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CN112341905A - 一种高固含转锈耐酸防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

一种高固含转锈耐酸防腐涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及防腐涂料领域的应用，具体来说是一种高固含转锈耐酸防腐涂料及其制备方法。防腐涂料为涂料为A、B双组分按照质量比例10：1‑15：1组成，所述A组分按重量份数计，环氧树脂0‑30份，改性特种耐酸树脂0‑20份，颜/填料30‑50份，助剂0.5‑2份，溶剂A5‑20份；所述B组按重量份数计，溶剂B0‑20份,固化剂80‑100份。本发明高固含转锈耐酸涂料解决了现有涂料，固含量低污染环境，对高浓度酸耐性较差，对酸腐蚀后生锈基材附着难度较大，维修困难等问题。

Description

一种高固含转锈耐酸防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防腐涂料领域的应用，具体来说是一种高固含转锈耐酸防腐涂料及其制备方法。
背景技术
随着工业的不断发展，人们环保意识的不断增强，环保涂料越来越受到国家重视，各国VOC的排放限制越来越严格，环境友好型涂料越来越受到人们的青睐。高固含防腐涂料已成为现在涂料发展的趋势。
酸性腐蚀环境是工业生产中常见的腐蚀环境，其对基材的腐蚀较为严重，主要包括析氢腐蚀和氧化腐蚀。酸碱腐蚀造成的经济损失日益严重，已经引起人们的重视。因此耐酸防腐涂料研发使用就显得尤为重要。而耐酸涂料可以很好的保护基材，延长基材使用寿命，降低酸性环境下防腐工程的维修成本。
一些化工厂的钢结构设备常年处于硫化物、水蒸气、氮氧化合物、氯化氢等酸性气体腐蚀，同时化工厂的酸性溶液对化工厂钢结构腐蚀严重，许多化工厂都存在腐蚀的钢结构维修困难的问题，而耐酸转锈防腐涂料可以解决化工厂钢结构维修问题。
针对目前所述的传统涂料的弊端，环保的要求，转锈耐酸环境要求，本发明采用改性特种功能树脂，提高了树脂的耐酸性能，耐酸性好，附着力好、防腐性能好、可带锈涂装等优点，有着非常好的应用前景。
发明内容
为解决上述问题本发明提供了一种基于高固含转锈耐酸防腐涂料及其制备方法。
为实现上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种高固含转锈耐酸防腐涂料，涂料为A、B双组分按照质量比例10：1-15：1组成，所述A组分按重量份数计，环氧树脂0-30份，改性特种耐酸树脂0-20份，颜/填料30-50份，助剂0.5-2份，溶剂A5-20份；所述B组按重量份数计，溶剂B0-20份,固化剂80-100份。所述转锈耐酸涂料固含量≥80％。
所述改性特种耐酸树脂为含氟双酚A(BPAF)和环氧氯丙烷(ECH)在四乙基氯化铵(PTA)催化下进行醚化反应，而后经碱使醚化产物闭环，即得含氟双酚A环氧树脂。
进一步的说，所述改性特种耐酸树脂为在干燥条件下，将BPAF和ECH混合，加入PTA在70-100℃条件下反应50-60min，得到醚化产物；然后在醚化产物中滴加NaOH溶液，冷却回流100-120min，使醚化产物闭环，减压蒸馏100-120min，而后经过水洗和萃取后，得到含氟环氧树脂；其中，BPAF与ECH的摩尔比为1:4-1:12，PTA为0.5％-2％(mol/BPAF)。
所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂中一种或两种；
其中，所述双酚A型环氧树脂是由双酚A、环氧氯丙烷在碱性条件下缩合，经水洗，脱溶剂精制而成的高分子化合物。
所述双酚F型环氧树脂为双酚F二缩水甘油醚，是由苯酚与甲醛在酸性催化下反应生成双酚F，再与环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下进行缩聚反应制得，其环氧当量为160—170，粘度2600-4000cps。
所述酚醛环氧树脂包括苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂中的一种。
所述颜/填料为炭黑、石墨、沉淀硫酸钡、云母、云母氧化铁、三聚磷酸铝、氧化锌、磷酸锌、有机膨润土中的一种或几种；
所述炭黑一种黑色颜料，黑度和着色力高，性能稳定，耐候性和耐化学品性好。
优选的，所述的石墨是碳的一种同素异形体，为灰黑色片层状结构，不透明固体，密度为2.25g/cm3，化学性质稳定，耐腐蚀性好，与酸不易发生反应，有着良好的屏蔽性能，具有良好的导电性能。
所述沉淀硫酸钡为800目，具有良好耐酸碱性、不溶于水，吸油量低。所述云母包括白云母、绢云母、云母氧化铁中的一种或几种，化学稳定性好，其片状结构能阻止水分和化学试剂穿透。
所述三聚磷酸铝、氧化锌、磷酸锌均具有良好的转锈性能。所述磷酸锌在金属表面和Fe3+形成附着牢固的络合物Fe[Zn3(PO4)3]沉淀层而抑制阳极反应，同时能与涂料中的羟基、羧基络合，使颜料-涂层-基材三者之间形成化学结合而提高涂层的附着力和抗渗性，还可使铁锈中有害离子失去活性。所述三聚磷酸铝能解离出具有很强螯合能力的三聚磷酸根离子P3O10 5-，与金属基材的铁离子发生螯合作用，钝化金属表面，使涂料的硬度高、附着力好，可以较好地保护基材不受腐蚀，具有强效和长效防锈的效果。所述氧化锌是碱性物质，有利于提高涂膜的防腐性，有良好的耐热、耐候性，碱性的氧化锌与三聚磷酸铝中的氢离子反应以获得合适的pH值，可实现体系的长效、高效防腐。
所述有机膨润土为有机铵盐改性，包括高粘度有机膨润土、易分散有机膨润土、自活化有机膨润土。
