环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂转让专利
申请号 : CN200810227817.7
文献号 : CN101412791B
文献日 : 2010-06-09
发明人 : 周铭 , 张玉兴 , 陈斌 , 张东阳 , 李焕
申请人 : 中国海洋石油总公司 , 中海油常州涂料化工研究院 , 中海油能源发展股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其特征在于,在丙烯酸树脂中引入了环氧基团、磷酸酯基团和硅氧烷基团,树脂固体的重量百分含量为40%~60%,余量为溶剂;
构成丙烯酸树脂的各组分及其用量如下:
按树脂固体总重量计,丙烯酸酯单体占60%~96%,环氧树脂占2%~20%,有机硅单体占1%~10%,磷酸酯单体占1%~10%;
引发剂为丙烯酸酯单体用量的0.5%~1.5%。
2.根据权利要求1所述的环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其特征在于,所述丙烯酸酯单体为含有不饱和双键的具有丙烯酸酯类聚合特征的化合物中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其特征在于,所述环氧树脂为环氧值在0.04~0.56的环氧树脂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其特征在于,所述有机硅单体具有如下两种结构之一:
其中:R1为H或C1~C10的烷基;R2为C1~C10的烷基;R3、R4、R5为C1~C5的烷基。
5.根据权利要求1所述的环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其特征在于,所述磷酸酯单体具有如下结构:
其中:R1为H或CH3;R2为C1~C5的烷基。
6.根据权利要求1所述的环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其特征在于,所述引发剂为10小时半衰期在60~130℃的自由基引发剂。
7.根据权利要求1所述的环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其特征在于,所述溶剂为甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、环己酮、丁醇、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其特征在于,合成所述丙烯酸树脂的具体方法是:在反应容器中加入部分溶剂,升温到80~140℃,加入环氧树脂,保温0.5~1.0小时,将部分引发剂与全部丙烯酸酯单体、有机硅单体和磷酸酯单体混合并搅拌均匀后加到上述体系中,2~5小时加完,再保温1~2小时,然后将剩余引发剂溶于剩余溶剂后,加入反应容器中,1~2小时加完,再保温3~5小时后,降温、包装即制得环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂产品;
所述部分引发剂为引发剂用量的80~85%;所述部分溶剂为溶剂用量的80%。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,特别适合制备单组分防腐蚀涂料。
背景技术
发明内容
实现本发明目的的技术方案是:一种环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其特征在于,在丙烯酸树脂中引入了环氧基团、磷酸酯基团和硅氧烷基团,树脂固体的重量百分含量为40%~60%,余量为溶剂;
构成丙烯酸树脂的各组分及其用量如下:
按树脂固体总重量计,丙烯酸酯单体占60%~96%,环氧树脂占2%~20%,有机硅单体占1%~10%,磷酸酯单体占1%~10%;
引发剂为丙烯酸酯单体用量的0.5%~1.5%。
上述环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其所述丙烯酸酯单体为含有不饱和双键的具有丙烯酸酯类聚合特征的化合物中的一种或几种。例如:例如:丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丙酯等的一种或几种。
上述环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其所述环氧树脂为环氧值在0.04~0.56的环氧树脂中的一种或几种。例如:E12、E14、E31、E44、E51、等的一种或几种。
所述环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其所述有机硅单体具有如下两种结构之一:
其中:R1为H或C1~C10的烷基;R2为C1~C10的烷基;R3、R4、R5为C1~C5的烷基。例如:KH-570、DL151、DL171等。
上述环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其所述磷酸酯单体具有如下结构:
