一種韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料，按重量份計包括以下組分：含溴環(huán)氧樹脂20?45份，雙酚A型環(huán)氧樹脂、丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂中的任一種或其組合5?15份，高分子樹脂5?30份，固化劑1?20份，顏料1?5份，無機填料10?50份，咪唑類促進劑0.1?2份。本發(fā)明通過含溴環(huán)氧樹脂和高分子樹脂提高玻璃化溫度，同時利用雙酚A型環(huán)氧樹脂、丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂和高分子樹脂提高韌性，端羥基酚類固化劑或雙氰胺以及咪唑類促進劑在提高涂層玻璃化溫度的同時，保持了涂層的韌性，進而提供了一種新的耐高溫、耐冷熱沖擊、韌性好、粘結(jié)力優(yōu)異的環(huán)氧粉末涂料，該發(fā)明可廣泛應(yīng)用在石油鋼管、鋼筋、閥門、電機絕緣、電子元器件包封等防腐絕緣產(chǎn)品的表面。
【專利說明】
一種韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于化工涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用在石化管道、鋼筋、鋼管粧、電 機絕緣、電子元器件包封等領(lǐng)域的韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料。
【背景技術(shù)】
[0002] 熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料系列產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于管道、鋼筋、水栗、閥門以及各類異型 鋼鐵結(jié)構(gòu)物體的防護。由于環(huán)氧粉末涂層具有優(yōu)異的物理特性，以確保裝卸、運輸、安裝、回 填等過程的損壞。如果在安裝時對涂層造成的損壞可導(dǎo)致涂層所保護的金屬表面受腐蝕的 可能性增加，并且可最終導(dǎo)致使用壽命縮短。關(guān)于鋼管和鋼筋對環(huán)氧粉末的韌性已有許多 相關(guān)規(guī)范提出了詳細的要求。為防止環(huán)氧粉末的損傷，可通過增加涂層的厚度來提高耐沖 擊性和耐磨性;然而隨著涂層厚度的增加，涂層的柔韌性會逐漸降低。此外雖然現(xiàn)有技術(shù)還 有通過增加填料量來提高耐磨性的先例，但是較高的填料載量也會顯著降低涂層的柔韌 性。
[0003] 近年來，在海底管線和油套管等特殊領(lǐng)域，對于環(huán)氧粉末涂料有了越來越高的耐 高溫要求，與此同時，為減少涂層在后續(xù)的裝卸、運輸、安裝、回填等過程的損壞，還要求韌 性不能有大幅度的下降。針對產(chǎn)品的耐高溫要求，增加涂層的玻璃化溫度是可行的方法，但 是根據(jù)現(xiàn)有方案，在玻璃化溫度提高的同時涂層的低溫韌性往往難以滿足實際需求。
[0004] 如中國專利公開號為CN101531857B公開了一種防腐絕緣粉末涂料，其利用橡膠改 性環(huán)氧樹脂為增韌劑、酚醛固化劑、顏料制備而成，主要應(yīng)用在鋼筋保護上，具有良好的韌 性。如中國專利公開號為CN01613561A公開了一種韌性好的鋼筋用環(huán)氧粉末涂料，其利用雙 酸A型環(huán)氧樹脂，自制聚醚胺改性酚類固化劑為增韌劑和咪唑固化促進劑制備而成。又如專 利公開號為CN100537681C公開了一種韌性優(yōu)異的鋼絞線專用環(huán)氧粉末涂料，其利用雙酚A 型環(huán)氧樹脂、端羥基酚醛樹脂、咪唑衍生物、自制的40%丙烯晴的橡膠乳液改性硅灰石填料 為增韌劑制備而成。又如專利公開號為CN103467912B公開了一種環(huán)氧粉末涂料，其利用聚 乙烯醇縮丁醛為增韌劑，雙酚A型環(huán)氧樹脂，DICY，咪唑，二氧化硅等制備而成，提高了電子 元件包封耐冷熱沖擊性能。如專利公開號CN104640937A利用雙酚A環(huán)氧樹脂，自制納米核殼 橡膠粒子改性環(huán)氧樹脂為增韌劑，咪唑加成物等制備了 一種韌性優(yōu)異，抗沖擊的環(huán)氧粉末 涂料，涂層的玻璃化溫度在112°C左右。又如專利公開號CN104788648A利用丁腈橡膠，聚氨 酯，聚硫橡膠，聚酰胺，丙烯酸酯，酚醛樹脂，了01，1?)1，^1，聚硅氧烷，含酚羥基有機烷氧基 硅烷，三羥基苯氧基硅烷三縮水甘油醚中一種或幾種改性雙酸A環(huán)氧樹脂，固化劑為酚類固 化劑制備了一種玻璃化溫度較高，且韌性優(yōu)異、耐陰極剝離的耐高溫韌性環(huán)氧粉末涂料。雖 然以上技術(shù)對環(huán)氧粉末的增韌提供了不同的方法，包括聚醚胺，丁腈橡膠，聚乙烯醇縮丁 醛、納米核殼橡膠、聚氨酯、聚硅氧烷、聚硫橡膠等技術(shù)，但是其依然難以滿足耐高溫需求。
