CN104830204B

CN104830204B - 一种高性能低voc工业防腐涂料及制备方法

Info

Publication number: CN104830204B
Application number: CN201510267076.5A
Authority: CN
Inventors: 杨树民; 邵瑞峰; 李勇兵
Original assignee: Shandong Puntiun Paint Co ltd
Current assignee: Shandong Puntiun Paint Co ltd
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2017-07-21
Anticipated expiration: 2035-05-22
Also published as: CN104830204A

Abstract

本发明提供了一种高性能低VOC工业防腐涂料，包括以下重量份的组份：环氧酯树脂35～50；颜填料25～35；防锈颜料8～16；防沉剂0.1～0.5；分散剂0.1～0.5；消泡剂0.1～0.5；催干剂0.2～1.0；流平剂0.1～0.5；浮化液15～25。该高性能低VOC工业防腐涂料固体含量高、挥发性有机化合物(VOC)低、对环境污染小、附着力好、重涂性优异、耐化学品性、耐水性及耐盐雾性好；本发明通过对设计特殊的环氧酯树脂和助剂，优选耐候颜料、防锈颜料，使漆膜的丰满度、附着力、耐盐雾、耐化学品性等综合性能更加优异，特别是耐盐雾性较现有环氧酯树脂大大提高。

Description

一种高性能低VOC工业防腐涂料及制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，特别涉及一种高性能低VOC工业防腐涂料及制备方法

背景技术

防腐涂料，一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料，是油漆涂料中必不可少的一种涂料。常规防腐涂料是在一般条件下，对金属等起到防腐蚀的作用，保护有色金属使用的寿命；重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。

现有防腐涂料通常采用环氧酯生产，能够满足钢结构、汽车零部件表面的涂装与防护要求；然而，其漆膜干燥慢，配套面漆时容易咬底，且其以有机溶剂为稀释剂，VOC含量高，环境污染严重。

发明内容

技术问题：本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种理化性能优异的环氧酯树脂、加入乳化剂制备的高性能工业防腐涂料，主要应用于环保要求高、低VOC、低重金属、耐盐雾性≥240h以上的钢结构、汽车轮毂、底盘等零部件及化工防腐蚀用的电机、电器、仪表等外壳的涂装防腐保护，而且重涂性优异。

技术方案：本发明提供的一种高性能低VOC工业防腐涂料，包括以下重量份的组份：

作为改进，所述环氧酯树脂的质量固体浓度为55±1％，包括以下重量份的组份：

作为另一种改进，所述环氧树脂包括E-20、E-12、E-06，其分子量依次为900、1400、2900。

作为另一种改进，所述浮化液的质量固体浓度为2±0.1％，包括以下重量份的组份：

乳化剂BTCL 20；

去离子水 980。

作为另一种改进，所述颜填料为金红石型钛白、氧化铁红、沉淀硫酸钡、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种；所述防锈颜料为磷酸锌、三聚磷酸铝、氧化锌、中的一种或几种；所述分散剂为BYK163；所述消泡剂为RE711；所述催干剂为GX-569；流平剂为BYK310；所述溶剂是二甲苯、正丁醇中的一种或几种。

本发明还提供了上述高性能低VOC工业防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)环氧酯树脂搅拌下加入配方量5-7％的溶剂搅拌均匀，再加入防沉剂，高速分散；

(2)再加入分散剂、颜填料、防锈颜料，高速分散，得浆料；

(3)将浆料研磨，细度达到50μm后打入制漆罐，加入催干剂、流平剂及助剂，搅拌，即得。

步骤(1)中，高速分散搅拌速度为800～1200r/min，高速分散时间为5-15min；步骤(2)中，高速分散搅拌速度为800～1200r/min，高速分散时间为15-25min；步骤(3)中，搅拌速度为800～1200r/min，搅拌时间为25-35min。

其中，所述环氧酯树脂由以下方法制得：

(1)在惰性气氛下，高碘豆油酸升温至140-160℃，加入E-20环氧树脂、松香、氧化锌，再加入溶剂；

(2)继续升温，升温速率为3-4h升至235-240℃，保温反应；监控酸值和粘度；

(3)当酸值≤12mgKOH/g、粘度达6-10S/格氏*25℃时，降温，降温速率为1-2h降温至170-180℃；

(4)中控合格后，立即降温，约用1-2h将温度降至180℃以下，缓慢兑入兑希二甲苯，待温度降至150℃时，将树脂打入兑希釜，调整固含、粘度，均合格后方可压滤包装)，即得。

