工固化且防腐蝕性能優異的要求。

發明內容
本發明的目的是提供一種能夠在潮溼表面及水下施工固化，具備優異防腐性能的改性環氧無溶劑塗料。實現本發明目的的技術方案是一種改性環氧無溶劑塗料，由甲組分和乙組分構成，其特徵在於，甲組分由按重量份計的下述原料組成環氧值為O. 51 O. 56的液體環氧樹脂35 50，丙烯酸酯低聚物5 15，非活性稀釋劑5 15，潤溼分散劑O. 5 1，消泡劑O. 3 O. 6，顏料5 10，填料10 25，矽灰石長纖維5 10，螯合劑O. 5 1，防沉劑O. 2 O. 6，吸水劑O. 5 I. O ;其中，丙烯酸酯低聚物為Sartomer公司的M-Cure 202、M_Cure300中的一種或者兩種；非活性稀釋劑為V-276 ;潤溼分散劑為Lubrizol公司的Solsperse 13940 ;消泡劑為AFCONA公司的AFC0NA2722 ;螯合劑為Raybo公司的Raybo85、AkzoNobel公司的TDO中的一種或者兩種；防沉劑為R0CKW00D公司的G-1958 ;吸水劑為偶聯劑KH-560 ；乙組分由按重量份計的下述原料組成改性脂肪族多胺A 30 60，改性脂肪族多胺B 25 40，苯甲醇8 15，水楊酸I 5 ;其中，改性脂肪族多胺A由下述按重量份計的原料組成C12 C14單官能度縮水甘油醚40 45，三甲基六亞甲基二胺55 60 ;
改性脂肪族多胺B由下述按重量份計的原料組成雙酚F環氧樹脂30 35，間苯二甲胺60 70，苯甲醇3 5 ;甲、乙組分按照重量比為5:1混合，攪拌15min後即為改性環氧無溶劑塗料。上述改性環氧無溶劑塗料，其甲組分的具體製備步驟如下先將液體環氧樹脂與丙烯酸酯低聚物、非活性稀釋劑攪拌半小時混合均勻，然後加入潤溼分散劑及50%的消泡劑後，在3000r/min的轉速下分散15min，再加入防沉劑、顏料、填料、矽灰石長纖維，在3000r/min的轉速下分散I小時，然後加入剩餘的消泡劑、螯合劑以及吸水劑，繼續在3000r/min的轉速下分散15min即可得到甲組分，保存備用。上述改性環氧無溶劑塗料，其所述甲組分中的矽灰石長纖維為NYCO公司的MD1250W0LLAST0C0AT、M1250 W0LLAST0C0AT、400 W0LLAST0C0AT、M400 W0LLAST0C0AT、MD400W0LLAST0C0ATU0 W0LLAST0C0AT 中的一種或者是幾種。上述改性環氧無溶劑塗料，其所述甲組分中的顏料為二氧化鈦、炭黑、中鉻黃、酞菁藍中的一種或幾種；填料為滑石粉、硫酸鋇、石英粉、雲母粉中的一種或幾種。上述改性環氧無溶劑塗料，其乙組分的具體製備步驟如下(A)製備改性脂肪族多胺A在反應容器中，加入55 60重量份的三甲基六亞甲基二胺後，用水浴使其溫度保持在15 20°C並在900轉/分鐘的攪拌速度下，滴加40 45重量份的C12 C14單官能度縮水甘油醚，3 4小時內滴加完畢，繼續在15 20°C保溫3小時後停止攪拌，所得物料溫度降至室溫，出料即為改性脂肪族多胺A，保存備用；(B)製備改性脂肪族多胺B在反應容器中，加入60 70重量份的間苯二甲胺後，用水浴使其溫度保持在60 80°C並在900轉/分鐘的攪拌速度下，將用3 5重量份的苯甲醇稀釋的30 35重量份的雙酚F環氧樹脂溶液滴入，I. 5 2小時內滴加完畢，繼續在60 80°C保溫I小時後停止攪拌，所得物料溫度降至室溫，出料即為改性脂肪族多胺B，保存備用；(C)製備乙組分在混合容器中，先加入8 15重量份的苯甲醇，再加入I 5重量份的水楊酸，攪拌至水楊酸完全溶解，再加入30 60重量份的步驟(A)製得的改性脂肪族多胺A和25 40重量份的步驟(B)製得的改性脂肪族多胺B，混合攪拌半小時，即製得乙組分，保存備用。