專利名稱：一種新型聚合物防腐涂層材料的制作方法
技術領域：
本發明屬于復合材料領域，尤其涉及一種涂層材料。
背景技術：
在有色、冶金、石油化工、電力等行業內，大量設備備件都在酸、堿、鹽介質環境中運行，由于使用環境苛刻，設備及備件使用壽命大幅度減少，直接導致設備腐蝕損壞，設備的運行效率降低，非正常停機等導致生產成本大幅上升，而廢舊設備及備件的產生也導致資源的浪費。要解決上述難題，目前所采用的方法主要有在設備內部襯瓷磚、橡膠玻璃鋼、防腐涂料等，或采用不銹鋼、鈦合金等防腐耐磨材質。但這些方法都存在不同的缺點，內襯瓷磚，施工難度較大，膠泥易老化、瓷磚易在強沖擊條件下脫落；內襯橡膠，由于橡膠屬非極性物質，因此與基體粘結強度低，易脫層鼓泡；玻璃鋼由于具有纖維導流性，易出現鼓包滲漏現象，影響整體的防腐耐磨性；防腐涂料由于大多數都含有溶劑，降低了粘結性和抗滲透性能；設備及備件選用不銹鋼及鈦合金等防腐耐磨材質時，防腐耐磨性能明顯提高，但成本也明顯增加，不利于大范圍的推廣使用。中國專利CN1861717中公開的“濕法煙氣脫硫設備防腐的乙烯基酯樹脂玻璃鱗片涂料”，涂料組分由乙烯基酯樹脂、助劑、顏料、玻璃鱗片、觸變劑、填料、溶劑、促進劑和固化劑組成。以上專利在涂料組成上存在很大缺陷，由于有溶劑的存在，涂膜微觀針孔較多，增加了介質滲透性，與基體的粘接強度較低，這些都限制了該涂料的使用范圍，同時降低了涂料的防腐耐磨性能，同時，施工過程中對施工人員身體健康影響較大，污染環境。中國專利CN1198383中公開的“復合防腐材料”是由玻纖布與樹脂層復合而成的玻璃鋼材料，樹脂層中的一層或一層以上采用石墨樹脂層形式，石墨樹脂層是由不飽和樹脂、石墨粉和固化劑混合而成的防腐劑層。以上專利在選材上存在很大缺陷，由于纖維具有導流性，致使材料抗滲透性降低，材料在使用過程中易出現鼓包、滲漏現象，同時該材料具有一定的毒性，這些都限制了該材料的發展。
發明內容
本發明的目的在于避免現有技術的不足，提供一種新型聚合物防腐涂層材料，其施工方便快捷、粘結強度高、使用成本低，具有優異的防腐耐磨性、良好的抗滲透性能、較高的耐溫性及100 %的固體份。為實現上述目的，本發明采取的技術方案為一種新型聚合物防腐涂層材料，為 A、B雙組分的涂層材料，其特征是所述的B組分為固化劑，其重量份為A組分重量份的10 30% ；所述的A組分的組成及重量份為主料固體份為100%的聚酯聚氨酯改性環氧樹脂 30 50份；填料片徑為20 120目的玻璃鱗片按任意比例搭配30 50份；粒度為納米級的二氧化鈦3 5份；粒度為350 1000目的鈦白粉、云母粉、炭黑中的至少一種任意
比例搭配10 20份；輔料石棉粉、立德粉、滑石粉中的至少一種任意比例搭配1 5份；助劑0.3 1份。所述助劑為消泡劑、流平劑、觸變劑、偶聯劑中的至少三種任意比例搭配。所述消泡劑為α -甲基硅烷、5600，所述流平劑為BH00、BNK-LK330，所述觸變劑為氣相二氧化硅，所述偶聯劑為ΚΗ-550、ΚΗ-560。所述聚酯聚氨酯改性環氧樹脂是如下方法制備的(1)合成端羥基樹脂在三口燒瓶中按重量份加入三羥甲基丙烷20-30份、甘油7-12份、苯二甲酸酐45-55份，順丁烯二酸酐5-10份、二甲苯5-10份，開啟攪拌并升溫加熱，當溫度升至 120°C時，緩慢升溫，當溫度升至200°C時,保溫4-6h,每隔20min測量其酸倌、羥倌，當酸倌 (1. 