專利名稱：：一種環(huán)保無溶劑帶水帶銹防腐涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及以形成有機膜為主體的涂料化工材料，具體地說是一種應(yīng)用在低表面處理鋼結(jié)構(gòu)上的環(huán)氧類無溶劑防腐涂料。
背景技術(shù)：
：低表面處理涂料的使用主要針對在不可能完全達到噴砂級別Sa2.5(IS08501-1:1988)，可以涂覆在手工或動力工具打磨到St2和St3級別的表面和高壓水噴射除銹表面以及在潮濕環(huán)境下或含有水膜表面的帶水帶銹涂料，近幾年該領(lǐng)域正在國內(nèi)外形成研究熱點。海軍涂料分析檢測中心以環(huán)氧樹脂E601為主要成分的"H2000帶濕帶銹涂裝底漆"，能與大多數(shù)涂料配套使用，尤其可直接用于高壓水除銹后的返銹和潮濕鋼板表面，解決了高壓水處理表面技術(shù)應(yīng)用后處理技術(shù)的難題。缺點是E601為中分子量環(huán)氧，體系粘度大，需用甲苯等有機溶劑調(diào)節(jié)以適合涂刷；采用了鉻系顏料為銹轉(zhuǎn)化劑，仍然沒有解決涂料毒性大的問題。湖南工程學(xué)院以環(huán)氧樹脂E44和瀝青漆為主要成分的帶水帶銹涂料，以瀝青和磷酸改性環(huán)氧樹脂有效提高了漆膜的機械性能，但以大量的磷酸為銹轉(zhuǎn)化劑使體系酸性提高，很大程度上降低了環(huán)氧樹脂的性能。沈陽工業(yè)學(xué)院以單寧酸和磷酸配合體系有效解決了這個問題，但使用增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯，降低了固化劑的效率。而且兩種涂料都使用含苯有機溶劑，在濕度較大或有水膜的情況下涂裝，涂層附著力明顯下降，沒有實現(xiàn)真正的帶水涂裝功能。國外已有多功能型帶銹涂料出現(xiàn)，例如日本研發(fā)了一種可在帶油帶銹鋼材表面涂裝的涂料，系雙酚A環(huán)氧，多元胺_酰胺多硫化物，氧化鐵紅，硫化鐵硅酸鋁等組成；另一種在水下固化耐化學(xué)品性的帶油帶銹船舶結(jié)構(gòu)橋梁用的涂料。采用粗制二苯甲烷二異氰酸酯等制成聚氨酯預(yù)聚體，潮氣固化，并混以云母氧化鐵，氧化鐵紅等制成耐久性帶銹涂料，但兩種涂料都使用了芳香族有機溶劑，工藝復(fù)雜，成本過高極大的限制了其市場競爭力。
發(fā)明內(nèi)容為了克服鋼結(jié)構(gòu)涂裝施工中表面處理工藝復(fù)雜價格高昂和重防腐涂料高溶劑含量污染環(huán)境的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高效的、低表面處理鋼結(jié)構(gòu)上的環(huán)氧類無溶劑防腐涂料，其制備和施工簡易，可在帶銹帶水鋼結(jié)構(gòu)上涂裝，成本低廉，常溫快速固化，能阻燃，機械和防腐性能優(yōu)良，無溶劑環(huán)保，適合用于船舶、火車、橋梁等鋼結(jié)構(gòu)的重防腐工程。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的—種環(huán)保無溶劑帶水帶銹防腐涂料，所述防腐涂料主要由甲、乙組分和活性稀釋劑組成，按質(zhì)量份數(shù)計，甲組分以環(huán)氧值為0.48-0.54的環(huán)氧樹脂(陶氏化學(xué))作為涂料成膜樹脂基體，用量為20-40份；并添加有改性樹脂1-5份、帶銹涂裝復(fù)合顏料40-60份、分散劑/附著力促進劑2-3份、消泡劑0.5-2份為填料；無溶劑環(huán)氧樹脂體系是目前應(yīng)用數(shù)量最多、范圍最廣的高固體分重防腐涂料常用樹脂，雙酚A環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)中帶有大量含有極性的羥基和醚鍵，因此，即使在含水表面，也有很大附著力，是帶濕帶銹的最好選擇。