一种耐腐蚀环氧树脂涂料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种耐腐蚀环氧树脂涂料及其制备方法 (Corrosion-resistant epoxy resin coating and preparation method thereof ) 是由 费邦忠 胡先海 查全达 王平 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种耐腐蚀环氧树脂涂料及其制备方法,属于涂料技术领域,该涂料包括如下原料：环氧树脂、改性剂、聚酯、高光钡、流平剂、脱气剂、促进剂、颜料、助剂；制备方法如下：按重量份将各原料混合均匀；然后通过螺杆挤出机熔融挤出,压片,粉碎,过筛；本发明制得的耐腐蚀环氧树脂涂料中添加了一种改性剂,将改性剂嵌入固化交联网络中,提高了涂料的抗冲击性能,改性剂中也含有大量的硅氧烷键和C-F键,同时具备有机硅与有机氟化合物的优点,提高了耐腐蚀环氧树脂涂料的耐水耐油、防腐蚀、耐老化等性能；更加稳定,助剂和改性剂中均含有键能较高C-F键,相比与传统的固化剂,其稳定性更好。(The invention relates to a corrosion-resistant epoxy resin coating and a preparation method thereof, belonging to the technical field of coatings, wherein the coating comprises the following raw materials: epoxy resin, a modifier, polyester, high-gloss barium, a flatting agent, a degassing agent, an accelerator, pigment and an auxiliary agent; the preparation method comprises the following steps: uniformly mixing the raw materials in parts by weight; then melt-extruding through a screw extruder, tabletting, crushing and sieving; the modifier is added into the corrosion-resistant epoxy resin coating prepared by the invention, and is embedded into a curing crosslinking network, so that the impact resistance of the coating is improved, the modifier also contains a large amount of siloxane bonds and C-F bonds, and has the advantages of organic silicon and organic fluorine compounds, and the water resistance, oil resistance, corrosion resistance, aging resistance and the like of the corrosion-resistant epoxy resin coating are improved; the curing agent is more stable, and the auxiliary agent and the modifier both contain C-F bonds with higher bond energy, so that the stability is better compared with the traditional curing agent.)
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体地，涉及一种耐腐蚀环氧树脂涂料及其制备方法。
背景技术
金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命。常规的防腐措施是，在金属的表面涂抹一层防腐涂料，以将金属与空气隔离，达到防腐的效果。
防腐涂料，一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料。重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。在重防腐涂料领域，环氧树脂粉末涂料存在耐紫外性能差、易黄变、脱落、防腐效果持久性差等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐腐蚀环氧树脂涂料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐腐蚀环氧树脂涂料，包括如下重量份原料：环氧树脂22-23份、改性剂10-15份、聚酯32-33份、高光钡28-29份、流平剂0.8-0.9份、脱气剂0.2-0.3份、促进剂0.05-0.07份、颜料1-1.2份、助剂5-8份；
