CN102732130A - 一种适合喷涂的高固体分防腐蚀涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适合喷涂的高固体分防腐蚀涂料及其制备方法。该涂料由组分A和组分B构成，组分A由低分子量环氧树脂15％～30％，改性环氧树脂5%～10%，活性稀释剂4％～8％，二氧化钛5％～10％，环保型防腐蚀颜料40％～50％，助剂0.1％～3％，余量为溶剂组成，组分B由含环氧基团的化合物8％～15％，带有伯胺基团的脂肪族多元胺30～40％，氨基硅烷偶联剂8～15%，余量为溶剂的原料合成的，以上百分数均为质量百分数；本发明涂料施工固体分高，粘度低，适宜喷涂，在铝合金等多种基材表面成膜后柔韧性好，抗正冲和反冲性佳，防腐蚀性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种适合喷涂的高固体分防腐蚀涂料及其制备方法，可以应用在多种基材表面，特别是铝合金。
背景技术
随着人类环保意识的日益增强，对涂料中挥发性溶剂含量的限制越来越严格，尽管有水性涂料、粉末涂料、辐射固化涂料的发展，但是含有一定溶剂的高固体分防腐蚀涂料以其独有的特点，决定着它不可替代的地位。高固体分涂料虽已应用在许多领域，但是由于铝合金在自然条件下与空气中的氧发生氧化反应易形成氧化膜，这层氧化膜具有较高的致密性，导致许多涂料无法在其表面实现良好的附着，故在铝合金基材表面应用还很少，特别是随着涂料固体分的增加，涂料的粘度也会增加，进而影响了涂料的喷涂效果，甚至无法满足空气喷涂的要求，使其应用范围受到影响；另外，高固体分防腐蚀涂料一般采用分子量较小的环氧树脂作为成膜物，其成膜后硬度高、柔韧性差，在外力作用下，容易开裂，影响了涂料的防腐蚀效果。中国专利ZL200510134911.4介绍了一种用于铝合金底材的配套涂料，其中的环氧聚酰胺底漆可在铝合金等多种基材上实现良好的附着，但其施工固体含量低，VOC含量较高。因此，迫切希望开发一种可在铝合金等多种基材应用、适合喷涂的低粘度，成膜后涂膜柔韧的高固体分防腐蚀涂料。
发明内容
本发明的第一个目的是：提供一种低粘度，成膜后涂膜柔韧的适合喷涂的高固体分防腐蚀涂料。
实现本发明第一个目的的技术方案是：一种适合喷涂的高固体分防腐蚀涂料，它是由组分A和组分B构成的双组分涂料，其中组分A由低分子量环氧树脂15％～30％，改性环氧树脂5%～10%，活性稀释剂4％～8％，二氧化钛5％～10％，环保型防腐蚀颜料40％～50％，助剂0.1％～3％，余量为溶剂组成，以上百分数均为质量百分数；
所述组分A中的低分子量环氧树脂为E-44、E-51、F44、F-51、KD-175×90中的一种；改性环氧树脂为橡胶改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨酯改性环氧树脂中的一种；活性稀释剂为烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、腰果油改性活性稀释剂中的一种；
组分B由含环氧基团的化合物8％～15％，带有伯胺基团的脂肪族多元胺30～40％，氨基硅烷偶联剂8～15%，余量为溶剂的原料合成的，合成时，在反应釜内，加入配方量带有伯胺基团的多元胺及溶剂，边搅拌边升温至50～70℃后，开始滴加配方量含环氧基团的化合物进行加成反应，2～4h滴加完毕，再保温3～6h后，所得加成物冷却至室温，再加入氨基硅烷偶联剂，搅拌均匀并过滤除杂质后制得组分B，以上百分数均为质量百分数；
所述组分B中的含环氧基团的化合物为E-44、E-51、丁基缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚中的一种或两种；带有伯胺基团的多元胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、乙二胺、聚酰胺中的一种或几种；氨基硅烷偶联剂为-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β－氨乙基）-α-氨丙基三甲氧基硅烷中、γ―氨丙基三乙氧基硅烷中的一种；
