一种含有改性E51环氧与富勒烯的水性环氧防腐涂料的制作方法

2021-02-02 19:02:13|

517|

起点商标网

本发明属于水性涂料
技术领域：
，具体涉及一种含有乙烯基封闭改性e51环氧与富勒烯的水性环氧防腐涂料。
背景技术：
：随着人们环保意识的逐渐增强，水性防腐涂料的研制己成为涂料发展的重要方向和研究热点。环氧树脂涂料附着力高、耐腐蚀性能优良，其优异的性能不仅在溶剂型防腐涂料中得到充分体现，也充分应用在水性防腐涂料中。由于环氧树脂具有优异的附着力、热稳定性、防腐蚀性、耐化学品性、绝缘性等，能与多种固化剂固化，可根据需要采用灵活多样的配方，环氧涂料的这些优异性能使得环氧树脂作为漆基在防腐涂料中占有主导地位，环氧树脂也成为目前应用数量最多、应用范围最广的重防腐涂料用树脂。大多数环氧树脂都不溶于水，目前工业上使用的涂料大部分是溶剂型涂料，常规溶剂型涂料多以芳烃、酯类、醇类、酮类等作为溶剂，但是有机溶剂易燃、易爆、有毒等缺点给储运和施工带来诸多不便，而且挥发物直接排入空气，对环境污染较型，随着人们环保意识的增强，不含有机溶剂或低挥发性有机化合物的新型防腐蚀涂料如粉末涂料、无溶剂涂料和水性涂料等绿色涂料相继被开发。粉末涂料因固化条件较为苛刻，从而限制了它的发展。无溶剂环氧涂料在无溶剂化涂料领域是比较成功的，只是近年来在活性稀释剂的低毒性和固化剂的安全可靠性等方面受到了挑战，正在改善之中；而水性环氧涂料除了秉承溶剂型涂料的诸多优点外，正在向提高性能、减少污染、扩大应用等方面发展。技术实现要素：本发明的目的是提供一种含有乙烯基封闭改性e51环氧与富勒烯的水性环氧防腐涂料，通过利用富勒烯的球状形状、球形结构、高硬度、高韧性和高导电性能，充分增强了涂层的耐磨性、导电性、冲击韧性以及防腐性能。为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种含有乙烯基封闭改性e51环氧与富勒烯的水性环氧防腐涂料，包括a组分和b组分，a组分和b组分的重量比是100：40～50；所述a组分的原料以重量百分比计包括：水性环氧固化剂20～30％、富勒烯浆5～10％、钛白粉5～8％、水性磷酸锌2～5％、分散剂0.3～0.8％、消泡剂0.3～0.6％、缓蚀剂0.5～1％、浓度为2％的水性纤维素溶液2～4％、气相二氧化硅0.2～0.4％、沉淀硫酸钡10～20％、石英粉10～20％、助溶剂2～5％、去离子水6.2～7.3％，所有原料的重量百分比之和为100％；所述b组分为乙烯基封端的改性e51环氧树脂乳液。进一步地，所述富勒烯浆采用以下方法制备得到：步骤1，配制含有0.3～0.5mol/l的k2cr2o7和1.2～1.5mol/l的hcl的水溶液，在水溶液中加入0.5～0.8g/l的富勒烯，搅拌均匀后，于82～86℃条件下反应3～5h，反应结束后，将固体滤出并用去离子水清洗，并烘干，得到表面活化的富勒烯；步骤2，以丙酮作为反应溶剂，在其中加入2～5wt％的表面活化的富勒烯、5～8wt％n,n-二羟乙基-3-胺基丙烯酸甲酯和10～15wt％的水性环氧固化剂，再加入0.8～1.0wt％对甲苯磺酸催化剂，超声条件下分散均匀后，再于60～65℃条件下减压蒸发除溶剂后，再于n2保护条件下于40～45℃条件下搅拌5～8h进行反应，反应完成后，用乙醇清洗反应物，并真空烘干，得到超支化改性的富勒烯；步骤3，配制含有10～16wt％超支化改性的富勒烯、1～1.5wt％聚羧酸钠盐分散剂的水溶液，分散均匀后，得到富勒烯浆；所述水性环氧固化剂为airproducts公司的epilink701脂肪胺乳液。