一种含水性环氧树脂的陶瓷防腐耐磨涂料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于涂料领域，具体涉及一种水性环氧陶瓷防腐耐磨双组分涂料，特别涉 及一种应用于石油管线、船舶甲板，需要防腐、耐磨领域的涂料。
【背景技术】
[0002] 涂料是重要的金属防护措施。一般的涂料由树脂，填料，助剂，溶剂组成。由于溶剂 的存在，在施工和生产的过程中，容易造成溶剂挥发而污染环境。因此开发无挥发性溶剂， 以水为溶剂的环保型涂料成为当前和今后的重点。
[0003] 在诸种水性涂料中，环氧水性涂料以耐腐蚀性好而引起人们的关注。目前使用的 水性环氧涂料一般是以环氧酯或环氧树脂为骨架，将环氧树脂改性为可以自乳化，并进一 步乳化其它结构的环氧树脂显得尤为重要。
[0004] 在向环氧树脂引入乳化剂的方法中，一种是通过环氧基反应引入，这种方法以损 失和牺牲大量的环氧基为代价，环氧树脂也丧失了良好的防腐性能；另外一种就是利用环 氧树脂骨架上的羟基，通过形成环氧酯再进一步引入极性基团而水化，这种方式由于引入 了可溶于水的基团，使环氧树脂耐水性降低，因此耐腐蚀性和对金属的保护性能大幅降低。
[0005] 在一些场合，除了要求涂层具有环保、防腐功能外，还有一些特殊的要求，例如涂 层耐磨，但是水性环氧树脂本身的耐磨性能有限，难以达到人们希望的性能。
[0006] 在已经发现的陶瓷材料中，由于硬度高，具有良好的耐磨性能，例如氮化硅，氮化 铝，三氧化二铝，以及一些无机硅酸盐矿物，例如含铝硅酸盐，如高岭土（Al4[Si401(]] [0H]S)， 白云母（KAl2[AlSi3OJ[0H]2)等，而在防腐性能方面一些磷酸盐则表现得很突出，例如磷酸 铝，磷酸锌等。
[0007] 硅烷偶联剂是重要的界面改性材料，但是一般的偶联剂在水性环境中容易水解而 凝胶，加入后使水性涂料丧失了保存性能，不能作为涂料的助剂使用。而改性偶联剂是应该 考虑的问题，偶联剂和水反应的速度与原子硅上的空间位阻有关，引入适当的位阻，将降低 偶联剂的水解速度，有利于偶联剂在水中的使用。
[0008] 水性涂料因为含水，在与金属接触尚未成膜的过程中，将加速金属的腐蚀，使金属 的表面产生闪锈。因此，水性涂料要控制在干燥成膜过程中的闪锈问题。
[0009] 耐磨性能除了与树脂，填料有关外，也与固化剂有密切的关系。
[0010] 与溶剂型的环氧树脂不同，使用水性环氧固化剂，除了要有柔韧性外，还要具有在 水中的乳化性能。同时，还应该与水性化的环氧树脂有良好的相容性，而采用可溶于水的有 机含氮化合物，虽然可以与水性环氧树脂固化，例如二乙烯三胺，但是因为相容性差，将会 出现分层而影响涂层的物理与化学性能。因此，需要控制水性环氧树脂固化剂与环氧树脂 之间的融合性能，一个重要的思路就是改造环氧树脂固化剂的HLB值，使环氧固化剂能够 进入环氧树脂的乳化微粒中。
[0011] 综上所述水性耐磨涂料，需要解决环氧树脂乳化，固化剂相容，闪锈以及填料与树 脂之间，树脂与金属表面之间的偶联问题。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种含水性环氧树脂的 陶瓷防腐耐磨涂料及制备方法。
[0013] 为实现上述目的，本发明采用加入水性环氧树脂及耐水解硅烷偶联剂的方法，提 高涂层的物理化学性能。同时，利用陶瓷粉增强防腐和耐磨性能，并结合施工性能，充分考 虑涂层与基材作用，陶瓷颗粒与树脂作用，设计研究了一种含水性环氧树脂的陶瓷防腐耐 磨涂料的组合物。
[0014] 本发明实现目的所采用的技术方案是：
[0015] -种含水性环氧树脂的陶瓷防腐耐磨涂料，由A组分和B组分按质量比A:B =(5-10) :1组成，其中A组分按质量百分比由水性环氧树脂为30-50%，成膜助剂为 10-20%，陶瓷粉混合物为25-58%，闪锈助剂为1-5 %，耐水解硅烷偶联剂为1-5 %组成；B 组分为含氮乳化性固化剂。
[0016] 所述的水性环氧乳树脂，是指通过丙烯酸单体，在过氧化异丙苯引发剂的引发下， 在环氧树脂的亚甲基上，引入丙烯酸分子，然后再加入N，N二甲基乙醇中和，其过程与结构 为：
[0017]
[0018] 其第一步反应温度控制在80°C，反应时间为3_4h;第二步反应在常温下进行，其 方法是将N，N二甲基乙醇加入到第一步获得的产物中；以第二步获得产物为乳化剂，加入 到环氧树脂中，其质量比为环氧树脂E44 :环氧树脂乳化剂：水=3 :1 :1。
[0019] 所述的陶瓷粉混合物由A1203、磷酸锌和磷酸铝组成，其混合质量比为A1203:磷酸 锌：磷酸错=2 :3 :5。
[0020] 所述的成膜助剂由乙醇、丁醇和乙二醇丁醚组成，其混合质量比为乙醇：丁醇：乙 二醇丁醚=10 :4 :1。