其中:R1为H或CH3;R2为C1~C5的烷基。例如:PM-100、PM-200、PM-300等。
上述环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其所述引发剂为10小时半衰期在60~130℃的自由基引发剂。例如:过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化醋酸叔丁酯等。
上述环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其所述溶剂为甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、环己酮、丁醇、乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。
上述环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其合成所述丙烯酸树脂的具体方法是:在反应容器中加入部分溶剂,升温到80~140℃,加入环氧树脂,保温0.5~1.0小时,将部分引发剂与全部丙烯酸酯单体、有机硅单体和磷酸酯单体混合并搅拌均匀后加到上述体系中,2~5小时加完,再保温1~2小时,然后将剩余引发剂溶于剩余溶剂后,加入反应容器中,1~2小时加完,再保温3~5小时后,降温、包装即制得环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂产品。
上述环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂,其所述部分引发剂为引发剂用量的80~85%;所述部分溶剂为溶剂用量的80%。
本发明的技术效果是:本发明的环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂中引入了适当量的环氧基团、磷酸酯基团和硅氧烷基团,其中引入的环氧基团提高了树脂防腐蚀性能;硅氧烷基团在成膜过程中可以发生水解交联,进一步提高了树脂的交联密度,因此,本发明树脂的分子主链虽然为线型结构,但所形成的成膜物却有较大的交联密度;磷酸酯基团可以与金属底材形成钝化的磷化膜,能阻止具有腐蚀作用的离子或氧与金属接触。因此,本发明的树脂在制成单组分防腐蚀涂料后,其涂膜的防腐蚀性能优于现有的单组分防腐蚀涂料,在耐盐水性和耐盐雾性方面,甚至优于目前的某些双组分防腐蚀涂料(见表2)。
具体实施方式
实施例和比较例所用原料除另有说明外,均为市售涂料用工业品,所用设备均为涂料工业的常规设备。
实施例1~6制备环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂
(一)原料用量见表1,其中用量均为重量份
表1
组分 原料名称 用量 实施例 1 用量 实施例 2 用量 实施例 3 用量 实施例 4 用量 实施例 5 用量 实施例 6 丙烯酸酯单 体 甲基丙烯酸 甲酯 丙烯酸丁酯 丙烯酸异辛 酯 丙烯酸 30 15 10 5 40 25 12 3 49 30 15 2 30 20 10 5 35 25 12 3 49 30 15 2 环氧树脂 E12 E44 20 / 10 / 2 / / 20 / 10 / 2 有机硅单体 KH-570 DL-151 10 / 5 / 1 / / 10 / 5 / 1 磷酸酯单体 PM-100 10 5 1 5 10 1 引发剂 BPO TBEC 0.84 / 1.02 / 1.16 / / 0.84 / 1.02 / 1.16 溶剂 二甲苯 醋酸丁酯 100 / 100 / 100 / / 100 / 100 / 100
表1中:
有机硅单体KH-570和DL-151均为江苏晨光偶联剂有限公司的产品牌号,
KH-570结构如下:
DL-151结构式如下:
磷酸酯单体PM-100为法国罗地亚公司的产品牌号,其结构如下:
环氧树脂E12(环氧值0.090.14)和E44(环氧值0.41~0.47)为国产环氧树脂的产品名称,均为涂料用市售品;
引发剂BPO是过氧化苯甲酰的缩写;引发剂TBEC是过氧化2-乙基己基碳酸叔丁酯;
(二)合成方法
在反应容器中加入80克溶剂,升温到130℃,按表1实施例1的用量加入环氧树脂,保温度1.0小时,将0.7克引发剂与全部丙烯酸酯单体、有机硅单体和磷酸酯单体混合并搅拌均匀后加到上述体系中,3~3.5小时加完,再保温1小时,然后将剩余0.14克引发剂溶于20克溶剂后,加入反应容器中,1小时加完,再保温3小时后,降温、包装即制得环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂产品,编号为树脂A,树脂固体含量50%(重量);
在反应容器中加入80克溶剂,升温到130℃,按表1实施例2的用量,用与合成树脂A相同的方法制得环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂产品,编号为树脂B,树脂固体含量50%(重量);其不同点是:将0.85克引发剂与全部丙烯酸酯单体、有机硅单体和磷酸酯单体混合并搅拌均匀后加到上述体系中;