所述助剂为分散剂、消泡剂、流平剂和增稠剂；
其中，分散剂为改性聚氨酯高聚物、改性聚酯高分子化合物、高分子量嵌段共聚物、带酸基共聚物中的一种或几种；如AFCONA 4071改性聚氨酯高聚物、AFCONA-PF502改性聚氨酯高聚物、AFCONA 4053改性聚酯高分子化合物、BYK-163高分子量嵌段共聚物、Disponer 9250带酸基共聚物。
消泡剂为改性有机硅、不含有机硅聚合型、两个氟改性聚硅氧烷中的一种或几种；如AFCONA 2726改性有机硅消泡剂、AFCONA 2270不含有机硅聚合型消泡剂、BYK-066N两个氟改性聚硅氧烷。
流平剂为氟碳改性聚丙烯酯化合物、聚醚改性聚硅氧烷中的一种或者几种；如AFCONA-S373氟碳改性聚丙烯酯、AFCONA3030聚醚改性聚硅氧烷。
增稠剂为聚乙烯蜡和改性脲溶液中的一种或几种，如Disponer 202p聚乙烯蜡、Disponer 201p聚乙烯蜡、BYK410改性脲溶液。
所述固化剂为脂肪族胺改性的胺类固化剂，聚酰胺类固化剂，改性曼尼希碱固化剂，酚醛胺固化剂中的一种或几种。
所述溶剂A和溶剂B可相同或不同选自为二甲苯、正丁醇、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、环己酮中一种或几种。
一种高固含转锈耐酸防腐涂料的制备方法：
1)A组份制备：在搅拌下，先向混合溶剂A中加入助剂，搅拌后加入环氧树脂和改性特种耐酸树脂，使树脂充分溶解，再向其中加入颜/填料，搅拌混合均匀，将上述物料研磨至细度小于等于50μm，制得A组份；
2)B组份制备：将固化剂与溶剂B分，按要求的比例进行投料，散混合均匀，制得B组分；
3)使用时A、B双组分按照质量比例10：1-15：1混合。
本发明的优点在于：
本发明高固含转锈耐酸涂料解决了现涂料，固含量低污染环境，对高浓度酸耐性较差，对酸腐蚀后生锈基材附着难度较大，维修困难等问题；具体是：
1.本发明高固含转锈耐酸涂料，由于特种耐酸树脂具有这良好的耐酸性能，三聚磷酸铝、氧化锌、磷酸锌具有良好的转锈性能，进而其具有良好的耐盐雾性能、耐腐蚀性好，具有优异的耐酸、耐盐水、耐溶剂等耐化学介质性。
2.本发明高固含转锈耐酸涂料相对于传统油性涂料具有较高的固体份，溶剂含量少，VOC排放量低，对环境污染小。
3.本发明高固含转锈耐酸涂料可在低表面处理涂装，降低施工前基材处理成本，方便使用于生锈基材和设备维修。
4.本发明涉及的涂料可在腐蚀环境比较苛刻的条件下使用，提高设备的使用寿命，尤其适用于化工防腐领域酸性环境下的新建设备及设备维修的表面涂装防护。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。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。
下述各实施例防腐涂料的配方为重量分数计。
实施例1-20
改性特种耐酸树脂为含氟环氧树脂具体制备：在干燥烧瓶中加入BPAF和ECH，其摩尔比为1:10混合，再加入混合物质量为1％(mol/BPAF)的PTA(四乙基氯化铵)作为催化剂，在70℃条件下反应60min，得到醚化产物。然后在醚化产物中滴加质量分数为28.57％的NaOH溶液，冷却回流120min，使醚化产物闭环。反应结束后采用减压蒸馏法去除未反应的ECH单体，在滴加NaOH溶液，冷却回流120min，萃取水洗，得到含氟环氧树脂溶液，用于各实施例涂料中。
实施例涂料的制备(参见表1-3)：
1)A组分制备：在移动缸中加入18份溶剂，0-30份环氧树脂，0-10份改性特种耐酸树脂，用高速分散机分散30min，加入2份混合助剂，分散均匀后依次加入颜/填料为0.5份炭黑、0-10份石墨、0-25份沉淀硫酸钡、15份云母、0-10份云母氧化铁、0-3份三聚磷酸铝、0-5份氧化锌、0-5份磷酸锌、0.5份有机膨润土，800-1000r/min高速分散10-15分钟，用砂磨机研磨至细度≤50μm后，过滤出料，得到组分A。其中，混合助剂为分散剂、消泡剂、流平剂和增稠剂的混合物。分散剂为AFCONA-PF502改性聚氨酯高聚物，消泡剂为AFCONA2270不含有机硅聚合型消泡剂，流平剂为AFCONA-S373氟碳改性聚丙烯酯，增稠剂为Disponer202p聚乙烯蜡。
2)B组分制备：按比例将固化剂与溶剂B混合加入至分散缸，用800-1000r/min转速分散10min，过滤出料，得到组分B。
3)涂料：将所得的组分A与组分B按质量比均匀13：1混合。
在标准测试碳钢板上进行涂装，根据HG/T4564-2013《低表面处理容忍性环氧涂料》、HG/T5572-2019《石化设备内壁用耐酸性防腐蚀涂料》，进行性能测试，附着力、柔韧性、耐冲击性、耐中性盐雾、耐介质性(参见表4)。由表中数据可得各实例均超过上述标准中的性能指标。
表1实施例1-20组分A配方表(以组分A为100g计)
Figure BDA0002800058180000051
表2实施例1-20组分A配方内树脂用量表
Figure BDA0002800058180000061
Figure BDA0002800058180000071
表3实施例1-20组分A配方内混合助剂用量表
Figure BDA0002800058180000072
Figure BDA0002800058180000081
表4实施例1-20组分性能表
Figure BDA0002800058180000082
Figure BDA0002800058180000091
Figure BDA0002800058180000092
Figure BDA0002800058180000101