本發明的技術效果是本發明技術方案的改性環氧無溶劑塗料針對現有環氧塗料在潮溼表面及水下施工固化存在的諸多難點，對構成塗料的甲組分和乙組分的各個組分及其所用原料進行如下選擇在甲組分中，①選用適宜的液體環氧樹脂作為甲組分的基料，由於其具有較低的粘度和較高的環氧值，使得最終固化塗膜的交聯密度大、硬度高、防腐蝕性能優異，能滿足水下浸泡環境的使用要求；②選用的丙烯酸酯低聚物為Sartomer公司的M-Cure 202、M-Cure300中的一種或者兩種，用它作為輔助樹脂有如下優點其一在塗料配方中可以降低體系的粘度；其二丙烯酸酯低聚物中的碳碳雙鍵與胺的麥可加成反應速度明顯快於胺與環氧基團的反應，且溫度的變化對其影響比較小，在低溫下也具有良好的固化性能，使得無溶劑塗料具有良好的常溫和低溫固化性能，同時水的存在對碳碳雙鍵與胺的麥可加成反應影響比較小；其三丙烯酸酯低聚物的酯鍵極性很強，對提高基材與塗膜之間的附著力有很大的幫助，特別是在潮溼界面以及水下施工過程中塗膜很難在基材上附著粘附的情況下可以明顯提高塗膜的附著能力；其四丙烯酸酯低聚物與固化劑(乙組分)中的伯胺反應生成仲胺，不僅可以大幅度降低白樺現象，還可以降低塗膜的親水性，提高漆膜的疏水性，從而保證在水下施工過程中甲、乙組分混合後在水中不散開，方便水下施工；③選用的非活性稀釋劑為V-276，它是α-甲基苯乙烯的低聚物，其粘度較低，表面張力低，不僅可降低體系的粘度，還可以極大的改善體系的柔韌性，防止開裂，同時具有很好的疏水作用，因此，在潮溼表面塗裝以及水下施工過程中可以排開塗層與基材之間的水份，使得塗膜與基材具備更好的附著力，同時選用的非活性稀釋劑不含酚羥基，因此，不會明顯縮短體系的使用壽命；④選用的矽灰石長纖維具有比較高的長徑比，在配方中能改善厚膜的韌性，防止水下刷塗固化後的漆膜發生開裂，特別適合於水下塗裝施工中厚塗的漆膜；⑤選用的螯合劑為Raybo85、TD0，它們是長鏈脂肪胺羧酸鹽，其分子結構為一端是強極性銨鹽、另一端為非極性的長脂肪族碳鏈，該螯合劑能降低整個體系的表面張力，便於塗料在水下鋪展，同時該分子結構對基材表面的水分子具有很強的競爭吸附作用，可以將水驅逐出去使塗料可塗覆在基材表面形成連續的塗膜；⑥選用的吸水劑為偶聯劑KH-560，它是環氧基矽烷偶聯劑，可以與塗裝後在漆膜中沒有被排擠出去的少量水份發生水解反應從而消除水份；⑦選用的潤溼分散劑Solsperse 13940是高分子分散劑,該分散劑在無溶劑體系中能顯著提高樹脂對顏填料的潤溼分散性和整個體系的穩定性，降低體系的粘度；⑧選用的消泡劑為有機矽消泡劑，其在高粘度及無溶劑體系中的消泡效果非常明顯選用的防沉劑G-1985，它可以滿足水下施工中厚塗的要求，也可以減少水下施工中以及施工後未充分固化前漆膜受到水的流動的影響；在乙組分中，①特製的改性脂肪族多胺A為C12 C14單官能度縮水甘油醚與三甲基六亞甲基二胺的加成物。三甲基六亞甲基二胺為含有長碳鏈的低粘度液體胺，非常適合於用做無溶劑環氧塗料的固化劑，通過C12 C14單官能度縮水甘油醚對三甲基六亞甲基二胺的加成改性，最終得到的固化劑粘度低，既有疏水性強的長碳鏈結構，也有活性高的伯胺結構，既保證了固化劑與丙烯酸酯中雙鍵的反應活性，同時又具備良好的水下施工性能；②特製的改性脂肪族多胺B為間苯二甲胺與雙酚F環氧樹脂的加成物。