CN113881318A - 一种常温固化抗冰涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常温固化的抗冰涂料的制备方法，涂层具有显著抗冰效果并且性能稳定。本专利为双组分常温固化的抗冰涂料，A组分：脂环族环氧20‑25％，膨润土0.2‑0.7％，消泡剂0.1‑0.4％，分散剂0.1‑0.4％，无机颜料10‑20％，无机填料10‑20％，光稳定剂1‑2％，有机硅树脂20‑25％，气相二氧化硅0.5‑1.5％；B组分：催化剂0.3‑2％，硅烷偶联剂15‑20％，改性硅烷2‑8％，A和B混合后3小时内使用，喷涂后常温固化48h后性能：表面张力≤30达英，与冰粘结强度＜2psi，并且经过水煮(40℃)、航空煤油、润滑油、紫外光辐射后依然能满足冰粘强度＜2psi。
Description
技术领域
本发明涉及涂料组合物技术领域，更具体的说是涉及一种常温固化抗冰涂料及其制备方法。
背景技术
日常生活中结冰会对电力输送、运输业、航空航天业等产生负面影响。对于电力输送过程电线覆冰会导致输送线路故障甚至大面积断电；运输行业尤其煤炭运输过程积冰会导致货箱这种货物被冰粘结在车厢里，导致卸载效率下降；航空航天飞机的结冰会导致飞机质量增加并且影响飞行稳定。诸如此类结冰对各行业的负面影响。
因此，如何开发一种常温固化后具有抗冰效果的涂层，并且该涂层性能不会因为设备服役过程的水汽(40℃)、航空煤油、润滑油、紫外光辐射物导致性能迅速下降的常温固化抗冰涂料及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种常温固化抗冰涂料及其制备方法，以解决结冰会对电力输送、运输业、航空航天业等产生负面影响。本发明能够满足飞机上涂装、煤炭运输车皮、风力涡轮等设备上涂装。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种常温固化抗冰涂料，包括：A组分和B组分；
以总料重量为百分之百计，其中，所述A组分包括:脂环族环氧树脂20-25％；膨润土0.2-0.7％；消泡剂0.1-0.4％；分散剂0.1-0.4％；无机颜料10-20％；无机填料10-20％；光稳定剂1-2％；有机硅树脂20-25％；气相二氧化硅0.5-1.5％；
所述B组分包括:催化剂0.3-2％；硅烷偶联剂15-20％；改性硅烷2-8％。
优选的，所述脂环族环氧树脂采用低粘度的双官能团小分子环氧树脂，具有耐候效果以及高反应活性；
更优选的，所述所述脂环族环氧树脂采用安徽新远科技有限公司的XY630或XY518，或两种混合；此类树脂属于双官能团结构的环氧，并且两个环氧基团不存在固化时的位阻效应。
优选的，所述膨润土采用极性与环氧体系匹配且触变效果好，易分散的有机膨润土；
更优选的，所述膨润土采用海明斯德谦的SD-2或浙江华特实业的BP-186D，或两种混合。
优选的，所述消泡剂包括质量比为1:1的有机硅消泡剂和无硅破泡剂；
更优选的，所述有机硅消泡剂采用BYK085或赢创的Tego Anitifoam1488，破泡剂采用BYK051N。此类组合能够显著提高脱泡效果的同时避免涂层表现出缩孔等缺陷。
优选的，所述分散剂为聚硅氧烷改性的不饱和羧酸类聚合物；
更优选的，所述分散剂为毕克化学的BYK-220S，BYK-P104S中的一种或两种混合。
优选的，所述无机颜料包括化学以及热稳定性好的金红石型钛白粉、铬绿、铁黄和铁红中的一种或多种混合。
优选的，所述无机填料采用硅酸盐系列的水洗法填料且含水量≤0.5％，包括硅灰石、滑石粉和高岭土中的一种或多种混合。
优选的，所述光稳定剂采用受阻胺系列且不参与环氧反应，采用不同分子量位阻胺进行组合，分子量小的位阻胺如Chiguard 353,Chiguard 228,分子量大的位阻胺如Chiguard 770,Chiguard 944，Chiguard 622，按照一定比例混合，涂料薄涂时优选光稳定剂中大分子位阻胺偏多，涂料厚涂时优选光稳定剂中大分子位阻胺偏少一些。
优选的，所述有机硅树脂采用含甲氧基以及苯基官能团且质量固含≥95％的有机硅树脂。
更优选的，所述有机硅树脂采用低粘度高活性的数值，如瓦克化学的Silres SY231或陶氏化学的Dowsil 3037。
优选的，所述气相二氧化硅为疏水性气相二氧化硅且表面含有二甲基硅氧烷结构。
更优选的，所述气相二氧化硅为德固赛的R202或瓦克化学的H15或H20。
优选的，所述催化剂为有机锡类催化剂，具体为二月桂酸丁基锡。
优选的，所述硅烷偶联剂采用常规的甲氧基和乙氧基的硅烷偶联剂，具体为晨光新材料的KH540、KH550。
优选的，按重量百分比计，所述改性硅烷包括：长链烷基硅烷65-75％；乙氧基含氟硅烷5-15％；正丁醇10-15％；含氢硅油3-8％；冰乙酸3-5％和水3-5％。