施工前，按组分A与组分B的质量比为4～6：1混合均匀即为适合喷涂的高固体分防腐蚀涂料。
上述高固体分防腐蚀涂料中，所述组分A中的助剂为分散剂、流平剂、消泡剂中的一种或几种。
上述高固体分防腐蚀涂料中，所述组分A中的环保型防腐蚀颜料是偏硼酸钡、磷酸锌、三聚磷酸铝、磷酸锌铝、磷钼酸锌钙、硼酸锌、氧化锌、铁黄、铁红、磷铁粉中的几种。
上述高固体分防腐蚀涂料中，所述组分A和组分B中的溶剂为二甲苯、甲苯、丁醇、乙醇、异丙醇、环己酮、丙酮、甲基异丁基酮、丙二醇甲醚、100号溶剂汽油中的一种或几种，组分A和组分B中的溶剂相同或不同。
本发明的第二个目的是:提供一种便于操作的制备成膜后涂膜柔韧的适合喷涂的低粘度、高固体分防腐蚀涂料的方法。
实现本发明第二个目的的技术方案是：一种制备上述高固体分防腐蚀涂料的方法，其具体操作如下：
①制备组分A
首先，按权利要求1组分A的配方准备各组分原料，然后，在混合容器内，加入已准备的配方量低分子量环氧树脂、改性环氧树脂、活性稀释剂、助剂和溶剂，搅拌至少15min，然后加入配方量二氧化钛和环保型防腐蚀颜料，搅拌均匀后，用砂磨研磨至细度＜40μm后，搅拌均匀并通过80目滤网，即制得组分A，包装备用；
②制备组分B
首先，按权利要求1组分B的配方准备各组分原料，然后，在反应釜内，加入配方量带有伯胺基团的多元胺及溶剂，边搅拌边升温至50～70℃后，开始滴加配方量含环氧基团的化合物进行加成反应，2～4h滴加完毕，再保温3～6h后，所得加成物冷却至室温，再加入氨基硅烷偶联剂，搅拌均匀并过滤除杂质后制得组分B，包装备用；
③制备高固体分防腐蚀涂料
施工前，按组分A与组分B的质量比为4～6：1称取步骤①制得的组分A和步骤②制得的组分B，混合均匀，即制得适合喷涂的高固体分防腐蚀涂料。
上述高固体分防腐蚀涂料的制备方法中，所述组分A中的低分子量环氧树脂为E-44、E-51、F44、F-51、KD-175×90中的一种；改性环氧树脂为橡胶改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨酯改性环氧树脂中的一种；活性稀释剂为烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、腰果油改性活性稀释剂中的一种；助剂为分散剂、流平剂、消泡剂中的一种或几种；环保型防腐蚀颜料是偏硼酸钡、磷酸锌、三聚磷酸铝、磷酸锌铝、磷钼酸锌钙、硼酸锌、氧化锌、铁黄、铁红、磷铁粉中的几种。
上述高固体分防腐蚀涂料的制备方法中，所述组分B中的含环氧基团的化合物为E-44、E-51、丁基缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚中的一种或两种；带有伯胺基团的多元胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、乙二胺、聚酰胺中的一种或几种；氨基硅烷偶联剂为-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β－氨乙基）-α-氨丙基三甲氧基硅烷中、γ―氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。
上述高固体分防腐蚀涂料的制备方法中，所述组分A和组分B中的溶剂为二甲苯、甲苯、丁醇、乙醇、异丙醇、环己酮、丙酮、甲基异丁基酮、丙二醇甲醚、100号溶剂汽油中的一种或几种，组分A和组分B中的溶剂相同或不同。
本发明的技术效果是：本发明技术方案的高固体分防腐蚀涂料与现有同类涂料比较具有如下优点：