[0005] 此外，在電器電機、變壓器、線圈的浸漬、電樞線圈、定子、轉(zhuǎn)子等行業(yè)，不僅對環(huán)氧 粉末的耐高溫要求越來越高，同時對于耐高低溫的冷熱沖擊也有很高的要求。鑒于此，如何 提供一種新型環(huán)氧粉末涂料，使其在提高涂層的玻璃化溫度的同時，保持了涂層的韌性，已 成為本領(lǐng)域亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服上述問題，本發(fā)明提供一種韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料，其玻璃化溫度在 120_150°C，且具備耐高溫、耐冷熱沖擊、韌性好、粘結(jié)力優(yōu)異的特性，可廣泛應(yīng)用在石油鋼 管、鋼筋、閥門、電機絕緣、電子元器件包封等防腐絕緣領(lǐng)域。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，一種韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料，按 重量份計包括以下組分:含溴環(huán)氧樹脂20-45份，雙酸A型環(huán)氧樹脂、丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂 中的任一種或其組合5-15份，高分子樹脂5-30份，固化劑1-20份，咪唑類促進劑0.1-2份，顏 料1-5份，無機填料10-50份。
[0008] 具體的，上述含溴環(huán)氧樹脂可以用來提高涂層的玻璃化溫度，進而提高產(chǎn)品的耐 熱性，其環(huán)氧當量在200-1500克/當量范圍內(nèi)，例如國度化學(xué)公司生產(chǎn)的YBD400、YBD410。南 亞化學(xué)公司生產(chǎn)的NPEB400、NPEB408。
[0009] 雙酚A型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量在500-2500克/當量，優(yōu)選在750-1500克/當量范圍 內(nèi)，例如國都化學(xué)公司生產(chǎn)的KD-214H、YD-017,陶氏化學(xué)公司生產(chǎn)的DER664U、DER667E，南 亞化學(xué)公司生產(chǎn)的NPES904、NPES907。
[0010] 丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂，可以用來提高涂層的韌性。例如Struktol公司生產(chǎn)的 PD3610,其中含有40%的丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂，以及CVC公司生產(chǎn)的高粘度丁腈橡膠改性 環(huán)氧樹脂產(chǎn)品一 ETBN 1300X63。
[0011] 固化劑采用端羥基酚類固化劑或雙氰胺，其中端羥基酚類固化劑的軟化點在70-120°C，當量在200-600克/當量的范圍內(nèi)。例如陶氏化學(xué)公司生產(chǎn)的DEH85、DEH87，國都化學(xué) 公司生產(chǎn)的KD-448、KD-407。雙氰胺的型號為阿茲肯化工Dyhard 100S或者空氣化學(xué) AMICURE CG-1200。當然，具體實施中雙氰胺的型號不限于此，采用其他同類型型號亦可。
[0012] 咪唑類促進劑為2苯基咪唑、2甲基咪唑、咪唑環(huán)氧加成物或者咪唑異氰酸酯加成 物的任意一種。
[0013] 無機填料包括云母粉、硅微粉、硅灰石、滑石粉、長石粉、硫酸鋇、重晶石中的任一 種，其粒度為325-800目。
[0014] 優(yōu)選的，上述高分子樹脂是指包含端羥基或端酚羥基的高分子樹脂，包括聚醚砜、 聚酰亞胺、聚苯醚、聚酰胺等類型，該類樹脂本身具備較高的玻璃化溫度，其中端酚羥基可 以在促進劑的作用下迅速和環(huán)氧交聯(lián)，提高涂層的玻璃化溫度;此外在高分子結(jié)構(gòu)中含有 大量的苯環(huán)剛性結(jié)構(gòu)，同時含有大量的可以旋轉(zhuǎn)的醚鍵，又具備很好的韌性。該類樹脂本身 的吸水率很低，可以提高涂層的耐水性能和浸水粘結(jié)力。
