一种高抗渗透性环氧粉末涂料及制备方法
【专利摘要】一种高抗渗透性环氧粉末涂料，按重量份含有50~65份的高纯度双酚A型固体环氧树脂，9~12份的羟基树脂，0.1~0.5份的2-甲基咪唑，3~6份的钛白粉，10~24份的沉淀硫酸钡，4~8份的湿法绢云母粉，1~3份的纳米填料，0.7~1份的聚丙烯酸丁酯，0.7~1份的聚甲基丙烯酸月桂酯，0.1~0.5份的2-羟基-1,2-二苯基乙酮，0.1～0.3份的气相二氧化硅；经过预混→熔融挤出→压片→磨粉四个步骤制备出高抗渗透性环氧粉末涂料，高抗渗透性环氧粉末涂料漆膜不仅抗渗透性好，而且附着力强，耐划伤性好，防腐性能优异，防腐寿命长，适用于液体介质腐蚀或气体介质高腐蚀性环境中金属管道的防腐。
【专利说明】一种高抗渗透性环氧粉末涂料及制备方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明属于粉末涂料【技术领域】，具体涉及到一种高抗渗透性环氧粉末涂料及制备方法。
【背景技术】
[0003]粉末涂料是一种公认的高生产效率、优良涂膜性能、生态环保型、经济型的涂料产品，其VOC排放几乎为零。随着社会对环保要求的提高，粉末涂料得到迅猛发展，在工业防腐领域所占的比重愈来愈大，而环氧粉末涂料是粉末涂料的一种，由于其粘结力强、物理性能优异、电绝缘性好、防腐性高等优点而被广泛应用于管道防腐领域。
[0004]目前，市场上的环氧粉末涂料主要应用于埋地管道的防腐蚀，所处环境恶劣，渗透腐蚀成为管道腐蚀的一个主要因素，而且抗渗透性弱，直接导致涂层的抗阴及剥离性能减弱，影响管道的使用寿命，给国民经济带来了极大损失。
[0005]一般认为，涂层主要通过物理和化学两个途径对基材起到防护作用:
一是延缓腐蚀介质的渗透，屏蔽外部环境；
二是妨碍或改变基材金属的电化学腐蚀过程。
[0006]实际上对基材电化学腐蚀的影响主要也是通过屏蔽作用实现的，因此有机涂层的防护作用首先在于对侵蚀性粒子的阻挡作用，而抗渗透性能是衡量涂层质量和防腐蚀效率的一个重要指标，性能优异的涂层必须具有良好的抗渗透性能。
[0007]为了得到抗渗透性能优异的涂层，研究人员研究发现:涂层的针孔和高聚物分子间的气孔是渗透的主要途径，而任何漆膜中都不可避免地会存在气孔和针孔，因此，如何降低涂层中的气孔和针孔成为提高涂层抗渗透性的亟待解决的问题。
[0008]在已公开的环氧粉末涂料专利中如CN101353544A、CN101928503A、CN101698775A、CN101928502A及CN102492353A，大都对粉末涂料的常规理化性能进行研究，如柔韧性、耐磨性、耐候性、耐阴极剥离及防腐性等性能制备了某些理化性能突出的环氧粉末涂料，但其均未对涂层的抗渗透性进行研究，亦未对涂层的抗渗透性进行表征。
【发明内容】
[0009]为了解决环氧粉末涂料抗渗透性弱的问题，本发明提供了一种用于管道防腐的高抗渗透性环氧粉末涂料及制备方法，通过制备方法制备出的高抗渗透性环氧粉末涂料，具有高抗渗透性、附着力强、耐划伤性、防腐性能优异、防腐寿命长等特点。
[0010]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案:
一种高抗渗透性环氧粉末涂料，该高抗渗透性环氧粉末涂料含有高纯度双酚A型固体环氧树脂GESR904H、羟基树脂HB310、2_甲基咪唑、钛白粉、沉淀硫酸钡、湿法絹云母粉、纳米填料、经二氧化硅吸附的聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸月桂酯、2-羟基-1，2-二苯基乙酮及气相二氧化硅，按重量份高抗渗透性环氧粉末涂料的组成配比如下:
50^65份的高纯度双酚A型固体环氧树脂GESR904H，9~12份的羟基树脂HB310，