乙組分為腰果殼油改性帶濕固化劑；所述乙組分的有效成分為腰果殼油改性長鏈酚醛胺固化劑(CardoliteNX—2003)，甲組分對乙組分的質(zhì)量比為(4-8):1;含有的長鏈及活性基團提高體系柔韌性和憎水性，降低表面張力，并在固化過程中把水分油污徹底逸出涂層；在常溫下(25°C)固化時間為2-3小時；除甲、乙組分另加有活性稀釋劑；所述活性稀釋劑的有效成為由環(huán)氧氯丙烷類合成的脂環(huán)族縮水甘油醚(AFCONA)，用量為10-20質(zhì)量份。在涂料體系中添加環(huán)氧氯丙烷合成的脂環(huán)族縮水甘油醚類活性稀釋劑，可降低環(huán)氧樹脂的粘度，消除未固化的環(huán)氧樹脂中的起泡，增加環(huán)氧樹脂對鐵銹的滲透浸潤性，固化后成為交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一部分，由此實現(xiàn)VOC的0排放。所述甲組份中改性樹脂出產(chǎn)于江蘇三木樹脂廠，其有效成分為芳烴樹脂，可增加涂料的耐水性、耐酸堿性；所述分散劑和附著力促進劑的有效成分為Y-氨丙基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑(規(guī)格Dowcorning)，應(yīng)用于無溶劑涂料配方中增強顏料的均勻分散性，同時增強防銹顏料和銹層的反應(yīng)性從而增強涂層附著力；所述消泡劑的有效成分為改性有機聚硅氧烷類(規(guī)格AFC0NA-2720或德謙Defom-6500)消泡劑，用量為0.5-2質(zhì)量份，無溶劑體系中必須使用。所述帶銹涂裝復(fù)合顏料的有效成分為按質(zhì)量份數(shù)配比1-1.5:25-30的鉬酸鋅和三聚磷酸鋁，其中還添加有磷酸鋅和/或氧化鐵紅，鉬酸鋅與磷酸鋅和/或氧化鐵紅的質(zhì)量份數(shù)比為l:10-15;它們?yōu)殇P轉(zhuǎn)化型、銹穩(wěn)定型和滲透型顏料的有效復(fù)合組分，可對厚度在80iim以下的銹層進行有效浸潤，并將其轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的鰲合物，成為漆膜中的有益改性成分牢固附著在鋼鐵表面，形成保護性封閉層；當所述帶銹涂裝復(fù)合顏料的組成成分中添加有氧化鐵紅時，其中還可添加氧化鋅，按重量分數(shù)配比氧化鋅氧化鐵紅為i:l-3。使用多聚磷酸鹽作為帶銹涂裝主要顏料，一方面，其防銹基團三聚磷酸根離子P301Q5—本身具有很好的化學(xué)活性，F(xiàn)T-IR和Ramam光譜表明三聚磷酸根能與Fe2+，F(xiàn)e3+有很強的絡(luò)合能力，形成Fe-P=O鍵，將銹轉(zhuǎn)化成涂層中的一個顏料組分，在金屬基材表面形成堅韌的以MFey(PO》，表示的致密保護膜。以常見的三聚磷酸鋁為例，反應(yīng)通式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>另一方面，可以通過水解解聚完成從焦磷酸根離子到正磷酸根離子的過程，而焦磷酸根離子的防銹能力強于三聚磷酸根離子，是迄今發(fā)現(xiàn)的銹轉(zhuǎn)化能力最強的磷酸鹽。在具有氧化性的離子體系中進行選擇，鉬酸鹽具有與鉻酸鹽相近似的氧化能力，防銹機理相似，并且具有無毒或低毒的優(yōu)勢。將含鉬化合物與三聚磷酸鹽配合，形成一定結(jié)構(gòu)的復(fù)雜配合物，其防銹能力可完全替代紅丹、鉻黃等有毒顏料。