CN110105848B - 一种水性环氧沥青防腐涂料及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性环氧沥青防腐涂料及其加工工艺，涉及沥青防腐涂料技术领域。其技术要点是：一种水性环氧沥青防腐涂料，包括如下重量份数的组分：水：15～30份；环氧树脂：30～45份；焦煤油沥青：25～35份；硅溶胶：6～9份；蒽油：10～20份；硅藻土：5～10份；分散剂：0.1～3份；乳化剂：0.1～3份；固化剂：30～40份；防锈颜料：1.5～2.5份。采用本发明配方制备的水性环氧沥青防腐涂料具有相容性好，制备的涂膜防腐性优良，以及力学性能良好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及沥青防腐涂料技术领域，更具体地说，它涉及一种水性环氧沥青防腐涂料及其加工工艺。
背景技术
随着当今社会对环保及节能要求的提升，为顺应时代发展趋势，环氧沥青防腐涂料也逐渐从溶剂型向水性化方向发展。水性环氧沥青防腐涂料以水为主要溶剂，由于水性环氧树脂乳液是一种低挥发性有机物(VOC)含量的环保材料，其具有VOC含量低、无刺激性味道、对人体无任何危害以及使用简单、可用水清洗、无污染等诸多优点。
但是由于环氧树脂为强极性分子，沥青为弱极性分子，两者之间的相容性较差，混合之后反三不稳定，易发生离析的情况，如何提高沥青与环氧树脂之间的相容性是制备水性环氧沥青防腐涂料的难点。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种水性环氧沥青防腐涂料及其加工工艺，采用本发明配方制备的水性环氧沥青防腐涂料具有相容性好，制备的涂膜防腐性优良，以及力学性能良好的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种水性环氧沥青防腐涂料，包括如下重量份数的组分：
水：15～30份；
环氧树脂：30～45份；
焦煤油沥青：25～35份；
硅溶胶：6～9份；
蒽油：10～20份；
硅藻土：5～10份；
分散剂：0.1～3份；
乳化剂：0.1～3份；
固化剂：30～40份；
防锈颜料：1.5～2.5份。
通过采用上述技术方案，水性环氧沥青是将环氧树脂和固化剂加入到沥青中，经固化反应使沥青从热塑性转变为热固性。但是由于环氧树脂是极性物质，而沥青属于弱极性物质，两者极性差异较大，所以很难相容，通过添加蒽油介质，可大大提高环氧和沥青的相容性。
虽然蒽油的加入虽然可提高环氧和沥青之间的相容性，但是蒽油在一定程度上破坏了涂膜的力学性能。硅藻土其为一种多孔结构颗粒状物质，具有效改善环氧树脂和沥青难相容的问题，采用硅藻土代替部分蒽油，两者协同使用，在不破坏涂膜力学性能的基础上，提高环氧树脂和沥青的相容性。
硅溶胶只一种以水为分散介质的无机高分子聚偏硅酸的胶体溶液，其SiO2粒子多是以球状单个的或者是多个进行聚结分散，能够牢固的附着在基材和填料颗粒的表面，并且随着溶胶中水分的不断蒸发，SiO2粒子间能够形成较为牢固的硅氧键而成为连续的涂膜。如果只是简单的使用硅溶胶，会因为常温固化成膜而造成裂纹、内部微孔等致命缺陷，但其和防锈颜料一起使用时，不仅可消除上述缺陷，而且还能增加涂膜的韧性，提高涂膜的抗冲击性能。
进一步优选为，所述环氧树脂采用环氧当量为183～500g/mol的双酚A型环氧树脂。
通过采用上述技术方案，双酚A型环氧树脂中的环氧基和羟基赋予其反应性，使树脂固化产物具有很强的内聚力和粘结力；醚键和羟基是极性基团，有助于提高浸润性和粘附力；醚键和C—C键使大分子具有柔顺性；—C—O—键的键能高，从而提高耐碱性。
进一步优选为，所述分散剂包括十二烷基硫酸钠、甲基戊醇和聚丙烯酰胺中的一种或多种。
进一步优选为，所述乳化剂为重量份数比为(3～4):1的牛脂四胺和月桂醇聚氧乙烯醚。
进一步优选为，所述固化剂采用聚酰胺。
通过采用上述技术方案，酰胺化多胺本身具有一定的水溶性或水可分散性，无需借助于助溶剂或乳化剂的作用就可获得一定范围的水可稀释性；且其具有表面活性剂的作用，可和环氧树脂在施工前混合乳化，采用多酰胺固化剂乳化的水性环氧体系具有施工性能好、适用期长等优点。
进一步优选为，所述防锈颜料采用重量份数比为(1～2):1的磷硅酸锶和磷酸锌铝。
通过采用上述技术方案，磷硅酸锶作为主要防锈颜料，其属于离子包裹的钙盐类白色粉末，无毒、环境友好，且具有极好的分散性能，能够稳定分散在环氧体系中，并与磷酸锌铝混用，起协同增效作用。两者混用能够消除硅溶胶本省具有的易开裂等缺陷，提高涂膜整体的韧性和抗冲击能力。
