一種聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐納米涂料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐納米涂料，由甲、乙兩組份組成，所述乙組分是固化劑，其質(zhì)量是甲組分質(zhì)量的10～35%，所述甲組分由聚氨酯改性環(huán)氧樹脂、納米鈦粉、填料、和助劑組成：所述填料是納米級球形填料，為納米級二氧化鈦、納米級二氧化硅、金紅石型鈦白粉中的一種或一種以上按任意比例搭配的混合物。使用納米級球形填料，涂料成膜更致密，防腐效果更好。本發(fā)明還提供該涂料的制備方法。
【專利說明】一種聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐納米涂料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種以聚氨酯改性環(huán)氧樹脂為主要成膜物質(zhì)的防腐納米涂料；本發(fā)明還涉及制備該聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐納米涂料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工礦企業(yè)中，大量設(shè)備都在腐蝕性介質(zhì)及含固體顆粒的流體介質(zhì)中運行，由于使用環(huán)境苛刻，導(dǎo)致設(shè)備腐蝕磨損，設(shè)備或其部件使用壽命大幅度減少。為解決上述難題，目前所采用的方法是在設(shè)備或其部件表面噴涂防腐涂料，防腐涂料由于大多數(shù)都含有溶劑，降低了粘結(jié)性和抗?jié)B透性能。中國專利CN1861717中公開的“濕法煙氣脫硫設(shè)備防腐的乙烯基酯樹脂玻璃鱗片涂料”，涂料組分由乙烯基酯樹脂、助劑、顏料、玻璃鱗片、觸變劑、填料、溶劑、促進(jìn)劑和固化劑組成。玻璃鱗片在樹脂中呈平行重疊排列的宮式結(jié)構(gòu)，腐蝕介質(zhì)在固化后的樹脂中的滲透必須經(jīng)過無數(shù)條曲折的途徑，因此在一定厚度的耐腐蝕層中，腐蝕滲透的距離大大的延長。但是該專利的方案中由于有溶劑的存在，涂膜微觀針孔較多，增加了介質(zhì)滲透性，與基體的粘接強(qiáng)度較低，這些都限制了該涂料的使用范圍，同時降低了涂料的防腐耐磨性能。中國專利CN1198383中公開的“復(fù)合防腐材料”是由玻纖布與樹脂層復(fù)合而成的玻璃鋼材料，樹脂層中的一層或一層以上采用石墨樹脂層形式，石墨樹脂層是由不飽和樹脂、石墨 粉和固化劑混合而成的防腐劑層。由于玻璃纖維具有導(dǎo)流性，致使材料抗?jié)B透性降低，材料在使用過程中易出現(xiàn)鼓包、滲漏現(xiàn)象，同時該材料具有一定的毒性，這些都限制了該材料的發(fā)展。
[0003]近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，為適應(yīng)更苛刻的使用環(huán)境，國內(nèi)外研發(fā)了很多新產(chǎn)品以滿足市場需求。優(yōu)質(zhì)的高性能防腐蝕材料，不僅可起到良好的防腐蝕作用，而且可改善勞動條件，節(jié)約能源和保護(hù)金屬資源。市場對兼有防腐、耐磨、抗?jié)B性強(qiáng)的材料有著迫切需求。同時在追求防腐蝕材料高性能時，節(jié)約資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境這個具有國際意義的新課題對涂料工業(yè)提出了 “無污染”的新要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，本發(fā)明提供一種粘結(jié)強(qiáng)度高、致密性好、耐磨性好的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐納米涂料。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供上述聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐納米涂料的制備方法。
[0006]本發(fā)明的方案是:一種聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐納米涂料，由甲、乙兩組份組成，所述乙組分是固化劑，其質(zhì)量是甲組分質(zhì)量的10~35%，
其特征在于:所述甲組分由如下重量份數(shù)的原料組成:
聚氨酯改性環(huán)氧樹脂30~60份；
納米鈦粉5~10份；
填料20~60份；
