專(zhuān)利名稱(chēng)：一種無(wú)溶劑納米環(huán)氧防腐涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防腐涂敷材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種無(wú)溶劑納米環(huán)氧防腐涂料及其制備方法，該涂料可以用于原油儲(chǔ)罐用。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹(shù)脂是含有環(huán)氧基團(tuán)的高分子物質(zhì)，主要是由環(huán)氧氯丙烷和雙酚A合成的，環(huán)氧樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)決定了環(huán)氧系涂料具有優(yōu)異的耐化學(xué)性、很強(qiáng)的黏結(jié)力，在防腐蝕涂料中占有重要的地位。目前市場(chǎng)上采用的環(huán)氧防腐蝕涂料主要有:溶劑型環(huán)氧涂料、高固體分涂料、水性環(huán)氧涂料、無(wú)溶劑液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂。但是還是主要以傳統(tǒng)溶劑型防腐蝕涂料為主。有機(jī)涂料中有機(jī)揮發(fā)物的含量和有害空氣中的污染物問(wèn)題使溶劑型涂料的生產(chǎn)受到限制。涂料的揮發(fā)性有機(jī)物大都易燃易爆，其在生產(chǎn)、施工、運(yùn)輸和存放過(guò)程中都潛存著安全隱患。因此，開(kāi)展低VOC防腐蝕涂料的研究很有必要。高固體分(一般認(rèn)為固體含量在70%以上的涂料)環(huán)氧防腐蝕涂料以其優(yōu)異的物理機(jī)械性能和抗化學(xué)介質(zhì)侵蝕性能以及方便的施工性能，雖然已在防腐蝕領(lǐng)域占著重要的地位，但是仍存在一些問(wèn)題。主要如下:1)高固體分涂料中仍含有一定量的揮發(fā)性有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境和人體有一定的危害性，不符合環(huán)保要求。2)高固體分涂料中溶劑含量雖較低，但不能排除其易燃易爆性，生產(chǎn)、施工、運(yùn)輸以及存放仍然存在安全隱患。3)高固體分涂料一次成膜時(shí)，由于溶劑的存在容易出現(xiàn)針孔、流平差、表干里不干等涂層弊端。水性環(huán)氧涂料的低V0C、利于人體健康和節(jié)能減排，優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，但常溫固化施工型水性環(huán)氧涂料在防腐蝕領(lǐng)域的應(yīng)用一直未得到廣泛推廣，主要原因是:1)水性環(huán)氧樹(shù)脂固化不充分影響其防腐蝕性能。2)水性涂料在低溫高濕等環(huán)境下干燥固化速度 非常慢。3)防腐施工現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜，在低于0°C的情況下可能會(huì)造成涂料的變質(zhì)。4)閃蝕和潤(rùn)濕較差問(wèn)題。在鋼鐵表面施工時(shí)，由于水的電導(dǎo)率高，易使鋼鐵發(fā)生腐蝕，即涂膜干燥過(guò)程中的閃蝕問(wèn)題。水的表面張力較高，這對(duì)基材和顏填料的潤(rùn)濕造成困難，尤其除油不干凈的底材更難潤(rùn)濕。5)顏填料在水性環(huán)氧涂料中的分散穩(wěn)定性較溶劑型涂料差，易于聚集沉淀。而防銹顏料常常是靠微弱的水溶作用來(lái)發(fā)揮其功能的，因此，水性環(huán)氧涂料可用的防銹顏料受到一定的限制。6)價(jià)格問(wèn)題，由于水性環(huán)氧涂料需要經(jīng)過(guò)一定的方法處理使本不水溶的樹(shù)脂體系變成水溶的以利于施工，當(dāng)涂料涂刷后隨著水分的揮發(fā)逐漸固化成膜。因此，相比較而言達(dá)到同等厚度的涂層水性環(huán)氧涂料的價(jià)格要比溶劑型和無(wú)溶劑型環(huán)氧涂料要高一些。無(wú)溶劑液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂涂料是一種不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑的涂料，不僅環(huán)保價(jià)格合適而且成膜后的性能優(yōu)異，因此相對(duì)于溶劑型環(huán)氧涂料、高固體分涂料和水性環(huán)氧涂料，無(wú)溶劑型環(huán)氧涂料無(wú)疑最具有開(kāi)發(fā)價(jià)值。實(shí)現(xiàn)液態(tài)無(wú)溶劑環(huán)氧防腐蝕的途徑是采用反應(yīng)性活性稀釋劑代替揮發(fā)性有機(jī)溶劑。