0mgK0H/g、羥值達到規定值56士5mgK0H/g時，停止加熱，開真空，脫去樹脂中的溶劑， 降溫至40-50°C，過濾，即得端羥基樹脂，包裝備用；(2)合成預聚體將TDI按重量份35-45份加入三口燒瓶中，開始攪拌升溫，當溫度升至40 50°C 時，將上述端羥基樹脂按重量份45-55份、N-201 二羥基聚醚8_10份分批加入三口燒瓶中， Ih內加完，然后在50°C保溫攪拌30min，升溫至70°C保溫2h，再升溫至90 95°C保溫lh， 加入助劑H3PO4, H3PO4加入量為TDI、端羥基樹脂、N-201 二羥基聚醚三種物質重量總合的 0.3%,繼續保溫30min，取樣測NCO值，當NCO達到規定值3. 5 士 0. 5%后降溫，降溫至40°C， 過濾，即得PU預聚體，包裝備用；(3)合成聚酯聚氨酯改性環氧樹脂將E-44環氧樹脂按重量份70-80份加入三口燒瓶中，升溫至50°C開始攪拌，將上述PU預聚體按重量份20-25份Ih內分批加入三口燒瓶中，在60°C保溫攪拌30min，然后升溫至90 95°C保溫3h，再升溫至110°C保溫lh，按重量份0. 2-0. 4份加入助劑二月桂酸二丁基錫，繼續保溫30min，按重量份3-5份加入調整劑丁醇，保溫30min，測游離二異氰酸酯含量，達到規定值即< 0. 5 %后降溫，降溫至50°C，過濾，即得聚酯聚氨酯改性環氧樹脂，包裝備用ο所述的固化劑為苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、芳香胺E、間苯二胺、聚酰胺、咪唑中的至少一種任意比例搭配。所述涂層材料是由下述方法制備而成的(1)、將主料按上述重量份的一半和除玻璃鱗片之外的填料、輔料、助劑按上述重量份加入強力攪拌機中攪拌15-30分鐘，用三輥研磨機研磨至20-30 υ m，得研磨料；O)、將另一半主料和研磨料、上述重量份的玻璃鱗片加入高速攪拌機中攪拌 15 30分鐘混合均勻，得到所述涂層材料的A組分；(3)、按A組分重量份的10 30%稱取固化劑作為B組分，即得新型聚合物防腐涂層材料。在上述涂層材料組合物中，填料的選擇主要以片狀的玻璃鱗片為主，配以納米級二氧化鈦，再通過級配，使涂層內填料的排列更為緊密，涂層致密性好，硬度高，抗滲透性優良，防腐耐磨性強；聚酯聚氨酯改性環氧樹脂作為主料，以環氧樹脂體系為主作為主料，其優點表現為粘結強度高、粘結面廣、收縮率低、穩定性好、機械強度高等特點，但環氧樹脂體系也存在明顯的缺陷，就是柔韌性不足，耐溫性較低，由于聚酯聚氨酯體系具有較好的柔韌性和耐溫性，將其通過互穿網絡技術引入到環氧樹脂體系中，可明顯改善環氧樹脂的柔韌性和耐溫性，使涂層在具備環氧樹脂高強度、高粘結性的同時，具有良好的柔韌性和較高的耐溫性，涂層可吸收介質中顆粒的沖擊，減少對涂層的破壞，環氧體系還具有良好的耐腐蝕性能，而填料和輔料也具有優異的耐腐蝕性，涂層在常溫下可耐受腐蝕性較強的介質侵蝕。 助劑的作用是使材料獲得優異的綜合性能。