專利名稱：一種高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系的制作方法
技術領域：
本發明涉及聚合物防腐涂料和功能梯度材料領域，特別是涉及一種高氯化聚乙
烯-環氧樹脂功能梯度防腐涂料體系及其制備方法。
背景技術：
金屬材料在給人類創造豐富的物質文明的同時，金屬腐蝕也給人類社會造成了巨大的損失，而防腐涂料是一種簡單有效的防止和減緩腐蝕的方法。氯化橡膠防腐涂料是一種價廉的防腐涂料，但目前由于生產氯化橡膠工藝中污染嚴重，2000年開始世界發達國家相繼禁用，我國也將在2010年開始限制生產。高氯化聚乙烯樹脂(HCPE)是由聚乙烯經氯化而成的無規聚合物，其分子中氯含量可達60-70%，具有良好的耐候性、耐臭氧性、耐熱老化性、耐燃性、耐化學藥品性和耐油性，同時對于水汽、氧氣及離子的滲性低，因此能夠有效地防止腐蝕介質的滲透，因此用于是氯化橡膠來制造防腐涂料。然而，高氯化聚乙烯樹脂防腐涂層的最大問題在于與各種表面的附著力差。環氧樹脂對金屬的粘結效果是非常好的，是一類較理想的防腐底涂材料。然而，直接在環氧底涂上涂裝高氯化聚乙烯面涂，往往因兩層之間的界面粘結力弱而難以滿足實際的使用要求。金雪玲等(見現代涂料與涂裝，2007， 10(7): 5-7)通過環氧丙烯酸樹脂改性高氯化聚乙烯防腐涂料，較好解決兩者的界面粘結問題，但大量引入環氧丙烯酸樹脂也使高氯化聚乙烯的性能難以充分體現。 功能梯度材料(Functionally graded materials)最大特點是材料的組成和結構呈連續、材料的性質和功能均沿厚度方向呈梯度變化(見Journal of Japanese Society ofComposite Material, 1987， 13(6): 275-279.)。從FGM概念出發，通過不同聚合物材料巧妙復合可得到的高分子梯度材料，在吸聲減震、功能涂層和其它技術領域有極大的應用前景。特別是在性質相差較大的多組分高分子體系中，通過組成或相結構的梯度復合，可以綜合并優化體系中不同高分子材料的特殊性能，同時改善材料的表面界面、物理機械和化學等性能。因此在防腐涂層中引入FGM，利用環氧樹脂和高氯化聚乙烯樹脂的互穿交聯聚合物體系作為中間過渡層，設計一個涂料體系，就可以通過人工多次涂裝形成高氯化聚乙烯樹脂/環氧功能梯度防腐涂層。而目前，相關的研究工作幾乎未見報道。
發明內容
本發明的目的是針對已有技術的缺陷，開發了一種高氯化聚乙烯/環氧樹脂功能梯度防腐涂料體系，該體系在金屬基材表面經過有序地多層涂裝施工，最終形成人工梯度防腐涂層，即涂層外表面為高氯化聚乙烯，基材界面為環氧樹脂，利用中間層偶聯過渡使兩種樹脂含量在涂層厚度方向形成梯度過渡，有效提高各層之間的界面粘結力和附著力，充分發揮高氯化聚乙烯的防腐性能和環氧樹脂的基材粘結作用。最終涂層具很好防腐性能，同時具備良好的物理機械性能。
本發明的目的是這樣實現的 一種高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，該體系由面涂、中涂和底涂配套組成，面涂是高氯化聚乙烯防腐面漆，中涂是高氯化聚乙烯/ 環氧樹脂半互穿網絡防腐中間漆，底涂為環氧樹脂云鐵防銹底漆。
面涂的高氯化聚乙烯防腐面漆，其成分以重量比計為
中分子量高氯化聚乙烯 20-30
低分子量高氯化聚乙烯 10-20 增塑齊U 4-8 增韌劑 0.5-1 片狀填料 15-20 功能性助劑 0.2-0.8 混合溶劑 20-40。 增塑劑選用氯化石蠟、鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯。 增韌劑選用雙酚A型環氧樹脂。 中涂的高氯化聚乙烯/環氧樹脂半互穿網絡防腐中間漆由A、 B兩部分混合而 成， A組份的成分以重量比 中分子量的高氯化聚乙烯 10-20 高分子量的高氯化聚乙烯 5-10 環氧樹脂 30-40 活性稀釋劑 6-8 片狀填料 15-20 功能性助劑 0.2-0.4 混合溶劑 20-40 ; B組份為聚酰胺樹脂； A與B的重量比例為8-6 : 1。 活性稀釋劑由單官能團芳香族的芐基縮水甘油醚活性稀釋劑和增韌型活性稀釋 劑復配而成，兩者復配以重量比為2.5-4 : 1。