該胺加成物固化劑的優點其一在低溫下可快速固化，能滿足不同使用環境溫度的要求；其二對水份不敏感，間苯二甲胺與雙酚F環氧樹脂改性後具有非常優異的抗發白功能，在潮溼表面以及水下能形成緻密優良的漆膜；其三具有大量的羥基，在潮溼及水下能提供非常好的粘附作用。③選擇適量的苯甲醇提高了整個固化劑的疏水性和抗發白性，同時增加了固化漆膜的柔韌性。④選擇適量的水楊酸防止了固化劑中的伯胺與水反應形成銨鹽，同時提高了環氧基團與胺的固化速度。上述四種組分的合理搭配使用，確保塗料完全能夠滿足在不同溫度下的潮溼及水下施工固化的要求。本發明的技術方案確定了塗料的各個組分並通過大量實驗從眾多的原料中正確的選擇了上述各原料且確定了適當的用量，使得甲組分的各個組分搭配合理，相互之間具有協同作用；本發明的乙組分包含的特製的改性脂肪族多胺A和改性脂肪族多胺B使得甲組分與乙組分更為匹配。由此配製的塗料在潮溼表面及水下施工固化時，具有優異的水下塗裝施工性、厚塗性、重塗性、附著力和防腐蝕性能(見表4和5)，克服了傳統的環氧塗料在潮溼表面及水下施工固化存在的各項弊端。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明做進一步描述，但不局限於此。實施例及比較例所用原材料除另有說明外均為市售工業用品，可通過商業渠道購得。 實施例I 2製備改性環氧無溶劑塗料(一)製備甲組分本發明的甲組分由按重量份計的下述原料組成環氧值為O. 51 O. 56的液體環氧樹脂35 50 ;丙烯酸酯低聚物5 15 ;非活性稀釋劑5 15 ;潤溼分散劑O. 5 I ;消泡劑O. 3 O. 6 ;顏料5 10 ;填料10 25 ;娃灰石長纖維5 10 ;螯合劑O. 5 I ;防沉劑O. 2 O. 6 ;吸水劑O. 5 I. O ;①實施例I和2的甲組分的具體配方見表I。表I
權利要求
1.一種改性環氧無溶劑塗料，由甲組分和乙組分構成，其特徵在於，甲組分由按重量份計的下述原料組成環氧值為O. 51 O. 56的液體環氧樹脂35 50，丙烯酸酯低聚物5 15，非活性稀釋劑5 15，潤溼分散劑O. 5 1，消泡劑O. 3 O. 6，顏料5 10，填料10 25，矽灰石長纖維5 10，螯合劑O. 5 1，防沉劑O. 2 O. 6，吸水劑O. 5 I. O ;其中，丙烯酸酯低聚物為Sartomer公司的M-Cure 202、M-Cure 300中的一種或者兩種；非活性稀釋劑為V-276 ;潤溼分散劑為Lubrizol公司的Solsperse 13940 ;消泡劑為AFCONA公司的AFC0NA2722 ;螯合劑為Raybo公司的Raybo85、AkzoNobel公司的TDO中的一種或者兩種；防沉劑為R0CKW00D公司的G-1958 ;吸水劑為偶聯劑KH-560 ；乙組分由按重量份計的下述原料組成改性脂肪族多胺A 30 60，改性脂肪族多胺B 25 40，苯甲醇8 15，水楊酸I 5 ;其中，改性脂肪族多胺A由下述按重量份計的原料組成C12 C14單官能度縮水甘油醚40 45，三甲基六亞甲基二胺55 60 ;改性脂肪族多胺B由下述按重量份計的原料組成雙酚F環氧樹脂30 35，間苯二甲胺60 70，苯甲醇3 5 ;甲、乙組分按照重量比為5:1混合，攪拌15min後即為改性環氧無溶劑塗料。