0.1~0.5份的2-甲基咪唑，3飞份的钛白粉，10^24份的沉淀硫酸钡，4~8份的湿法絹云母粉，1~3份的纳米填料，0.7^1份的经二氧化硅吸附的聚丙烯酸丁酯，0.7^1份的聚甲基丙烯酸月桂酯，0.1^0.5份的2-羟基-1，2- 二苯基乙酮,0.1~0.3份的气相二氧化娃。
[0011]上述高纯度双酚A型固体环氧树脂GESR904H的环氧当量要求控制在840~890g/eq，其软化点控制在99~110°C。
[0012]上述羟基树脂HB310的软化点要求控制在85~100°C。
[0013]上述湿法絹云母粉的粒度要求控制在400~800目。
[0014]上述纳米填料或是纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米蒙脱土中的一种，或是其任两种的组合物，或是其三种的组合物。
[0015]一种高抗渗透性环氧粉末涂料制备工艺，该制备工艺使用到预混合机、双螺杆挤出机、压片机以及立式空气分级磨，其中立式空气分级磨配置有主磨、喂料机和辅磨，该制备工艺经过预混一熔融挤出一压片一磨粉四个步骤制备出高抗渗透性环氧粉末涂料，四个步骤分述如下:
⑴预混
按重量份将50~65份的高纯度双酚A型固体环氧树脂GESR904H、9~12份的羟基树脂HB310、0.1~0.5份的2-甲基咪唑、3~6份的钛白粉、10~24份的沉淀硫酸钡、4~8份的湿法絹云母粉、广3份的纳米填料、0.7^1份的经二氧化硅吸附的聚丙烯酸丁酯、0.7^1份的聚甲基丙烯酸月桂酯、0.1~0.5份的2-羟基-1，2- 二苯基乙酮以及0.1~0.3份的气相二氧化硅依次加入预混合机中进行预混得到混合物，预混合机的转速控制在1300-1500 r/min,所述预混的时间控制在3~5min ；
⑵熔融挤出
采用螺杆长径比为16:1而其转速为500r/min的双螺杆挤出机进行熔融挤出，I区的温度控制在110~120°C，II区的温度控制在90~97°C，III区的温度控制在60~70°C，当各区达到的控制温度后对双螺杆挤出机进行预热0.5~lh，然后将⑴中所述混合物通过双螺杆挤出机进料口被熔融挤出得到挤出物；
⑶压片
将⑵中所述挤出物在压片机上进行冷却压片得到压片物；
⑷磨粉
将⑶中所述压片物放入立式空气分级磨中进行破碎，破碎物经80 μ m筛网过筛后即制备出高抗渗透性环氧粉末涂料，立式空气分级磨的主磨频率控制在38 Hz，立式空气分级磨的喂料机频率控制在29 Hz，立式空气分级磨的辅磨频率控制在12.5 Hz。
[0016]由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下有益效果:
1、本发明的高抗渗透性环氧粉末涂料采用高纯度双酚A型固体环氧树脂GESR904H，经羟基树脂HB310固化后，配合湿法絹云母粉、纳米填料以及经二氧化硅吸附的聚丙烯酸丁酯，制备出的高抗渗透性环氧粉末涂料漆膜不仅抗渗透性好，而且附着力强，耐划伤性好，防腐性能优异，防腐寿命长。
[0017]2、本发明的高抗渗透性环氧粉末涂料以其优异的抗渗透性和防腐性能，特别适用处于液体介质腐蚀或气体介质高腐蚀性环境中金属管道的防腐。
【具体实施方式】
[0018]在本发明的高抗渗透性环氧粉末涂料中:
高纯度双酚A型固体环氧树脂GESR904H建议采用二步法生产制备，GESR904H属于环氧树脂类。
[0019]羟基树脂HB310是一种热固性线型酚类改性的固化剂，具有混溶性好，固化收缩率低等特点。
[0020]2-甲基咪唑属于固化促进剂类。
[0021 ] 钛白粉和沉淀硫酸钡均为工业级粉料。
[0022]湿法絹云母粉是经有机硅烷偶联剂表面处理的改性云母粉。