本發明的原理是采用IPN技術，就是使環氧樹脂與其它柔性聚合物相互貫穿成鏈鎖結構，形成交織網絡聚合物，由于互穿網絡結構中存在著永久性不能解脫的纏結，交聯密度較高，使材料某些力學性能較單一組分大為提高，產生協同效應。因此在具有較高的抗拉、抗剪切強度的同時，聚合物有較高的剝離強度和良好的柔韌性，聚合物體分子鏈的柔順性，可吸收固體顆粒反復沖擊涂層材料表面引起的疲勞破壞，使涂層具有優異的耐磨耐氣蝕性，片狀填料的加入，可以改變介質的滲透路徑，提高材料的抗滲透性能，納米材料的加入，可以提高材料的綜合性能。本發明的有益效果是該涂料是一種粘結強度高、抗滲透性良好、耐溫性較高，液相使用溫度100°c，氣相使用溫度150°c，100%固體份的防腐涂層材料。主要針對有色冶金、石油化工等行業內各類設備及備件腐蝕磨損問題，可廣泛用于濕法冶金、石油化工等行業的設備和部件，主要形式有改變傳統涂膜的結構，改變介質的滲透路徑，達到防止腐蝕和保護設備及備件的作用。新型聚合物防腐涂層材料不僅適用于新設備的預涂保護層，更適用于廢舊設備的修復保護，例如貯槽、貯罐、攪拌桶、反應器、攪拌漿、風葉等，修復后的設備及備件使用壽命是新備件的1 3倍，而修復的成本只占新備件成本的30% 50%， 既降低了企業的經營成本，同時也減輕了工人的勞動強度。
具體實施例方式以下對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。下面通過實施例和對比例進一步說明本發明。在以下實施例和對比例中，只是涂層材料的各組分質量變化，制備防腐涂層材料的方法不變。為了更直觀的描述不同實施例中涂層材料的各組分比例變化對涂層材料性能的影響，用萬能材料試驗機按GB71M-86和 GB6329-86標準檢測抗拉及抗剪切強度，用TSY-TlH型透濕性測試儀檢測抗滲透性，用每 IOOg試樣在20% H2SO4中室溫浸泡60天損失量g來檢測耐蝕性，通過指標的變化反映涂層材料不同組分配比的防腐耐磨涂料性能。抗拉強度越大，說明涂層材料在拉伸斷裂前能夠承受的拉應力越大，該指標越大越好；抗剪切強度越大，說明涂層材料在剪切面上能夠承受的剪應力越大，該指標越大越好；抗滲透性和浸泡損失量越小，說明涂膜越密實，涂料更耐蝕耐磨，該指標越小越好。詳細數據見表1和表2。實施例1 制備聚酯聚氨酯改性環氧樹脂，制備方法如下(1)合成端羥基樹脂在反應釜中加入三羥甲基丙烷12. 85kg、甘油5kg、苯二甲酸酐24. 35kg、順丁烯二酸酐4kg、二甲苯3kg，開啟攪拌并升溫加熱，當溫度升至120°C時，緩慢升溫，當溫度升至 200°C時，保溫4-6h，每隔20min測量其酸值、羥值，當酸值< 1. 0mgK0H/g、羥值達到規定值 56士5mgK0H/g時，停止加熱，開真空，脫去樹脂中的溶劑，降溫、過濾，即得端羥基樹脂，包裝(2)合成預聚體將TDI 20kg加入反應釜中，開始攪拌升溫，當溫度升至40 50°C時，將端羥基樹脂25kg、N-201 二羥基聚醚5kg分批加入反應釜Ih內加完，在50°C保溫攪拌30min，然后升溫至70°C保溫2h，再升溫至90 95°C保溫lh，加入助劑H3PO4 0. 15kg，繼續保溫30min，取樣測NCO值，當NCO達到規定值3. 5士0. 5%后降溫，降溫至40°C，過濾，即得PU預聚體，包裝備用；(3)合成聚酯聚氨酯改性環氧樹脂將E-44環氧樹脂37. 