2.根據權利要求I所述的改性環氧無溶劑塗料，其特徵在於，甲組分的具體製備步驟如下先將液體環氧樹脂與丙烯酸酯低聚物、非活性稀釋劑攪拌半小時混合均勻，然後加入潤溼分散劑及50%的消泡劑後，在3000r/min的轉速下分散15min，再加入防沉劑、顏料、填料、矽灰石長纖維，在3000r/min的轉速下分散I小時，然後加入剩餘的消泡劑、螯合劑以及吸水劑，繼續在3000r/min的轉速下分散15min即可得到甲組分，保存備用。
3.根據權利要求I或2所述的改性環氧無溶劑塗料，其特徵在於，所述甲組分中的矽灰石長纖維為 NYCO 公司的 MD 1250 W0LLAST0C0AT.M1250 W0LLAST0C0AT,400W0LLAST0C0AT,M400 W0LLAST0C0AT, MD 400 W0LLAST0C0ATU0 W0LLAST0C0AT 中的一種或者是幾種。
4.根據權利要求I或2所述的改性環氧無溶劑塗料，其特徵在於，所述甲組分中的顏料為二氧化鈦、炭黑、中鉻黃、酞菁藍中的一種或幾種；填料為滑石粉、硫酸鋇、石英粉、雲母粉中的一種或幾種。
5.根據權利要求I所述的改性環氧無溶劑塗料，其特徵在於，所述乙組分的具體製備步驟如下(A)製備改性脂肪族多胺A在反應容器中，加入55 60重量份的三甲基六亞甲基二胺後，用水浴使其溫度保持在15 20°C並在900轉/分鐘的攪拌速度下，滴加40 45重量份的C12 C14單官能度縮水甘油醚，3 4小時內滴加完畢，繼續在15 20°C保溫3小時後停止攪拌，所得物料溫度降至室溫，出料即為改性脂肪族多胺A，保存備用；(B)製備改性脂肪族多胺B在反應容器中，加入60 70重量份的間苯二甲胺後，用水浴使其溫度保持在60 80°C並在900轉/分鐘的攪拌速度下，將用3 5重量份的苯甲醇稀釋的30 35重量份的雙酚F環氧樹脂溶液滴入，I. 5 2小時內滴加完畢，繼續在60 80°C保溫I小時後停止攪拌，所得物料溫度降至室溫，出料即為改性脂肪族多胺B，保存備用；(C)製備乙組分在混合容器中，先加入8 15重量份的苯甲醇，再加入I 5重量份的水楊酸，攪拌至水楊酸完全溶解，再加入30 60重量份的步驟(A)製得的改性脂肪族多胺A和25 40重量份的步驟(B)製得的改性脂肪族多胺B，混合攪拌半小時，即製得乙組分，保存備用。
全文摘要
本發明涉及一種改性環氧無溶劑塗料，其甲組分由環氧值為0.51～0.56的液體環氧樹脂35～50，丙烯酸酯低聚物5～15，非活性稀釋劑5～15，潤溼分散劑0.5～1，消泡劑0.3～0.6，顏料5～10，填料10～25，矽灰石長纖維5～10，螯合劑0.5～1，防沉劑0.2～0.6，吸水劑0.5～1.0組成；乙組分由改性脂肪族多胺A 30～60，改性脂肪族多胺B 25～40，苯甲醇8～15，水楊酸1～5組成，以上各組分用量均以重量份計；甲、乙組分按照重量比為5:1混合即為改性環氧無溶劑塗料。該塗料在潮溼表面塗裝施工後具備優異的防腐性能；用於水下施工固化時具有良好的塗裝性、厚塗性、重塗性以及防腐蝕性。
文檔編號C09D4/00GK102911544SQ201210470708
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者方健君, 徐科, 馬勝軍, 沈海鷹 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油常州塗料化工研究院, 中海油能源發展股份有限公司, 中海油常州環保塗料有限公司