由于活性稀釋劑參與反應(yīng)而避免了溶劑的揮發(fā)實(shí)現(xiàn)涂料的無(wú)溶劑化，避免了因溶劑揮發(fā)而造成的火災(zāi)危險(xiǎn)、溶劑中毒以及污染環(huán)境大氣的危害，同時(shí)也避免了因溶劑揮發(fā)而造成的漆膜弊端。施工時(shí)可采用噴涂、刷涂或輥涂。但是無(wú)溶劑液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂涂料依然存在著組分間的相容性問(wèn)題，以及各組分對(duì)相關(guān)性能的影響也不是很明確，故無(wú)溶劑環(huán)氧防腐涂料的研究還應(yīng)側(cè)重納米微粒以及偶聯(lián)劑或改性環(huán)氧樹(shù)脂方面，本發(fā)明正是順應(yīng)了該學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)而在這幾方面做的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種常溫下具有顯著的重防腐性能，涂膜耐酸、耐堿、耐油、耐候、耐煙霧、耐化學(xué)藥品并且抗紫外線性能優(yōu)異，無(wú)毒無(wú)害無(wú)溶劑揮發(fā)，常溫即可固化的無(wú)溶劑納米環(huán)氧防腐涂料及其制備方法。本發(fā)明研究針對(duì)沿海原油儲(chǔ)罐腐蝕現(xiàn)象，結(jié)合無(wú)溶劑環(huán)氧涂料的優(yōu)點(diǎn)和金紅石型納米TiO2不僅具有的較高紫外屏蔽性和耐候性，而且納米微粒還可以填充金屬基體和涂層固化時(shí)的結(jié)構(gòu)微孔、堵塞樹(shù)脂與填料間的滲透通道而起到迷宮效應(yīng)的特點(diǎn)，從整體上提高涂層的致密性。針對(duì)未改性的環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)脆、耐沖擊性差的缺點(diǎn)，本發(fā)明利用端羧基丁腈液體橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂為主要成膜物；其次本發(fā)明使用的活性稀釋劑具有環(huán)氧基，不僅能參與環(huán)氧樹(shù)脂的固化反應(yīng)，同時(shí)還起著降低涂料黏度、增加涂料的韌性的作用；再次為解決納米TiO2在涂料因體積效應(yīng)和表面效應(yīng)而不易分散及分散穩(wěn)定性差、易發(fā)生二次團(tuán)聚的問(wèn)題，本發(fā)明制備的納米二氧化鈦分散液使納米顆粒達(dá)到較理想的分散效果，再配以相關(guān)的輔料，制成原油儲(chǔ)罐防腐涂料。相比現(xiàn)有的無(wú)溶劑防腐涂料漆膜出現(xiàn)針孔、質(zhì)脆、易開(kāi)裂、耐候性差、易粉化、承受強(qiáng)腐蝕介質(zhì)(強(qiáng)酸、堿和溶劑)能力差等弊病，本發(fā)明技術(shù)可以極大的改善上述存在的問(wèn)題。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種無(wú)溶劑納米環(huán)氧防腐涂料的制備方法，包括如下步驟:I)納米TiO2分散液制備:以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，用乙醇或異丙醇將10 20份納米TiO2分散成懸浮液，將15 30份偶聯(lián)劑用乙醇或異丙醇溶解后加入懸浮液中，超聲場(chǎng)中分散、油浴恒溫反應(yīng)制 得納米TiO2分散液；偶聯(lián)劑為KH-550、KH-560、KH-570、KR-38S或KR-138S ；2)環(huán)氧樹(shù)脂改性:將液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂618與端羧基丁腈液體橡膠按照質(zhì)量比10-7: I混合，溫度為110-120°C條件下攪拌均勻，制得端羧基丁腈液體橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂；所述端羧基丁腈液體橡膠為CTBN1300X8、CTBN1300X13或CTBN1300X18 ；3) A組分配置:以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將改性環(huán)氧樹(shù)脂45 60份，納米二氧化鈦分散液
5.0 15份，活性稀釋劑2.0 10份，顏料10 20份，填料20 30份，潤(rùn)濕分散劑1.0