①本发明涂料的组分A采用低分子量环氧树脂与改性环氧树脂配合使用，虽然低分子量环氧树脂分子量小，粘度低，但分子链段中有刚性苯环，分子链柔韧性差，链段的运动困难，本发明通过加入适量改性环氧树脂后，可以在较短时间内通过分子间的相互作用而将外界能量消耗，明显改善柔韧性并保持了低粘度，而且由于保留了环氧基团，不影响交联密度；②本发明涂料的组分B,由于在合成时，选择了适量含环氧基团的化合物与带有伯胺基团的脂肪族多元胺进行加成反应，所得加成物再与氨基硅烷偶联剂混合，这样形成的组分B固体分高，粘度低，柔韧性好，与涂料配合后不需要活化期，就可直接使用，而且与组分A固化反应速度匹配，成膜时有足够时间驱赶掉基材表面的各种气体和水分子，并占据微孔，实现与基材附着，然后再经交联反应形成大分子，涨满整个空间，进一步强化了在钢结构、铝合金、镀锌层等多种基材上的附着力；所配入的氨基硅烷偶联剂是具有特殊结构的物质,其分子链两端都带有活性基团,一端是烷氧基团,它通常可以水解成极性的硅羟基,吸附于基材表面并与之反应；另一端是氨基基团，它可以与涂料体系中的环氧基团反应。这样氨基硅烷偶联剂就能够在涂层和基材底材之间形成一种连接纽带，与上述含环氧基团的化合物与带有伯胺基团的脂肪族多元胺的加成物相互配合，对改善涂层与基材的附着力更有利；③本发明涂料的组分A选择的防腐蚀颜料为环保型颜料，不含铬酸盐等重金属，而且多种环保型防腐蚀颜料协同作用达到了铬酸盐类防腐颜料同等的防腐蚀性能；④本发明涂料的组分A所加入的活性稀释剂，用量适宜，不仅能调节涂料的粘度，还参与交联反应，在达到空气喷涂的要求的同时，又不影响涂料的综合性能。从本发明涂料综合性能检验结果（见表4）给出的施工粘度、固体分、VOC含量、柔韧性、抗冲击性能、防腐蚀性能，可以确认本发明涂料解决了现有同类涂料的低粘度、柔韧性与高固体分防腐蚀涂料之间的矛盾。适合采用高压无气喷涂、空气喷涂等多种喷涂方法涂装，满足对柔韧性要求较高的防腐蚀领域的使用要求。另外，本发明技术方案的制备方法便于操作，能确保涂料质量。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
各实施例所用原料均为涂料用工业品，均可从市场购得。
（一）制备适合喷涂的高固体分防腐蚀涂料
本发明适合喷涂的高固体分防腐蚀涂料，它是由组分A和组分B构成的双组分涂料，其组分A由低分子量环氧树脂15％～30％，改性环氧树脂5%～10%，活性稀释剂4％～8％，二氧化钛5％～10％，环保型防腐蚀颜料40％～50％，助剂0.1％～3％，余量为溶剂组成；组分B由含环氧基团的化合物8％～15％，带有伯胺基团的脂肪族多元胺30～40％，氨基硅烷偶联剂8～15%，余量为溶剂的原料合成的，以上百分数均为质量百分数；施工前，按组分A与组分B的质量比为4～6：1混合均匀即为适合喷涂的高固体分防腐蚀涂料。
实施例1
①制备组分A1
首先，按表1配方准备各组分原料，然后，在混合容器内，加入已准备的配方量低分子量环氧树脂、改性环氧树脂、活性稀释剂、助剂和溶剂，中速搅拌15min，然后加入配方量二氧化钛和环保型防腐蚀颜料，搅拌均匀后，用砂磨研磨至细度＜40μm后，搅拌均匀并通过80目滤网，即制得组分A，包装备用；
表1
注：R902为杜邦公司二氧化钛产品牌号；EFKA5065为埃夫卡公司分散剂产品牌号，也可用该公司的EFKA5054替换，二者均属于高分子羧酸盐类化合物。
②制备组分B1
首先，按表2配方准备各组分原料，然后，在装有搅拌、加入系统、回流冷凝器和温度计的反应釜内，加入已准备的配方量带有伯胺基团的多元胺及溶剂，边搅拌边升温至60℃后，开始滴加已准备的配方量含环氧基团的化合物，3～4h滴加完毕进行加成反应，保温4～5h后，所得加成物冷却至室温，加入氨基硅烷偶联剂，搅拌均匀并过滤除杂质后制得组分B1，包装备用；
表2
注：KH-550为γ―氨丙基三乙氧基硅烷。