增韌型活性稀釋劑為聚丙二醇縮水甘油醚。
所述的環氧樹脂采用E51、 E44或E20。 所述的低、中和高分子量的高氯化聚乙烯的粘度以涂杯4#檢測分別為11-20s， 21-30s， 31-60s。 所述的溶劑選自甲苯、二甲苯或芳烴溶劑或其上述物質的混合物。 所述的功能性助劑包括消泡劑、分散劑和流平劑，添加量為常規用量。 所述的片狀填料選用云母、玻璃鱗片、滑石粉或石墨，優選濕法絹云母，粒度
在800-1000目。 防腐涂料體系在涂裝時按防銹底漆涂裝2道、中涂涂裝2道、面涂涂裝2道的順 序施工。 本發明提供的高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，即涂層外表面為高氯化聚 乙烯，基材界面為環氧樹脂，利用中間層偶聯過渡使兩種樹脂含量在涂層厚度方向形成 梯度過渡，有效提高各層之間的界面粘結力和附著力，充分發揮高氯化聚乙烯的防腐性能和環氧樹脂的基材粘結作用。 面涂層是高氯化聚乙烯防腐面漆，以中分子量高氯化聚乙烯為主要成膜物質， 低分子量高氯化聚乙烯參與成膜同時起到降低涂料體系粘度的作用，降低溶劑用量；中 涂層采用高氯化聚乙烯/環氧樹脂半互穿網絡防腐中間漆，由A、 B兩部分組成，在A組 分中選用兩種分子量不同的高氯化聚乙烯，利用分子量引起的相容性差異實現在固化過 程中中分子量的高氯化聚乙烯與環氧樹脂形成半互穿網絡結構，而高分子量的高氯化聚 乙烯富集到中涂與面涂的界面，有效提高中涂與面涂的粘結力；中涂層中活性稀釋劑由 單官能團芳香族縮水甘油醚活性稀釋劑和增韌型活性稀釋劑復配而成，單官能團芳香族 縮水甘油醚活性稀釋劑具有提高高氯化聚乙烯與環氧樹脂相容性的作用。
本涂料體系最終形成的梯度防腐涂層，能夠在鋼結構、橋梁、冶金等防腐領 域，尤其是石油化工的重防腐領域有重要應用價值；同時，該梯度涂層材料的制備方法 較簡單，易于控制，成本較低廉。
具體實施方式
實施例1 : 高氯化聚乙烯防腐面漆。按以下配方向混合溶劑中加入高氯化聚乙烯、增塑劑 氯化石蠟、增韌劑雙酚A型環氧樹脂，在攪拌下充分溶解，然后加入分散劑、消泡劑， 再加入云母高速分散45分鐘，最后加入流平劑，慢速攪拌lh，過濾包裝得到高氯化聚乙 烯防腐面漆。涂料表干時間小于30min，實干時間小于12h，涂層附著力1級(劃圈法)， 沖擊強度50mm通過，5 % NaOH溶液浸泡30天漆膜無變化，5 % H2S04溶液浸泡30天漆 膜無變化，3% NaCl溶液浸泡30天漆膜無變化，耐汽油120#合格。 中分子量高氯化聚乙烯(HCPE-M)
低分子量高氯化聚乙烯(HCPE-L)
氯化石蠟
雙酚A型環氧樹脂(50 % )
絹云母
分散劑
消泡劑
流平劑 混合溶劑 二甲苯IO
實施例2:高氯化聚乙烯防腐面漆 乙烯、增塑劑氯化石蠟、增韌劑雙酚A型環氧樹脂，在攪拌下充分溶解，然后加入分散 劑、消泡劑，再加入云母高速分散45分鐘，最后加入流平劑，慢速攪拌lh，過濾包裝得 到高氯化聚乙烯防腐面漆。涂料表干時間小于40min，實干時間小于18h，涂層附著力 l-2級(劃圈法)，沖擊強度50mm通過，5% NaOH溶液浸泡30天漆膜無變化，5%H2S04 溶液浸泡30天漆膜無變化，3% NaCl溶液浸泡30天漆膜無變化，耐汽油120#合格。
中分子量高氯化聚乙烯(HCPE-M) 20
低分子量高氯化聚乙烯(HCPE-L) 10
氯化石蠟 4
30 20 8 1
15 0.1 0.1 0
芳烴溶劑io
按以下配方向混合溶劑中加入高氯化聚