改性剂通过如下步骤制备：
将添加剂、三乙醇胺和环氧氯丙烷搅拌混合，然后加入氢氧化钠溶液，加完后回流反应4h，反应结束后，冷却至室温，除去水层，有机相用饱和食盐水和去离子水各洗涤3次，洗涤结束后，在80℃真空干燥至恒重，得到改性剂。改性剂是以添加剂为双酚单体、三乙醇胺为支化单体，加入环氧氯丙烷在碱性条件下发生缩合反应，制得改性剂，将改性剂嵌入固化交联网络中，提高了涂料的抗冲击性能，另外，添加剂中含有大量的硅氧烷键，提高了耐高温性能，同时硅氧烷键的引入能够提高疏水性能。添加剂中还含有C-F键，其键能较高，很难被光、热以及化学因素破坏，添加剂中具备有机硅与有机氟化合物的优点，同时具备耐水耐油、防腐蚀、耐老化等优异性能，将该聚合物用于改性环氧树脂，可以使环氧树脂聚合物化学性质更加稳定，且防水效果提高。
进一步地，氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L，添加剂、三乙醇胺、环氧氯丙烷和氢氧化钠溶液的用量比为8g：5g：30mL：40mL。
进一步地，添加剂通过如下步骤制备：
步骤A11、将3-氟-4-(羟甲基)苯酚、丙烯酸、对甲苯磺酸混合，加入苯和对苯二酚，在80℃条件下加热回流8h，反应结束后，加入苯和去离子水萃取，有机层用质量分数15％的氢氧化钠溶液中和洗涤，活性炭脱色，加入阻聚剂对羟基苯甲醚，减压蒸馏，除去溶剂，得到不饱和单体a；
步骤A12、将不饱和单体a和乙醚混合，向其中加入异丙醇-铂，升温至90℃搅拌反应8h，然后向其中缓慢滴加四甲基二硅氧烷，滴加完全后恒温反应24h，得到添加剂。反应过程如下所示：
进一步地，步骤A11中3-氟-4-(羟甲基)苯酚、丙烯酸、对甲苯磺酸、苯和对苯二酚的用量比为7g：8mL：8g：8g：0.2g；步骤A12中不饱和单体a、乙醚、异丙醇-铂和四甲基二硅氧烷的用量比为2g：20mL：0.4g：1.5g。
进一步地，助剂通过如下步骤制备：
步骤S11、对苯二酚、2-氯-5-硝基三氟甲苯、碳酸钾和N，N-二甲基甲酰胺混合，升温至80℃，搅拌反应4h，得到中间体1；
反应过程如下所示：
步骤S12、将中间体1、氯化亚锡和乙醇溶液混合，边搅拌边加入盐酸溶液，回流反应20h，得到中间体2；
步骤S13、将氯化偏苯三酸酐和吡啶混合，加入四氢呋喃，在温度为0℃条件下，加入中间体2，加完后在40℃条件下反应12h，得到助剂。助剂为酸酐类固化剂，与添加剂一样，均含有C-F键，稳定性更强，提高其应用范围。
进一步地，步骤S11中对苯二酚、2-氯-5-硝基三氟甲苯和碳酸钾的用量摩尔比为1：2：2；对苯二酚和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为1g：50mL；步骤S12中盐酸溶液的浓度为1mol/L，乙醇溶液的体积分数为95％，中间体1、氯化亚锡、乙醇溶液和盐酸溶液的用量比为2.4g：5.8g：50mL：4g；步骤S13中氯化偏苯三酸酐、吡啶和中间体2的用量比为0.01mol：0.01mol：2.2mL；中间体2和四氢呋喃的用量比为1g：50mL。
进一步地，流平剂为聚二甲基硅氧烷；
脱气剂为安息香；
促进剂为二甲基咪唑、苯氨基甲酰基咪唑中的一种；
颜料为钛白粉、炭黑、桃红、群青或酞青蓝中的一种。
一种耐腐蚀环氧树脂涂料的制备方法，包括如下步骤：
按重量份将各原料混合均匀；然后通过螺杆挤出机熔融挤出，控制加料段温度60℃，熔融段温度98℃，出料段温度110℃；熔融物料经压片机压片，控制厚度在2-3mm，经破碎送入磨粉机中粉碎，过200目筛。
本发明的有益效果：
本发明制得的耐腐蚀环氧树脂涂料中添加了一种改性剂，将改性剂嵌入固化交联网络中，提高了涂料的抗冲击性能，改性剂中也含有大量的硅氧烷键和C-F键，同时具备有机硅与有机氟化合物的优点，提高了耐腐蚀环氧树脂涂料的耐水耐油、防腐蚀、耐老化等性能；更加稳定，助剂和改性剂中均含有键能较高C-F键，相比与传统的固化剂，其稳定性更好，具有更好的协同作用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备添加剂：
步骤A11、将3-氟-4-(羟甲基)苯酚、丙烯酸、对甲苯磺酸混合，加入苯和对苯二酚，在80℃条件下加热回流8h，反应结束后，加入苯和去离子水萃取，有机层用质量分数15％的氢氧化钠溶液中和洗涤，活性炭脱色，加入阻聚剂对羟基苯甲醚，减压蒸馏，除去溶剂，得到不饱和单体a；其中，3-氟-4-(羟甲基)苯酚、丙烯酸、对甲苯磺酸、苯和对苯二酚的用量比为7g：8mL：8g：8g：0.2g；
