Led-uv冷光固化快速修复涂料及其制法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及涂料及其制备方法，具体地说是一种固化速度快、涂膜性能好、耐磨性 高、防海水腐蚀性能高、节能环保，特别适用于海洋船舶防腐的LED-UV冷光固化快速修复 涂料及其制法。
【背景技术】
[0002] 众所周知，我国是海洋大国，拥有18000多公里海岸线、丰富的海洋资源和蓬勃发 展的海洋产业，但海洋环境非常严酷且具有强腐蚀性，海洋腐蚀与防护将是我国经济发展 中急需解决的重要课题。而且在船舶建造过程中，涂料的费用仅次于钢板，市场广阔。随着 我国造船业的崛起，海洋防腐、防污涂料的发展前景被越来越多的商家看好。海洋涂料的两 大基础系列产品，是海洋防污涂料与海洋防腐涂料。按防腐对象材质和腐蚀机理的不同，海 洋防腐涂料可分为海洋钢结构防腐涂料和非钢结构防腐涂料。海洋钢结构防腐涂料主要包 括船舶涂料、集装箱涂料、海上桥梁和码头钢铁设施、输油管线、海上平台等大型设施的防 腐涂料。非钢结构海洋防腐涂料主要包括海洋混凝土构造物防腐涂料和其他防腐涂料。现 有的海洋防腐修复涂料主要是溶剂型和水性两种，其中溶剂型海洋防腐修复涂料因为含有 溶剂并不环保，因为溶剂的挥发需要一定的时间，所以溶剂型海洋防腐修复涂料并不能实 现快速修复。水性海洋防腐修复涂料因为含有水实现了环保，但是因为水的挥发需要更长 的时间，所以水性海洋防腐修复涂料也不能实现快速修复。
[0003] 在战争中或海上训练中，军舰会受到擦伤、碰撞、弹片冲击等机械损伤造成露出船 体的金属基材，并因此受到海水的腐蚀。在短暂的休战期间或海上训练期间，军舰不可能开 回船厂进行大修补漆，只能在短时间内进行快速修复，以免船体金属受到海水的进一步腐 蚀，等待战斗或训练结束后，再开回船厂重新进行大修补漆。
[0004] 民用船舶在平时的航行运输中，也会受到擦伤、碰撞等机械损伤造成露出船体的 金属基材，并因此受到海水的腐蚀，在茫茫的大海中长时间行驶，由于受交货目的地和交货 期限的限制，远洋船舶是不可能开回船厂进行大修补漆，因此，对远洋船舶受到机械损伤的 部位进行快速修复，就可以临时解决裸露出的船体金属基材受到海水腐蚀的问题，等待航 行任务结束后，再开回船厂重新进行大修补漆，因此急需一种能够快速修复船体机械损伤、 防止船体受海水腐蚀的涂料。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种固化速度快、涂膜性能好、 耐磨性高、防海水腐蚀性能高、节能环保，特别适用于海洋船舶防腐的LED-UV冷光固化快 速修复涂料及其制法。
[0006] 本发明可以通过以下措施达到： 一种LED-UV冷光固化快速修复涂料，其特征在于包括以下各组分： LED-UV树脂 25-55%，LED-UV单体 10-25%，LED-UV光引发剂 10-14%，LED-UV阻聚 剂 0. 05-0. 1%，LED-UV消泡剂 0. 3-0. 8%，LED-UV基材润湿剂 0. 05-0. 2%，LED-UV流平剂 0. 6-1%，LED-UV分散剂 0. 1-0. 5%，填料 1. 5-7. 5%，高分子有机蜡粉 0. 2-0. 6%，LED-UV有 机无机纳米杂化材料5-50%，其中所述LED-UV有机无机纳米杂化材料包括以下各组分：占 LED-UV有机无机纳米杂化材料总量30-50%的平均粒径为40nm的纳米钛粉体，占LED-UV有 机无机纳米杂化材料总量1-5%的纳米粉体超分散剂Solspers-39000,占LED-UV有机无机 纳米杂化材料总量50-70%的HEMA:甲基丙烯酸羟乙酯单体。
[0007] 本发明还包括流变助剂，占组合物总量0. 1-0. 5%，流变助剂采用R-972 :疏水亲油 型气相二氧化硅增稠触变防沉抗流挂流变助剂，流变助剂R-972由德国Degussa德固萨公 司提供。