其中，所述助剂由以下方法制得：去离子水在1800～2500r/min的搅拌下，加入乳化剂BTCL，继续搅拌20-40min，即得。

有益效果：

本发明制得的高性能低VOC工业防腐涂料固体含量高、挥发性有机化合物(VOC)低、对环境污染小、附着力好、重涂性优异、耐化学品性、耐水性及耐盐雾性好；本发明通过对设计特殊的环氧酯树脂和乳化剂BTCL，优选耐候颜料、防锈颜料，使漆膜的丰满度、附着力、耐盐雾、耐化学品性等综合性能更加优异，特别是耐盐雾性较现有环氧酯树脂大大提高(本发明高性能低VOC工业防腐涂料防腐涂料耐盐雾≥400h)。本发明产品能够满足钢结构、工程机械及汽车轮毂、减震器、底盘等零部件防腐保护的涂装要求，其最大特点就是重涂性优异，可以重涂除烤漆之外的所有面漆。

具体而言，本发明相对于现有技术，具有以下突出的优势：

(1)本发明提供的环氧酯树脂是由高碘油酸与环氧树脂的部分酯化制得，仍保留环氧树脂的特性。

市售的环氧酯树脂品种较少，用其制备的工业防腐漆性能较差，表干、重涂性较差，硬度、耐盐雾及耐化学介质性不能达到指标要求。

而本发明提供的环氧酯树脂为专门设计的改性环氧酯树脂，可由不同品种的脂肪酸以及不同的配比与环氧树脂反应制得，其酯化程度(脂肪酸当量数)为0.6～0.8，因而漆膜性能是多样的；适宜酯化的环氧树脂有E-20、E-12、E-06，其分子量为900、1400、2900，环氧树脂的分子量大，其酯化物的耐化学品性能强。本发明通过选择并确定脂肪酸的品种和配比、优化配方和工艺、控制酯化程度，以满足工业防腐漆的耐盐雾性和其它理化性能要求。

该环氧酯树脂具有优良的附着力、柔韧性、耐水性、耐湿热性、耐化学品及耐盐雾性能、自干性施工方便等特性；主要应用于环保要求高、低VOC、低重金属、耐盐雾性≥300h以上的钢结构、汽车轮毂、底盘等零部件及化工防腐蚀用的电机、电器、仪表等外壳的涂装防腐保护。

(2)本发明使用的乳化剂BTCL性能优异。

本发明使用的乳化剂BTCL与传统乳化剂OP-10区别：

OP-10的分子结构：

而本发明乳化剂BTCL的分子结构：所需要说明的是我们考虑到树脂的多分散性，使用了两种聚乙二醇作为亲水基团，结构如下：

由于树脂的不均一性，乳化剂用了两种聚乙二醇进行酯化，得到的乳化剂能够很好将环氧酯树脂乳化，OP-10乳化剂也能够起到乳化剂的作用，但是乳化后的油漆状态远不如我们乳化剂BTCL。在同样的剪切力的作用下，使用OP-10乳化剂的油漆4h就明显分水，而用乳化剂BTCL 10h后状态无明显变化。从成漆的成膜性能上来看，用OP-10乳化剂的成漆漆膜干燥明显变慢，干燥后的漆膜硬度、耐水性都有不同程度的下降；用我们乳化剂BTCL的成漆漆膜干燥没有明显变化，干燥后漆膜硬度、耐水性等方面没有降低反而还有提高。

3、根据相似相溶的原理，要使乳化剂对环氧酯树脂的乳化能力较好，那么对环氧酯树脂的聚合度有较高的要求，聚合度太大即分子量太大乳化剂对其乳化能力明显下降，易分水。若分子量太低一是对成漆的防腐性能有较大的影响，二是分子量太低乳化性能会下降，同时比较容易分水。我们所做的环氧酯树脂与乳化剂BTCL分子量相当或略微大于乳化剂的分子量，而且两者在结构上也有一定的相似之处。故而能够较好的使环氧酯树脂乳化，又由于乳化剂BTCL可以参与环氧酯的氧化交联，不仅不会降低环氧酯的防腐性能，反而还有相应的提高。