③制备高固体分防腐蚀涂料
施工前，按组分A1与组分B1的质量比为4:1称取步骤①制得的组分A1和步骤②制得的组分B1，混合均匀即制得高固体分防腐蚀涂料A1，其固体分为85％（质量），粘度50～55秒（涂-4杯，25℃），施工期6h。
实施例2
①制备组分A2
首先，按表2配方准备各组分原料，然后，按实施例1的方法制得组分A2；
表3
注：KD-175×90为国都化工公司的环氧树脂产品牌号，R-902为杜邦公司二氧化钛产品牌号；EFKA5065为埃夫卡公司分散剂产品牌号，也可用该公司的EFKA5054替换，二者均属于高分子羧酸盐类化合物。
②制备高固体分防腐蚀涂料
施工前，按组分A2与组分B1的质量比为4:1称取步骤①制得的组分A2和实施例1中步骤②制得的组分B1，混合均匀即制得高固体分防腐蚀涂料，其固体分为80％（质量），粘度50秒（涂-4杯，25℃），施工期6h。
（二）检测涂料性能
①制备测试样板
铝合金样板尺寸为10cm×5cm×0.1cm，表面经过阳极氧化处理，在温度5～50℃、相对湿度下≤85%条件下，对样板进行喷涂（干膜厚度40μm），然后在（23±2）℃、50%相对湿度环境中干燥7天，保存待测试，其中，实施例1制得的涂料稀释至施工固体分为70％（质量），然后采用空气喷涂法喷涂样板；实施例2制得的涂料直接采用无气喷涂法喷涂样板。
②测试
采用相关标准对样板进行测试。
表4
从表4的检测结果可以看出，本发明涂料可采用空气喷涂、无气喷涂，VOC低，柔韧性好，抗正冲和反冲性佳，防腐蚀性能优异。
Claims (8)
1.一种适合喷涂的高固体分防腐蚀涂料，它是由组分A和组分B构成的双组分涂料，其特征在于，
组分A由低分子量环氧树脂15％～30％，改性环氧树脂5%～10%，活性稀释剂4％～8％，二氧化钛5％～10％，环保型防腐蚀颜料40％～50％，助剂0.1％～3％，余量为溶剂组成，以上百分数均为质量百分数；
所述组分A中的低分子量环氧树脂为E-44、E-51、F-44、F-51、KD-175×90中的一种；改性环氧树脂为橡胶改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨酯改性环氧树脂中的一种；活性稀释剂为烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、腰果油改性活性稀释剂中的一种；
组分B由含环氧基团的化合物8％～15％，带有伯胺基团的脂肪族多元胺30～40％，氨基硅烷偶联剂8～15%，余量为溶剂的原料合成的，合成时，在反应釜内，加入配方量带有伯胺基团的多元胺及溶剂，边搅拌边升温至50～70℃后，开始滴加配方量含环氧基团的化合物进行加成反应，2～4h滴加完毕，再保温3～6h后，所得加成物冷却至室温，再加入氨基硅烷偶联剂，搅拌均匀并过滤除杂质后制得组分B，以上百分数均为质量百分数；
所述组分B中的含环氧基团的化合物为E-44、E-51、丁基缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚中的一种或两种；带有伯胺基团的多元胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、乙二胺、聚酰胺中的一种或几种；氨基硅烷偶联剂为-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β－氨乙基）-α-氨丙基三甲氧基硅烷中、γ―氨丙基三乙氧基硅烷中的一种；
施工前，按组分A与组分B的质量比为4～6：1混合均匀即为适合喷涂的高固体分防腐蚀涂料。
2.根据权利要求1所述高固体分防腐蚀涂料，其特征在于，所述组分A中的助剂为分散剂、流平剂、消泡剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述高固体分防腐蚀涂料，其特征在于，所述组分A中的环保型防腐蚀颜料是偏硼酸钡、磷酸锌、三聚磷酸铝、磷酸锌铝、磷钼酸锌钙、硼酸锌、氧化锌、铁黄、铁红、磷铁粉中的几种。