进一步地，所述乙烯基封端的改性e51环氧树脂乳液采用以下方法制备得到：第1步，将多元醇、异氰酸酯加入至反应器中，加入有机锡催化剂，并在氮气保护下，在82～88℃条件下进行反应1～3h，再加入扩链剂继续反应0.5～1h，得到预聚体，其中多元醇提供的-oh、异氰酸酯提供的-nco、扩链剂的摩尔比为5：6～8：1.2～1.6；第2步，将预聚体、e51环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯按照重量比1：6～8：0.5～0.8混合，再在氮气保护下，在80～85℃条件下进行反应0.5～1.5h，再加入乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷继续进行反应封端反应1.5～2h，乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷与预聚体的重量比是0.2：2～3，反应结束后，加入中和剂进行中和，再加入去离子水进行剧烈搅拌，得到乳液，去离子水和中和剂的加入量是预聚体的重量的12～14倍和0.05～0.1倍。进一步地，所述助溶剂选自乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚醋酸酯、乙醇、正丁醇或者异丙醇。进一步地，所述a组分的制备方法，包括以下步骤：第1步，将水性环氧固化剂、分散剂、消泡剂、缓蚀剂、助溶剂加入生产缸中，采用400～600转/分搅拌5分钟；第2步，边搅拌边加入将水性纤维素先配制成2％的溶液再加入、气相二氧化硅，采用400～600转/分搅拌5分钟；第3步，边搅拌边加入钛白粉、沉淀硫酸钡、石英粉、水性磷酸锌，采用600～800转/分搅拌10分钟；第4步，采用砂磨机将细度研磨至30微米；第5步，采用600～800转/分边搅拌边慢慢加入富勒烯浆，采用800～1000转/分搅拌40～60分钟。本发明中，采用的富勒烯浆，是用于提高环氧涂层耐腐蚀性的重要组分，由于富勒烯具有导电性、球形结构、高硬度，充分增强了涂层的耐磨性、导电性、冲击韧性以及防腐性能；同时，采用了水性磷酸锌作为耐腐蚀填料，提高了涂层的防腐蚀性。另外，在制备富勒烯浆时，通过在制备过程中直接加入水性环氧固化剂，利用其球形结构，将环氧固化剂嵌入于球形结构中，通过环氧固化剂与环氧树脂的交联固化作用，直接将富勒烯嵌入于涂层中，提高了涂层的附着力，同时对富勒烯的表面进行n,n-二羟乙基-3-胺基丙烯酸甲酯接枝改性，提高了其长期存储时的稳定性，使富勒烯浆通过稳定地保存，并保持其防腐特性；在制备水性环氧树脂乳液中，通过在乳液中杂化聚胺酯可以提高涂层的附着力，同时通过在乳液中先用丙烯酸单体将聚胺酯预聚体与环氧树脂交联，再用乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷进行封端，可以提高与富勒烯浆的相容性，使涂层更耐磨。本发明的涂料具有非常优异的耐磨性、防腐性、导电性、耐化学性、冲击韧性性和优异的施工性，一次性涂装达到250微米不流挂。可广泛应用于石油石化、汽车、工程机械等产品表面的防护。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。实施例1重量比第一水性环氧固化剂208538美国瀚森分散剂0.76208allnex消泡剂0.36393allnex去离子水14.8自制缓蚀剂1zh-61江苏十松水性磷酸锌4zip-m重庆麦图钛白粉8960杜邦沉淀硫酸钡253000目石英粉201250目水性纤维素3plus330成都宇联化工气相二氧化硅0.2a200疏水型海逸化学助溶剂3乙二醇单丁醚中石化富勒烯浆0自制合计100采用上述的原料配比，通过以下方法制备a组分：1、将第一水性环氧固化剂、分散剂、消泡剂、缓蚀剂和助溶剂加入生产缸中，采用400～600转/分搅拌5分钟；2、边搅拌边加入水性纤维素浆、气相二氧化硅、水性蜡浆，采用400～600转/分搅拌5分钟；3、边搅拌边加入钛白粉、沉淀硫酸钡、石英粉、水性磷酸锌，采用600～800转/分搅拌10分钟；4、采用砂磨机将细度研磨至30微米。b组分采用乙烯基封端的改性e51环氧树脂乳液(自制)。