5kg加入反應釜中，升溫至50°C開始攪拌，將PU預聚體 IOkglh內分批加入反應釜中，加完后在60°C保溫攪拌30min，然后升溫至90 95°C保溫 3h，再升溫至110°C保溫lh，加入助劑二月桂酸二丁基錫0. 15kg，繼續保溫30min，加入調整劑丁醇1kg，保溫30min，測游離二異氰酸酯含量，達到規定值即< 0. 5%后降溫，降溫至 50°C過濾、即得聚酯聚氨酯改性環氧樹脂48. 65kg，包裝備用。將聚酯聚氨酯改性環氧樹脂按表1中指定重量的一半即20kg和除玻璃鱗片以外的填料、輔料、助劑按表1中所列的重量加入強力攪拌機中攪拌15分鐘，然后將攪拌料通過三輥研磨機磨至20-30 υ m，得研磨料，再將研磨料、20kg聚酯聚氨酯改性環氧樹脂和表1 中玻璃鱗片所列的重量加入高速攪拌機中，攪拌30分鐘混合均勻，得所需的新型聚合物防腐涂層材料的A組分，將A組分裝入鐵桶備用，施工使用時，先將需要涂覆防腐涂層材料的設備表面進行清潔、除銹，然后按表1中固化劑所列的重量取苯二甲胺作為B組分與A組分攪拌混合均勻，得新型聚合物防腐涂層材料。根據所需涂層厚度進行涂抹，涂抹厚度一般為 1 30mm，涂抹時盡量涂平壓實以避免涂層內部含有過多氣泡，影響涂層使用效果。涂層材料涂抹完成后可以在常溫Mh，或采用加熱80°C /lh條件下固化，固化后涂層將具有高韌性、高強度、高防腐耐磨性及良好的抗滲透性能。然后測試涂層材料的抗剪切強度、抗拉強度、抗滲透性能和耐蝕性能，在表1中列出了測試結果。實施例2將聚酯聚氨酯改性環氧樹脂按表1中所列重量的一半即15kg和除玻璃鱗片以外的填料、輔料、助劑按表1中所列的重量加入強力攪拌機中攪拌15分鐘，然后將攪拌料通過三輥研磨機磨至20-30 υ m,得研磨料，再將研磨料、15kg聚酯聚氨酯改性環氧樹脂和表1中玻璃鱗片所列的重量加入高速攪拌機中，攪拌30分鐘混合均勻，得所需的新型聚合物防腐涂層材料的A組分，將A組分裝入鐵桶備用，施工使用時，先將需要涂覆防腐涂層材料的設備表面進行清潔、除銹，然后按表1中固化劑所列的重量取二氨基二苯基甲烷作為B組分與 A組分攪拌混合均勻，得新型聚合物防腐涂層材料。根據所需涂層厚度進行涂抹，涂抹厚度一般為1 30mm，涂抹時盡量涂平壓實以避免涂層內部含有過多氣泡，影響涂層使用效果。 涂層材料涂抹完成后可以在常溫Mh，或采用加熱80°C /lh條件下固化，固化后涂層將具有高韌性、高強度、高防腐耐磨性及良好的抗滲透性能。然后測試涂層材料的抗剪切強度、抗拉強度、抗滲透性能和耐蝕性能，在表1中列出了測試結果。
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實施例3按表1中指定的各種組分的重量重復實施例1的方法，在表1中列出了測試結果。實施例4按表1中指定的各種組分的重量重復實施例1的方法，在表1中列出了測試結果。實施例5按表1中指定的各種組分的重量重復實施例1的方法，在表1中列出了測試結果。實施例6按表2中指定的各種組分的重量重復實施例1的方法，在表2中列出了測試結果。實施例7按表2中指定的各種組分的重量重復實施例1的方法，在表2中列出了測試結果。