本发明的目的二在于提供一种水性环氧沥青防腐涂料的加工工艺，采用该方法制备的水性环氧沥青防腐涂料具有相容性好，制备的涂膜防腐性优良，以及力学性能良好的优点。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种水性环氧沥青防腐涂料的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一，于150～170℃温度下，将煤焦油沥青加热至熔融状态，将硅藻土和乳化剂加入到水中混合，将混合液加入到焦煤油沥青中，搅拌混合15～30min，降温至50℃；
步骤二，将蒽油、分散剂和防锈颜料加入到步骤一的混合体系中，搅拌混合15～30min；
步骤三，将环氧树脂和硅溶胶搅拌混合均匀，然后加入到步骤二的混合体系中，搅拌混合1～2h后，加入固化剂，搅拌混合5～10min，得到水性环氧沥青防腐涂料。
进一步优选为，步骤一中，所述硅藻土和乳化剂混合之后还经过超声处理10～15min。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过在配方中加入蒽油，以提高环氧和沥青之间的相容性，通过加入硅藻土，硅藻土其为一种多孔结构颗粒状物质，其也具有改善环氧树脂和沥青难相容的问题，且能弥补涂膜因为加入蒽油导致力学性能下降的缺点；
(2)通过加入硅溶胶，其能够牢固的附着在基材和填料颗粒的表面，并且随着溶胶中水分的不断蒸发，SiO2粒子间能够形成较为牢固的硅氧键而成为连续的涂膜；并且加入防锈颜料，其可以弥补涂膜发生额裂纹和内部微孔等缺陷。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。值得说明的是，其中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件下进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1：一种水性环氧沥青防腐涂料，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一，于150℃温度下，将煤焦油沥青加热至熔融状态，将硅藻土、牛脂四胺和月桂醇聚氧乙烯醚加入到水中混合，将混合液加入到焦煤油沥青中，搅拌混合30min，降温至50℃；步骤二，将蒽油、十二烷基硫酸钠、磷硅酸锶和磷酸锌铝加入到步骤一的混合体系中，搅拌混合30min；
步骤三，将环氧当量为200g/mol的双酚A型环氧树脂和硅溶胶搅拌混合均匀，然后加入到步骤二的混合体系中，搅拌混合2h后，加入聚酰胺，搅拌混合5min，得到水性环氧沥青防腐涂料。
实施例2-6：一种水性环氧沥青防腐涂料，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-6中各组分及其重量份数
实施例7：一种水性环氧沥青防腐涂料，与实施例1的不同之处在于，步骤二，将25份蒽油、0.05份十二烷基硫酸钠、0.05甲基戊醇、0.9份磷硅酸锶和0.6份磷酸锌铝加入到步骤一的混合体系中，搅拌混合30min；
其余均与实施例1相同。
实施例8：一种水性环氧沥青防腐涂料，与实施例1的不同之处在于，步骤二，将25份蒽油、0.03份十二烷基硫酸钠、0.03份甲基戊醇、0.03份聚丙烯酰胺、0.9份磷硅酸锶和0.6份磷酸锌铝加入到步骤一的混合体系中，搅拌混合30min；
其余均与实施例1相同。
实施例9：一种水性环氧沥青防腐涂料，通过如下步骤制备获得：
步骤一，于150℃温度下，将25份煤焦油沥青加热至熔融状态，将5份硅藻土、0.075份牛脂四胺和0.025份月桂醇聚氧乙烯醚加入到水中混合，将混合液加入到焦煤油沥青中，超声处理15min，降温至50℃；
步骤二，将10份蒽油、0.1份十二烷基硫酸钠、0.9份磷硅酸锶和0.6份磷酸锌铝加入到步骤一的混合体系中，搅拌混合20min；
步骤三，将30份环氧当量为300g/mol的双酚A型环氧树脂和6份硅溶胶搅拌混合均匀，然后加入到步骤二的混合体系中，搅拌混合1.5h后，加入30份聚酰胺，搅拌混合5min，得到水性环氧沥青防腐涂料。
对比例1：一种水性环氧沥青防腐涂料，通过如下步骤制备获得：
步骤一，于150℃温度下，将25份煤焦油沥青加热至熔融状态，将0.075份牛脂四胺和0.025份月桂醇聚氧乙烯醚加入到水中混合，将混合液加入到焦煤油沥青中，搅拌混合30min，降温至50℃；
步骤二，将10份蒽油、0.1份十二烷基硫酸钠、0.9份磷硅酸锶和0.6份磷酸锌铝加入到步骤一的混合体系中，搅拌混合30min；
步骤三，将30份环氧当量为200g/mol的双酚A型环氧树脂和6份硅溶胶搅拌混合均匀，然后加入到步骤二的混合体系中，搅拌混合2h后，加入30份聚酰胺，搅拌混合5min，得到水性环氧沥青防腐涂料。
对比例2：一种水性环氧沥青防腐涂料，通过如下步骤制备获得：
