海洋重防腐自分层涂料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种海洋重防腐自分层涂料，它是以环氧树脂E-44和氟碳树脂HFS-F-3000为基料，以巴斯夫异氰酸酯为固化剂，以N,N-二甲基乙酰胺和二甲苯为溶剂，以聚乙二醇600为分散剂，以三氧化二铁和磷酸锌为颜料，在各功能助剂的配合下经过常规制备工艺制备而成的。本发明既具备良好防腐性能，又具有强层间附着力，并且在实现工业上一次涂装，既减少了工艺、降低了成本，又大幅提高了实际生产效率。
【专利说明】海洋重防腐自分层涂料
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于金属的防腐涂料，具体说是涉及一种适应海洋复杂腐蚀环境的新型涂料。
【背景技术】
[0002]据统计，我国每年因海洋腐蚀损失达上万亿元，尤其在船舶和集装箱制造业以及跨海大桥、海上石油平台和沿海港口兴建等因素的推动下，海洋防腐更是迫在眉睫。我国海洋防腐、防污涂料的开发从“四一八”船舶涂料攻关起步至今，虽然建立了“中国船舶工业船舶涂料厦门检测站”、“海洋涂料产品质量监督中心”等质量管理监督机构，但整体技术水平仍落后于先进国家20~30年，因海洋防腐对涂料的质量要求很高，一般要求其保护期至少在10年以上，属于重防腐领域。
[0003]重防腐涂料是指能在恶劣腐蚀环境下应用并具有长效使用寿命的涂料。重防腐涂料施工时一般需要两次涂漆，即在面涂前通常需要经过涂底漆，底漆的主要作用提供涂层与基体的附着力、粘结力和耐蚀性，对金属也有防锈的作用，面漆主要作用是提供外表装饰，它必须能长久保持表面光泽和护色，且具有耐腐蚀、耐候性等。
[0004]目前，在恶劣腐蚀环境下常用的防腐材料有浙青、聚氨酯和氟碳涂料等，浙青、聚氨酯等虽具有优良的防腐性能 ，但耐候性不佳，一般作为底漆，同时缺少高质量的配套面漆。氟碳涂料虽然以其优异的物理化学性能使之在防粘、脱模、建筑、彩钢、重防腐、印刷电路以及航天航空等领域的应用日益扩大，但是各类含氟聚合物又往往具有自身的缺点，如聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏二氟烯(PVDF)需要高温熔融固化，氟乙烯-乙烯基醚(FEVE)和多氟聚醚(PFPE)虽然实现了常温固化，但与其他涂料的配伍性较差，加之价格较高，限制了氟碳涂料的应用。
[0005]为更加充分地发挥和体现氟碳涂料的性能，在不断开发新品种的同时，许多研究着眼于对氟树脂的改性。环氧树脂具有优良的物理机械性能，其涂膜对金属(钢、铝等)、陶瓷、玻璃、混凝土和木材等极性底材均具有优良的附着力，耐化学药品性能和电绝缘性能优良，品种多样，价廉易得。上述两种涂料虽然都拥有优良的防腐性，，但在实际生产中两次涂漆的工艺都未能实现成品理想的层间附着力。
[0006]综上所述，现有的防腐涂料存在以下缺陷:一是防腐性好的耐候性差，需要配套面漆；二是耐候性好的层间附着力差；三是在施工时都需要经过底漆和面漆两次涂装。施工工艺负责，成本高。
【发明内容】
[0007]为了克服上述缺陷，本发明提供一种既具备良好防腐性能，又具有强层间附着力，并且实现工业上一次涂装，既减少了工艺、降低了成本，又大幅提高了实际生产效率的新型涂料。该新型涂料利用了自分层理念，通过这一理念使两种涂料完美的实现实际生产一次涂装、自己分层，在提高层间附着力的同时发挥海洋重防腐这一特性。[0008]为了达到上述目的，本发明海洋重防腐自分层涂料是以环氧树脂E-44和氟碳树脂HFS-F-3000为基料，以巴斯夫异氰酸酯(简称HB175)为固化剂，以N，N-二甲基乙酰胺(简称DMAC)和二甲苯为溶剂，以聚乙二醇600 (简称PEG600)为分散剂，以三氧化二铁和磷酸锌为颜料，在各功能助剂的配合下经过常规制备工艺制备成溶剂型海洋重防腐自分层涂料；具体讲:它是由以下重量比例的原料组成的:
[0009]
环氧树脂E-4415-25
氟碳树脂 HFS-F-300015-25
聚乙二醇6003-10
巴斯夫异氰酸酯4-10
流平剂0.3-0.6
[0010]
消泡剂0.3-0.6
颜料10-15
N，N-二甲基乙酰胺8-18
二甲苯8-18
[0011 ] 上述颜料指的是三氧化二铁或磷酸锌。
[0012]上述配方中，上述流平剂和消泡剂均为市售，没有具体要求和限制。
[0013]本发明防腐涂料的制备工艺为:按上述配方称量，将环氧树脂E-44、氟碳树脂HFS-F-3000和固化剂HB175，加入分散罐中，在搅拌情况下加入分散剂PEG600、消泡剂、流平剂、溶剂DMAC、溶剂二甲苯、三氧化二铁(或磷酸锌)，高速分散20-35min即可。
[0014]本发明涂料的施工方法是:采用喷涂或刷涂的方法进行施工，钢板基材需要无尘，无油。
[0015]下面通过各组分的作用机理说明本发明自分层涂料的优点:
[0016]本发明选择的组分一环氧树脂分子结构的特点是大分子链上含有环氧基，由于原料的不同及生成环氧基方法的不同，会得到不同种类的环氧树脂；环氧树脂涂料是最具代表性的、用量最大的高性能防腐涂料品种。通过极化方法可实现不锈钢颜料与环氧树脂的最优化组合，利用硅酮的耐热性将少量硅酮树脂与环氧树脂混合制成新的耐热防腐涂料。另外，环氧树脂对金属基材具有良好的亲合力和粘附力。 [0017]本发明选择的组分一氟碳树脂HFS-F-3000是指以氟树脂为主要成膜物质的涂料；又称氟碳漆、氟涂料、氟树脂涂料等，它不仅具有特别优越的各项性能，包括耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性，而且具有独特的不粘性和低磨擦性。由于氟碳树脂的表面张力很低，经常作为面漆来使用。
[0018]本发明用于海洋重防腐自分层涂料的固化剂必须具有以下特点:在自分层体系中，含有A、B组分，每个组分中又分别有各自的树脂和固化剂。因此在自分层涂膜分层固化过程中，不仅需要考虑树脂间(环氧树脂与氟碳树脂)的相容性，还应该考虑所用固化剂与树脂相容性，固化剂与固化剂间的相容性。只有当氟碳树脂与氟碳交联剂相容性好、环氧树脂与环氧固化剂相容性好，氟碳组分与环氧组分相容性相对较差，才有可能在自分层涂料分层固化过程中，氟碳树脂及其固化剂与环氧树脂及其固化剂出现相分离，然后分别固化成膜，从而达到分层固化效果。
[0019]巴斯夫HB175适合作为本发明的固化剂。巴斯夫HB175固化剂中含有的异氰酸酯基团，可以跟环氧树脂中的环氧基团和氟碳树脂中的羟基都发生交联反应，从而在氟碳树脂和环氧树脂通过相分离发生初步的分层之后，将各自的涂层交联固定下来。
[0020]本发明中溶剂的选择:自分层是个比较缓慢的过程，所以溶剂的挥发速度不能太快，低沸点的溶剂不能选用，鉴于此，本发明选用了沸点较高的DMAC和二甲苯两种溶剂作为混合溶剂。
[0021]助剂和颜料的选择:影响自分层涂料的分层效果及性能的关键因素是共混体系的表面张力和干燥固化过程中各组分在两相中的溶解度变化。所有能影响到涂料体系中上述性能的因素，都会影响到自分层涂料的形成。涂料体系中包含的多种助剂对涂料体系的表面张力、对底材的润湿性都有影响，这必然会影响涂料的自分层及分层效果。但不同的助剂种类对自分层体系的影响效果不同。通过实验发现，PEG600与三氧化二铁对涂料的分层有较强的促进作用。
[0022]综上所述，涂料能够发生自分层的基础，是不同树脂之间的物理不相容性、环氧树脂和金属基材之间良好的亲和力以及氟碳树脂的低表面张力。在溶剂逐渐挥发的过程中，环氧树脂逐渐向金属基材运动，而氟碳树脂逐渐向空气一侧运动；然后，在固化过程中，固化剂分别和环氧树脂和氟碳 树脂发生交联反应，从而将分层的涂料固定下来。另外，因为底漆和面漆之间没有空气隔开(而两次涂刷会存在这个问题)，所以层间的附着力也提高了。
[0023]本发明海洋重防腐自分层涂料经过检测，性能指标如表一
[0024]表一
[0025]
【权利要求】
1.一种海洋重防腐自分层涂料，其特征在于，它是以环氧树脂E-44和氟碳树脂HFS-F-3000为基料，以巴斯夫异氰酸酯为固化剂，以N，N-二甲基乙酰胺和二甲苯为溶剂，以聚乙二醇600为分散剂，以三氧化二铁和磷酸锌为颜料，在各功能助剂的配合下经过常规制备工艺制备而成的，具体讲，它是由以下重量比例的原料组成的:
2.如权利要求1所述的海洋重防腐自分层涂料，其特征在于，它是由以下重量比例的原料组成的:
3.如权利要求1所述的海洋重防腐自分层涂料，其特征在于，它是由以下重量比例的原料组成的:环氧树脂E-4418
氟碳树脂HFS-F-300018
分散剂PEG6005 HB1758流平剂0.45消泡剂0.45 磷酸锌10 DMAC9二甲苯11 。
4.如权利要求1所述的海洋重防腐自分层涂料，其特征在于，它是由以下重量比例的原料组成的: 环氧树脂E-4425 氟碳树 脂HFS-F-300020 分散剂PEG6006 5HB1759.5流平剂0.6 消泡剂0.6 磷酸锌12 DMAC14二甲苯15 。
5.如权利要求1所述的海洋重防腐自分层涂料，其特征在于，它是由以下重量比例的原料组成的:环氧树脂E-4420
氟碳树脂HFS-F-300025
分散剂PEG6009 HB17510 流平剂0.6 消泡剂0.6 磷酸锌15 DMAC18二甲苯18 。
6. 一种如权利要求1-5任一所述的海洋重防腐自分层涂料的制备方法，其特征在于，按照配方称量，将环氧树脂E-44、氟碳树脂HFS-F-3000和固化剂HB175，加入分散罐中，在搅拌情况下加入分散剂PEG600、消泡剂、流平剂、溶剂DMAC、溶剂二甲苯和颜料，高速分散20-35min 即可。
【文档编号】C09D7/12GK103525284SQ201310496288
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】何海峰, 徐大鹏, 巨佳磊, 叶广树, 刘欣, 靳涛, 赵丽芬 申请人:山东科技大学