對比例1將聚酯聚氨酯改性環氧樹脂、填料、輔料、助劑按表2中所列的重量加入強力攪拌機中攪拌15分鐘，然后將攪拌料通過三輥研磨機磨至20-30 υ m,制成涂層材料的A組分，將 A組分裝入鐵桶備用，施工使用時，先將需要涂覆防腐涂層材料的設備表面進行清潔、除銹， 然后按表2中固化劑所列的重量稱取苯二甲胺作為B組分與A組分攪拌混合均勻，得涂層材料。根據所需涂層厚度進行涂抹，涂抹厚度一般為1 30mm，涂抹時盡量涂平壓實以避免涂層內部含有過多氣泡，影響涂層使用效果。涂層材料涂抹完成后可以在常溫Mh，或采用加熱80°C /lh條件下固化，然后測試涂層材料的抗剪切強度、抗拉強度、抗滲透性能和耐蝕性能，在表2中列出了測試結果。對比例2將聚酯聚氨酯改性環氧樹脂、填料、輔料、助劑按表2中所列的重量加入強力攪拌機中攪拌30分鐘混合均勻，制成涂層材料的A組分，將A組分裝入鐵桶備用，施工使用時， 先將需要涂覆防腐涂層材料的設備表面進行清潔、除銹，然后按表2中固化劑所列的重量稱取二胺基二苯基甲烷作為B組分與A組分攪拌混合均勻，得涂層材料。根據所需涂層厚度進行涂抹，涂抹厚度一般為1 30mm，涂抹時盡量涂平壓實以避免涂層內部含有過多氣泡，影響涂層使用效果。涂層材料涂抹完成后可以在常溫Mh，或采用加熱80°C /lh條件下固化，然后測試涂層材料的抗剪切強度、抗拉強度、抗滲透性能和耐蝕性能，在表2中列出了測試結果。對比例3按表2中指定的各種組分的重量重復對比例1的方法，在表2中列出了測試結果。下表中各實施例和對比例涂層材料的抗剪切強度、抗拉強度、抗滲透性能和耐蝕性的測試數據說明，在單一性能上，有的對比例的性能指標比較好，但是在綜合性能上本發明的實施例的涂層材料都明顯的優于對比例的涂層材料表 權利要求
1. 一種新型聚合物防腐涂層材料，為A、B雙組分的涂層材料，其特征在于所述的B組分為固化劑，其重量份為A組分重量份的10 30% ；所述的A組分的組成及重量份為 主料固體份為100%的聚酯聚氨酯改性環氧樹脂 30 50份； 填料片徑為20 120目的玻璃鱗片按任意比例搭配 30 50份；輔料石棉粉、立德粉、滑石粉中的至少一種任意比例搭配1 5份；助劑0. 3 1份。
2.如權利要求1所述的一種新型聚合物防腐涂層材料，其特征在于所述助劑為消泡劑、流平劑、觸變劑、偶聯劑中的至少三種任意比例搭配。
3.如權利要求2所述的一種新型聚合物防腐涂層材料，其特征在于所述消泡劑為 α -甲基硅烷、5600，所述流平劑為BI-300、BNK-LK330，所述觸變劑為氣相二氧化硅，所述偶聯劑為 ΚΗ-550、ΚΗ-560。
4.如權利要求1所述的一種新型聚合物防腐涂層材料，其特征在于所述聚酯聚氨酯改性環氧樹脂是如下方法制備的(1)合成端羥基樹脂在三口燒瓶中按重量份加入三羥甲基丙烷20-30份、甘油7-12份、苯二甲酸酐45-55 份，順丁烯二酸酐5-10份、二甲苯5-10份，開啟攪拌并升溫加熱，當溫度升至120°C時，緩慢升溫，當溫度升至200°C時，保溫4-6h，每隔20min測量其酸值、羥值，當酸值彡1. 