助劑I~3份；所述填料是納米級球形填料，為納米級二氧化鈦、納米級二氧化硅和金紅石型鈦白粉中的一種或一種以上按任意比例搭配的混合物。聚氨酯改性環(huán)氧樹脂是主要成膜物質(zhì)，經(jīng)常被用于制備防腐涂料，其優(yōu)點表現(xiàn)為粘結(jié)強(qiáng)度高、收縮率低、穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高等；填料選擇耐蝕耐磨納米級球形填料，使涂層內(nèi)填料的排列更為緊密，涂層致密性好，硬度高，抗?jié)B透性優(yōu)良，提高了涂料的防腐耐磨性能和機(jī)械強(qiáng)度，組分中沒有溶劑的存在，減少了對環(huán)境的污染。
[0007]所述助劑為5600消泡劑、BYK-310流平劑、氣相二氧化硅觸變劑和KH-550偶聯(lián)劑中的一種或一種以上按任意比例搭配的混合物。
[0008]所述固化劑為苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷和810環(huán)氧固化劑中的一種或一種以上按任意比例搭配的混合物。
[0009]將甲組分的各原料混合后會結(jié)團(tuán)，為保證混合均勻和方便成膜，控制所述甲組分細(xì)度≤15 μ m,。
[0010]所述納米鈦粉純度≥99.9%，粒徑為20~40nm。
[0011]制備上述聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐涂料的方法，包括以下步驟:
(O制備甲組分:將聚氨酯改性環(huán)氧樹脂加入帶有加熱功能的攪拌桶中，預(yù)熱到60~700C ;分別稱取納米鈦粉、填料和助劑，加入至預(yù)熱好的所述聚氨酯改性環(huán)氧樹脂中進(jìn)行高速分散；然后對混合料進(jìn)行研磨，即制得甲組分；聚氨酯改性環(huán)氧樹脂為粘稠液體，當(dāng)所有組分混合后因極性差別大等原因，組分會結(jié)團(tuán)，研磨利于個組分混合均勻，優(yōu)選研磨至混合物料細(xì)度≤15 μ m。
[0012](2)制備乙組分:稱取質(zhì)量為甲組分質(zhì)量10~35%的固化劑，即得乙組分；
(3)使用前的混合:將分別制備的甲組分和乙組分進(jìn)行充分混合并靜置熟化，即得聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
[0013]所述的高速分散，是采用高速分散機(jī)帶齒狀分散盤以轉(zhuǎn)速900~1000r/min來實現(xiàn)的，分散時間為2~3h。
[0014]所述的研磨，是采用籃式砂磨機(jī)來實現(xiàn)的，研磨時間6~8h。
[0015]本發(fā)明的原理是:采用聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的高粘結(jié)性、良好的耐化學(xué)藥品性、較好的耐高溫性，使涂料在具有較高的抗拉、抗剪切強(qiáng)度的同時，有較高的剝離強(qiáng)度和良好的柔韌性，可抵抗固體顆粒反復(fù)沖擊涂料表面引起的疲勞破壞，使涂層具有優(yōu)異的耐磨耐腐蝕性；加入的球形納米級填料，填料之間可進(jìn)行級配，增強(qiáng)了涂料的致密性，提高了涂料的抗?jié)B透性和耐蝕耐磨性的協(xié)同效應(yīng)；助劑的加入，可以提高涂料的綜合性能，改善涂料的施工性能，克服涂料成膜過程中的弊端。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
1、該涂料是一種粘結(jié)強(qiáng)度高、抗?jié)B透性良好、耐磨性能高，無溶劑的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂鈦納米涂層涂料。
[0017]2、主要針對工業(yè)設(shè)備腐蝕磨損問題，可廣泛用于石油化工、有色冶金等行業(yè)的設(shè)備和部件保護(hù)與維修。彌補(bǔ)了傳統(tǒng)保護(hù)材料玻璃鋼使用周期短、易鼓包、難修復(fù)等不足，通過該涂料不同組分的協(xié)同效應(yīng)達(dá)到防止磨損腐蝕和保護(hù)設(shè)備及備件的目的。
【具體實施方式】[0018]下面通過【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0019]以下實施例制備的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐涂料，其性能參數(shù)滿足:耐熱性:液相使用溫度≥90°C，氣相使用溫度≥1500C ;耐腐蝕性，每100g試樣在20% H2SO4水溶液中室溫浸泡60天損失量≤0.16g ;硬度≤9H ;抗拉強(qiáng)度≥50MPa ;抗剪切強(qiáng)度≥30MPa ;耐磨性< 13mg/cm2 (1000g.500r);抗?jié)B透性< 0.8 g.24h/m2。
