CN100590166C - 一种用于环氧丙烯酸防腐蚀涂料的基料的制备方法 - Google Patents
一种用于环氧丙烯酸防腐蚀涂料的基料的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于环氧丙烯酸防腐蚀涂料的基料的制备方法，该基料通过环氧、有机硅及硝基或氰基复合改性丙烯酸树脂。通过向环氧丙烯酸树脂基料中引入硅氧烷基，该树脂成膜后由于硅氧烷发生水解缩合而交联，从而克服了现有的环氧丙烯酸树脂涂料因环氧树脂上的环氧基、羟基未参与交联反应，存在大量的活性基团，而导致耐水性下降的缺点；引入适量的强极性基团(-NO2或-CN)，从而克服了现有的环氧丙烯酸树脂涂料易渗色的缺点，使得含该基料的涂料与浅色面漆配套使用时，不影响面漆的颜色。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于环氧丙烯酸防腐蚀涂料的基料及其制备方法，该基料具有硅氧烷基和强极性基团。
背景技术
传统的热塑性丙烯酸涂料具有施工方便、干性好的特点，但其耐水性、耐湿热性、耐化学腐蚀性以及机械性能不理想，所以长期以来多用作面漆，而底漆一般使用醇酸、环氧、聚氨酯等涂料体系。但是这些体系在使用过程中，干性较慢，不能适应现场施工的要求。而用环氧树脂与丙烯酸树脂反应或冷拼制成的环氧改性丙烯酸树脂，可以提高成膜物的机械性能，但是，环氧树脂上的环氧基、羟基等没有参与交联反应，以致于其组成的涂料在成膜后耐水性、耐化学品性难以达到要求，此外，用这种环氧改性丙烯酸涂料做底漆使用时，若面漆颜色浅，底漆的颜色深，还易发生渗色现象。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，设计一种快干、防腐蚀、机械性能好又无渗色现象的环氧丙烯酸防腐蚀涂料。该涂料中引入硅氧烷基，通过硅氧烷的水解缩合交联克服现有的环氧丙烯酸树脂因环氧树脂上的环氧基、羟基未参与交联反应，存在大量的活性基团，而导致耐水性下降的缺点；引入适量的强极性基团克服了现有的环氧丙烯酸树脂易渗色的缺点。
为实现这一目的，制备一种具有硅氧烷基和强极性基团的基料，本发明采用了如下技术方案：
在反应容器中加入二甲苯和醋酸丁酯混合而成的溶剂80重量份，升温到115℃，加入环氧树脂2-10重量份，保温1小时，然后将0.8-1.0重量份的引发剂与全部75.5-94重量份的丙烯酸酯单体、0.3-3.5重量份的有机硅单体和2-10重量份的甲基丙烯酸对硝基苯酚酯或丙烯腈混合并搅拌均匀后加到上述体系中，2.5-3.0小时加完，再保温1小时，然后将剩余0.2重量份的引发剂溶于20重量份的混合溶剂后，加入反应容器中，1小时内加完，再保温3小时后，降温后，即制得环氧、有机硅及硝基或氰基复合改性丙烯酸树脂基料，树脂固体含量50wt％。
上述步骤中丙烯酸酯单体是由30-40重量份甲基丙烯酸甲酯、28-35重量份丙烯酸丁酯、12.5-17重量份丙烯酸异辛酯和2-5重量份丙烯酸均匀混合而成；引发剂为BPO(过氧化苯甲酰)。
制得的环氧、有机硅及硝基或氰基复合改性丙烯酸树脂基料酸价为3-8，在室温下，50％固体份时，该基料的粘度为400-1500mPa.s，环氧基含量为2-10％，硅氧烷基含量为0.5-2.5％，硝基或氰基含量为2-10％。
一同添加的颜料可以是化学防锈颜料和物理防锈颜料组成的复合防锈颜料，其中化学防锈颜料是阳极缓蚀型防锈颜料(如三聚磷酸铝、锌黄、磷酸锌中的一种或几种)或阴极缓蚀型防锈颜料(六次甲基四胺或二甲苯基硫脲)，物理防锈颜料是化学性能稳定的片状和细粒状无机颜料，如片状云母氧化铁、云母粉、滑石粉、细粒状铁红或铁黄；
本发明的技术效果是，在本发明的技术方案中，用作基料的环氧丙烯酸树脂中引入的硅氧烷基是硅氧烷化合物通过自身具有的活性基(不饱和键、烷氧基和羟基)，与环氧树脂的羟基、环氧基及丙烯酸酯上的不饱和键反应，形成的环氧丙烯酸树脂，该树脂成膜后由于硅氧烷发生水解缩合而交联。这样克服了现有的环氧丙烯酸树脂因环氧树脂上的环氧基、羟基未参与交联反应，存在大量的活性基团，而导致耐水性下降的缺点。用作基料的环氧丙烯酸树脂还引入了适量(2～10重量％)的强极性基团(-NO2或-CN)，克服了现有的环氧丙烯酸树脂易渗色的缺点，使得本发明的涂料与浅色面漆配套使用时，不影响面漆的颜色。这种强极性基团在树脂中的含量不能超过10％，否则会对涂膜的机械性能有损害。