具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料及製備方法
2023-08-11 00:48:16
專利名稱：具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料及製備方法
技術領域：
本發明涉及的是一種塗料，具體地說是為一種可用於鋼鐵、鋁合金、鎂合金保護的，具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料。
背景技術：
金屬腐蝕造成的損失佔整個GDP的4%還多，防腐蝕最常用的方法是在金屬表面塗覆防腐蝕塗層，將金屬與腐蝕性介質隔絕。但在塗層使用的過程中總會因為各種原因造成塗層存在缺陷，如劃痕、刮傷等，這些缺陷就會成為影響塗層性能的最薄弱點，成為所謂的「短板效應」。關於防腐塗料的公開報導很多，例如申請號為200810140801. 2的中國專利文件中，公開了一種「在線石油管道修復自動化噴塗用無溶劑環氧重防腐塗料」，其中所述的在線「修復」側重在塗裝過程中的一次性成膜厚，且可自動化噴塗；申請號為7，906，568的美國專利文件中，所涉及的是「偶聯劑的配方及應用」，所述偶聯劑為芳香胺與帶有環氧基團的環烯；申請號為7，736，730和7，615，257的美國專利文件中，所涉及的均為用類塗料的塗層在金屬或塗層金屬表面預處理的方法，屬於利用水性聚合物在金屬表面進行兩次處理形成預處理防腐層的方法。現有的防腐塗料的關注點均著重在如何提高塗層的防腐蝕性能， 而對於這些劃痕、刮傷等缺陷出現後如何提高塗層的性能的研究就鮮見報導。再者，塗料在使用過程中性能逐漸惡化，現有防腐塗料的關注點僅僅是儘量減緩塗層惡化的過程，但在塗層出現惡化後如何對塗層的防腐性能及塗層下金屬有一修復的功能卻鮮見報導。
發明內容
本發明的目的在於提供一種不但可用於鋼鐵材料的保護，還可用於鋁合金、鎂合金保護的，同時能在出現劃痕及刮傷等缺陷時實現對這些缺陷部位的修復，並在塗層使用過程中對出現防腐性能惡化的塗層及塗層下金屬進行修復的具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料。本發明的目的還在於提供一種具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料的製備方法。本發明的目的是這樣實現的本發明的具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料，包括甲、乙兩種組分，其中甲組分按重量分數計的組成為
環氧樹脂30 100
活性稀釋劑0 30
修復性複合填料 1 20顏料1 10
填料20 50
消泡劑0.1 5
分散劑3 10
流平劑0.1-3乙組分按重量分數計的組成為胺類固化劑 0 100活性稀釋劑 0 20。所述的環氧樹脂為雙酚A型、雙酚F型、環氧酚醛改性環氧樹脂。所述的活性稀釋劑為縮水甘油醚稀釋劑。所述的修復性填料為偶聯劑處理的聚苯胺改性磷酸鋅與蒙脫土複合填料。所述偶聯劑為矽烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑。所述顏料為鈦白粉、鉛白、酞氰藍、甲苯胺紅、炭黑或氧化鐵紅等。所述的填料為常用的填料，如雲母粉、矽微粉、沉澱硫酸鋇、滑石粉、石英砂、碳酸鈣等。所述的消泡劑、分散劑、流平劑為塗料常用的助劑。所述的固化劑為胺類固化劑，包括醯胺類、脂肪胺類、芳香胺類、胺改性固化劑中的一種或幾種混合使用。所述具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料的製備方法為1)修復性填料的製備方法(a)配製磷酸和十二烷基苯磺酸混合水溶液其中磷酸為0.01 3M，優選為 0. 05 1M，十二烷基苯磺酸為0. 1 3M，優選為0. 5 2M。(b)配製過硫酸銨水溶液過硫酸銨為0. 05 5M，優選為0. 5 3M。(c)將苯胺加入到(a)混合酸溶液中，苯胺濃度為0. 05 5M，優選為0. 5 3M。 攪拌均勻。(d)取((；)10001111，將磷酸鋅10 50(^、蒙脫土1 20(^加入其中，在0 101 攪拌均勻。(e)將(b) IOOOml逐漸加入到(d)中，持續攪拌，控制溫度在0 10°C反應4 他。過濾反應產物，並用蒸餾水洗滌至溶液pH = 4 5時，過濾。