不同鉬酸鋅含量的環(huán)氧樹脂涂料耐鹽水性能的測試見表1(3%的NaCl鹽水浸泡)表1不同鉬酸鋅含量的環(huán)氧樹脂涂料耐鹽水性能鉬含量/%48hr72hr96hr240hr0漆膜無變化不起泡不起銹輕微起泡起銹少量銹0.2漆膜無變化不起泡不起銹輕微起泡起銹少量銹0.5漆膜無變化不起泡不起銹輕微起泡不起銹輕微起銹1漆膜無變化漆膜無變化不起泡不起銹輕微起泡不起銹1.5漆膜無變化漆膜無變化不起泡不起銹疏散小泡2漆膜無變化漆膜無變化輕微起泡不起銹少量中泡添加了鉬酸鹽的三聚磷酸鹽產(chǎn)品耐鹽水性能方面均有所提高，但鉬含量小于0.5%時差異不大，是由于量太少不足以分散覆蓋到漆膜與基材的表面，從而不足以形成對基材表面氧化的有效濃度。而鉬含量在1%時效果最好。磷酸鹽和氧化鋅類是典型的沉積性防銹物質(zhì)，較為常用的磷酸鋅的防銹機理國際上有多種說法，其中一種是磷酸鋅水解后能與鐵銹生成雜多酸絡(luò)合物，如Fe[Zn3(P04)2(RC00)J3，F(xiàn)e4[ZnH2(P04)2]等絡(luò)合物，沉積于陰極區(qū)，形成堅韌的漆膜，從而起到穩(wěn)銹的作用，而磷酸鋅在涂層內(nèi)部緩慢離解為磷酸根離子，還可與表面金屬反應(yīng)，在形成Fe-Zn-P205的復(fù)雜的有黏附性的化合物覆蓋膜的同時可使金屬鈍化。所述甲組份中還添加有用量為5-10質(zhì)量份的防銹劑，其為1250目絹云母超細片狀填料，用于空氣濕度大的腐蝕環(huán)境中，增加漆膜的封閉性，干燥環(huán)境中可不使用。所述甲組份中還添加有防沉劑，所述防沉劑的有效成分為原生粒徑10-20nmSi02(DeguSSa-A20)或有機膨潤土(海明斯化學(xué)828或浙江宇宏粘土化工958)，(用量為l-3質(zhì)量份，防止涂料在長期儲存或長途運輸時顏料發(fā)生沉淀，否則可不使用，)；所述防沉劑中還添加有0.5-2質(zhì)量份的聚酰胺蠟漿(帝司巴隆A630-20X)，(同時具有防沉和防流掛作用，防止涂料在長期儲存或長途運輸時顏料發(fā)生沉淀和在環(huán)境溫度高于l(TC時產(chǎn)生流掛，否則可不使用。本發(fā)明的優(yōu)點在于1.允許帶水(含海水)帶銹(厚度可達80i！m)涂裝，可簡化繁復(fù)的前處理工序，能在苛刻的施工環(huán)境條件下提供方便、可靠、優(yōu)化的防腐解決方案。2.無霧天、濕度限制，并可在微雨下涂裝并確保防腐質(zhì)量。3.無溶劑化，涂液100%固化成膜，零VOC排放，無火災(zāi)爆炸隱患，施工及儲存，環(huán)保安全。4.底面合一、無一配套、各色可選一回涂裝可或1001000um各種設(shè)計厚膜。5.施工溫度04(TC，刷涂、輥涂、刮涂、噴涂均可，涂層固化快速。6.由于可簡化繁復(fù)的前處理工序，節(jié)省工時、提高工效、節(jié)省費用，故綜合防腐造價相對最便宜。圖1為本發(fā)明無溶劑帶水帶銹環(huán)氧涂料制漆工藝流程圖。具體實施例方式本發(fā)明的無溶劑帶水帶銹環(huán)氧涂料采用常規(guī)的制漆工藝，主要工藝過程如圖1所示；可在帶水(含海水)帶銹(厚度可達80iim)鋼鐵表面涂裝，無霧天、濕度限制，并可在微雨下涂裝并確保防腐質(zhì)量。一回涂裝可在1001000iim范圍內(nèi)設(shè)計厚膜，施工溫度04(TC，刷涂、輥涂、刮涂、噴涂均可，涂層2-3小時快速固化。實施例1表2實施例1配方材料名稱規(guī)格配方(質(zhì)量份)A組分環(huán)氧樹脂E51環(huán)氧值0.48-0.54陶氏化學(xué)26芳烴樹脂江蘇三木樹脂廠3.5鉬酸鋅工業(yè)級1.56<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例2表4實施例2配方<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>按表4質(zhì)量配比將用鉬酸鋅、磷酸鋅和三聚磷酸鋁配置的帶銹顏料和云母粉防銹劑、分散劑、膨潤土、納米Si(^防沉劑加入芳烴樹脂，用高速攪拌機進行預(yù)混合。再將沉淀硫酸鋇惰性顏料以及消泡劑加入環(huán)氧樹脂進行預(yù)研磨，細度50m。