專利名稱：一種水下環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法，尤其是涉及一種水下環(huán)氧樹脂涂料 及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著海洋石油開采業(yè)、港口碼頭、水力發(fā)電站及船舶工業(yè)的不斷發(fā)展，許多處 于海洋環(huán)境的工程結(jié)構(gòu)，如鉆探開采設(shè)備、鉆井平臺、海上油氣儲罐、輸送管線的支撐架、棧 橋、鋼樁、船底及船舶內(nèi)艙等，由于常年浸沒在海水中、或受潮水的漲落和飛濺、海洋生物及 一些運動物體的沖蝕，使得結(jié)構(gòu)原有的防腐層遭受破壞，產(chǎn)生銹蝕，而這些結(jié)構(gòu)難以移至陸 地進行維修。此外，淡水中的結(jié)構(gòu)工程如提防、水庫、水閘、水下管道等工程，以及礦井、隧 道、浴池、溫泉、游泳池、儲水池、儲水槽、潮濕地方的地下庫房等，水下鋼鐵及其他金屬建 筑、混凝土建筑等，也均易水流侵蝕，容易產(chǎn)生銹蝕。為了延長這些鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的 使用壽命，保證安全生產(chǎn)，都需要采用能在水下施工固化的防腐蝕涂料，以防止各類水環(huán) 境的腐蝕。由于水環(huán)境與空氣環(huán)境的巨大差異，在空氣中極易涂裝的普通涂料，在水下施工 卻非常困難。水的存在是涂料施工和涂膜固化過程中最大的不利因素。作為水下施工涂料(簡稱“水下涂料”)，應(yīng)當具備的特性是能用適當?shù)耐垦b設(shè)備 在水下直接對鋼鐵結(jié)構(gòu)及混凝土結(jié)構(gòu)表面進行涂裝；能取代水而直接附著在被涂的鋼鐵表 面或混凝土表面上，且能在水中固化成膜；要有良好的防腐蝕性能；在水中對鋼鐵、混凝土 表面具有良好的附著力；對底材要有良好的潤濕性；涂膜有抗沖擊、耐磨、抗?jié)B性能。水下涂料的成膜機理是涂料通過機械擠壓，將大部分水從被涂物表面排開；對 被涂面親和力大的涂料組分將殘存在被涂表面上的水分吸入涂層；涂料固化過程中，將涂 層內(nèi)的水分排擠出涂層；固化的涂層牢牢地附著在被涂物表面上。目前，水下涂料主要有聚酯樹脂體系、乙烯樹脂體系及環(huán)氧樹脂體系。聚酯樹脂體 系形成的涂層薄而軟，易受到損壞；乙烯樹脂體系需要加入溶劑，不利于施工，在水中固化 不完全，且對環(huán)境有污染；環(huán)氧樹脂體系對底材附著力好。因此，多采用環(huán)氧樹脂涂料體系。由于是水下粘接，粘結(jié)表面附著有水，現(xiàn)有水下環(huán)氧樹脂涂料的親油性強，對金屬 結(jié)構(gòu)、非金屬結(jié)構(gòu)材料的濕表面附著力欠理想，流平性、成膜性亦有改進余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有環(huán)氧類型水下涂料存在的上述缺陷，提供一種對水下 金屬結(jié)構(gòu)、非金屬結(jié)構(gòu)材料的濕表面有極好的附著力，流平性好，可以一次性形成厚膜，涂 膜平整光滑，對被涂布的材料表面具有良好保護作用的水下環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明之水下環(huán)氧樹脂涂料，由A組分和B組分構(gòu)成，A組分為液態(tài)環(huán)氧樹脂、聚合物 中空微球、白炭黑和顏料和填料的組合物，B組分為親水性胺類固化劑與親油性固化劑混配
3而成的復(fù)合固化劑；
所述A組分中，液態(tài)環(huán)氧樹脂、聚合物中空微球、白炭黑和顏填料的質(zhì)量配比為 60-70:0. 05-0. 1:2-6:30-40，各組分質(zhì)量配比之和為100 ；