[0021] 所述的闪锈助剂由苯并异噻唑啉、邻苯二酰亚胺、甲级咪唑和辛酸铵混合物，其混 合质量比为苯并异噻唑啉：邻苯二酰亚胺：甲级咪唑：辛酸铵=10 :2 :1 :1。
[0022] 所述的B部分的固化剂是指首先通过Diels-Alder反应生成酸，其过程与结构示 意图为：
[0023]
[0024] 其反应温度为100°C，反应时间为3h，然后再加入多元胺，形成水乳化的固化剂， 其反应过程为：
[0025]
[0026] 其中η>2,反应温度为800°C，反应时间为4h。
[0027] 所述的耐水解硅烷偶联剂是指在硅烷偶联剂的娃原子上含有烷基基团的偶联剂，
其分子结构为：
[0028]
[0029] 其中R为烷基，其碳原子数为1-7。
[0030] 为实现上述目的，本发明所采用的另一技术方案是：
[0031] -种含水性环氧树脂的陶瓷防腐耐磨涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0032] 1、将A组分中的成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂按质量比分别进行配比，混 合均匀，备用；
[0033] 2、在50°C的温度和1000r/min的转速下，将陶瓷粉混合物放在三辊研磨机上研磨 至粒径为0. 1-5μm;
[0034] 3、将A组分中的水性环氧树脂，成膜助剂，陶瓷粉混合物，闪锈助剂和耐水解硅烷 偶联剂按质量百分比混合，过滤，得到A组分；
[0035] 4、将A组分和B组分按照质量比混合，得到含水性环氧树脂的陶瓷防腐耐磨涂料。
[0036] 本发明与现有技术相比，所具有的特点和有益效果主要是：
[0037] 1、采用水性环氧树脂，用水代替挥发性溶剂，减少了对环境的污染。
[0038] 2、采用耐水解硅烷偶联剂，有效降低偶联剂在水中的水解速度。
[0039] 3、采用混合陶瓷粉，结合施工性能，充分考虑陶瓷颗粒与树脂作用，增强防腐和耐 磨性能。
[0040] 4、本发明的涂层的盐雾时间可达到6000h，磨耗可达到lg/lOOOr。与现有技术相 比，有所提尚。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明而不用 于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以 对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所依附权利要求书所限定的范 围。
[0042] 实施例1
[0043] 一、组合物的配方
[0044] 1、分别按照混合质量比配制成膜助剂、混合陶瓷粉和闪锈助剂；
[0045] 2、按质量百分比配制组合物A组分含量：
[0046] 水性环氧树脂 50%， 成膜助剂 20%, 陶瓷粉混合物 25%， 闪锈助剂 2%, 耐水解硅烷偶联剂
[0047] 3、按质量比配制组合物含量：A:B= 10 :1。
[0048] 二、制备方法
[0049] 按配比将A组分中的成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂分别进行混合以备用； 在50°C的温度和1000r/min的转速下，将陶瓷粉混合物放在三辊研磨机上研磨至粒径为 0. 1-5μm;将A组分中的水性环氧树脂，成膜助剂，陶瓷粉混合物，闪锈助剂，耐水解硅烷偶 联剂按照比例混合后，过滤并包装以备用；将配备好的A和B组分按照比例混合，得到含水 性环氧树脂的陶瓷防腐耐磨涂料。
[0050] 三、有益效果
[0051] 本实施例所得组合物，通过盐雾试验检测其盐雾时间为4500h，磨耗为5g/1000r。
[0052] 实施例2
[0053]-、组合物的配方
[0054] 1、分别按照混合质量比配制成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂；
[0055] 2、按质量百分比配制组合物A组分含量：
[0056] 水性环氧树脂 30%， 成膜助剂 10%， 陶瓷粉混合物 58%， 闪锈助剂 1%， 耐水解娃焼偶联 1%;
[0057] 3、按质量比配制组合物含量：A:B= 5 :1。
[0058] 二、制备方法同实施例1
[0059] 三、有益效果
[0060] 本实施例所得组合物，通过盐雾试验检测其盐雾时间为6000h，磨耗为lg/1000r。
[0061] 实施例3
[0062] -、组合物的配方
[0063] 1、分别按照混合质量比配制成膜助剂、陶瓷粉混合物和闪锈助剂；
[0064] 2、按质量百分比配制组合物A组分含量：
[0065] 水性环氧树脂 32%， 成膜助剂 13%， 陶瓷粉混合物 5