(f)將(e)中所得過濾產物加入到偶聯劑甲醇水溶液(甲醇水偶聯劑=10 8:1: DlOOOml中，繼續攪拌48h，過濾；或直接加入鈦酸酯偶聯劑，混合均勻後放置48h。 在80 100°C烘乾，研細，得到偶聯劑處理的聚苯胺改性的磷酸鋅與蒙脫土複合填料。2)甲組分的製備工藝為將活性稀釋劑0 30份、消泡劑0. 1 5份、分散劑3 10份與環氧樹脂30 100份混勻，再依次加入修復性填料1 20份、顏料1 10份、填料 20 50份、流平劑0. 1 3份，在高速分散機中分散30 120分鐘，製成甲組分。3)乙組分的製備工藝為將醯胺類、脂肪胺類、芳香胺類、胺改性固化劑中的一種或幾種混合，加入活性稀釋劑配製成乙組分。4)甲組分與乙組分按比例混合均勻後使用。
5
由於採取了以上的技術方案，本發明的優點如下1)本發明的漆膜具有優良的附著力、緻密性，能夠有效延緩腐蝕介質滲透，具有優異的防腐蝕性能。2)加入了修復性填料，可以有效抑制劃痕、刮傷等缺陷部位的金屬腐蝕，並在塗層使用過程中對出現防腐性能惡化的塗層及塗層下金屬進行修復；3)本發明為無溶劑環氧防腐塗料，由於未添加VOC溶劑，屬於環境友好型塗料，可以提高塗層的耐蝕性能。4)本發明為無溶劑環氧防腐塗料，屬於厚漿型塗料，可減少塗裝道數，提高施工效率，降低施工成本。本發明具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧重防腐塗料由環氧樹脂、修復性填料、活性稀釋劑、填料等組成，可應用於輸水管道、鋼製及鋁質船舶、橋梁、海上石油平臺、碼頭設施、飛機蒙皮等設施及部位上，不但具有很強的防腐蝕性能和抗溶液滲透性能，還具有對劃痕、刮傷等缺陷部位的修復作用，並能夠在塗層使用過程中對出現防腐性能惡化的塗層及塗層下金屬進行修復。塗層防腐性能評價在塗層表面交叉劃痕至露出金屬底材，按照國標ASTM B 117 標準進行中性鹽霧試驗。測量500小時鹽霧試驗後觀察劃痕處鏽蝕擴展最大寬度。塗層修復性能評價在塗層表面製造缺陷至露出金屬底材，在3. 5% NaCl溶液中進行10天的浸泡試驗，利用微區電化學阻抗技術(LEIQ監測缺陷處阻抗變化情況。
具體實施例方式下面舉例對本發明做更詳細的描述本發明中除特殊說明外，所涉及的比例均為重量百分比。比較例1將活性稀釋劑(669) 10份、消泡劑(Defom 5300) 0. 5份、分散劑(Disperbyk 163) 5份與環氧樹脂(E44) 30份混勻，再依次加入鈦白粉10份、填料(雲母)30份、流平劑 (BYK354)0. 3份，在高速分散機中分散120分鐘，製成甲組分。將20份聚醯胺651#加入5份活性稀釋劑669混合均勻配製成乙組分。按甲組分乙組分=4 1，把甲乙兩組份混合均勻，在表面粗糙度為5級的碳鋼試片上塗覆該塗料，常溫固化7天後，進行塗層性能測試。塗層厚度為120 士 ΙΟμπι。比較例2將活性稀釋劑(660)2份、消泡劑(Defom 5300)0. 5 份、分散劑(Disperbyk 110) 1 份與環氧樹脂(CYDlM) 50份混勻，再依次加入鈦白粉10份、填料(氧化鐵)30份、流平劑 (ΒΥΚ354)0. 3份，在高速分散機中分散120分鐘，製成甲組分。將20份CYDHD546芳香胺改性固化劑加入1份活性稀釋劑660混合均勻配製成乙組分。按甲組分乙組分=3 1，把甲乙兩組份混合均勻，在表面粗糙度為5級的5083防鏽鋁合金試片上塗覆該塗料，常溫固化7天後，進行塗層性能測試。塗層厚度為 120 士 ΙΟμπι。比較例3
將活性稀釋劑(6690) 10份、消泡劑(Defom 5300) 0. 5份、分散劑(Disperbyk 163)5份與酚醛環氧樹脂(F51) 100份混勻，再依次加入鈦白粉10份、填料(雲母氧化鐵)50 份、流平劑(BI354)0. 3份，在高速分散機中分散120分鐘，製成甲組分。將20份酚醛胺NX2041加入1份活性稀釋劑6690混合均勻配製成乙組分。按甲組分乙組分=2 1，把甲乙兩組份混合均勻，在表面粗糙度為5級的AZ91D鎂合金試片上塗覆該塗料，常溫固化7天後，進行塗層性能測試。塗層厚度為 120 士 ΙΟμπι。實施例1按以下方法製備修復性複合填料(a)配製磷酸和十二烷基苯磺酸混合水溶液其中磷酸為1M，十二烷基苯磺酸為 0. 5M。(b)配製過硫酸銨水溶液過硫酸銨為2M。(c)將苯胺加入到(a)混合酸溶液中，苯胺濃度為3M。攪拌均勻。(d)取(c) 1000ml，將磷酸鋅200g、蒙脫土 IOOg加入其中，在5°C攪拌均勻。(e)將(b) IOOOml逐漸加入到(d)中，持續攪拌，控制溫度在5°C反應4h。過濾反應產物，並用蒸餾水洗滌至溶液pH = 4 5時，過濾。(f)將(e)中所得過濾產物加入到KH560矽烷偶聯劑甲醇水溶液(甲醇水偶聯劑=10 1 DlOOOml中，繼續攪拌48h，過濾，在80°C烘乾，研細，得到矽烷偶聯劑處