[0023]纳米填料或是纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米蒙脱土中的一种，或是其任两种的组合物，或是其三种的组合物。
[0024]经二氧化硅吸附的聚丙烯酸丁酯属于流平剂类。
[0025]聚甲基丙烯酸月桂酯属于光亮剂类。
[0026]2-羟基-1，2- 二苯基乙酮属于消泡剂类。
[0027]气相二氧化娃属于疏松剂类。
[0028]采用高纯度双酚A型固体环氧树脂GESR904H配合羟基树脂HB310固化剂得到高交联密度的网状结构，然后采用经有机硅烷偶联剂表面处理的絹云母粉作为填料，该填料为鳞片状结构，经表面改性后与高纯度双酚A型固体环氧树脂GESR904H的相容性增强，在涂层中能够形成层叠排列结构，延长腐蚀性介质通过涂膜的扩散路径，提高涂层抗渗透性。
[0029]此外通过添加纳米填料，使成膜基料、颜填料及助剂等分子中存在着诸多的活性点，这些活性点可能会与纳米粒子表面的活性点之间发生强烈的相互作用，从而有可能形成致密而稳定的涂层，使涂膜的物理化学性能显著提高。
[0030]经二氧化硅吸附的聚丙烯酸丁酯属于流平剂类，可以降低涂层的空隙率，减少涂层针孔，得到一种结构致密，抗渗透性能优异，同时使漆膜附着力强，耐划伤性好，防腐性能优异，防腐寿命长的高抗渗透性环氧粉末涂料。
[0031]本发明高抗渗透性环氧粉末涂料的组成配比按所述技术方案构成，结合所述制备方法给出三个实施例如下:
实施例一
一种高抗渗透性环氧粉末涂料按重量份配比是:GESR904H 50份，HB310 9份，2-甲基咪唑0.1份，钛白粉6份，沉淀硫酸钡24份，400目过筛的湿法絹云母粉8份，纳米二氧化硅1份，经二氧化硅吸附的聚丙烯酸丁酯1份，聚甲基丙烯酸月桂酯0.7份，2-羟基-1，2- 二苯基乙酮0.1份,气相二氧化娃0.1份。
[0032]制备时:
预混合机的转速控制在1300 r/min,预混的时间控制在5min。
[0033]双螺杆挤出机的I区温度设定为110°C，II区温度设定为97°C，III区温度设定为70°C，温度达到设定温度后挤出机预热lh。
[0034]其它未述制备方法参见所述技术方案即可。[0035]实施例二
一种高抗渗透性环氧粉末涂料按重量份配比是:GESR904H 58份，HB310 10.5份，2-甲基咪唑0.3份，钛白粉4.5份，沉淀硫酸钡17份，800目过筛的湿法絹云母粉6份，纳米二氧化钛1.5份，经二氧化硅吸附的聚丙烯酸丁酯0.8份，聚甲基丙烯酸月桂酯0.9份，2-羟基-1，2- 二苯基乙酮0.3份，气相二氧化硅0.2份。
[0036]制备时:
预混合机的转速控制在1400 r/min,预混的时间控制在4min。
[0037]双螺杆挤出机的I区温度设定为115°C，II区温度设定为94°C，III区温度设定为65 °C，温度达到设定温度后挤出机预热Ih。
[0038]其它未述制备方法参见所述技术方案即可。
[0039]实施例3
一种高抗渗透性环氧粉末涂料按重量份配比是:GESR904H 65份，HB310 12份，2-甲基咪唑0.5份，钛白粉3份，沉淀硫酸钡10份，800目过筛的湿法絹云母粉4份，纳米蒙脱土 3份，经二氧化硅吸附的聚丙烯酸丁酯0.7份，聚甲基丙烯酸月桂酯1份，2-羟基-1，2- 二苯基乙酮0.5份,气相二氧化娃0.3份。
[0040]制备时:
预混合机的转速控制在1500 r/min,预混的时间控制在3min。
[0041]双螺杆挤出机的I区温度设定为120°C，II区温度设定为90°C，III区温度设定为60°C，温度达到设定温度后挤出机预热0.5h。
[0042]其它未述制备方法参见所述技术方案即可。