雙酚A型環氧樹脂(50 % ) 0.5 絹云母 20 分散劑 0.2 消泡劑 0.1 流平劑 0.1 混合溶劑 二甲苯15 芳烴溶劑30 實施例l、 2中增塑劑也可選用鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯。 實施例3:高氯化聚乙烯/環氧樹脂半互穿網絡防腐中間漆。按以下配方向混
合溶劑中加入高氯化聚乙烯、環氧樹脂E51、芐基縮水甘油醚和聚丙二醇縮水甘油醚，在
攪拌下充分溶解，然后加入分散劑、消泡劑，再加入云母高速分散45分鐘，最后加入流
平劑，慢速攪拌lh，過濾單獨包裝為A組分。再按配方稱取B組分后單獨包裝即得到高
氯化聚乙烯/環氧樹脂半互穿網絡防腐中間漆。涂料表干時間小于40min，實干時間小于
18h，涂層附著力l-2級(劃圈法)，沖擊強度50mm通過，5% NaOH溶液浸泡40天漆膜
無變化，5% H2SO4溶液浸泡40天漆膜無變化，3% NaCl溶液浸泡40天漆膜無變化，耐
汽油120#合格。 A的組成成分及重量比包括
中分子量的高氯化聚乙烯(HCPE-M) 10
高分子量的高氯化聚乙烯(HCPE-L) 5
環氧樹脂E51 40
芐基縮水甘油醚 2
聚丙二醇縮水甘油醚 2
絹云母 20
分散劑 0.4
消泡劑 0.2
流平劑 0.2
混合溶劑 20
B為聚酰胺樹脂，
A與B的重量比例為8:1。 實施例4:高氯化聚乙烯/環氧樹脂半互穿網絡防腐中間漆。按以下配方向混合溶劑中加入高氯化聚乙烯、環氧樹脂E51、芐基縮水甘油醚和聚丙二醇縮水甘油醚，在攪拌下充分溶解，然后加入分散劑、消泡劑，再加入云母高速分散45分鐘，最后加入流平劑，慢速攪拌lh，過濾單獨包裝為A組分。再按配方稱取B組分后單獨包裝即得到高氯化聚乙烯/環氧樹脂半互穿網絡防腐中間漆。涂料表干時間小于1.5h，實干時間小于24h，涂層附著力0-1級(劃圈法)，沖擊強度50mm通過，5% NaOH溶液浸泡40天漆膜無變化，5% H2SO4溶液浸泡40天漆膜無變化，3XNaCl溶液浸泡30天漆膜無變化，耐汽油120#合格。 A的組成成分及重量比包括 中分子量的高氯化聚乙烯(HCPE-M) 20 高分子量的高氯化聚乙烯(HCPE-L) 10
環氧樹脂E5130芐基縮水甘油醚4聚丙二醇縮水甘油醚4絹云母15分散劑0.2消泡劑0.1流平劑0.1混合溶劑16.5B為聚酰胺樹脂。A與B的重量比例為6::i實施例5 :在人工處理的金屬表面依次涂裝環氧樹脂云鐵防銹底漆2道，膜厚
IOO鵬；實施例3法制得的高氯化聚乙烯/環氧樹脂半互穿網絡防腐中間漆2道，膜厚
80um;實施例1法制得的高氯化聚乙烯防腐面漆2道，膜厚80um。最后得到的復合涂層 具有梯度功能結構，即外表面為高氯化聚乙烯，基材界面為環氧樹脂，高氯化聚乙烯樹 脂含量在整個涂層厚度方向梯度遞減，而環氧樹脂含量梯度增加。整個涂層系統附著力 O-l級(劃圈法)，沖擊強度50mm通過，5% NaOH溶液浸泡30天漆膜無變化，5%H2S04 溶液浸泡40天漆膜無變化，3% NaCl溶液浸泡30天漆膜無變化，耐汽油120#合格使用 溫度-5-50°C。
權利要求
一種高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，其特征在于該體系由面涂、中涂和底涂配套組成，面涂是高氯化聚乙烯防腐面漆，中涂是高氯化聚乙烯/環氧樹脂半互穿網絡防腐中間漆，底涂為環氧樹脂云鐵防銹底漆。
2. 根據權利要求l所述的高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，其特征在于面涂的高氯化聚乙烯防腐面漆，其成分以重量比計為中分子量高氯化聚乙烯20-30低分子量高氯化聚乙烯10-20增塑劑 4-8增韌劑 0.5-1片狀填料 15-20功能性助劑 0.2-0.8混合溶劑 20-40。