理的聚苯胺改性的磷酸鋅與蒙脫土複合填料。2)甲組分的製備工藝為將活性稀釋劑(無錫樹脂廠6690) 10份、消泡劑(Defom 5300)0. 5份、分散劑(Disperbyk 16；3)5份與環氧樹脂(E51) 30份混勻，再依次加入製備的修復性填料矽烷偶聯劑處理的聚苯胺改性的磷酸鋅與蒙脫土複合填料10份、鈦白粉10份、 填料(雲母)30份、流平劑(BI354)0. 3份，在高速分散機中分散120分鐘，製成甲組分。3)乙組分的製備工藝為將20份聚醯胺651#加入5g活性稀釋劑6690混合均勻配製成乙組分。4)按甲組分乙組分=4 1，把甲乙兩組份混合均勻，在表面粗糙度為5級的碳鋼試片上塗覆該塗料，常溫固化7天後，進行塗層性能測試。塗層厚度為120 士 ΙΟμπι。實施例2按以下方法製備修復性複合填料(a)配製磷酸和十二烷基苯磺酸混合水溶液其中磷酸為0. 5M，十二烷基苯磺酸為2M。(b)配製過硫酸銨水溶液過硫酸銨為3M。(c)將苯胺加入到(a)混合酸溶液中，苯胺濃度為2M。攪拌均勻。(d)取(c) 1000ml，將磷酸鋅100g、蒙脫土 IOOg加入其中，在0°C攪拌均勻。(e)將(b) IOOOml逐漸加入到(d)中，持續攪拌，控制溫度在0°C反應4h。過濾反應產物，並用蒸餾水洗滌至溶液pH = 4 5時，過濾。(f)將(e)中所得過濾產物與JN14鈦酸酯偶聯劑5ml混合均勻後放置48h，過濾， 在100°C烘乾，研細，得到鈦酸酯偶聯劑處理的聚苯胺改性的磷酸鋅與蒙脫土複合填料。2)將活性稀釋劑(660)2份、消泡劑(Defom 5300)0. 5份、分散劑(Disperbyk110) 1份與環氧樹脂(CYDlM) 50份混勻，再依次加入鈦酸酯偶聯劑處理的聚苯胺改性的磷酸鋅與蒙脫土複合填料1份，鈦白粉10份、填料(氧化鐵)30份、流平劑(BI354)0.3份， 在高速分散機中分散120分鐘，製成甲組分。3)將20份聚醯胺650#加入5g活性稀釋劑660混合均勻配製成乙組分。4)按甲組分乙組分=3 1，把甲乙兩組份混合均勻，在表面粗糙度為5級的5083防鏽鋁合金試片上塗覆該塗料，常溫固化7天後，進行塗層性能測試。塗層厚度為 120 士 ΙΟμπι。實施例31)將活性稀釋劑(6690) 10份、消泡劑(Defom 5300)0. 5份、分散劑(Disperbyk 163) 5份與酚醛環氧樹脂(F51) 100份混勻，再依次加入在實施例2中所製備的鈦酸酯偶聯劑處理的聚苯胺改性的磷酸鋅與蒙脫土複合填料20份，鈦白粉10份、填料(雲母氧化鐵)50份、流平劑(ΒΙ354) 3份，在高速分散機中分散60分鐘，製成甲組分。2)將20份聚醯胺651#加入5g活性稀釋劑6690混合均勻配製成乙組分。3)按甲組分乙組分=2 1，把甲乙兩組份混合均勻，在表面粗糙度為5 級的AZ91D鎂合金試片上塗覆該塗料，常溫固化7天後，進行塗層性能測試。塗層厚度為 120 士 ΙΟμπι。表1塗層機械性能檢測結果
權利要求
1.一種具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料，包括甲、乙兩種組分，其特徵是甲組分按重量分數計的組成包括環氧樹脂30 100份、修復性複合填料1 20份和輔料；乙組分按重量分數計的組成包括胺類固化劑0. 5 100份和活性稀釋劑0. 5 20份。
2.根據權利要求1所述的具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料，其特徵是甲組分中還包括活性稀釋劑0 30份。
3.根據權利要求1或2所述的具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料，其特徵是 所述的輔料包括顏料1 10份、填料20 50份、消泡劑0. 1 5份、分散劑3 10份、流平劑0. 1 3份。