[0015] 本發(fā)明一種韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料的制備方法如下：在高速剪切混合機中，在 1800-2000轉(zhuǎn)/分鐘下將上述重量份的含溴環(huán)氧樹脂，雙酸A型環(huán)氧樹脂、丁腈橡膠改性環(huán)氧 樹脂中的任一種或其組合，高分子樹脂，固化劑，咪唑類促進劑，顏料，無機填料混合均勻。 在預(yù)混后，使用雙螺桿擠出機，設(shè)定擠出溫度在80-100°C，對樣品進行熔體混合。然后對擠 出的材料進行研磨，最后用80目篩網(wǎng)過篩制得。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于：
[0017] 本發(fā)明通過含溴環(huán)氧樹脂和高分子樹脂提高玻璃化溫度，同時利用雙酚A型環(huán)氧 樹脂、丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂和高分子樹脂提高韌性，端羥基酚類固化劑或雙氰胺以及咪 唑類促進劑在提高涂層玻璃化溫度的同時，保持了涂層的韌性，進而提供了一種新的耐高 溫、耐冷熱沖擊、韌性好、粘結(jié)力優(yōu)異的環(huán)氧粉末涂料，該發(fā)明可廣泛應(yīng)用在石油鋼管、鋼 筋、閥門、電機絕緣、電子元器件包封等防腐絕緣產(chǎn)品的表面。
[0018] 本發(fā)明中的高分子樹脂選用端羥基或端酚羥基的高分子樹脂，可以在促進劑的作 用下迅速和環(huán)氧樹脂交聯(lián)，提高涂層的玻璃化溫度;此外在高分子結(jié)構(gòu)中含有大量的苯環(huán) 剛性結(jié)構(gòu)和大量的可以旋轉(zhuǎn)的醚鍵，兼?zhèn)鋬?yōu)異的剛性和韌性。
【具體實施方式】
[0019] 為了進一步理解本發(fā)明，下面將結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行較為詳細的說明。 需要說明的是，以下所示的僅是優(yōu)選實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0020] ( - )樣板的制備
[0021 ] 選用實驗室彎曲鋼面板試樣，其尺寸為25mm*300mm*6mm和100mm*100mm*6mm。實驗 室涂覆工藝如下：
[0022] 1.按照SSPC-SP1，將鋼試樣用甲基乙基酮進行溶劑清洗。
[0023] 2 .按照IS08501，用鋼砂將干燥的鋼表面噴砂至近白色2.5級，粗糙度控制在75- 100微米。
[0024] 3.將噴砂好的鋼板放置在230°C的干燥烤箱內(nèi)，烘烤30分鐘。
[0025] 4.將鋼板在流化床中浸涂1-10秒，以得到300-400微米的均勻涂層厚度。
[0026] 5.將經(jīng)涂覆的試樣置于后固化烘箱中，在230°C的烘箱中保持10分鐘。
[0027] 6.經(jīng)涂覆的試樣接著用空氣冷卻2分鐘。
[0028] 7.然后將涂覆的試樣在自來水中驟冷至常溫。
[0029](二)檢測方法
[0030] 一、根據(jù)(CSA)Z245.20-06-12.14熱水粘合性測試，該測試是對在擴展的熱水條件 下保持粘合性的能力的測量。
[0031 ] 1.在浸潰測試試樣之前，將新鮮自來水預(yù)熱至指定溫度。
[0032] 2.將測試試樣置于經(jīng)預(yù)熱的水中并且完全浸沒。
[0033] 3.使測試試樣保持浸沒達指定的時長(95°C，2天）。
[0034] 4.在移除試樣之后且當測試試樣仍然溫?zé)釙r，用美工刀劃出穿過涂層直至基底的 大約30*15mm矩形。
[0035] 5 ?將測試試樣用空氣冷卻至20 ±3 °C。
[0036] 6.在自熱水移除后的1小時內(nèi)，在所劃出的矩形的角處，將美工刀的尖端插在涂層 下面。
[0037] 7.利用杠桿作用移除涂層。持續(xù)該過程，直至矩形中的所有涂層被移除或者涂層 表現(xiàn)出對杠桿作用明確的抵抗性為止。
[0038] 8.如下評定矩形內(nèi)涂層的粘合性等級：
[0039]等級1-涂層不能被移除干凈。
[0040]等級2-小于50 %的涂層可被移除。
[0041]等級3-大于50%的涂層可被移除，但是涂層表現(xiàn)出對杠桿作用明確的抵抗性。
[0042] 等級4-涂層可容易地以帶或大的薄片形式被移除。
[0043] 等級5-涂層可作為單片被完全移除。
[0044] 9.除非另外指出，否則所報導(dǎo)的所有值均為在3個測試面板上獲得的結(jié)果的平均 值。
[0045] 二、根據(jù)(CSA)Z245.20-06-12.11柔韌性測試
[0046] 制成的涂層，利用彎曲方法檢驗其柔韌性，在-30°C下，將試件至少保持1小時后， 進行彎曲實驗觀察至少通過無開裂現(xiàn)象，計算通過的彎曲度/管徑。