步骤一，于150℃温度下，将25份煤焦油沥青加热至熔融状态，将5份硅藻土、0.075份牛脂四胺和0.025份月桂醇聚氧乙烯醚加入到水中混合，将混合液加入到焦煤油沥青中，搅拌混合30min，降温至50℃；
步骤二，将0.1份十二烷基硫酸钠、0.9份磷硅酸锶和0.6份磷酸锌铝加入到步骤一的混合体系中，搅拌混合30min；
步骤三，将30份环氧当量为200g/mol的双酚A型环氧树脂和6份硅溶胶搅拌混合均匀，然后加入到步骤二的混合体系中，搅拌混合2h后，加入30份聚酰胺，搅拌混合5min，得到水性环氧沥青防腐涂料。
对比例3：一种水性环氧沥青防腐涂料，通过如下步骤制备获得：
步骤一，于150℃温度下，将225份煤焦油沥青加热至熔融状态，将5份硅藻土、0.075份牛脂四胺和0.025份月桂醇聚氧乙烯醚加入到水中混合，将混合液加入到焦煤油沥青中，搅拌混合30min，降温至50℃；
步骤二，将10份蒽油、0.1份十二烷基硫酸钠加入到步骤一的混合体系中，搅拌混合30min；
步骤三，将30份环氧当量为200g/mol的双酚A型环氧树脂和6份硅溶胶搅拌混合均匀，然后加入到步骤二的混合体系中，搅拌混合2h后，加入30份聚酰胺，搅拌混合5min，得到水性环氧沥青防腐涂料。
对比例4：一种水性环氧沥青防腐涂料，通过如下步骤制备获得：
步骤一，于150℃温度下，将25份煤焦油沥青加热至熔融状态，将5份硅藻土、0.075份牛脂四胺和0.025份月桂醇聚氧乙烯醚加入到水中混合，将混合液加入到焦煤油沥青中，搅拌混合30min，降温至50℃；
步骤二，将10份蒽油、0.1份十二烷基硫酸钠、0.9份磷硅酸锶和0.6份磷酸锌铝加入到步骤一的混合体系中，搅拌混合30min；
步骤三，将30份环氧当量为200g/mol的双酚A型环氧树脂加入到步骤二的混合体系中，搅拌混合2h后，加入30份聚酰胺，搅拌混合5min，得到水性环氧沥青防腐涂料。
性能测试
采用实施例1-9和对比例1-4制得的水性环氧沥青防腐涂料作为实验对象。
按照GB/T 1732-1993测试涂膜的抗冲击性能、附着力性能；按照GB 1763-1989测试涂膜耐酸碱性能和耐盐水性能；按照GB/T 1771-1991测试涂膜的耐中性盐雾性能，将测试结果填入表2中。
由表2可知，实施例得到的数据均优于对比例中的测试数据，实施例中水性环氧沥青防腐涂料的力学性能和防腐蚀性均优于对比例，涂料中的沥青和环氧树脂具有良好的相容性。
表2性能测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种水性环氧沥青防腐涂料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
水：15～30份；
环氧树脂：30～45份；
焦煤油沥青：25～35份；
硅溶胶：6～9份；
蒽油：10～20份；
硅藻土：5～10份；
分散剂：0.1～3份；
乳化剂：0.1～3份；
固化剂：30～40份；
防锈颜料：1.5～2.5份；
所述防锈颜料采用重量份数比为(1～2):1的磷硅酸锶和磷酸锌铝。
2.根据权利要求1所述的水性环氧沥青防腐涂料，其特征在于，所述环氧树脂采用环氧当量为183～500g/mol的双酚A型环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的水性环氧沥青防腐涂料，其特征在于，所述分散剂包括十二烷基硫酸钠、甲基戊醇和聚丙烯酰胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的水性环氧沥青防腐涂料，其特征在于，所述乳化剂为重量份数比为(3～4):1的牛脂四胺和月桂醇聚氧乙烯醚。
5.根据权利要求1所述的水性环氧沥青防腐涂料，其特征在于，所述固化剂采用聚酰胺。
6.一种权利要求1-5任一所述的水性环氧沥青防腐涂料的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，于150～170℃温度下，将煤焦油沥青加热至熔融状态，将硅藻土和乳化剂加入到水中混合，将混合液加入到焦煤油沥青中，搅拌混合15～30min，降温至50℃；
步骤二，将蒽油、分散剂和防锈颜料加入到步骤一的混合体系中，搅拌混合15～30min；
步骤三，将环氧树脂和硅溶胶搅拌混合均匀，然后加入到步骤二的混合体系中，搅拌混合1～2h后，加入固化剂，搅拌混合5～10min，得到水性环氧沥青防腐涂料。
7.根据权利要求6所述的水性环氧沥青防腐涂料的加工工艺，其特征在于，步骤一中，所述硅藻土和乳化剂混合之后还经过超声处理10～15min。
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