更优选的，所述长链烷基硅烷为南京能德的SCA-K12M或SCA-K16M；乙氧基含氟硅烷为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷或1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷。
本发明的另一个目的在于提供上述述常温固化抗冰涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在29-40℃，氮气保护下将长链烷基硅烷、乙氧基含氟硅烷和正丁醇加入反应容器中，然后加入正丁醇、冰乙酸和水持续搅拌24h，得改性硅烷；
(2)将脂环族环氧树脂、膨润土、消泡剂、分散剂、无机颜料和无机填料按序加入容器，经剪切至容器内原料细度≤50μm，再按序加入光稳定剂、有机硅树脂和气相二氧化硅搅并搅拌20-30min，得A组分；
(3)将催化剂、硅烷偶联剂和改性硅烷在氮气保护下混合均匀，得B组分；
(4)将A组分和B组分混合并搅拌5-10min，得所述常温固化抗冰涂料。
A组分中在需要将光稳定剂、具有活性的有机硅树脂以及气相二氧化硅最后添加，否则在剪切过程中产生的温度会导致光稳定剂和有机硅树脂发生副反应。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)所得涂料室温下能够固化形成低表面张力涂层，表面张力≤30达英；
(2)-8℃时该涂层和冰的粘结强度＜2psi；
(3)500g负载Taber磨耗CS10F砂轮，损耗3mg并且磨损后的涂层与冰的粘结强度＜2psi；
(4)该涂层浸泡于烃类油料后对冰粘结强度＜2psi；
(5)1000h户外曝晒后，该涂层与冰粘结强度＜2psi；
(6)该涂层在40℃水中浸泡24h后涂层与冰粘结强度下＜2psi；
(7)高压水枪重新冲洗5分钟后，涂层与冰粘强度＜2psi。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种常温固化抗冰涂料，包括以下组分：
上述常温固化抗冰涂料的制备方法，包括：
(1)在40℃，氮气保护下将长烷基的硅烷如南京能德的SCA-K12M质量65％，乙氧基含氟硅烷如1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷5％，含氢硅油8％，然后14％的正丁醇作为溶剂，加入5％水与3％冰乙酸的预混物作为催化体系持续搅拌24小时，获得改性硅烷；
(2)将脂环族环氧树脂、膨润土、消泡剂、分散剂、无机颜料和无机填料按序加入容器，经剪切至容器内原料细度≤50μm，再按序加入光稳定剂、有机硅树脂和气相二氧化硅搅并搅拌30min，得A组分；
(3)将催化剂、硅烷偶联剂和改性硅烷在氮气保护下混合均匀，得B组分；
(4)将A组分和B组分混合并搅拌10min，得所述常温固化抗冰涂料。
实施例2
上述常温固化抗冰涂料的制备方法，包括：
(1)在29℃，氮气保护下采用长烷基的硅烷如南京能德的SCA-K16M质量75％，乙氧基含氟硅烷如1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷5％，含氢硅油3％，然后10％的正丁醇作为溶剂，加入4％水与3％冰乙酸的预混物作为催化体系持续搅拌24小时，获得改性硅烷；
(2)将脂环族环氧树脂、膨润土、消泡剂、分散剂、无机颜料和无机填料按序加入容器，经剪切至容器内原料细度≤50μm，再按序加入光稳定剂、有机硅树脂和气相二氧化硅搅并搅拌20min，得A组分；
(3)将催化剂、硅烷偶联剂和改性硅烷在氮气保护下混合均匀，得B组分；
(4)将A组分和B组分混合并搅拌5min，得所述常温固化抗冰涂料。
实施例3
上述常温固化抗冰涂料的制备方法，包括：
(1)在35℃，氮气保护下采用长烷基的硅烷如南京能德的SCA-K12M质量75％，乙氧基含氟硅烷如1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷5％，含氢硅油4％，然后10％的正丁醇作为溶剂，加入3％水与3％冰乙酸的预混物作为催化体系持续搅拌24小时，获得改性硅烷；
(2)将脂环族环氧树脂、膨润土、消泡剂、分散剂、无机颜料和无机填料按序加入容器，经剪切至容器内原料细度≤50μm，再按序加入光稳定剂、有机硅树脂和气相二氧化硅搅并搅拌20min，得A组分；
(3)将催化剂、硅烷偶联剂和改性硅烷在氮气保护下混合均匀，得B组分；
(4)将A组分和B组分混合并搅拌5min，得所述常温固化抗冰涂料。
实施例4
上述常温固化抗冰涂料的制备方法，包括：
(1)在35℃，氮气保护下采用长烷基的硅烷如南京能德的SCA-K16M质量65％，乙氧基含氟硅烷如1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷15％，含氢硅油4％，然后10％的正丁醇作为溶剂，加入3％水与3％冰乙酸的预混物作为催化体系持续搅拌24小时，获得改性硅烷；