所述B組分中，親水性胺類固化劑和親油性固化劑的質(zhì)量配比為1:3-4。A組分與B組分的質(zhì)量配比為A組分中環(huán)氧樹脂B組分=1:0. 25-0. 35。所述液態(tài)環(huán)氧樹脂是分子量為300-500，室溫下是液態(tài)的低分子量環(huán)氧樹脂，宜為 粘度400-2000mPa. s的低粘度液態(tài)環(huán)氧樹脂，如YD515環(huán)氧樹脂或E-51環(huán)氧樹脂，這類環(huán) 氧樹脂較易制成高固體分涂料且固化時體積收縮較小。環(huán)氧類型水下涂料的固化劑，要有適宜的黏度和物理機械性能，以及水下良好的 施工性能和適宜的固化速率。一般含-NH2的固化劑，可以對底材產(chǎn)生比水強的氫鍵作用，提高基料對金屬表面 的附著力，使其它腐蝕因子難以滲入。但是含-NH2的固化劑在水中有一定的水溶性，產(chǎn)生 的溶解損失，會影響固化效果。本發(fā)明選用的固化劑為親水性水溶性脂肪胺類固化劑與親油性固化劑兩類固化 劑混配而成的復(fù)合固化劑。所述水溶性脂肪胺類固化劑可為PEPA脂肪胺固化劑、TEPA脂肪胺固化劑、TETA脂 肪胺固化劑、590脂肪胺固化劑、591脂肪胺固化劑、593脂肪胺固化劑、594脂肪胺固化劑或 595脂肪胺固化劑。所述親油性固化劑包括芳香胺類固化劑和聚酰胺類固化劑。所述芳香胺類固化劑可為T31胺類固化劑、810胺類固化劑、YH-82胺類固化劑、 ⑶32-2胺類固化劑、701胺類固化劑、702胺類固化劑或703胺類固化劑。所述聚酰胺類固化劑可為650聚酰胺固化劑或651聚酰胺固化劑。添加劑聚合物聚丙烯酸酯類中空微球，單個粒徑小于1微米，是一種乒乓球狀聚 合物彈性體，其聚集體堆積密度6-50kg/m3，具有極好的耐化學(xué)腐蝕性。微球內(nèi)封閉的氣體 賦予微球有較大的變形性，可以明顯增強聚合物的耐沖擊強度及韌性。這種耐沖擊強度及 韌性的提高與加入增塑劑和增韌劑的作用相似，但是增塑劑和增韌劑會在聚合物內(nèi)部產(chǎn)生 遷移，使聚合物的耐沖擊強度和韌性下降。而聚合物微球則不會發(fā)生這種遷移現(xiàn)象，因而 由此產(chǎn)生的耐沖擊強度與韌性是持久的。聚合物中空微球作為添加劑，由于“乒乓球”的 滾珠效應(yīng)，可以有效改善涂料的涂布性與流平性。聚合物中空微球的堆積密度極小，僅僅 6-50kg/m3,添加后涂料的密度下降，可以有效減少涂料因地球引力產(chǎn)生的流掛現(xiàn)象。本發(fā)明選用白炭黑(主要成分為氣相二氧化硅)做補強材料。白炭黑系白色無定 形粉狀物，質(zhì)輕而松散，密度<0. 128g/cm3，不溶于水。白炭黑的宏觀結(jié)構(gòu)粒子呈球狀。單 個粒子之間以面相接觸，呈鏈枝狀聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)(二次結(jié)構(gòu))。鏈枝結(jié)構(gòu)又以氫鍵力相作用，形 成一團團的聚集體。原始粒子極微細，質(zhì)輕，在空氣中吸收水分后成為聚集的細粒子。白炭 黑微粒表面存在羥基。主要有隔離羥基、相鄰羥基、硅氧基三種。其中相鄰羥基對極性物質(zhì) 的吸附非常重要。這些基團的存在使得白炭黑表面具有很強的親水性。這種親水性可以增 強涂料與水下潮濕的金屬與混凝土表面的結(jié)合力，有利于提高涂料在濕的表面的附著力。 白炭黑表面積和分散能力較大，對聚合物的機械強度和抗撕指標有明顯提高。白炭黑密度 ^0. 128g/cm3，添加后，涂料的密度下降，有利于涂料防流掛。白炭黑有吸濕性，這種吸濕性有利于吸附于被涂布表面的水汽進入涂膜內(nèi)部，增強涂膜與被涂布表面的結(jié)合力。白炭黑 比表面積大，粒子小，結(jié)構(gòu)性高，對高分子材料有增強效果，還可使涂料體系有觸變性，有利 于涂料的涂布施工與防止施工后涂料的流掛。所述顏填料宜選用重晶石粉、氧化鐵紅、云母氧化鐵中的至少一種。添加顏填料， 除可降低制造成本外，還可提高涂料防腐蝕功能。本發(fā)明之水下環(huán)氧樹脂涂料A、B兩組分分別包裝。本發(fā)明水下環(huán)氧樹脂涂料的制備方法包括以下步驟