[0008] 本发明所述LED-UV树脂由3种LED-UV树脂组分按以下配比组成：脂肪族聚氨酯 九丙烯酸酯树脂，占组合物总量5-25% ; 硅改性聚氨酯丙烯酸酯树脂，占组合物总量15-25% ; 氟改性聚氨酯丙烯酸酯树脂，占组合物总量5-10%。
[0009] 本发明所述LED-UV单体由以下各组分按如下配比组成： HEMA:甲基丙烯酸羟乙酯单体5-10%; TMPTA:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体5-15% ; DPHA:二季戊四醇六丙烯酸酯单体5-10% ; 其中HEMA由日本三菱化学公司提供，TMPTA、DPHA，由美国Sartomer沙多玛公司提供。
[0010] 本发明所述LED-UV光引发剂包括以下各组分： 907 :2_甲基-1-(4-甲硫基苯基）-2-吗啉基-1-丙酮，占组合物总量2-4% ; TP0 :2,4,6 (三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦，占组合物总量2-4% ; 184 :1_羟基-环己基-苯基甲酮，占组合物总量4% ; ITX:2_异丙基硫杂蒽酮，占组合物总量2-4% ; EPD:4_二甲氨基-苯甲酸乙酯，占组合物总量2-4% ; 其中907、TPO、ITX、EPD由德国BASF公司及其子公司瑞士Ciba汽巴公司提供。
[0011] 907 的分子式：C15H21N02S，907 的分子量：279， 907的化学结构式如下式所示为：
TP0 的分子式：C22H2102P，TP0 的分子量：348. 37， 184的分子式：C13H1602, 184的分子量：204. 3， 184的化学结构式如下式所示：
ITX的分子式：C16H140S，ITX的分子量：254. 35， ITX的化学结构式如下式所示：
EPD的分子式：CnH15N02,EPD的分子量：193. 24。
[0012] 本发明所述LED-UV阻聚剂采用0? 05-0. 1%的NPAL:三（N-亚硝基-N-苯基羟胺） 铝盐，NPAL由美国Albemarle雅宝公司提供，NPAL的分子式：C18H15N606AL，NPAL的分子 量：438.33。
[0013] 本发明所述填料采用细度要求2500目-5000目的滑石粉，其主要成分为硅酸镁， 重量配比为0.5-6%，滑石粉由美国特种矿物有限公司（U.S.SpecialMineralCo.，Ltd.) 提供。
[0014] 本发明所述高分子有机蜡粉采用AF30或AF29:PE聚乙烯微粉蜡，重量配比为 0. 2-0. 6%，其中PE聚乙烯微粉蜡：AF30或AF29,由德国BASF化工集团公司提供。
[0015] 本发明所述LED-UV消泡剂由2种LED-UV消泡剂组分按以下配比组成： TegoFoamexN:含气相二氧化硅疏水粒子的有机硅消泡剂 0. 3_0. 5%， TegoAirex900 :含气相二氧化硅疏水粒子的有机硅消泡剂 0. 2-0. 3%， LED-UV消泡剂：TegoFoamexN和TegoAirex900,由德国Tego迪高助剂公司提供。
[0016] 本发明所述LED-UV基材润湿剂采用BYKUV3510:聚醚改性聚二甲基硅氧烷， LED-UV基材润湿剂，重量配比为0. 05-0. 2%，所述BYKUV3510,由德国BYK毕克化学有限公 司提供。
[0017] 本发明所述LED-UV流平剂采用Tego450,重量配比为0.6-1%，所述Tego450,由 德国Tego迪高助剂公司提供。
[0018] 本发明所述LED-UV分散剂采用Solspers39000,重量配比为：0? 1-0. 5%， Solspers39000由德国Noveon诺誉公司提供。
