专利名称：一种水下环氧树脂涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种环氧树脂涂料及其制备方法，尤其是涉及一种水下环氧树脂涂料 及其制备方法。
背景技术：
随着海洋石油开采业、港口码头、水力发电站及船舶工业的不断发展，许多处 于海洋环境的工程结构，如钻探开采设备、钻井平台、海上油气储罐、输送管线的支撑架、栈 桥、钢桩、船底及船舶内舱等，由于常年浸没在海水中、或受潮水的涨落和飞溅、海洋生物及 一些运动物体的冲蚀，使得结构原有的防腐层遭受破坏，产生锈蚀，而这些结构难以移至陆 地进行维修。此外，淡水中的结构工程如提防、水库、水闸、水下管道等工程，以及矿井、隧 道、浴池、温泉、游泳池、储水池、储水槽、潮湿地方的地下库房等，水下钢铁及其他金属建 筑、混凝土建筑等，也均易水流侵蚀，容易产生锈蚀。为了延长这些钢结构与混凝土结构的 使用寿命，保证安全生产，都需要采用能在水下施工固化的防腐蚀涂料，以防止各类水环 境的腐蚀。由于水环境与空气环境的巨大差异，在空气中极易涂装的普通涂料，在水下施工 却非常困难。水的存在是涂料施工和涂膜固化过程中最大的不利因素。作为水下施工涂料(简称“水下涂料”)，应当具备的特性是能用适当的涂装设备 在水下直接对钢铁结构及混凝土结构表面进行涂装；能取代水而直接附着在被涂的钢铁表 面或混凝土表面上，且能在水中固化成膜；要有良好的防腐蚀性能；在水中对钢铁、混凝土 表面具有良好的附着力；对底材要有良好的润湿性；涂膜有抗冲击、耐磨、抗渗性能。水下涂料的成膜机理是涂料通过机械挤压，将大部分水从被涂物表面排开；对 被涂面亲和力大的涂料组分将残存在被涂表面上的水分吸入涂层；涂料固化过程中，将涂 层内的水分排挤出涂层；固化的涂层牢牢地附着在被涂物表面上。目前，水下涂料主要有聚酯树脂体系、乙烯树脂体系及环氧树脂体系。聚酯树脂体 系形成的涂层薄而软，易受到损坏；乙烯树脂体系需要加入溶剂，不利于施工，在水中固化 不完全，且对环境有污染；环氧树脂体系对底材附着力好。因此，多采用环氧树脂涂料体系。由于是水下粘接，粘结表面附着有水，现有水下环氧树脂涂料的亲油性强，对金属 结构、非金属结构材料的湿表面附着力欠理想，流平性、成膜性亦有改进余地。
发明内容
本发明的目的在于克服现有环氧类型水下涂料存在的上述缺陷，提供一种对水下 金属结构、非金属结构材料的湿表面有极好的附着力，流平性好，可以一次性形成厚膜，涂 膜平整光滑，对被涂布的材料表面具有良好保护作用的水下环氧树脂涂料及其制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
本发明之水下环氧树脂涂料，由A组分和B组分构成，A组分为液态环氧树脂、聚合物 中空微球、白炭黑和颜料和填料的组合物，B组分为亲水性胺类固化剂与亲油性固化剂混配
3而成的复合固化剂；
所述A组分中，液态环氧树脂、聚合物中空微球、白炭黑和颜填料的质量配比为 60-70:0. 05-0. 1:2-6:30-40，各组分质量配比之和为100 ；
所述B组分中，亲水性胺类固化剂和亲油性固化剂的质量配比为1:3-4。A组分与B组分的质量配比为A组分中环氧树脂B组分=1:0. 25-0. 35。所述液态环氧树脂是分子量为300-500，室温下是液态的低分子量环氧树脂，宜为 粘度400-2000mPa. s的低粘度液态环氧树脂，如YD515环氧树脂或E-51环氧树脂，这类环 氧树脂较易制成高固体分涂料且固化时体积收缩较小。环氧类型水下涂料的固化剂，要有适宜的黏度和物理机械性能，以及水下良好的 施工性能和适宜的固化速率。一般含-NH2的固化剂，可以对底材产生比水强的氢键作用，提高基料对金属表面 的附着力，使其它腐蚀因子难以渗入。但是含-NH2的固化剂在水中有一定的水溶性，产生 的溶解损失，会影响固化效果。本发明选用的固化剂为亲水性水溶性脂肪胺类固化剂与亲油性固化剂两类固化 剂混配而成的复合固化剂。所述水溶性脂肪胺类固化剂可为PEPA脂肪胺固化剂、TEPA脂肪胺固化剂、TETA脂 肪胺固化剂、590脂肪胺固化剂、591脂肪胺固化剂、593脂肪胺固化剂、594脂肪胺固化剂或 595脂肪胺固化剂。