0mgK0H/g、 羥值達到規定值56士5mgK0H/g時，停止加熱，開真空，脫去樹脂中的溶劑，降溫至40_50°C， 過濾，即得端羥基樹脂，包裝備用；(2)合成預聚體將TDI按重量份35-45份加入三口燒瓶中，開始攪拌升溫，當溫度升至40 50°C時，將上述端羥基樹脂按重量份45-55份、N-201 二羥基聚醚8_10份分批加入三口燒瓶中，Ih內加完，然后在50°C保溫攪拌30min，升溫至70°C保溫2h，再升溫至90 95°C保溫lh，加入助劑H3PO4, H3PO4加入量為TDI、端羥基樹脂、N-201 二羥基聚醚三種物質重量總合的0. 3%， 繼續保溫30min，取樣測NCO值，當NCO達到規定值3. 5士0. 5%后降溫，降溫至40°C，過濾， 即得PU預聚體，包裝備用；(3)合成聚酯聚氨酯改性環氧樹脂將E-44環氧樹脂按重量份70-80份加入三口燒瓶中，升溫至50°C開始攪拌，將上述PU 預聚體按重量份20-25份Ih內分批加入三口燒瓶中，在60°C保溫攪拌30min，然后升溫至 90 95°C保溫3h，再升溫至110°C保溫lh，按重量份0. 2-0. 4份加入助劑二月桂酸二丁基錫，繼續保溫30min，按重量份3-5份加入調整劑丁醇，保溫30min，測游離二異氰酸酯含量， 達到規定值即< 0. 5%后降溫，降溫至50°C，過濾，即得聚酯聚氨酯改性環氧樹脂，包裝備用。
5.如權利要求1所述的一種新型聚合物防腐涂層材料，其特征在于所述的固化劑為苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、芳香胺E、間苯二胺、聚酰胺、咪唑中的至少一種任意比例搭配。
6.如權利要求1所述的一種新型聚合物防腐涂層材料，其特征在于它是由下述方法制粒度為納米級的二氧化鈦粒度為350 1000目的鈦白粉、云母粉、炭黑中的至少比例搭配3 5份； 種任意 10 20份；備而成的(1)、將主料按上述重量份的一半和除玻璃鱗片之外的填料、輔料、助劑按上述重量份加入強力攪拌機中攪拌15-30分鐘，用三輥研磨機研磨至20-30 υ m，得研磨料；(2)、將另一半主料和研磨料、上述重量份的玻璃鱗片加入高速攪拌機中攪拌15 30 分鐘混合均勻，得到所述涂層材料的A組分；(3)、按A組分重量份的10 30%稱取固化劑作為B組分，即得新型聚合物防腐涂層材料。
全文摘要
本發明涉及一種新型聚合物防腐涂層材料。其特點是為A、B雙組分的涂層材料，B組分為固化劑，其重量份為A組分重量份的10～30％；A組分的組成及重量份為主料為固體份為100％的聚酯聚氨酯改性環氧樹脂30～50份，填料為不同片徑的玻璃鱗片30-50份、納米級二氧化鈦3-5份、鈦白粉、云母粉、炭黑中的至少一種任意比例搭配10～20份，輔料為石棉粉、立德粉、滑石粉中的至少一種任意比例搭配1～5份，助劑為消泡劑、流平劑、觸變劑、偶聯劑中的至少三種任意比例搭配0.3～1份。該涂層材料施工方便快捷、粘結強度高、使用成本低，具有優異的防腐耐磨性、良好的抗滲透性能、較高的耐溫性和100％的固體份。
文檔編號C08G59/14GK102181218SQ20111006722
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月18日 優先權日2011年3月18日
發明者余江鴻, 吳斌, 孫科峰, 張析, 李冠軍, 李瓛, 王進龍, 白守元, 符嵩濤, 藺學勇 申請人:西北礦冶研究院