4.根據權利要求1或2所述的具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料，其特徵是 所述的修復性填料為偶聯劑處理的聚苯胺改性磷酸鋅與蒙脫土複合填料；所述偶聯劑為矽烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑。
5.根據權利要求3所述的具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料，其特徵是所述的修復性填料為偶聯劑處理的聚苯胺改性磷酸鋅與蒙脫土複合填料；所述偶聯劑為矽烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑。
6.根據權利要求1所述的具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料，其特徵是所述的環氧樹脂為雙酚A型、雙酚F型或環氧酚醛改性環氧樹脂；所述的活性稀釋劑為縮水甘油醚稀釋劑；所述顏料為鈦白粉、鉛白、酞氰藍、甲苯胺紅、炭黑或氧化鐵紅；所述的填料為雲母粉、矽微粉、沉澱硫酸鋇、滑石粉、石英砂或碳酸鈣；所述的固化劑為醯胺類、脂肪胺類、芳香胺類、胺改性固化劑中的一種或幾種的混合物。
7.一種具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料的製備方法，其特徵是1)修復性填料的製備(a)配製磷酸和十二烷基苯磺酸混合水溶液其中磷酸為0.01 3M，十二烷基苯磺酸為0. 1 3M ；(b)配製過硫酸銨水溶液過硫酸銨為0.05 5M ；(c)將苯胺加入到(a)混合酸溶液中，苯胺濃度為0.05 5M攪拌均勻；(d)取(c)1000ml，將磷酸鋅10 500g、蒙脫土 1 200g加入其中，在0 10°C攪拌均勻；(e)將(b)IOOOml逐漸加入到(d)中，持續攪拌，控制溫度在0 10°C反應4 他，過濾反應產物，並用蒸餾水洗滌至溶液pH = 4 5時，過濾；(f)將(e)中所得過濾產物加入到偶聯劑甲醇水溶液IOOOml中，繼續攪拌48h，過濾； 或直接加入鈦酸酯偶聯劑，混合均勻後放置48h，在80 100°C烘乾，研細，得到偶聯劑處理的聚苯胺改性的磷酸鋅與蒙脫土複合填料；2)甲組分的製備將活性稀釋劑0.5 30份、消泡劑0. 1 5份、分散劑3 10份與環氧樹脂30 100份混勻，再依次加入修復性填料1 20份、顏料1 10份、填料20 50份、流平劑0. 1 3份，分散處理30 120分鐘；3)乙組分的製備將胺類固化劑0.5 100份，加入活性稀釋劑0. 5 20 ；4)甲組分與乙組分按4 1-2 1的比例混合均勻後使用。
8.根據權利要求7所述的具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料的製備方法，其特徵是修復性填料的製備過程中，磷酸的濃度選擇0. 05 1M，十二烷基苯磺酸的濃度選擇. 0. 5 2M ；過硫酸銨的濃度選擇0. 5 3M ；苯胺濃度選擇0. 5 3M。
9.根據權利要求7或8所述的具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料的製備方法， 其特徵是修復性填料的製備過程中，所述偶聯劑甲醇水溶液的組成為，甲醇水偶聯劑 =10 8 1 1。
全文摘要
本發明提供的是一種具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料及製備方法。包括甲、乙兩種組分。甲組分按重量分數計的組成為環氧樹脂30～100、活性稀釋劑0～30、修復性複合填料1～20、顏料1～10、填料20～50、消泡劑0.1～5、分散劑3～10、流平劑0.1～3；乙組分按重量分數計的組成為胺類固化劑0.5～100、活性稀釋劑0.5～20。本發明的具有腐蝕修復功能的無溶劑環氧防腐塗料可應用於輸水管道、鋼製及鋁質船舶、橋梁、海上石油平臺、碼頭設施、飛機蒙皮等設施及部位上，不但具有很強的防腐蝕性能和抗溶液滲透性能，還具有對劃痕、刮傷等缺陷部位的修復作用，並能夠在塗層使用過程中對出現防腐性能惡化的塗層及塗層下金屬進行修復。
文檔編號C09D163/00GK102382550SQ201110264479
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月8日 優先權日2011年9月8日
發明者孟國哲, 張濤, 張穎君, 李平, 解光勝, 邵亞薇 申請人:哈爾濱工程大學海洋裝備科技有限公司