4.根据权利要求1所述高固体分防腐蚀涂料，其特征在于，所述组分A和组分B中的溶剂为二甲苯、甲苯、丁醇、乙醇、异丙醇、环己酮、丙酮、甲基异丁基酮、丙二醇甲醚、100号溶剂汽油中的一种或几种，组分A和组分B中的溶剂相同或不同。
5.一种制备权利要求1高固体分防腐蚀涂料的方法，其特征在于，具体操作如下：
①制备组分A
首先，按权利要求1组分A的配方准备各组分原料，然后，在混合容器内，加入已准备的配方量低分子量环氧树脂、改性环氧树脂、活性稀释剂、助剂和溶剂，搅拌至少15min，然后加入配方量二氧化钛和环保型防腐蚀颜料，搅拌均匀后，用砂磨研磨至细度＜40μm后，搅拌均匀并通过80目滤网，即制得组分A，包装备用；
②制备组分B
首先，按权利要求1组分B的配方准备各组分原料，然后，在反应釜内，加入配方量带有伯胺基团的多元胺及溶剂，边搅拌边升温至50～70℃后，开始滴加配方量含环氧基团的化合物进行加成反应，2～4h滴加完毕，再保温3～6h后，所得加成物冷却至室温，再加入氨基硅烷偶联剂，搅拌均匀并过滤除杂质后制得组分B，包装备用；
③制备高固体分防腐蚀涂料
施工前，按组分A与组分B的质量比为4～6：1称取步骤①制得的组分A和步骤②制得的组分B，混合均匀，即制得适合喷涂的高固体分防腐蚀涂料。
6.根据权利要求5所述高固体分防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述组分A中的低分子量环氧树脂为E-44、E-51、F-44、F-51、KD-175×90中的一种；改性环氧树脂为橡胶改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂、氨酯改性环氧树脂中的一种；活性稀释剂为烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、腰果油改性活性稀释剂中的一种；助剂为分散剂、流平剂、消泡剂中的一种或几种；环保型防腐蚀颜料是偏硼酸钡、磷酸锌、三聚磷酸铝、磷酸锌铝、磷钼酸锌钙、硼酸锌、氧化锌、铁黄、铁红、磷铁粉中的几种。
7.根据权利要求5所述高固体分防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述组分B中的含环氧基团的化合物为E-44、E-51、丁基缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚中的一种或两种；带有伯胺基团的多元胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、乙二胺、聚酰胺中的一种或几种；氨基硅烷偶联剂为-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β－氨乙基）-α-氨丙基三甲氧基硅烷中、γ―氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。
8.根据权利要求5所述高固体分防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述组分A和组分B中的溶剂为二甲苯、甲苯、丁醇、乙醇、异丙醇、环己酮、丙酮、甲基异丁基酮、丙二醇甲醚、100号溶剂汽油中的一种或几种，组分A和组分B中的溶剂相同或不同。
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| CN102732130B (zh) | 2014-09-03 |
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