A組分配制將顏填料與液態(tài)環(huán)氧樹脂混合后，用三輥機研磨至顏填料粒子的粒徑 ^ 30微米，再加入白炭黑，攪拌均勻后，加入聚合物中空微球，攪拌均勻后過濾，包裝。B組分配制將親水性固化劑與親油性固化劑按預(yù)定質(zhì)量配比分別稱量后，混合， 攪拌均勻，包裝。本發(fā)明使用的原料，市場均有銷售。施工方法先按預(yù)定質(zhì)量配比，稱取A組分、B組分，混合，充分攪拌均勻后，即可涂 布施工；涂布施工時，用涂布工具將涂料與涂布面多次滾壓，排去表面的吸附水分，以增強 涂料與潮濕表面的結(jié)合力。配制好的A組分與B組分的混合料，應(yīng)當在1小時內(nèi)涂布完畢。本發(fā)明之水下環(huán)氧樹脂涂料對水下金屬結(jié)構(gòu)、非金屬結(jié)構(gòu)材料的濕表面有極好的 附著力，流平性好，可以一次性形成厚膜，涂膜平整光滑，對被涂布的材料表面具有良好保 護作用。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例1-6配方見表1第1-12行。制備方法
A組分配制將顏填料與液態(tài)環(huán)氧樹脂混合后，用三輥機研磨至顏填料粒子的粒徑 ^ 30微米，再加入白炭黑，攪拌均勻后，加入聚合物中空微球，再攪拌均勻，過濾，包裝。B組分配制將親水性與親油性兩類固化劑按預(yù)定質(zhì)量配比稱量后，混合，攪拌均 勻，包裝。應(yīng)用試驗稱取配制好的A組分1kg，B組分0. 15kg，充分攪拌均勻后，涂布在水下 的金屬與混凝土結(jié)構(gòu)上。均有良好的成膜性(目測)與附著力(將試驗涂料涂布在去銹的 鋼板上，固化7天后用劃格法評價，等級優(yōu)一附著力100% ；良一附著力95—99% ；—般一附 著力90-95% ；差一附著力小于90%)，抗腐蝕性良好(采用鹽水浸泡法評價固化7天后浸泡 于23°C的5wt%氯化鈉水溶液中，7天后取出擦干后觀察，等級優(yōu)一膜表面無變化，鋼板無 銹蝕；良一膜表面輕微發(fā)白，鋼板無銹蝕；一般一膜表面有小于2mm的氣泡，鋼板無銹蝕點； 差一膜表面有大于2mm的氣泡，鋼板有銹蝕點)。水下涂膜表干時間30-100min，固化完全時 間約24-72小時。具體情況見表1第13-17行。
權(quán)利要求
一種水下環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于，由A組分和B組分構(gòu)成，A組分是液態(tài)環(huán)氧樹脂、聚合物中空微球、白炭黑和顏填料的組合物，B組分為親水性胺類固化劑與親油性固化劑混配而成的復(fù)合固化劑；所述A組分中，液態(tài)環(huán)氧樹脂、聚合物中空微球、白炭黑和顏料和填料的質(zhì)量配比為60-70:0.05-0.1:2-6:30-40，各組分質(zhì)量配比之和為100；所述B組分復(fù)合固化劑中，親水性胺類固化劑和親油性固化劑的質(zhì)量配比為1:3-4；所述A組分與B組分的質(zhì)量配比為1:0.25-0.35。
2.如權(quán)利要求1所述的水下環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于，所述液態(tài)環(huán)氧樹脂為粘度 400-2000mPa. s的環(huán)氧樹脂。