將兩種預(yù)備料混合研磨，細度30m，涂裝前與定量的固化劑混合，并加入活性稀釋劑調(diào)節(jié)粘度。表5實施例2涂料性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>按表6質(zhì)量配比將用鉬酸鋅、磷酸鋅和三聚磷酸鋁配置的帶銹顏料和云母粉防銹劑、分散劑、聚酰胺蠟漿防沉劑加入芳烴樹脂，用高速攪拌機進行預(yù)混合。再將氧化鐵紅和沉淀硫酸鋇惰性顏料以及消泡劑加入環(huán)氧樹脂進行預(yù)研磨，細度50m。將兩種預(yù)備料混合研磨，細度30m，涂裝前與定量的固化劑混合，并加入活性稀釋劑調(diào)節(jié)粘度。本發(fā)明在性能方面的數(shù)據(jù)列于表7表7實施例3涂料性能9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求一種環(huán)保無溶劑帶水帶銹防腐涂料，其特征在于所述防腐涂料主要由甲、乙組分和活性稀釋劑組成，按質(zhì)量份數(shù)計，甲組分以環(huán)氧值為0.48-0.54的環(huán)氧樹脂作為涂料成膜樹脂基體，用量為20-40份；并添加有改性樹脂1-5份、帶銹涂裝復(fù)合顏料40-60份、分散劑/附著力促進劑2-3份、消泡劑0.5-2份為填料；所述乙組分為腰果殼油改性長鏈酚醛胺固化劑，甲組分對乙組分的質(zhì)量份數(shù)比為4-8∶1；所述活性稀釋劑的有效成為由環(huán)氧氯丙烷合成的脂環(huán)族縮水甘油醚，用量為10-20質(zhì)量份。2.按照權(quán)利要求1防腐涂料，其特征在于所述甲組份中改性樹脂為芳烴樹脂；所述分散劑和附著力促進劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑；所述消泡劑為改性有機聚硅氧烷類消泡劑。3.按照權(quán)利要求1防腐涂料，其特征在于所述帶銹涂裝復(fù)合顏料為按質(zhì)量份數(shù)配比1-1.5:25-30的鉬酸鋅和三聚磷酸鋁，其中還添加有磷酸鋅和/或氧化鐵紅，鉬酸鋅與磷酸鋅和/或氧化鐵紅的質(zhì)量份數(shù)比為1:10-15。4.按照權(quán)利要求3防腐涂料，其特征在于當所述帶銹涂裝復(fù)合顏料的組成成分中添加有氧化鐵紅時，其中還可添加氧化鋅，按質(zhì)量份數(shù)配比氧化鋅氧化鐵紅為i:l-3。5.按照權(quán)利要求1防腐涂料，其特征在于所述甲組份中還添加有用量為5-10質(zhì)量份的防銹劑，其為1250目絹云母超細片狀填料。6.按照權(quán)利要求1防腐涂料，其特征在于所述甲組份中還添加有l(wèi)-3質(zhì)量份的防沉劑，所述防沉劑的有效成分為原生粒徑10-20nmSi02或有機膨潤土。7.按照權(quán)利要求6防腐涂料，其特征在于所述防沉劑中還添加有0.5-2質(zhì)量份的聚酰胺蠟槳。全文摘要本發(fā)明涉及以形成有機膜為主體的涂料材料，具體地說是一種應(yīng)用在低表面處理鋼結(jié)構(gòu)上的環(huán)氧類無溶劑防腐涂料，對鉬酸鋅、磷酸鋅、三聚磷酸鋁、氧化鐵紅等帶銹涂裝顏料進行有效復(fù)合，并使用腰果殼油改性長鏈酚醛胺作為固化劑，脂環(huán)族縮水甘油醚作為活性稀釋劑，克服了鋼結(jié)構(gòu)涂裝施工中表面處理工藝復(fù)雜價格高昂和重防腐涂料高溶劑含量污染環(huán)境的問題，制備和施工簡易，成本低廉，常溫快速固化，機械和防腐性能優(yōu)良，無溶劑環(huán)保，適合用于船舶、火車、橋梁等鋼結(jié)構(gòu)的重防腐工程。文檔編號C09D5/08GK101747825SQ20081024952公開日2010年6月23日申請日期2008年12月19日優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日發(fā)明者侯保榮,李偉華,田惠文,鄧俊英,金國善申請人:中國科學(xué)院海洋研究所