实施例2重量比第一水性环氧固化剂308538美国瀚森分散剂0.56208allnex消泡剂0.56393allnex去离子水9.5自制缓蚀剂0.8zh-55江苏十松水性磷酸锌5zip-m重庆麦图钛白粉6960杜邦沉淀硫酸钡183000目石英粉201250目水性纤维素浆5sd-2海铭斯气相二氧化硅0.3r972疏水型海逸化学助溶剂4.4二乙二醇单丁醚中石化富勒烯浆0自制合计100采用上述的原料配比，通过以下方法制备a组分：1、将第一水性环氧固化剂、分散剂、消泡剂、缓蚀剂和助溶剂加入生产缸中，采用400～600转/分搅拌5分钟；2、边搅拌边加入水性纤维素浆、气相二氧化硅，采用400～600转/分搅拌5分钟；3、边搅拌边加入钛白粉、沉淀硫酸钡、石英粉、水性磷酸锌，采用600～800转/分搅拌10分钟；4、采用砂磨机将细度研磨至30微米。b组分采用乙烯基封端的改性e51环氧树脂乳液(自制)。实施例3重量比第一水性环氧固化剂208538美国瀚森分散剂0.76208allnex消泡剂0.36393allnex去离子水14.8自制缓蚀剂1zh-61江苏十松水性磷酸锌4zip-m重庆麦图钛白粉8960杜邦沉淀硫酸钡203000目石英粉201250目水性纤维素3plus330成都宇联化工气相二氧化硅0.2a200疏水型海逸化学助溶剂3乙二醇单丁醚中石化富勒烯浆5自制合计100采用上述的原料配比，通过以下方法制备a组分：1、将第一水性环氧固化剂、分散剂、消泡剂、缓蚀剂和助溶剂加入生产缸中，采用400～600转/分搅拌5分钟；2、边搅拌边加入水性纤维素浆、气相二氧化硅，采用400～600转/分搅拌5分钟；3、边搅拌边加入钛白粉、沉淀硫酸钡、石英粉、水性磷酸锌，采用600～800转/分搅拌10分钟；4、采用砂磨机将细度研磨至30微米；5、采用600～800转/分边搅拌边慢慢加入富勒烯浆，采用800～1000转/分搅拌40～60分钟，得到a组分。b组分采用乙烯基封端的改性e51环氧树脂乳液(自制)。其中，富勒烯浆的制备方法：配制含有0.5mol/l的k2cr2o7和1.5mol/l的hcl的水溶液，在水溶液中加入0.8g/l的富勒烯，搅拌均匀后，于86℃条件下反应5h，反应结束后，将固体滤出并用去离子水清洗，并烘干，得到表面活化的富勒烯；以丙酮作为反应溶剂，在其中加入5wt％的表面活化的富勒烯、8wt％n,n-二羟乙基-3-胺基丙烯酸甲酯和15wt％的第二水性环氧固化剂，再加入1.0wt％对甲苯磺酸催化剂，超声条件下分散均匀后，再于65℃条件下减压蒸发除溶剂后，再于n2保护条件下于45℃条件下搅拌8h进行反应，反应完成后，用乙醇清洗反应物，并真空烘干，得到超支化改性的富勒烯；再配制含有16wt％超支化改性的富勒烯、1.5wt％聚羧酸钠盐分散剂的水溶液，分散均匀后，得到富勒烯浆。第二水性环氧固化剂(airproducts公司的epilink701脂肪胺乳液)聚羧酸钠盐分散剂(南通市晗泰化工有限公司ht-5050)水性环氧树脂乳液的制备方法：第1步，将多元醇、异氰酸酯加入至反应器中，加入二月桂酸二丁基锡，并在氮气保护下，在88℃条件下进行反应3h，再加入扩链剂l,4-丁二醇继续反应1h，得到预聚体；其中多元醇提供的-oh、异氰酸酯提供的-nco、扩链剂摩尔比5：8：1.6；第2步，将预聚体、e51环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯按照重量比1：8：0.8混合，再在氮气保护下，在85℃条件下进行反应1.5h，再加入乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷继续进行反应封端反应2h，乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷与预聚体的重量比是0.2：3；反应结束后，加入中和剂三乙胺进行中和，再加入去离子水进行剧烈搅拌，得到乳液；去离子水和中和剂的加入量是预聚体的重量的14倍和0.1倍。