[0020]實施例1
(I) 一種聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐涂料，由甲、乙兩組分組成，乙組分為固化劑，各原料質(zhì)量如下:
聚氨酯改性環(huán)氧樹脂40kg;
納米鈦粉5kg ；
填料40kg ；
助劑2kg ；
固化劑13kg。 [0021]甲組分和乙組分共100kg,其中的納米鈦粉純度≥99.9%,粒徑20~40nm ;填料由IOkg納米級二氧化鈦、IOkg納米級二氧化娃、20kg金紅石型鈦白粉混合而成；助劑由Ikg5600消泡劑、0.3kg BYK-310流平劑、0.6kg氣相二氧化硅觸變劑、0.1kg KH-550偶聯(lián)劑混合而成；固化劑是由10.4kg苯二甲胺、2.6kg 810環(huán)氧固化劑混合而成。
[0022](2)制備方法。
[0023]制備甲組分:將聚氨酯改性環(huán)氧樹脂加入帶有加熱功能的攪拌桶中，預(yù)熱到60~700C ;將納米鈦粉、填料混合物及助劑，加入至預(yù)熱好的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂中，利用高速分散機(jī)帶齒狀分散盤以轉(zhuǎn)速900-1000r/min將混合物進(jìn)行高速分散，分散時間為2h，然后采用籃式砂磨機(jī)對其進(jìn)行研磨直至其細(xì)度達(dá)到15 μ m以下，研磨時間6h，將研磨好的混合物料作為甲組分；
制備乙組分:稱取相應(yīng)質(zhì)量的苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、810環(huán)氧固化劑，將其做為乙組分；
使用前的混合:使用前將甲組分和乙組分進(jìn)行充分混合并靜置熟化，形成聚氨酯改性環(huán)氧化樹脂防腐納米涂料。
[0024](3)使用。
[0025]使用時，金屬基材要進(jìn)行脫脂處理，必要時進(jìn)行噴砂處理。
[0026]涂料涂裝方式:空氣噴涂、刮涂等。
[0027]實施例2
(I) 一種聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐涂料，由甲、乙兩組分組成，乙組分為固化劑，各原料質(zhì)量如下:
聚氨酯改性環(huán)氧樹脂42kg;
納米鈦粉6kg ；
填料36kg ；
助劑2.5kg ；
固化劑13.5kg。[0028]甲組分和乙組分共100kg，其中的納米鈦粉純度≥99.9%，粒徑20~40nm ;填料由8kg納米級二氧化鈦、8kg納米級二氧化娃、20kg金紅石型鈦白粉混合而成；助劑由1.2kg5600消泡劑、0.4kg BYK-310流平劑、0.7kg氣相二氧化硅觸變劑、0.2kg KH-550偶聯(lián)劑混合而成；固化劑是由9kg苯二甲胺、4.5kg 810環(huán)氧固化劑混合而成。
[0029](2)制備方法。
[0030]制備甲組分:聚氨酯改性環(huán)氧樹脂加入帶有加熱功能的攪拌桶中，預(yù)熱到60~700C ;將納米鈦粉、填料混合物及助劑，加入至預(yù)熱好的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂中，利用高速分散機(jī)帶齒狀分散盤以轉(zhuǎn)速900-1000r/min將混合物進(jìn)行高速分散，分散時間為2h，然后采用籃式砂磨機(jī)對其進(jìn)行研磨直至其細(xì)度達(dá)到15 μ m以下，研磨時間6.5h，將研磨好的混合物料作為甲組分；
制備乙組分:稱取相應(yīng)質(zhì)量的苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、810環(huán)氧固化劑，將其做為乙組分；
使用前的混合:使用前將甲組分和乙組分進(jìn)行充分混合并靜置熟化，形成聚氨酯改性環(huán)氧化樹脂防腐納米涂料。
[0031](3)如實施例1 (3)。
[0032]實施例3
(I) 一種聚氨酯改 性環(huán)氧樹脂防腐涂料，由甲、乙兩組分組成，乙組分為固化劑，各原料質(zhì)量如下:
聚氨酯改性環(huán)氧樹脂 44kg ；
納米鈦粉7kg ；
填料32kg ；
助劑3kg ；
固化劑14kg。
[0033]甲組分和乙組分共100kg,其中的納米鈦粉純度 ≥99.9%,粒徑20~40nm ;填料由7kg納米級二氧化鈦、7kg納米級二氧化娃、18kg金紅石型鈦白粉混合而成；助劑由1.3kg5600消泡劑、0.5kg BYK-310流平劑、0.8kg氣相二氧化硅觸變劑、0.4kg KH-550偶聯(lián)劑混合而成；固化劑是由Ilkg苯二甲胺、3kg 810環(huán)氧固化劑混合而成。