另外，在本发明的技术方案中，使用了含有化学防锈颜料和物理防锈颜料所形成的复合颜料防锈体系。因此，本发明中使用的颜料既具有化学防锈颜料所形成的钝化膜产生的防锈作用，并同时具有物理防锈作用，在涂层中形成的层状结构和细颗粒的填充而产生的屏蔽和封堵腐蚀性物质侵入的作用。试验的结果表明本发明的涂料形成的涂膜，其耐水性在240小时以上；耐盐雾超过800小时；耐湿热超过700小时。均优于现有环氧丙烯酸树脂配制的涂料所形成的涂膜，柔韧性、抗冲击性等机械性能，以及附着力、干性也都略优于现有环氧丙烯酸树脂配制的涂料所形成的涂膜。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步描述，但不局限于此。
一、制备具有硅氧烷基和强极性基团的基料，配方及生产工艺如下：
| 组分 | 原料名称或型号 | 用量/g实施例1 | 用量/g实施例2 | 用量/g实施例3 | 用量/g实施例4 |
| 丙烯酸酯单体 | 甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯丙烯酸异辛酯丙烯酸 | 302812.55 | 4035172 | 302812.55 | 4035172 |
| 环氧树脂 | E12(市售) | 10 | 2 | 10 | 2 |
| 有机硅单体 | KH-570(江苏晨光偶联剂有限公司) | 3.5 | 0.3 | 3.5 | 0.3 |
| 甲基丙烯酸对硝基苯酚酯 | 市售 | 10 | 2 | --- | --- |
| 丙烯腈 | 市售 | --- | --- | 10 | 2 |
| 引发剂 | BPO | 1.0 | 1.2 | 1.0 | 1.2 |
| 混合溶剂 | 二甲苯醋酸丁酯 | 5050 | 5050 | 5050 | 5050 |
实施例1：在反应容器中加入混合溶剂80克，升温到115℃，按上表实施例1的用量加入环氧树脂，保温1小时，将0.8克引发剂与全部丙烯酸酯单体、有机硅单体和甲基丙烯酸对硝基苯酚酯混合并搅拌均匀后加到上述体系中，2.5～3.0小时加完，再保温1小时，然后将剩余0.2克引发剂溶于20克混合溶剂后，加入反应容器中，1小时加完，再保温3小时后，降温后，即制得环氧、有机硅及硝基复合改性丙烯酸树脂基料，树脂固体含量50wt％。
实施例2：在反应容器中加入混合溶剂80克，升温到115℃，按上表实施例2的用量加入环氧树脂，保温1小时，将1.0克引发剂与全部丙烯酸酯单体、有机硅单体和甲基丙烯酸对硝基苯酚酯混合并搅拌均匀后加到上述体系中，2.5～3.0小时加完，再保温1小时，然后将剩余0.2克引发剂溶于20克混合溶剂后，加入反应容器中，1小时加完，再保温3小时后，降温后，即制得环氧、有机硅及硝基复合改性丙烯酸树脂基料，树脂固体含量50wt％。
实施例3：在反应容器中加入混合溶剂80克，升温到125℃，按上表实施例3的用量加入环氧树脂，保温1小时，将0.8克引发剂与全部丙烯酸酯单体、有机硅单体和丙烯腈混合并搅拌均匀后加到上述体系中，2.5～3.0小时加完，再保温1小时，然后将剩余0.2克引发剂溶于20克混合溶剂后，加入反应容器中，1小时加完，再保温3小时后，降温后，即制得环氧、有机硅及丙烯腈复合改性丙烯酸树脂基料，树脂固体含量50wt％。
实施例4：在反应容器中加入混合溶剂80克，升温到125℃，按上表实施例4的用量加入环氧树脂，保温度1.0小时，将1.0克引发剂与全部丙烯酸酯单体、有机硅单体和丙烯腈混合并搅拌均匀后加到上述体系中，2.5～3.0小时加完，再保温1小时，然后将剩余0.2克引发剂溶于20克混合溶剂后，加入反应容器中，1小时加完，再保温3小时后，降温后，即制得环氧、有机硅及硝基复合改性丙烯酸树脂基料，树脂固体含量50wt％。
二、配制环氧丙烯酸防腐蚀涂料，配方及生产工艺如下：
实施例1：称取200g环氧、有机硅及硝基复合改性丙烯酸树脂基料(固体份50％，环氧基含量3.5％，硅氧烷基含量0.85％，硝基含量2.4％，酸价4.4)，同时加入混合颜料色浆(磷酸锌16.12g，三聚磷酸铝16.25，二甲苯基硫脲5.16g，铁红48.55g，铁黄32.37g，400目云母氧化铁48.55g)，121.5g混合溶剂(二甲苯∶醋酸丁酯∶丁醇∶三甲苯＝50∶15∶25∶10)和2.5g分散剂，搅拌均匀制成环氧丙烯酸防腐蚀涂料。
