一种环氧自修复带锈涂料及其制备方法
【专利摘要】一种环氧自修复带锈涂料及其制备方法，该环氧自修复带锈涂料由环氧树脂、固体磷酸组合物、助剂、溶剂和固化剂等组成。其制备方法：利用偶联剂进行固体磷酸组合物包膜处理，再由包膜固体磷酸组合物制备环氧自修复带锈涂料。该涂料具有非常强的锈层转化能力，可广泛应用于难以完全清除锈层的钢结构部位的防腐蚀施工。
【专利说明】一种环氧自修复带绣涂料及其制备方法
[0001]【技术领域】
本发明涉及一种环氧自修复带锈涂料的制备方法，属涂料【技术领域】。
[0002]【背景技术】
现有的带锈涂料多含有铬酸盐或铬酸配位化合物，这些化合物水解时生成杂多酸，杂多酸与铁锈反应生成稳定的抑制锈生长的络合物。如CN101698776A公开了一种油井管用带锈涂料，该涂料的原料组成包括醇酸树脂、流平剂、消泡剂、分散剂、增稠剂、催干剂、抗结皮剂、附着力促进剂、氧化铁红粉、炭黑、磷酸锌、碳酸钙、防锈剂粉末及溶剂。防锈剂粉末为铬酸二苯胍。由于环保法规的限制，含有六价铬的涂料将禁止使用。
[0003]研究人员正在加紧研究环保型的带锈涂料。在转化型的水性带锈涂料中经常会用到磷酸。磷酸能与铁锈反应生成阻蚀的磷酸铁，也能在钢铁表面生成磷化膜。CN1075176公开了一种带锈钢材表面处理液，含有的化学成分(重量％)为:水40~70%，磷酸15~60%，还有少量硝酸钾、氧化锌、重铬酸钾、有机酸等，经其处理的钢材表面可形成一层耐蚀性优异的防护膜。但如果要把磷酸用于溶剂型涂料中，则会带来很多问题，如磷酸中的水分与溶剂型涂料成膜物质的相容性问题，最大的问题是涂层极易起泡，造成涂层过早失效。
[0004]为了能够把磷酸用于溶剂型涂料中，本发明利用固体磷酸组合物制备带锈涂料，由于固体磷酸组合物不含游离的水，解决磷酸组合物与溶剂型涂料成膜物质不相容的问题。另外，对固体磷酸组合物进行包膜处理，解决了固体磷酸由于溶解度大而引起涂层起泡的难题。
[0005]环氧涂料中加入包膜后的固体磷酸组合物，制得的固体磷酸/环氧自修复带锈涂层阻碍了腐蚀介质的渗透，使得涂层有非常好的防腐蚀性能。
[0006]
【发明内容】
本发明针对磷酸与溶剂型涂料存在相容性问题，以及涂层易失效的问题，提出一种环氧自修复带锈涂料及其制备方法，目的是制备一种耐久性涂层，用于锈蚀金属基体表面的带锈涂装。
[0007]实现本发明的技术方案是，本发明环氧自修复带锈涂料由以下两组分构成: 组分一包括以下组分和含量(按质量份计):
环氧树脂50~80 ;
助剂0.5~5 ;
固体磷酸组合物0.5~12;
颜料I~20 ;
溶剂20~50 ;
组分二包括以下组分和含量(按质量份计):
溶剂O~75 ;
固化剂25~100 ；
组分一与组分二的配比为(100:1)~(100:80)；
所述的固体磷酸组合物是偏磷酸与磷酸二氢盐的混合物。偏磷酸与磷酸二氢盐质量比为(10:1)~(10:60)。磷酸二氢盐如磷酸二氢铝、磷酸二氢锌、磷酸二氢锰、磷酸二氢钡、磷酸二氢铵等。
[0008]所述的固体磷酸组合物是偶联剂包膜处理的固体磷酸组合物。所述的偶联剂是硅烷偶联剂。硅烷偶联剂包括乙烯基类、氯烃类、氨烃基类、环氧烃基、甲基丙烯酰氧烷基类、含硫烃基类等，商品牌号如 WD-26、A150、WD-50、KH550、WD-60、KH560、WD70、KH570 等。
[0009]环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂之一或它们的混合物。具体型号如 E51、E44、E42、E20、F-51、F-46、F-44 等。
[0010]固化剂可以是聚酰胺树脂化剂、环脂胺类固化剂、曼尼期碱类固化剂或它们的混合物，目前市售的固化剂如8115、650、651、203、600、T31等。
[0011]颜料是指钦白粉、铁黄、铺黄、铺红、钥络红、铁监等。
[0012]溶剂是指制备环氧涂料中常用的溶剂，如二甲苯、甲苯、正丁醇等。