具体实施方式

本发明使用的防沉剂、分散剂、消泡剂、流平剂购自毕克等公司。

本发明中乳化剂BTCL制备方法如下：

1、将摩尔比为1：1的腰果酚与顺酐在160-170℃下反应，当酸值达到120-125mgKOH/g即为反应终点，制得我们所需要的腰果酚顺酐的一元酸单酯；

2、将腰果酚顺酐的一元酸单酯与聚乙二醇的摩尔比为1:1.1的物料投入反应釜中，加入物料量的0.2％的浓硫酸作为反应的催化剂，在200-220℃回流酯化3h，即酸值≤1mgKOH为合格。

3、中控合格后将温度降至180℃以下，抽真空，将回流用的二甲苯抽出，即得我们自制的乳化剂BTCL。

具体的配方如下：

配方1：合成腰果酚顺酐的一元酸单酯

配方2：合成乳化剂BTCL

实施例1

高性能低VOC工业防腐涂料，包括以下重量份的组份：

其中，所述环氧酯树脂的质量固体浓度为55％，包括以下重量份的组份：

其中，所述浮化液的质量固体浓度为2±0.1％，包括以下重量份的组份：

乳化剂BTCL 20；

去离子水 980；

高性能低VOC工业防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)环氧酯树脂搅拌下加入配方量5-7％的溶剂搅拌均匀，再加入防沉剂，1000r/min高速分散10min；

(2)再加入分散剂、颜填料、防锈颜料，1000r/min高速分散20min，得浆料；

(3)将浆料研磨，细度达到50μm后打入制漆罐，加入催干剂、流平剂及助剂，在1000r/min下搅拌30min，即得。

其中，所述环氧酯树脂由以下方法制得：

(1)在惰性气氛下，高碘豆油酸升温至150℃，加入E-20环氧树脂、松香、氧化锌，再加入溶剂；

(2)继续升温，升温速率为3.5h升至235℃，保温反应；监控酸值和粘度；

(4)中控合格后，立即降温，约用1.5h将温度降至180℃以下，缓慢兑入兑希二甲苯，待温度降至150℃时，将树脂打入兑希釜，调整固含、粘度，均合格后方可压滤包装)，即得。

所述浮化液由以下方法制得：去离子水在2100r/min的搅拌下，加入乳化剂BTCL，继续搅拌30min，即得。

实施例2

高性能低VOC工业防腐涂料，包括以下重量份的组份：

其中，所述环氧酯树脂的质量固体浓度为56％，包括以下重量份的组份：

乳化剂BTCL 20；

去离子水 980；

高性能低VOC工业防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)环氧酯树脂搅拌下加入配方量5-7％的溶剂搅拌均匀，再加入防沉剂，800r/min高速分散15min；

(2)再加入分散剂、颜填料、防锈颜料，800r/min高速分散15min，得浆料；

(3)将浆料研磨，细度达到50μm后打入制漆罐，加入催干剂、流平剂及助剂，在800r/min下搅拌35min，即得。

其中，所述环氧酯树脂由以下方法制得：

(1)在惰性气氛下，高碘豆油酸升温至140℃，加入E-20环氧树脂、松香、氧化锌，再加入溶剂；

(2)继续升温，升温速率为3h升至235℃，保温反应；监控酸值和粘度；

(3)当酸值≤12mgKOH/g、粘度达6-10S/格氏*25℃时，降温，降温速率为1h降温至170-180℃；

所述浮化液由以下方法制得：去离子水在1800r/min的搅拌下，加入乳化剂BTCL，继续搅拌20min，即得。

实施例3

高性能低VOC工业防腐涂料，包括以下重量份的组份：

其中，所述环氧酯树脂的质量固体浓度为54％，包括以下重量份的组份：

乳化剂BTCL 20；

去离子水 980；

高性能低VOC工业防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)环氧酯树脂搅拌下加入配方量5-7％的溶剂搅拌均匀，再加入防沉剂，1200r/min高速分散5min；

(2)再加入分散剂、颜填料、防锈颜料，1200r/min高速分散25min，得浆料；

(3)将浆料研磨，细度达到50μm后打入制漆罐，加入催干剂、流平剂及助剂，在1200r/min下搅拌25min，即得。

其中，所述环氧酯树脂由以下方法制得：

(1)在惰性气氛下，高碘豆油酸升温至160℃，加入E-20环氧树脂、松香、氧化锌，再加入溶剂；

(2)继续升温，升温速率为4h升至240℃，保温反应；监控酸值和粘度；

(4)中控合格后，立即降温，约用2h将温度降至180℃以下，缓慢兑入兑希二甲苯，待温度降至150℃时，将树脂打入兑希釜，调整固含、粘度，均合格后方可压滤包装)，即得。