3.0份，附著力促進(jìn)劑1.0 2.0份，消泡劑0.2 0.8份以及流平劑0.2 1.0份混合，在溫度100-105°C下攪拌均勻；其中，活性稀釋劑為腰果殼油改性環(huán)氧樹(shù)脂活性稀釋劑MD2013 ；填料包括高磷土和/或滑石粉；顏料包括氯化鐵紅和/或磷酸鋅；潤(rùn)濕分散劑為BYK-163、BYK-161 或 BYK-108 ;消泡劑為 BYK_066N、BYK_141 或 BYK-A530 ;流平劑為 BYK_323、BYK_361或HX-3270 ;附著力促進(jìn)劑為EL-9023、EL9040或LTW ；4)涂層制備:將A組分和B組分按重量比為2.5-1.5: I混合均勻，其中B組分為固化劑；所述固化劑為腰果殼油改性酚醛胺環(huán)氧樹(shù)脂固化劑MD2008。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，步驟I)所述攪拌均勻是通過(guò)轉(zhuǎn)速為800 lOOOr/min條件下攪拌1.5-2.5h實(shí)現(xiàn)。步驟3)所述攪拌均勻是通過(guò)轉(zhuǎn)速為800 900r/min攪拌1.5-2.5h實(shí)現(xiàn)。以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，步驟I)所述乙醇或異丙醇總用量為50 65份。一種無(wú)溶劑納米環(huán)氧防腐涂料，由上述制備方法制得。本發(fā)明原料選擇:液體環(huán)氧樹(shù)脂618 (廣州市榕晟化工有限公司)、端羧基丁腈液體橡膠CTBN1300X8、CTBN1300X13、CTBN1300X18 (上海弘盛化工貿(mào)易有限公司);偶聯(lián)劑為KH-550、KH-560、KH570 (廣州市歐穎化工有限公司)或KR_38S(國(guó)內(nèi)牌號(hào)NXT-201)、KR-138S (國(guó)內(nèi)牌號(hào)NXT-311)(廣州市寶鑫化工材料公司);活性稀釋劑為腰果殼油改性環(huán)氧樹(shù)脂活性稀釋劑MD2013(上海美東生物材料有限公司)；顏料包括氯化鐵紅(廣州文龍化工)、磷酸鋅(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)；填料為高磷土(廣州億峰化工科技有限公司)、滑石粉(清新縣駿馬粉體化有限公司)；潤(rùn)濕分散劑為BYK-163或BYK-161、BYK-108(廣州市尚國(guó)化工原料有限公司);消泡劑為BYK-066N或BYK-141、BYK-A530 (廣州錦鴻化工有限公司)；流平劑為BYK-323或BYK-361N(廣州市尚國(guó)化工原料有限公司)、HX-3270 (廣州華夏奔騰)；附著力促進(jìn)劑為聚酯化合物EL-9023或EL-9040 (東莞市易立安化工科技有限公司)、LTW(廣州市高弘化工有限公司)等；固化劑為腰果殼油改性酚醛胺環(huán)氧樹(shù)脂固化劑MD2008 (上海美東生物材料有限公司)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下主要優(yōu)點(diǎn):`
I)常規(guī)的防腐涂料涂層針孔，難以阻止氧氣、水、其它離子等腐蝕介質(zhì)透過(guò)，本發(fā)明涂料可在金屬表面形成一層致密涂層，阻止氧氣、水、其它離子等腐蝕介質(zhì)透過(guò)；2)常規(guī)涂料不能填充涂層結(jié)構(gòu)微孔，本發(fā)明涂料能填充涂層中的結(jié)構(gòu)微孔、滲透通道，阻止應(yīng)力傳遞，提高涂層壽命；3)本發(fā)明涂料經(jīng)改性后的環(huán)氧樹(shù)脂柔韌性得到極大的改善，固化涂層中含有穩(wěn)定的環(huán)氧苯環(huán)、醚鍵等，漆膜對(duì)金屬附著力好，結(jié)構(gòu)氣孔小，結(jié)構(gòu)致密，具有優(yōu)良的耐腐蝕性；4)本發(fā)明涂料常溫下具有顯著的重防腐性能，涂膜耐酸、耐堿、耐油、耐候、耐煙霧、耐化學(xué)藥品并且抗紫外線性能優(yōu)異，無(wú)毒無(wú)害無(wú)溶劑揮發(fā)，施涂性能好，常溫即可固化。5)本發(fā)明的涂料對(duì)金屬基體起到很好的保護(hù)作用，特別適用于沿海大氣環(huán)境的原油儲(chǔ)罐的防護(hù)，能夠滿(mǎn)足常溫苛刻環(huán)境下重防腐施工要求和環(huán)境及環(huán)保要求。
具體實(shí)施例方式為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。實(shí)施例1(I)制備納米二氧化鈦分散液，所用的原料份數(shù)如下:納米二氧化鈦 2克；偶聯(lián)劑KH-550 3 克；異丙醇10克；制備工藝:稱(chēng)取2g已干燥的納米TiO2粉體,用5g的異丙醇溶液將其配制成懸浮液，先高速(800r/min)分散30min，再在超聲場(chǎng)中分散30min，移入三口燒瓶中。同時(shí)將3g偶聯(lián)劑KH-550與剩余的異丙醇溶液混合,室溫下磁力攪拌器攪拌(600r/min) 15min?；旌仙鲜鰞煞N溶液，超聲場(chǎng)中分散30min后在80°C恒溫水浴鍋中攪拌(600r/min)偶聯(lián)反應(yīng)2h，制得納米TiO2分散液。
(2)制備組分A:制備組分A所用的原料份數(shù)如下:
權(quán)利要求
1.一種無(wú)溶劑納米環(huán)氧防腐涂料的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 1)納米TiO2分散液制備:以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，用乙醇或異丙醇將10 20份納米TiO2分散成懸浮液，將15 30份偶聯(lián)劑用乙醇或異丙醇溶解后加入懸浮液中，超聲場(chǎng)中分散、油浴恒溫反應(yīng)制得納米TiO2分散液；偶聯(lián)劑為KH-550、KH-560、KH-570、KR-38S或KR-138S ； 2)環(huán)氧樹(shù)脂改性:將液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂618與端羧基丁腈液體橡膠按照質(zhì)量比10-7: I混合，溫度為110-120°C條件下攪拌均勻，制得端羧基丁腈液體橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂；所述端羧基丁腈液體橡膠為 CTBN1300X8、CTBN1300X13 或 CTBN1300X18 ； 3)A組分配置:以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將改性環(huán)氧樹(shù)脂45 60份，納米二氧化鈦分散液5.0 15份，活性稀釋劑2.0 10份，顏料10 20份，填料20 30份，潤(rùn)濕分散劑1.0 3.0份，附著力促進(jìn)劑1.0 2.0份，消泡劑0.2 0.8份以及流平劑0.2 1.0份混合，在溫度100-105°C下攪拌均勻；其中，活性稀釋劑為腰果殼油改性環(huán)氧樹(shù)脂活性稀釋劑MD2013 ；填料包括高磷土和/或滑石粉；顏料包括氯化鐵紅和/或磷酸鋅；潤(rùn)濕分散劑為BYK-163、BYK-161 或 BYK-108 ;消泡劑為 BYK_066N、BYK_141 或 BYK-A530 ;流平劑為 BYK_323、BYK_361或HX-3270 ;附著力促進(jìn)劑為EL-9023、EL9040或LTW ； 4)涂層制備:將A組分和B組分按重量比為2.5-1.5: I混合均勻，其中B組分為固化劑；所述固化劑為腰果殼油改性酚醛胺環(huán)氧樹(shù)脂固化劑MD2008。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)溶劑納米環(huán)氧防腐涂料的制備方法，其特征在于:步驟I)所述攪拌均勻是通過(guò)轉(zhuǎn)速為800 1000r/min條件下攪拌1.5-2.5h實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)溶劑納米環(huán)氧防腐涂料的制備方法，其特征在于:步驟3)所述攪拌均勻是通過(guò)轉(zhuǎn)速為800 900r/min攪拌1.5-2.5h實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)溶劑納米環(huán)氧防腐涂料的制備方法，其特征在于:以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，步驟I)所述乙醇或異丙醇總用量為50 65份。
5.一種無(wú)溶劑納米環(huán)氧防腐涂料，其特征在于其由權(quán)利要求1-4所述的制備方法制 得。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)溶劑納米環(huán)氧防腐涂料及其制備方法。該防腐涂料制備時(shí)將A組分和B組分按重量比為2.5-1.5∶1混合均勻，其中B組分為固化劑，為腰果殼油改性酚醛胺環(huán)氧樹(shù)脂固化劑MD2008；以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，A組分是將改性環(huán)氧樹(shù)脂，納米二氧化鈦分散液，活性稀釋劑，顏料，填料，潤(rùn)濕分散劑，附著力促進(jìn)劑，消泡劑以及流平劑混合，在溫度100-105℃下攪拌均勻制得；本發(fā)明涂料可在金屬表面形成一層致密涂層，阻止氧氣、水、其它離子等腐蝕介質(zhì)透過(guò)，所制得的無(wú)溶劑納米環(huán)氧防腐涂料防腐性能好，施涂性能好，適用于石油儲(chǔ)罐、鋼鐵等金屬的防腐領(lǐng)域，常溫固化且符合重防腐蝕環(huán)境及環(huán)保要求。
文檔編號(hào)C09D7/12GK103232786SQ20131011368
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者嚴(yán)宗誠(chéng), 何小玉, 陳礪 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)