[0013]所述助剂是涂料常用的分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂。分散剂如BYK公司的Ant1-Terrae-U> Di sperbyk?-115、Disperbyk?-140、Disperbyk?-160、Disperbyk?-163。消泡剂如 BYK 公司的 BYK-019、BYK-021、BYK-022、BYK-023、BYK-024、BYK-025、BYK-028。流平剂如Ciba公司的EFKA 3232、EFKA 3033、EFKA 3288、EFKA 3883。防沉剂如有机改性膨润土类，如美国NL公司的ΒΕΝΤ0ΝΕ 27,ΒΕΝΤ0ΝΕ 34,ΒΕΝΤ0ΝΕ 57 ;浙江丰虹黏土化工有限公司的 JF-27、JF-38。
[0014]本发明环氧自修复带锈涂料的制备方法，其过程如下:
(1)包膜固体磷酸组合物的制备
在反应釜中分别加入偶联剂、固体磷酸组合物(偶联剂与固体磷酸组合物质量比为(10:2)~(10:30)), 500~1500rpm搅拌0.2~lh。然后放入球磨机中研磨4~20 h,至细度≤40微米时出料。再将该物料过滤、80~110°C干燥2~10小时、研磨、过325目筛，得到包膜固体磷酸组合物；
(2)上述包膜固体磷酸组合物加入到环氧树脂、助剂、颜料和溶剂中，分散研磨，得到环氧自修复带锈涂料组分一；
(3)把固化剂用溶剂溶解制成环氧自修复带锈涂料的组分二；将组分二加入组分一中，常温下固化I~7天形成环氧自修复带锈涂层。
[0015]本发明的有益效果是可得到一种包膜的固体磷酸组合物；包膜固体磷酸组合物在环氧涂料中有很好地分散性和相容性，解决了直接加入不包膜的固体磷酸组合物或正磷酸溶液易引起涂层起泡的难题，固体磷酸组合物在涂层与基材界面有水的情况下会缓慢释放，对锈层产生转化作用，对无锈蚀的钢铁产生磷化作用，然后形成稳定的锈层产物。另外，环氧自修复带锈涂料有良好的贮存稳定性。
[0016]本发明方法适用于环氧自修复带锈涂料的规模化生产；本发明产品环氧自修复带锈涂料可广泛应用于难以完全清除锈层的钢结构部位的防腐蚀施工。
【具体实施方式】
[0017]包膜固体磷酸组合物的制备:
在反应釜中分别加入40kg偶联剂、40kg偏磷酸、20kg磷酸二氢锰，在转速1200rpm条件下搅拌0.5h。然后放入球磨机中研磨10 h，至细度38微米时出料。再将该物料过滤、90°C干燥8小时、研磨、过325目筛，得到包膜固体磷酸组合物。
[0018]环氧自修复带锈涂料的制备:
比较例1:
在搅拌状态下，在反应釜中加入没有包膜处理的4.5kg固体磷酸组合物(3kg偏磷酸、
1.5kg磷酸二氢锰)，然后加入64kg E20环氧树脂(固含量75%)、0.5kg Disperbyk?_160分散剂、0.5kg JF-38防沉剂、15.5kg 二甲苯和15kg钛白粉中，搅拌40分钟，得到环氧自修复带锈涂料的组分一；在另外的反应釜中把50kg 8115聚酰胺树脂固化剂溶解在50kg甲苯中，制成环氧自修复带锈涂料的组分二 ；按组分一:组分二 =100:70的比例把组分二加入到组分一中，常温下固化7天形成固体磷酸/环氧自修复带锈涂层。
[0019]实施例1:
在搅拌状态下在反应釜中加入4.5kg上述包膜固体磷酸组合物，然后加入64kg E20环氧树脂(固含量 75%)、0.5kg Disperbyk?-160 分散剂、0.5kg JF-38 防沉剂、15.5kg 二甲苯和15kg钛白粉，搅拌40分钟；再把这些环氧树脂混合物进行研磨，得到环氧自修复带锈涂料的组分一；在另外的反应釜中把50kg 8115聚酰胺树脂固化剂溶解在50kg甲苯中，制成环氧自修复带锈涂料的组分二 ；按组分一:组分二 =100:70的比例把组分二加入到组分一中，常温下固化7天形成环氧自修复带锈涂层。
[0020]实施例2:
在搅拌状态下在反应釜中加入0.8kg上述包膜固体磷酸组合物，然后加入64kg E20环氧树脂(固含量 75%)、0.5kg Disperbyk?-160 分散剂、0.5kg JF-38 防沉剂、19.2kg 二甲苯和15kg钛白粉，搅拌40分钟；再把这些环氧树脂混合物进行研磨，得到环氧自修复带锈涂料的组分一；在另外的反应釜中把50kg 8115聚酰胺树脂固化剂溶解在50kg甲苯中，制成环氧自修复带锈涂料的组分二 ；按组分一:组分二 =100:70的比例把组分二加入到组分一中，常温下固化7天形成环氧自修复带锈涂层。
[0021]实施例3:
在搅拌状态下在反应釜中加入8.5kg上述包膜固体磷酸组合物，然后加入到64kg E20环氧树脂(固含量 75%),0.5kg Disperbyk?-160 分散剂、0.5kg JF-38 防沉剂、11.5kg 二甲苯和15kg钛白粉，搅拌40分钟；再把这些环氧树脂混合物进行研磨，得到环氧自修复带锈涂料的组分一；在另外的反应釜中把50kg 8115聚酰胺树脂固化剂溶解在50kg甲苯中，制成环氧自修复带锈涂料的组分二 ；按组分一:组分二 =100:45的比例把组分二加入到组分一中，常温下固化7天形成环氧自修复带锈涂层。
[0022]盐雾试验:
本发明利用盐雾试验来评价涂层的防腐蚀性能。盐雾试验依据国家标准GB/T1771-2007进行，采用连续喷雾方式。溶液为5%NaCl (质量百分比)溶液，试验温度为35±2°C。利用空气喷涂方法把涂料喷涂到在户外暴晒6个月后除去浮锈的150mm X 75mm X 3 mm的Q235钢板上,常温干燥7天后进行封边,然后进行200小时盐雾试验。涂层干膜厚度为150 土 10
[0023]表1为涂层盐雾试验结果，涂层起泡情况表明在涂层中加入本发明包膜固体磷酸组合物比加入没有包膜处理的固体磷酸组合物具有更好的防护性能。
[0024]表1涂层耐盐雾试验结果
【权利要求】
1.一种环氧自修复带锈涂料，其特征在于，所述环氧自修复带锈涂料由以下两组分构成； 按质量份数计，组分一包括以下组分和含量: 环氧树脂50~80 ; 助剂0.5~5 ; 固体磷酸组合物0.5~12; 颜料I~20 ; 溶剂20~50 ; 组分二包括以下组分和含量(按质量份计): 溶剂O~75 ; 固化剂25~100 ； 组分一与组分二的配比为(100:1)~(100:80)。
2.根据权利要求1所述的固体磷酸组合物是偏磷酸与磷酸二氢盐的混合物，偏磷酸与磷酸二氢盐质量 比为(10:1)~(10:60)。
3.根据权利要求1所述的一种环氧自修复带锈涂料，所述固体磷酸组合物是经过偶联剂包膜处理的固体磷酸组合物。
4.根据权利要求1所述的一种环氧自修复带锈涂料，所述偶联剂是硅烷偶联剂。
5.根据权利要求1所述的一种环氧自修复带锈涂料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F型环氧树脂之一或它们的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种环氧自修复带锈涂料，其特征在于，所述固化剂为聚酰胺树脂化剂、环脂胺类固化剂、曼尼期碱类固化剂或它们的混合物。
7.一种环氧自修复带锈涂料的制备方法，其特征在于，所述方法按下列顺序和步骤进行: (1)包膜固体磷酸组合物的制备在反应釜中分别加入偶联剂、固体磷酸组合物，偶联剂与固体磷酸组合物质量比为(10:2)~(10:30);在转速500~1500rpm条件下,搅拌0.2~Ih ;然后放入球磨机中研磨4~20 h，至细度≤40微米时出料；再将该物料过滤，80~110°C干燥2~10小时，研磨、过325目筛，得到包膜固体磷酸组合物； (2)上述包膜固体磷酸组合物加入到环氧树脂、助剂、颜料和溶剂中，分散研磨，得到环氧自修复带锈涂料组分一； (3)把固化剂用溶剂溶解制成环氧自修复带锈涂料的组分二；将组分二加入组分一中，常温下固化I~7天形成环氧自修复带锈涂层。
【文档编号】C09D163/02GK103980802SQ201410217551
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】尹桂来, 涂湛, 唐囡, 万军彪, 刘福春, 韩恩厚 申请人:国家电网公司, 国网江西省电力科学研究院, 中国科学院金属研究所