所述亲油性固化剂包括芳香胺类固化剂和聚酰胺类固化剂。所述芳香胺类固化剂可为T31胺类固化剂、810胺类固化剂、YH-82胺类固化剂、 ⑶32-2胺类固化剂、701胺类固化剂、702胺类固化剂或703胺类固化剂。所述聚酰胺类固化剂可为650聚酰胺固化剂或651聚酰胺固化剂。添加剂聚合物聚丙烯酸酯类中空微球，单个粒径小于1微米，是一种乒乓球状聚 合物弹性体，其聚集体堆积密度6-50kg/m3，具有极好的耐化学腐蚀性。微球内封闭的气体 赋予微球有较大的变形性，可以明显增强聚合物的耐冲击强度及韧性。这种耐冲击强度及 韧性的提高与加入增塑剂和增韧剂的作用相似，但是增塑剂和增韧剂会在聚合物内部产生 迁移，使聚合物的耐冲击强度和韧性下降。而聚合物微球则不会发生这种迁移现象，因而 由此产生的耐冲击强度与韧性是持久的。聚合物中空微球作为添加剂，由于“乒乓球”的 滚珠效应，可以有效改善涂料的涂布性与流平性。聚合物中空微球的堆积密度极小，仅仅 6-50kg/m3,添加后涂料的密度下降，可以有效减少涂料因地球引力产生的流挂现象。本发明选用白炭黑(主要成分为气相二氧化硅)做补强材料。白炭黑系白色无定 形粉状物，质轻而松散，密度<0. 128g/cm3，不溶于水。白炭黑的宏观结构粒子呈球状。单 个粒子之间以面相接触，呈链枝状联结结构(二次结构)。链枝结构又以氢键力相作用，形 成一团团的聚集体。原始粒子极微细，质轻，在空气中吸收水分后成为聚集的细粒子。白炭 黑微粒表面存在羟基。主要有隔离羟基、相邻羟基、硅氧基三种。其中相邻羟基对极性物质 的吸附非常重要。这些基团的存在使得白炭黑表面具有很强的亲水性。这种亲水性可以增 强涂料与水下潮湿的金属与混凝土表面的结合力，有利于提高涂料在湿的表面的附着力。 白炭黑表面积和分散能力较大，对聚合物的机械强度和抗撕指标有明显提高。白炭黑密度 ^0. 128g/cm3，添加后，涂料的密度下降，有利于涂料防流挂。白炭黑有吸湿性，这种吸湿性有利于吸附于被涂布表面的水汽进入涂膜内部，增强涂膜与被涂布表面的结合力。白炭黑 比表面积大，粒子小，结构性高，对高分子材料有增强效果，还可使涂料体系有触变性，有利 于涂料的涂布施工与防止施工后涂料的流挂。所述颜填料宜选用重晶石粉、氧化铁红、云母氧化铁中的至少一种。添加颜填料， 除可降低制造成本外，还可提高涂料防腐蚀功能。本发明之水下环氧树脂涂料A、B两组分分别包装。本发明水下环氧树脂涂料的制备方法包括以下步骤
A组分配制将颜填料与液态环氧树脂混合后，用三辊机研磨至颜填料粒子的粒径 ^ 30微米，再加入白炭黑，搅拌均勻后，加入聚合物中空微球，搅拌均勻后过滤，包装。B组分配制将亲水性固化剂与亲油性固化剂按预定质量配比分别称量后，混合， 搅拌均勻，包装。本发明使用的原料，市场均有销售。施工方法先按预定质量配比，称取A组分、B组分，混合，充分搅拌均勻后，即可涂 布施工；涂布施工时，用涂布工具将涂料与涂布面多次滚压，排去表面的吸附水分，以增强 涂料与潮湿表面的结合力。配制好的A组分与B组分的混合料，应当在1小时内涂布完毕。本发明之水下环氧树脂涂料对水下金属结构、非金属结构材料的湿表面有极好的 附着力，流平性好，可以一次性形成厚膜，涂膜平整光滑，对被涂布的材料表面具有良好保 护作用。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。实施例1-6配方见表1第1-12行。制备方法
A组分配制将颜填料与液态环氧树脂混合后，用三辊机研磨至颜填料粒子的粒径 ^ 30微米，再加入白炭黑，搅拌均勻后，加入聚合物中空微球，再搅拌均勻，过滤，包装。B组分配制将亲水性与亲油性两类固化剂按预定质量配比称量后，混合，搅拌均 勻，包装。应用试验称取配制好的A组分1kg，B组分0. 15kg，充分搅拌均勻后，涂布在水下 的金属与混凝土结构上。均有良好的成膜性(目测)与附着力(将试验涂料涂布在去锈的 钢板上，固化7天后用划格法评价，等级优一附着力100% ；良一附着力95—99% ；—般一附 着力90-95% ；差一附着力小于90%)，抗腐蚀性良好(采用盐水浸泡法评价固化7天后浸泡 于23°C的5wt%氯化钠水溶液中，7天后取出擦干后观察，等级优一膜表面无变化，钢板无 锈蚀；良一膜表面轻微发白，钢板无锈蚀；一般一膜表面有小于2mm的气泡，钢板无锈蚀点； 差一膜表面有大于2mm的气泡，钢板有锈蚀点)。水下涂膜表干时间30-100min，固化完全时 间约24-72小时。具体情况见表1第13-17行。