3.如權(quán)利要求2所述的水下環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于，所述低粘度環(huán)氧樹脂為YD515 環(huán)氧樹脂或E-51環(huán)氧樹脂。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的水下環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于，所述親水性胺類固化 劑為水溶性脂肪胺類固化劑。
5.如權(quán)利要求4所述的水下環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于，所述水溶性脂肪胺類固化劑 為PEPA脂肪胺固化劑、TEPA脂肪胺固化劑、TETA脂肪胺固化劑、590脂肪胺固化劑、591脂 肪胺固化劑、593脂肪胺固化劑、594脂肪胺固化劑或595脂肪胺固化劑。
6.如權(quán)利要求1-3之一所述的水下環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于，所述親油性固化劑為 親油性胺類固化劑或聚酰胺固化劑。
7.如權(quán)利要求6所述的水下環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于，所述親油性胺類固化劑為T31 胺類固化劑、810胺類固化劑、YH-82胺類固化劑、⑶32-2胺類固化劑、701胺類固化劑、702 胺類固化劑、703胺類固化劑、650聚酰胺固化劑或651聚酰胺固化劑；所述親油性聚酰胺固化劑為650聚酰胺固化劑或651聚酰胺固化劑。
8.如權(quán)利要求1-3之一所述的水下環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于，所述聚合物中空微球， 單個微球粒徑小于1微米，是一種乒乓球狀聚合物彈性體，其聚集體堆積密度6-50kg/m3。
9.如權(quán)利要求4所述的水下環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于，所述聚合物中空微球，單個微 球粒徑小于1微米，是一種乒乓球狀聚合物彈性體，其聚集體堆積密度6-50kg/m3。
10.一種如權(quán)利要求1所述水下環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟A組分配制將顏料與填料與液態(tài)環(huán)氧樹脂混合后，用三輥機研磨至顏填料粒子的粒 徑< 30微米，再加入白炭黑，攪拌均勻后，加入聚合物中空微球，攪拌均勻后過濾，包裝；B組分配制將親水性固化劑與親油性固化劑按預(yù)定質(zhì)量配比分別稱量后，混合，攪拌 均勻，包裝。
全文摘要
一種水下環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法，該水下環(huán)氧樹脂涂料由A組分和B組分構(gòu)成，A組分為液態(tài)環(huán)氧樹脂、聚合物中空微球、白炭黑和顏填料的組合物，B組分為親水性胺類固化劑與親油性固化劑混配而成的復(fù)合固化劑；所述A組分中，液態(tài)環(huán)氧樹脂、聚合物中空微球、白炭黑、顏填料的質(zhì)量配比為60-70∶0.05-0.1∶2-6∶30-40，各成分質(zhì)量配比之和為100；所述B組分中，親水性胺類固化劑和親油性固化劑的質(zhì)量配比為1∶3-4。A組分與B組分的質(zhì)量配比為1∶0.25-0.35。本發(fā)明涂料對水下的金屬結(jié)構(gòu)、非金屬結(jié)構(gòu)材料的濕表面有極好的附著力；涂料的流平性好、成膜性好、涂膜平整光滑，可以一次性形成厚膜；同時形成的涂膜對被涂布的材料表面有很好的保護作用。
文檔編號C09D5/16GK101885941SQ20101025846
公開日2010年11月17日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者李光明, 李躍宇 申請人:湖南先悅科技有限公司