步骤A12、将不饱和单体a和乙醚混合，向其中加入异丙醇-铂，升温至90℃搅拌反应8h，然后向其中缓慢滴加四甲基二硅氧烷，滴加完全后恒温反应24h，得到添加剂；其中，不饱和单体a、乙醚、异丙醇-铂和四甲基二硅氧烷的用量比为2g：20mL：0.4g：1.5g。
实施例2
制备改性剂：
将添加剂、三乙醇胺和环氧氯丙烷搅拌混合，然后加入氢氧化钠溶液，加完后回流反应4h，反应结束后，冷却至室温，除去水层，有机相用饱和食盐水和去离子水各洗涤3次，洗涤结束后，在80℃真空干燥至恒重，得到改性剂；其中，氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L，添加剂、三乙醇胺、环氧氯丙烷和氢氧化钠溶液的用量比为8g：5g：30mL：40mL；添加剂为实施例1制得的。
实施例3
制备助剂：
步骤S11、对苯二酚、2-氯-5-硝基三氟甲苯、碳酸钾和N，N-二甲基甲酰胺混合，升温至80℃，搅拌反应4h，得到中间体1；其中，对苯二酚、2-氯-5-硝基三氟甲苯和碳酸钾的用量摩尔比为1：2：2；对苯二酚和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为1g：50mL；
步骤S12、将中间体1、氯化亚锡和乙醇溶液混合，边搅拌边加入盐酸溶液，回流反应20h，得到中间体2；其中，盐酸溶液的浓度为1mol/L，乙醇溶液的体积分数为95％，中间体1、氯化亚锡、乙醇溶液和盐酸溶液的用量比为2.4g：5.8g：50mL：4g；
步骤S13、将氯化偏苯三酸酐和吡啶混合，加入四氢呋喃，在温度为0℃条件下，加入中间体2，加完后在40℃条件下反应12h，得到助剂；其中，氯化偏苯三酸酐、吡啶和中间体2的用量比为0.01mol：0.01mol：2.2mL；中间体2和四氢呋喃的用量比为1g：50mL。
实施例4
一种耐腐蚀环氧树脂涂料的制备方法，包括如下步骤：
按重量份将各原料混合均匀：环氧树脂22份、改性剂10份、聚酯32份、高光钡28份、流平剂0.8份、脱气剂0.2份、促进剂0.05份、颜料1份、助剂5份；
通过螺杆挤出机熔融挤出，控制加料段温度60℃，熔融段温度98℃，出料段温度110℃；熔融物料经压片机压片，控制厚度在2mm，经破碎送入磨粉机中粉碎，过200目筛。
其中，流平剂为聚二甲基硅氧烷；脱气剂为安息香；促进剂为二甲基咪唑；颜料为钛白粉；改性剂为实施例2制得的；助剂为实施例3制得的。
实施例5
一种耐腐蚀环氧树脂涂料的制备方法，包括如下步骤：
按重量份将各原料混合均匀：环氧树脂22份、改性剂12份、聚酯32份、高光钡28份、流平剂0.8份、脱气剂0.2份、促进剂0.06份、颜料1.1份、助剂6份；
通过螺杆挤出机熔融挤出，控制加料段温度60℃，熔融段温度98℃，出料段温度110℃；熔融物料经压片机压片，控制厚度在2mm，经破碎送入磨粉机中粉碎，过200目筛。
其中，流平剂为聚二甲基硅氧烷；脱气剂为安息香；促进剂为二甲基咪唑；颜料为钛白粉；改性剂为实施例2制得的；助剂为实施例3制得的。
实施例6
一种耐腐蚀环氧树脂涂料的制备方法，包括如下步骤：
按重量份将各原料混合均匀：环氧树脂23份、改性剂15份、聚酯33份、高光钡29份、流平剂0.9份、脱气剂0.3份、促进剂0.07份、颜料1.2份、助剂8份；
通过螺杆挤出机熔融挤出，控制加料段温度60℃，熔融段温度98℃，出料段温度110℃；熔融物料经压片机压片，控制厚度在3mm，经破碎送入磨粉机中粉碎，过200目筛。
其中，流平剂为聚二甲基硅氧烷；脱气剂为安息香；促进剂为苯氨基甲酰基咪唑；颜料为钛白粉；改性剂为实施例2制得的；助剂为实施例3制得的。
对比例1
与实施例5相比不加改性剂，其余原料及制备过程保持不变。
对比例2
将实施例5中的助剂换成双氰胺，其余原料及制备过程保持不变。
将实施例4-6和对比例1-2制得的粉末涂料以电晕喷枪静电喷涂在1.0mm厚的除锈、除油冷轧钢板上，然后在180℃下烘烤20min，涂层厚度70μm±3μm，测试耐盐雾性按照标准GB/T1771-2007，测试耐盐雾性480h和耐盐雾性1000h；测试耐水性1000h按照标准GB/T1733-93；抗冲击性按照标准GBT1732-1993；测试紫外线加速耐老化时间按照标准GB/T23987-2009；测试结果如下表1所示：
表1
耐盐雾性480h
耐盐雾性1000h
抗冲击性
耐老化时间
实施例4
无开裂、无起泡
不起泡、不发白
73.0cm
>1600h
实施例5
无开裂、无起泡
不起泡、不发白
73.3cm
>1600h
实施例6
无开裂、无起泡
不起泡、不发白
73.1cm
>1600h
对比例1
开裂起泡
变白、剥离
51.1cm
<1000h
对比例2
开裂起泡
变白、剥离
65.6cm
<1000h
从上表1可知，本发明制得的一种耐腐蚀环氧树脂涂料耐水耐油、防腐蚀、耐老化等性能更好，性能更加稳定。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
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