实施例2：称取200g环氧、有机硅及氰基复合改性丙烯酸树脂基料(固体份50％，环氧基含量6.6％，硅氧烷基含量2.15％，氰基含量5.3％，酸价4.7)，同时加入混合颜料色浆(磷酸锌24.41g，二甲苯基硫脲6.27g，铁红44.36g，铁黄24.57g，400目云母氧化铁44.36g，1250目云母粉11.03g)，115.27g混合溶剂(二甲苯∶醋酸丁酯∶丁醇∶异丙苯＝50∶15∶25∶10)和2.5g分散剂，搅拌均匀制成环氧丙烯酸防腐蚀涂料。
对比例1：称取200g环氧丙烯酸树脂(3208，上海新华树脂厂生产)，同时加入混合颜料色浆(磷酸锌24.41g，二甲苯基硫脲6.27g，铁红44.36g，铁黄24.57g，400目云母氧化铁44.36g，1250目云母粉11.03g)，115.27g混合溶剂(二甲苯∶醋酸丁酯∶丁醇∶异丙苯＝50∶15∶25∶10)和2.5g分散剂，搅拌均匀制成环氧丙烯酸涂料。
实施例1中基料∶颜料∶溶剂∶分散剂为20∶33.4∶44.3∶0.50；
实施例2和对比例1中基料∶颜料∶溶剂∶分散剂为20∶31∶43.05∶0.50。
三、实施例和对比例涂料性能测试
1、测试样板的制备
a、测试机械性能(包括附着力和耐冲击)和耐水性的样板，采用普通的镀锌马口铁板，规格为5×12cm；耐湿热、耐盐雾性能检测采用中碳钢材作为底板，规格为6.8×14.7cm；
b、待检测涂料稀释至粘度15-16s，搅拌均匀、过滤待测；
c、机械性能测试涂膜厚度为23±2μm；耐水性测试涂膜厚度40±5μm。涂膜后的样板于25℃、55％相对湿度下放置24小时待测。耐湿热、耐盐雾测试涂膜厚度40±5μm，分两道喷涂，每道20μm，两道间隔放置24小时，每道涂膜均于25℃、55％相对湿度下放置固化，第二道涂膜放置168小时之后，样板边缘用蜡封边再进行检测。
2、测试结果
实施例1涂料的性能测试：附着力1级，耐冲击50cm，耐水240h，耐湿热720h，耐盐雾840h，干性测试：表干3min，实干1h。
实施例2涂料的性能测试：附着力1级，耐冲击50cm，耐水240h，耐湿热860h，耐盐雾＞1000h，干性测试：表干3min，实干1h。
对比例1涂料的性能测试：附着力1级，耐冲击50cm，耐水168h，耐湿热500h，耐盐雾600h，干性测试：表干5min，实干2h。
3、上述涂料渗色情况比较
在实施例1和2的样板上涂敷白色面漆，肉眼观察未见底漆渗色现象；
在对比例1的样板上涂敷同样的白色面漆，肉眼观察有明显的底漆渗色现象。
比较实施例1和2与对比例1的测试结果表明，本发明的涂料形成的涂膜，其耐水性达到240小时，耐盐雾超过840小时，耐湿热超过720小时，均优于现有环氧丙烯酸树脂配制的涂料所形成的涂膜；其抗冲击性以及附着力等机械性能类似于现有环氧丙烯酸树脂配制的涂料所形成的涂膜；干性快，优于现有环氧丙烯酸树脂配制的涂料所形成的涂膜；与浅色面漆配套使用时，不发生渗色现象，不影响面漆的颜色。
比较实施例1和2也可以发现，提高硅氧烷基和强极性基的含量，本发明的涂料形成的涂膜的耐湿热和耐盐雾有所提高。
Claims (2)
1.一种用于环氧丙烯酸防腐蚀涂料的基料的制备方法，包括以下步骤：
在反应容器中加入二甲苯和醋酸丁酯混合而成的溶剂80重量份，升温到115℃，加入环氧树脂2-10重量份，保温1小时，然后将0.8-1.0重量份的引发剂与全部75.5-94重量份的丙烯酸酯单体、0.3-3.5重量份的有机硅单体和2-10重量份的甲基丙烯酸对硝基苯酚酯或丙烯腈混合并搅拌均匀后加到上述体系中，2.5-3.0小时加完，再保温1小时，然后将剩余0.2重量份的引发剂溶于20重量份的混合溶剂后，加入反应容器中，1小时内加完，再保温3小时后，降温后，即制得环氧、有机硅及硝基或氰基复合改性丙烯酸树脂基料，树脂固体含量50wt％，所述的丙烯酸酯单体是由30-40重量份甲基丙烯酸甲酯、28-35重量份丙烯酸丁酯、12.5-17重量份丙烯酸异辛酯和2-5重量份丙烯酸均匀混合而成。
2.根据权利要求1所述的用于环氧丙烯酸防腐蚀涂料的基料的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为过氧化苯甲酰。
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