[0047] 三、根據(jù)(CSA) Z245.20-06-12.7玻璃化轉(zhuǎn)化溫度(Tg)測試 [0048]使用差示掃描量熱法來測量涂層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。儀器采用耐馳DSC200F3 熱分析儀進行測試。以20°C/min的升溫速度，從25°C加熱到285°C，然后將試樣急冷到25°C， 再以20 °C /min的速率對試樣加熱，從25 °C加熱到200 °C .求出玻璃化轉(zhuǎn)化溫度。
[0049]四、根據(jù)(CSA)Z245.20-06-12.2進行膠凝時間的測試 [0050]在200°C下使用拉板工具在校準的熱板上測量膠凝時間。
[0051] 五、根據(jù)ASTM D4541進行涂層的拉開法粘結(jié)力測試。
[0052]在常溫25°C，對涂層用狄夫斯高AT-A型自動粘結(jié)力測試儀進行檢測。
[0053]表1為各實施例中具體的配方組成
[0056]表2為具體的性能測試結(jié)果
[0058]如表2結(jié)果所示，當根據(jù)本文所公開的技術(shù)方案，可以形成具有下列性質(zhì)的可固化 組合物:高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，高粘結(jié)力和高韌性。對耐高溫管道、閥門、鋼筋等防腐應(yīng)用和電 機、線圈、電子元器件等的絕緣包封應(yīng)用提供了一種新方案。
【主權(quán)項】
1. 一種韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料，其特征在于:按重量份計包括以下組分:含溴環(huán)氧樹 月旨20-45份，雙酚A型環(huán)氧樹脂、丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂中的任一種或其組合5-15份，高分子 樹脂5-30份，固化劑1-20份，顏料1-5份，無機填料10-50份，咪唑類促進劑0.1-2份。2. 如權(quán)利要求1所述韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料，其特征在于:所述含溴環(huán)氧樹脂的環(huán)氧 當量為200-1500克/當量，雙酸A型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量為500-2500克/當量。3. 如權(quán)利要求1所述韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料，其特征在于:所述固化劑采用端羥基酚 類固化劑或雙氰胺，其中端羥基酚類固化劑的軟化點在70_120°C，當量在200-600克/當量 的范圍內(nèi)。4. 如權(quán)利要求3所述韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料，其特征在于:所述雙氰胺的型號為阿茲 肯化工Dyhard 100S或者空氣化學(xué)AMICURE CG-1200。5. 如權(quán)利要求1所述韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料，其特征在于:所述咪唑類促進劑為2苯 基咪唑、2甲基咪唑、咪唑環(huán)氧加成物或者咪唑異氰酸酯加成物的任意一種。6. 如權(quán)利要求1所述韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料，其特征在于：所述無機填料包括云母 粉、硅微粉、硅灰石、滑石粉、長石粉、硫酸鋇、重晶石中的任一種，其粒度為325-800目。7. 如權(quán)利要求2所述韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料，其特征在于:所述高分子樹脂為包含端 羥基或端酚羥基的高分子樹脂，包括聚醚砜、聚酰亞胺、聚苯醚、聚酰胺中的任一種。8. -種如權(quán)利要求1所述韌性耐高溫環(huán)氧粉末涂料的制備方法，其特征在于:在高速剪 切混合機中，在1800-2000轉(zhuǎn)/分鐘下將預(yù)設(shè)重量份的含溴環(huán)氧樹脂，雙酚A型環(huán)氧樹脂、丁 腈橡膠改性環(huán)氧樹脂中的任一種或其組合，高分子樹脂，固化劑，咪唑類促進劑，顏料和無 機填料混合均勻，在預(yù)混后，使用雙螺桿擠出機，設(shè)定擠出溫度在80-100°C，對樣品進行熔 體混合，然后對擠出的材料進行研磨，最后用80目篩網(wǎng)過篩制得。
【文檔編號】C09D7/12GK105820717SQ201610392446
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】曹建偉, 郎允祥
【申請人】寶華（黃山）新材料技術(shù)有限公司