实施例4重量比水性环氧固化剂308538美国瀚森分散剂0.56208allnex消泡剂0.56393allnex去离子水9.5自制缓蚀剂0.8zh-55江苏十松水性磷酸锌5zip-m重庆麦图钛白粉6960杜邦沉淀硫酸钡183000目石英粉101250目水性纤维素浆5sd-2海铭斯气相二氧化硅0.3r972疏水型海逸化学助溶剂4.4二乙二醇单丁醚中石化富勒烯浆10自制合计100采用上述的原料配比，通过以下方法制备a组分：1、将第一水性环氧固化剂、分散剂、消泡剂、缓蚀剂和助溶剂加入生产缸中，采用400～600转/分搅拌5分钟；2、边搅拌边加入水性纤维素浆、气相二氧化硅，采用400～600转/分搅拌5分钟；3、边搅拌边加入钛白粉、沉淀硫酸钡、石英粉、水性磷酸锌，采用600～800转/分搅拌10分钟；4、采用砂磨机将细度研磨至30微米；5、采用600～800转/分边搅拌边慢慢加入富勒烯浆，采用800～1000转/分搅拌40～60分钟，得到a组分。b组分采用水性环氧树脂乳液(自制)。其中，富勒烯浆的制备方法：配制含有0.3mol/l的k2cr2o7和1.2mol/l的hcl的水溶液，在水溶液中加入0.5g/l的富勒烯，搅拌均匀后，于82℃条件下反应3h，反应结束后，将固体滤出并用去离子水清洗，并烘干，得到表面活化的富勒烯；以丙酮作为反应溶剂，在其中加入2wt％的表面活化的富勒烯、5wt％n,n-二羟乙基-3-胺基丙烯酸甲酯和10wt％的第二水性环氧固化剂，再加入0.8wt％对甲苯磺酸催化剂，超声条件下分散均匀后，再于60℃条件下减压蒸发除溶剂后，再于n2保护条件下于40℃条件下搅拌5h进行反应，反应完成后，用乙醇清洗反应物，并真空烘干，得到超支化改性的富勒烯；再配制含有10wt％超支化改性的富勒烯、1wt％聚羧酸钠盐分散剂的水溶液，分散均匀后，得到富勒烯浆。第二水性环氧固化剂(airproducts公司的epilink701脂肪胺乳液)聚羧酸钠盐分散剂(南通市晗泰化工有限公司ht-5050)水性环氧树脂乳液的制备方法：第1步，将多元醇、异氰酸酯加入至反应器中，加入二月桂酸二丁基锡，并在氮气保护下，在82℃条件下进行反应1h，再加入扩链剂l,4-丁二醇继续反应0.5h，得到预聚体；其中多元醇提供的-oh、异氰酸酯提供的-nco、扩链剂摩尔比5：6：1.2；第2步，将预聚体、e51环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯按照重量比1：6：0.5混合，再在氮气保护下，在80℃条件下进行反应0.5h，再加入乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷继续进行反应封端反应1.5h，乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷与预聚体的重量比是0.2：2；反应结束后，加入中和剂三乙胺进行中和，再加入去离子水进行剧烈搅拌，得到乳液；去离子水和中和剂的加入量是预聚体的重量的12倍和0.05倍。将上述实施例制得的涂料进行性能测试，其中：表干和实干按照gb/t1728、附着力按照gb/t1720、冲击按照gb/t1732、韧性按照gb/t1731、耐磨性按照gb/t1768、导电性按照hg/t3331、耐盐雾性按照gb/t1771、耐化学性按照gb/t1763标准执行。结果如下：通过以上举例试验对比分析，采用富勒烯浆，耐磨性能大大提升，漆膜损耗仅为0.006克，导电性能达到106-107ω.cm2、同时耐盐雾性能达到了5000h，耐酸碱性也有了明显的提升，同时韧性提升，耐冲击性能达到75cm。通过在乳液中先用丙烯酸单体将聚胺酯预聚体与环氧树脂交联，再用乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷进行封端，可以提高与富勒烯浆的相容性，使涂层更耐磨。广泛应用于石油石化、汽车、工程机械等产品表面的防护。当前第1页1 2 3

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击【在线咨询】或添加微信【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。