(2)将脂环族环氧树脂、膨润土、消泡剂、分散剂、无机颜料和无机填料按序加入容器，经剪切至容器内原料细度≤50μm，再按序加入光稳定剂、有机硅树脂和气相二氧化硅搅并搅拌20min，得A组分；
(3)将催化剂、硅烷偶联剂和改性硅烷在氮气保护下混合均匀，得B组分；
(4)将A组分和B组分混合并搅拌5min，得所述常温固化抗冰涂料。
实施例5
(1)在29℃，氮气保护下采用长烷基的硅烷如南京能德的SCA-K16M质量65％，乙氧基含氟硅烷如1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷5％，含氢硅油6％，然后15％的正丁醇作为溶剂，加入5％水与4％冰乙酸的预混物作为催化体系持续搅拌24小时，获得改性硅烷；
(2)将脂环族环氧树脂、膨润土、消泡剂、分散剂、无机颜料和无机填料按序加入容器，经剪切至容器内原料细度≤50μm，再按序加入光稳定剂、有机硅树脂和气相二氧化硅搅并搅拌20min，得A组分；
(3)将催化剂、硅烷偶联剂和改性硅烷在氮气保护下混合均匀，得B组分；
(4)将A组分和B组分混合并搅拌5min，得所述常温固化抗冰涂料。
实施例6
(2)在40℃，氮气保护下采用长烷基的硅烷如南京能德的SCA-K12M质量65％，乙氧基含氟硅烷如1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷7％，含氢硅油8％，然后10％的正丁醇作为溶剂，加入5％水与5％冰乙酸的预混物作为催化体系持续搅拌24小时，获得改性硅烷；
(2)将脂环族环氧树脂、膨润土、消泡剂、分散剂、无机颜料和无机填料按序加入容器，经剪切至容器内原料细度≤50μm，再按序加入光稳定剂、有机硅树脂和气相二氧化硅搅并搅拌30min，得A组分；
(3)将催化剂、硅烷偶联剂和改性硅烷在氮气保护下混合均匀，得B组分；
(4)将A组分和B组分混合并搅拌10min，得所述常温固化抗冰涂料。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种常温固化抗冰涂料，其特征在于，包括：A组分和B组分；
以总料重量为百分之百计，其中，所述A组分包括:脂环族环氧树脂20-25％；膨润土0.2-0.7％；消泡剂0.1-0.4％；分散剂0.1-0.4％；无机颜料10-20％；无机填料10-20％；光稳定剂1-2％；有机硅树脂20-25％；气相二氧化硅0.5-1.5％；
所述B组分包括:催化剂0.3-2％；硅烷偶联剂15-20％；改性硅烷2-8％。
2.根据权利要求1所述的一种常温固化抗冰涂料，其特征在于，所述消泡剂包括质量比为1:1的有机硅消泡剂和无硅破泡剂。
3.根据权利要求1所述的一种常温固化抗冰涂料，其特征在于，所述分散剂为聚硅氧烷改性的不饱和羧酸类聚合物。
4.根据权利要求1所述的一种常温固化抗冰涂料，其特征在于，所述无机颜料包括钛白粉、铬绿、铁黄和铁红中的一种或多种混合。
5.根据权利要求1所述的一种常温固化抗冰涂料，其特征在于，所述无机填料包括硅灰石、滑石粉和高岭土中的一种或多种混合。
6.根据权利要求1所述的一种常温固化抗冰涂料，其特征在于，所述有机硅树脂采用含甲氧基以及苯基官能团且质量固含≥95％的有机硅树脂。
7.根据权利要求1所述的一种常温固化抗冰涂料，其特征在于，所述气相二氧化硅为疏水性气相二氧化硅且表面含有二甲基硅氧烷结构。
8.根据权利要求1所述的一种常温固化抗冰涂料，其特征在于，所述催化剂为有机锡类催化剂。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种常温固化抗冰涂料，其特征在于，按重量百分比计，所述改性硅烷包括：长链烷基硅烷65-75％；乙氧基含氟硅烷5-15％；正丁醇10-15％；含氢硅油3-8％；冰乙酸3-5％和水3-5％。
10.一种如权利要求9所述常温固化抗冰涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在29-40℃，氮气保护下按比例将长链烷基硅烷、乙氧基含氟硅烷和正丁醇加入反应容器中，然后加入正丁醇、冰乙酸和水持续搅拌24h，得改性硅烷；
(2)按比例将脂环族环氧树脂、膨润土、消泡剂、分散剂、无机颜料和无机填料按序加入容器，经剪切至容器内原料细度≤50μm，再按序加入光稳定剂、有机硅树脂和气相二氧化硅搅并搅拌20-30min，得A组分；
(3)按比例将催化剂、硅烷偶联剂和改性硅烷在氮气保护下混合均匀，得B组分；
(4)将A组分和B组分混合并搅拌5-10min，得所述常温固化抗冰涂料。
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