[0043]依据行业标准SY / T 0315-2005《钢质管道单层熔结环氧粉末外涂层技术规范》对上述实施例广3进行性能测试，其测试结果见下表。
【权利要求】
1.一种高抗渗透性环氧粉末涂料，该高抗渗透性环氧粉末涂料含有高纯度双酚A型固体环氧树脂GESR904H、羟基树脂HB310、2_甲基咪唑、钛白粉、沉淀硫酸钡、湿法絹云母粉、纳米填料、经二氧化硅吸附的聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸月桂酯、2-羟基-1，2-二苯基乙酮及气相二氧化硅，其特征是:按重量份高抗渗透性环氧粉末涂料的组成配比如下: 50^65份的高纯度双酚A型固体环氧树脂GESR904H，9~12份的羟基树脂HB310，0.1~0.5份的2-甲基咪唑，3飞份的钛白粉，10^24份的沉淀硫酸钡，4~8份的湿法絹云母粉，1~3份的纳米填料，0.7^1份的经二氧化硅吸附的聚丙烯酸丁酯，0.7^1份的聚甲基丙烯酸月桂酯，0.1^0.5份的2-羟基-1，2- 二苯基乙酮,0.1~0.3份的气相二氧化娃。
2.根据权利要求1所述一种高抗渗透性环氧粉末涂料，其特征是:高纯度双酚A型固体环氧树脂GESR904H的环氧当量要求控制在840~890g/eq，其软化点控制在99~110°C。
3.根据权利要求1所述一种高抗渗透性环氧粉末涂料，其特征是:羟基树脂HB310的软化点要求控制在85~100°C。
4.根据权利要求1所述一种高抗渗透性环氧粉末涂料，其特征是:湿法絹云母粉的粒度要求控制在400-800目。
5.根据权利要求1所述一种高抗渗透性环氧粉末涂料，其特征是:纳米填料或是纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米蒙脱土中的一种，或是其任两种的组合物，或是其三种的组合物。
6.一种高抗渗透性环氧粉末涂料制备工艺，该制备工艺使用到预混合机、双螺杆挤出机、压片机以及立式空气分级磨，其中立式空气分级磨配置有主磨、喂料机和辅磨，该制备工艺经过预混一熔融挤出一压片一磨粉四个步骤制备出高抗渗透性环氧粉末涂料，四个步骤分述如下: ⑴预混 按重量份将50~65份的高纯度双酚A型固体环氧树脂GESR904H、9~12份的羟基树脂HB310、0.1~0.5份的2-甲基咪唑、3~6份的钛白粉、10~24份的沉淀硫酸钡、4~8份的湿法絹云母粉、1~3份的纳米填料、0.7^1份的经二氧化硅吸附的聚丙烯酸丁酯、0.7^1份的聚甲基丙烯酸月桂酯、0.1~0.5份的2-羟基-1，2- 二苯基乙酮以及0.1~0.3份的气相二氧化硅依次加入预混合机中进行预混得到混合物，预混合机的转速控制在1300-1500 r/min,所述预混的时间控制在3~5min ； ⑵熔融挤出 采用螺杆长径比为16:1而其转速为500r/min的双螺杆挤出机进行熔融挤出，I区的温度控制在110~120°C，II区的温度控制在90~97°C，III区的温度控制在60~70°C，当各区达到的控制温度后对双螺杆挤出机进行预热0.5~lh，然后将⑴中所述混合物通过双螺杆挤出机进料口被熔融挤出得到挤出物； ⑶压片 将⑵中所述挤出物在压片机上进行冷却压片得到压片物； ⑷磨粉 将⑶中所述压片物放入立式空气分级磨中进行破碎，破碎物经80 μ m筛网过筛后即制备出高抗渗透性环氧粉末涂料，立式空气分级磨的主磨频率控制在38 Hz，立式空气分级磨的喂料机频率控制在29 Hz，立式空气分级磨的辅磨频率控制在12.5 Hz。
【文档编号】C09D5/08GK104017468SQ201410211298
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】张延奎, 黄伯和, 郭佳效, 苏松峰 申请人:洛阳双瑞防腐工程技术有限公司