[0034](2)如實施例1 (2)。
[0035](3)如實施例1 (3)。
[0036]實施例4
(I) 一種聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐涂料，由甲、乙兩組分組成，乙組分為固化劑，各原料質(zhì)量如下:
聚氨酯改性環(huán)氧樹脂 46.0kg ；
納米鈦粉8.0kg ；
填料28.0kg ；
助劑3.5kg ；
固化劑14.5kg。
[0037]甲組分和乙組分共100kg,其中的納米鈦粉純度 ≥99.9%,粒徑20~40nm ;填料由6kg納米級二氧化鈦、6kg納米級二氧化娃、16kg金紅石型鈦白粉混合而成；助劑助劑由1.4kg 5600消泡劑、0.7kg BYK-310流平劑、0.8kg氣相二氧化硅觸變劑、0.6kg KH-550偶聯(lián)劑混合而成；固化劑是由Ilkg苯二甲胺、4.5kg 810環(huán)氧固化劑混合而成。
[0038](2)如實施例1 (2)。
[0039](3)如實施 例1 (3)。
【權(quán)利要求】
1.一種聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐納米涂料，由甲、乙兩組份組成，所述乙組分是固化劑，其質(zhì)量是甲組分質(zhì)量的10~35%，其特征在于:所述甲組分由如下重量份數(shù)的原料組成: 聚氨酯改性環(huán)氧樹脂30~60份； 納米鈦粉5~10份；填料20~60份；助劑I~3份； 所述填料是納米級球形填料，為納米級二氧化鈦、納米級二氧化硅和金紅石型鈦白粉中的一種或一種以上按任意比例搭配的混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的一種聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐納米涂料，其特征在于:所述助劑為5600消泡劑、BYK-310流平劑、氣相二氧化硅觸變劑和KH-550偶聯(lián)劑中的一種或一種以上按任意比例搭配 的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的一種聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐納米涂料，其特征在于:所述固化劑為苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷和810環(huán)氧固化劑中的一種或一種以上按任意比例搭配的混合物。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的一種聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐納米涂料，其特征在于:所述甲組分細(xì)度≤15 μ m。
5.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的一種聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐納米涂料，其特征在于:所述納米鈦粉純度≥99.9%，粒徑為20~40nm。
6.制備如權(quán)利要求1所述的一種聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐納米涂料的方法，其特征在于，包括以下步驟: (O制備甲組分:將聚氨酯改性環(huán)氧樹脂加入帶有加熱功能的攪拌桶中，預(yù)熱到60~700C ;分別稱取納米鈦粉、填料和助劑，加入至預(yù)熱好的所述聚氨酯改性環(huán)氧樹脂中將混合料進(jìn)行高速分散；然后對混合料進(jìn)行研磨，即制得甲組分； (2)制備乙組分:稱取質(zhì)量為甲組分質(zhì)量10~35%的固化劑，即得乙組分； (3)使用前的混合:將分別制備的甲組分和乙組分進(jìn)行充分混合并靜置熟化，即得聚氨酯改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述的高速分散，是采用高速分散機(jī)帶齒狀分散盤以轉(zhuǎn)速900-1000r/min來實現(xiàn)的，分散時間為2~3h。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述的研磨，是采用籃式砂磨機(jī)來實現(xiàn)的，研磨時間6~8h。
【文檔編號】C09D175/04GK103980797SQ201410189934
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】王進(jìn)龍, 張析, 余江鴻, 吉鴻安, 白守元, 吳斌, 李冠軍, 戚福軍, 王永斌, 孫科峰 申請人:西北礦冶研究院