所述浮化液由以下方法制得：去离子水在2500r/min的搅拌下，加入乳化剂BTCL，继续搅拌40min，即得。

检测实施例1的高性能低VOC工业防腐涂料的性能，见表1

表1

序号	检验项目	技术指标	试验方法
				1	在容器中状态	无结皮，搅拌后无硬块	目测
2	漆膜颜色及外观	指定色，漆膜平整	目测
				3	干燥时间/h≤	表干：0.3；实干：18	GB/T 1728-1979
4	不挥发物含量/％≥	50	GB/T 1725-2007
				5	耐冲击性/cm≥	40	GB/T 1732-1993
6	硬度，双摆≥	0.3	GB/T 1730-2007
				7	弯曲试验，mm≤	3	GB/T 1731-1993
8	附着力(划格法)/级≤	1	GB/T 1720-1979
				9	耐磨性(500g/500r)/mg≤	100	GB/T 1768-1989
10	耐水性(240h)	无起泡、生锈、剥落等	GB/T 1733-1993
				11	耐湿热性(240h)	无起泡、生锈、剥落等	GB/T 1740-1989
12	耐盐雾性(300h)	无起泡、生锈、剥落等	GB/T1771-2007
				13	有机挥发物含量(VOC)g/L≤	400	GB/T 23986-2009
14	耐酸性(5％H₂SO₄/24h)	无异常	GB/T 1763-1989
				15	耐碱性(5％NaOH/168h)	无异常	GB/T 1763-1989
16	贮存稳定性(14d)	正常	GB/T6753-1986

高性能低VOC工业防腐涂料与普通环氧酯性能对比，见表2。

表2

Claims

1.一种高性能低VOC工业防腐涂料，其特征在于：包括以下重量份的组份：

环氧酯树脂35-50份、溶剂5-7份、颜填料25-35份、防锈颜料8-16份、防沉剂0.1-0.5份、分散剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.5份、催干剂0.2-1.0份、流平剂0.1-0.5份、浮化液15-25份；

所述环氧酯树脂的质量固体浓度为55±1％，包括以下重量份的组份：

环氧树脂250-400份、高碘油酸250-300份、松香150-200份、氧化锌0.5-1份、溶剂50-150份；

所述浮化液的质量固体浓度为2±0.1％，包括以下重量份的组份：

乳化剂BTCL 20份、去离子水980份。

2.根据权利要求1所述的一种高性能低VOC工业防腐涂料，其特征在于：所述环氧树脂为E-20、E-12或E-06，其分子量依次为900、1400、2900。

3.根据权利要求1所述的一种高性能低VOC工业防腐涂料，其特征在于：所述颜填料为金红石型钛白、氧化铁红、沉淀硫酸钡、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种；所述防锈颜料为磷酸锌、三聚磷酸铝、氧化锌中的一种或几种；所述分散剂为BYK163；所述消泡剂为RE711；所述催干剂为GX-569；流平剂为BYK310；所述溶剂是二甲苯、正丁醇中的一种或两种。

4.权利要求1至3任一项所述的高性能低VOC工业防腐涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)环氧酯树脂搅拌下加入配方量5-7份的溶剂搅拌均匀，再加入防沉剂，高速分散；

(2)再加入分散剂、颜填料、防锈颜料，高速分散，得浆料；

5.根据权利要求4所述的高性能低VOC工业防腐涂料的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中，高速分散搅拌速度为800～1200r/min，高速分散时间为5-15min；

步骤(2)中，高速分散搅拌速度为800～1200r/min，高速分散时间为15-25min；

步骤(3)中，搅拌速度为800～1200r/min，搅拌时间为25-35min。

6.根据权利要求4所述的高性能低VOC工业防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述环氧酯树脂由以下方法制得：

(1)在惰性气氛下，高碘豆油酸升温至140-160℃，加入环氧树脂、松香、氧化锌，再加入溶剂；

(4)上述降温后，将树脂打入兑稀釜，待温度降至150℃时，缓慢兑入兑稀二甲苯，调整固含、粘度，均合格后方可压滤包装，即得。

7.根据权利要求4所述的高性能低VOC工业防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述浮化液由以下方法制得：去离子水在1800～2500r/min的搅拌下，加入乳化剂BTCL，继续搅拌20-40min，即得。