Claims (8)

1.一种高固含转锈耐酸防腐涂料，涂料为A、B双组分，其特征在于：防腐涂料为涂料为A、B双组分按照质量比例10：1-15：1组成，所述A组分按重量份数计，环氧树脂0-30份，改性特种耐酸树脂0-20份，颜/填料30-50份，助剂0.5-2份，溶剂A5-20份；所述B组按重量份数计，溶剂B0-20份,固化剂80-100份。
2.按权利要求1所述的高固含转锈耐酸防腐涂料，其特征在于：所述改性特种耐酸树脂为含氟双酚A(BPAF)和环氧氯丙烷(ECH)在四乙基氯化铵(PTA)催化下进行醚化反应，而后经碱使醚化产物闭环，即得含氟双酚A环氧树脂。
3.按权利要求2所述的高固含转锈耐酸防腐涂料，其特征在于：所述改性特种耐酸树脂为在干燥条件下，将BPAF和ECH混合，加入PTA在70-100℃条件下反应50-60min，得到醚化产物；然后在醚化产物中滴加NaOH溶液，冷却回流100-120min，使醚化产物闭环，减压蒸馏100-120min，而后经过水洗和萃取后，得到含氟环氧树脂；其中，BPAF与ECH的摩尔比为1:4-1:12，PTA为0.5％-2％(mol/BPAF)。
4.按权利要求1所述的高固含转锈耐酸防腐涂料，其特征在于：所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂中一种或两种；所述颜/填料为炭黑、石墨、沉淀硫酸钡、云母、云母氧化铁、三聚磷酸铝、氧化锌、磷酸锌、有机膨润土中的一种或几种；所述助剂为分散剂、消泡剂、润湿剂、流平剂和增稠剂；所述固化剂为脂肪族胺改性的胺类固化剂，聚酰胺类固化剂，改性曼尼希碱固化剂，酚醛胺固化剂中的一种或几种。
5.按权利要求1所述的高固含转锈耐酸防腐涂料，其特征在于：所述溶剂A和溶剂B可相同或不同选自为二甲苯、正丁醇、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、环己酮中一种或几种。
6.一种权利要求1所述的高固含转锈耐酸防腐涂料的制备方法，其特征在于：
1)A组份制备：在搅拌下，先向混合溶剂A中加入助剂，搅拌后加入环氧树脂和改性特种耐酸树脂，使树脂充分溶解，再向其中加入颜/填料，搅拌混合均匀，将上述物料研磨至细度小于等于50μm，制得A组份；
2)B组份制备：将固化剂与溶剂B分，按要求的比例进行投料，散混合均匀，制得B组分；
3)使用时A、B双组分按照质量比例10：1-15：1混合。
7.按权利要求6所述的高固含转锈耐酸防腐涂料的制备方法，其特征在于：
所述改性特种耐酸树脂为含氟双酚A(BPAF)和环氧氯丙烷(ECH)在四乙基氯化铵(PTA)催化下进行醚化反应，而后经碱使醚化产物闭环，即得含氟双酚A环氧树脂。
8.按权利要求7所述的高固含转锈耐酸防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述改性特种耐酸树脂为在干燥条件下，将BPAF和ECH混合，加入PTA在70-100℃条件下反应50-60min，得到醚化产物；然后在醚化产物中滴加NaOH溶液，冷却回流100-120min，使醚化产物闭环，减压蒸馏100-120min，而后经过水洗和萃取后，得到含氟环氧树脂；其中，BPAF与ECH的摩尔比为1:4-1:12，PTA为0.5％-2％(mol/BPAF)。
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