权利要求
一种水下环氧树脂涂料，其特征在于，由A组分和B组分构成，A组分是液态环氧树脂、聚合物中空微球、白炭黑和颜填料的组合物，B组分为亲水性胺类固化剂与亲油性固化剂混配而成的复合固化剂；所述A组分中，液态环氧树脂、聚合物中空微球、白炭黑和颜料和填料的质量配比为60-70:0.05-0.1:2-6:30-40，各组分质量配比之和为100；所述B组分复合固化剂中，亲水性胺类固化剂和亲油性固化剂的质量配比为1:3-4；所述A组分与B组分的质量配比为1:0.25-0.35。
2.如权利要求1所述的水下环氧树脂涂料，其特征在于，所述液态环氧树脂为粘度 400-2000mPa. s的环氧树脂。
3.如权利要求2所述的水下环氧树脂涂料，其特征在于，所述低粘度环氧树脂为YD515 环氧树脂或E-51环氧树脂。
4.如权利要求1-3之一所述的水下环氧树脂涂料，其特征在于，所述亲水性胺类固化 剂为水溶性脂肪胺类固化剂。
5.如权利要求4所述的水下环氧树脂涂料，其特征在于，所述水溶性脂肪胺类固化剂 为PEPA脂肪胺固化剂、TEPA脂肪胺固化剂、TETA脂肪胺固化剂、590脂肪胺固化剂、591脂 肪胺固化剂、593脂肪胺固化剂、594脂肪胺固化剂或595脂肪胺固化剂。
6.如权利要求1-3之一所述的水下环氧树脂涂料，其特征在于，所述亲油性固化剂为 亲油性胺类固化剂或聚酰胺固化剂。
7.如权利要求6所述的水下环氧树脂涂料，其特征在于，所述亲油性胺类固化剂为T31 胺类固化剂、810胺类固化剂、YH-82胺类固化剂、⑶32-2胺类固化剂、701胺类固化剂、702 胺类固化剂、703胺类固化剂、650聚酰胺固化剂或651聚酰胺固化剂；所述亲油性聚酰胺固化剂为650聚酰胺固化剂或651聚酰胺固化剂。
8.如权利要求1-3之一所述的水下环氧树脂涂料，其特征在于，所述聚合物中空微球， 单个微球粒径小于1微米，是一种乒乓球状聚合物弹性体，其聚集体堆积密度6-50kg/m3。
9.如权利要求4所述的水下环氧树脂涂料，其特征在于，所述聚合物中空微球，单个微 球粒径小于1微米，是一种乒乓球状聚合物弹性体，其聚集体堆积密度6-50kg/m3。
10.一种如权利要求1所述水下环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤A组分配制将颜料与填料与液态环氧树脂混合后，用三辊机研磨至颜填料粒子的粒 径< 30微米，再加入白炭黑，搅拌均勻后，加入聚合物中空微球，搅拌均勻后过滤，包装；B组分配制将亲水性固化剂与亲油性固化剂按预定质量配比分别称量后，混合，搅拌 均勻，包装。
全文摘要
一种水下环氧树脂涂料及其制备方法，该水下环氧树脂涂料由A组分和B组分构成，A组分为液态环氧树脂、聚合物中空微球、白炭黑和颜填料的组合物，B组分为亲水性胺类固化剂与亲油性固化剂混配而成的复合固化剂；所述A组分中，液态环氧树脂、聚合物中空微球、白炭黑、颜填料的质量配比为60-70∶0.05-0.1∶2-6∶30-40，各成分质量配比之和为100；所述B组分中，亲水性胺类固化剂和亲油性固化剂的质量配比为1∶3-4。A组分与B组分的质量配比为1∶0.25-0.35。本发明涂料对水下的金属结构、非金属结构材料的湿表面有极好的附着力；涂料的流平性好、成膜性好、涂膜平整光滑，可以一次性形成厚膜；同时形成的涂膜对被涂布的材料表面有很好的保护作用。
文档编号C09D5/16GK101885941SQ20101025846
公开日2010年11月17日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者李光明, 李跃宇 申请人:湖南先悦科技有限公司