3. 根據權利要求2所述的高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，其特征在于增塑劑選用氯化石蠟、鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯；增韌劑選用雙酚A型環氧樹脂。
4. 根據權利要求l所述的高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，其特征在于中涂的高氯化聚乙烯/環氧樹脂半互穿網絡防腐中間漆由A、 B兩部分混合而成，A組份的成分以重量比中分子量的高氯化聚乙烯10-20高分子量的高氯化聚乙烯5-10環氧樹脂 30-40活性稀釋劑 6-8片狀填料 15-20功能性助劑 0.2-0.4混合溶劑 20-40 ;B組份為聚酰胺樹脂；A與B的重量比例為8-6:1。
5. 根據權利要求4所述的高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，其特征在于活性稀釋劑由單官能團芳香族的芐基縮水甘油醚活性稀釋劑和增韌型活性稀釋劑復配而成，兩者復配以重量比為2.5-4 : 1。
6. 根據權利要求5所述的高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，其特征在于增韌型活性稀釋劑為聚丙二醇縮水甘油醚。
7. 根據權利要求4所述的高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，其特征在于所述的環氧樹脂采用E51 、 E44或E20 。
8. 根據權利要求2或4所述的高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，其特征在于所述的低、中和高分子量的高氯化聚乙烯的粘度以涂杯4#檢測分別為11-20s， 21-30s，31-60s。
9. 根據權利要求2或4所述的高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，其特征在于所述的溶劑選自甲苯、二甲苯或芳烴溶劑或其上述物質的混合物。
10. 根據權利要求2或4所述的高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，其特征在于所述的功能性助劑包括消泡劑、分散劑和流平劑，添加量為常規用量。
11. 根據權利要求2或4所述的高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，其特征在于所述的片狀填料選用云母、玻璃鱗片、滑石粉或石墨，優選濕法絹云母，粒度在800-1000目。
12. 根據權利要求l所述的高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，其特征在于防腐涂料體系在涂裝時按防銹底漆涂裝2道、中涂涂裝2道、面涂涂裝2道的順序施工。
全文摘要
一種高氯化聚乙烯-環氧樹脂防腐涂料體系，該體系由面涂、中涂和底涂配套組成。面涂是高氯化聚乙烯防腐面漆，中涂是高氯化聚乙烯/環氧樹脂半互穿網絡防腐中間漆，底涂為環氧樹脂云鐵防銹底漆。本涂料體系的制備包括面涂和中涂涂料的制備，涂料施工是在金屬基材表面進行有序地多層涂裝施工，最終形成功能梯度防腐涂層，從而有效提高各層之間的界面粘結力和附著力，充分發揮高氯化聚乙烯的防腐性能和環氧樹脂的基材粘結作用，功能梯度涂層具很好防腐性能，如耐酸、耐堿、耐鹽水、耐汽油等，同時具備良好的物理機械性能，如抗沖擊和柔韌性，因此在鋼結構、橋梁、冶金、化工等防腐領域，尤其是石油化工的重防腐領域有重要應用價值。
文檔編號C09D163/00GK101691464SQ20091020614
公開日2010年4月7日 申請日期2009年10月10日 優先權日2009年9月7日
發明者吳力立, 張超燦, 李興暢, 郭再春, 陳萬鈺, 陳艷軍 申請人:郭再春