[0019] 本发明所述LED-UV有机无机纳米杂化材料包括以下各组分：纳米钛粉体(平均粒 径40nm) 30-50%，纳米粉体超分散剂Solspers-39000 1-5%，HEMA:甲基丙烯酸羟乙酯单体 50-70%，其中纳米钛粉体（40nm)由皓田纳米科技(上海)有限公司提供，HEMA，由日本三菱化 学公司提供，Solspers32000由德国Noveon诺誉公司提供。
[0020] 本发明还提出一种如上所述LED-UV冷光固化快速修复涂料的制法，其特征在于 包括以下步骤： 步骤1 :制备无机有机纳米杂化材料：先把HEMA(甲基丙烯酸羟乙酯单体)、纳米粉体 超分散剂Solspers-39000、纳米钛粉体(平均粒径40nm)分别按配方比例投入密闭分散 桶中，接着用双吸盘高速分散机高速分散〇. 5-1个小时，以便混合均匀，再把高速分散好 的无机有机纳米杂化材料分散液投入到棒销式或涡轮式卧式纳米珠磨机中，采用粒径为 0. 03-0. 3mm的钇稳定氧化锆珠，以得到纳米钛的平均团聚粒径为D97〈 100nm的LED-UV分 散浆体； 步骤2 :按配方要求，依次把LED-UV树脂、LED-UV单体、LED-UV光引发剂、LED-UV阻聚 剂、LED-UV消泡剂、LED-UV基材润湿剂、LED-UV流平剂、LED-UV分散剂分别按配方比例投 入密闭的分散桶中，接着用双吸盘高速分散机高速分散0. 5-1个小时，以便混合均匀； 步骤3 :再接着把填料、高分子有机蜡粉、流变助剂按配方比例逐步加入到密闭的分散 桶中，少量多次加入，以保证分散均匀，分散时间持续1-2个小时； 步骤4 :把上述均匀分散好的本发明涂料的组合物用棒销式或涡轮式卧式纳米珠磨机 进行研磨加工0. 5-3小时，采用粒径为0. 03-0. 3mm的纪稳定氧化错珠，以得到纳米钛的平 均团聚粒径为D97〈 100nm的组合物； 步骤5:用lOOnm的滤芯进行过滤，以得到纳米钛的平均团聚粒径为D99〈lOOnm的组 合物； 步骤6 :对上述已研磨并过滤好的本发明涂料的组合物分别用相关检测仪器进行技术 参数的质量检测工作，如产品经过检测合格，就进行称重、包装工作。
[0021] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：（1)本发明不仅能在LED-UV面光源照射 下固化，而且也能在传统Hg汞灯型UV光源照射下固化，应用范围广，能够有效降低能耗，有 利于节能减排；（2)本发明固化时间很短，可以实现快速修复，只有10-60秒，能达到快速修 复的目的，相对于现有技术中水性和溶剂型涂料由于固化时间长，更能达到快速修复的要 求；（3)耐腐蚀，硬度和耐磨性显著提高，本发明采用40nm的无机纳米钛粉与有机的LED-UV 单体进行复合杂化，配成团聚粒径D97〈 100nm的无机有机纳米杂化材料，这是一种全新 的涂料，具有多种同类产品无法相比的优越性，涂料性能明显提高，而成本增加却不大，首 先是耐腐蚀，由于添加了纳米钛，用本发明涂覆的物品既能耐沸水，又能在海水中浸泡不 损，最适合作为海洋船舶防腐蚀涂料；其次，由于添加了纳米钛，本发明涂层的硬度和耐磨 性显著提高，它还有神奇的自我修复能力，可作为金属、非金属材料通用的修补剂；（4)本 发明作为含有纳米钛的涂料，还被证明具有自洁性，此外，钛作为唯一对人植物神经、味觉 没有任何影响的金属，本发明作为含有纳米钛的涂料，亦可以用于食品等行业。
[0022]
【具体实施方式】： 下面结合实施例，对本发明作进一步的说明。
[0023] 实施例1: 一种LED-UV冷光固化快速修复涂料及其制备方法： 首先将以下各组分： 纳米钛粉体(平均粒径40nm) 45% ; 纳米粉体超分散剂Solspers-39000 5% ; HEMA:甲基丙烯酸羟乙酯单体50% ; 在无尘车间内生产分别按配方比例投入密闭分散桶中，接着用德