在反应容器中加入80克溶剂,升温到130℃,按表1实施例3的用量,用与合成树脂A相同的方法制得环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂产品,编号为树脂C,树脂固体含量50%(重量);其不同点是:将0.97克引发剂与全部丙烯酸酯单体、有机硅单体和磷酸酯单体混合并搅拌均匀后加到上述体系中;
在反应容器中加入80克溶剂,升温到130℃,按表1实施例4的用量,用与合成树脂A相同的方法制得环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂产品,编号为树脂D,树脂固体含量50%(重量);其不同点是:将0.7克引发剂与全部丙烯酸酯单体、有机硅单体和磷酸酯单体混合并搅拌均匀后加到上述体系中;
在反应容器中加入80克溶剂,升温到130℃,按表1实施例5的用量,用与合成树脂A相同的方法制得环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂产品,编号为树脂E,树脂固体含量50%(重量);其不同点是:将0.85克引发剂与全部丙烯酸酯单体、有机硅单体和磷酸酯单体混合并搅拌均匀后加到上述体系中;
在反应容器中加入80克溶剂,升温到130℃,按表1实施例6的用量,用与合成树脂A相同的方法制得环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂产品,编号为树脂F,树脂固体含量50%(重量);其不同点是:将0.97克引发剂与全部丙烯酸酯单体、有机硅单体和磷酸酯单体混合并搅拌均匀后加到上述体系中。
实施例7制备单组分防腐蚀涂料
将100重量份实施例1制得的树脂A与17.6重量份铁红、6.5重量份锌黄、6.0重量份磷酸锌、29.1重量份煅烧高岭土、0.8重量份膨润土、0.6重量份分散剂BYK-163及40重量份二甲苯溶剂混合后,用砂磨机研磨至细度为50微米以下,即制得单组分防腐蚀涂料,编号为涂料A。
实施例8制备单组分防腐蚀涂料
与实施例7基本相同制得单组分防腐蚀涂料,编号为涂料B,其不同点是所用树脂是实施例2制得的树脂B。
实施例9制备单组分防腐蚀涂料
与实施例7基本相同制得单组分防腐蚀涂料,编号为涂料C,其不同点是所用树脂是实施例3制得的树脂C。
实施例10制备单组分防腐蚀涂料
与实施例7基本相同制得单组分防腐蚀涂料,编号为涂料D,其不同点是所用树脂是实施例4制得的树脂D。
实施例11制备单组分防腐蚀涂料
与实施例7基本相同制得单组分防腐蚀涂料,编号为涂料E,其不同点是所用树脂是实施例5制得的树脂E。
实施例12制备单组分防腐蚀涂料
与实施例7基本相同制得单组分防腐蚀涂料,编号为涂料F,其不同点是所用树脂是实施例6制得的树脂F。
比较例1制备环氧-聚酰胺双组分防腐蚀涂料
将35重量份环氧树脂E44与17.6重量份铁红S130、6.5重量份锌黄109、6.0重量份磷酸锌、29.1重量份煅烧高岭土、0.8重量份膨润土、0.6重量份分散剂BYK-163及溶剂(30重量份二甲苯和10重量份丁醇)混合后用砂磨机研磨至细度为50微米以下,即制得组分1;施工时,再与作为组分2的15重量份300#聚酰胺固化剂搅拌均匀制得比较例1涂料,即可使用。
比较例2制备氯化橡胶单组分防腐蚀涂料
将100重量份50%氯化橡胶溶液与17.6重量份铁红S130、6.5重量份锌黄109、6.0重量份磷酸锌、29.1重量份煅烧高岭土、0.8重量份膨润土、0.6重量份分散剂BYK-163及40重量份二甲苯溶剂混合后用砂磨机研磨至细度为50微米以下,即制得比较例2涂料。
比较例3制备丙烯酸单组分防腐蚀涂料
与比较例2基本相同,不同点是用100重量份的未经改性的普通丙烯酸树脂BS-105(固体分50%)取代比较例2的100重量份50%氯化橡胶溶液,制得比较例3涂料。
制备上述实施例和比较例涂料时,所用原料均为涂料用市售工业品,其中树脂BS-105为江苏三木集团公司的产品牌号;分散剂BYK-163为德国BYK公司的产品牌号。
按现行涂料工业的相关国家标准,用上述实施例7~12制得的涂料A~F及比较例1~3制得的涂料制作样板进行涂膜性能检测,其结果列在表2中。
表2
检测 项目 实施例 7 实施例 8 实施例 9 实施例 10 实施例 11 实施例 12 比较例 1 比较例 2 比较例 3 附着力, 划圈法, 级 1 1 1 1 1 1 1 2 1 冲击,cm 50 50 50 50 50 50 50 50 50 柔韧性, mm 1 1 1 1 1 1 1 1.5 1 耐水,天 >60 >60 >60 >60 >60 >60 >60 50 45 耐盐水, 天 37 31 27 36 30 27 30 20 15 耐盐雾, 天 28 23 19 26 21 19 22 14 7
从表2可以看出,用本发明环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂制得的单组分防腐蚀涂料,其防腐蚀性能明显优于比较例2和比较例3的单组分防腐蚀涂料;使用按实施例1、2、4配方制得的本发明树脂配制单组分防腐蚀涂料时,其涂料的防腐蚀性能甚至优于双组分环氧-聚酰胺防腐蚀涂料(比较例1涂料)。可见本发明用环氧、有机硅、磷酸酯复合改性丙烯酸树脂的效果十分明显。