一种环氧树脂涂料及其制备方法

摘要

本发明提供一种环氧树脂涂料，包括树脂组分和固化剂组分，树脂组分包括：25wt％～40wt％的环氧当量为235～265的环氧树脂，3wt％～6.5wt％的环氧当量为170～195的环氧树脂，0.2wt％～0.7wt％的分散剂，1wt％～2wt％的流平剂，5wt％～12wt％的稀释剂和50wt％～65wt％填料；固化剂组分包括：18wt％～26wt％的酚醛胺改性固化剂，52wt％～66wt％的腰果油改性酚醛胺固化剂，10wt％～25wt％的二甲苯；环氧树脂组分与固化剂组分的重量比为6～7∶1。本发明还提供一种制备上述环氧涂料的方法。本发明提供的环氧树脂涂料无毒，可用于与食品直接接触的管道和设备。

权利要求

1.一种环氧树脂涂料，包括树脂组分和固化剂组分，所述树脂组分包括：所述树脂组分与所述固化剂组分的重量比为6~7∶1。

2.根据权利要求1所述的环氧树脂涂料，其特征在于，所述分散剂为不饱和多元胺和酸性聚酯盐的混合溶液。

3.根据权利要求1所述的环氧树脂涂料，其特征在于，所述流平剂为无机改性蓖麻油。

4.根据权利要求1所述的环氧树脂涂料，其特征在于，所述填料为钛白粉、云母粉、滑石粉或石英粉中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的环氧树脂涂料，其特征在于，所述稀释剂为二甲苯和正丁醇的混合溶液。

6.根据权利要求5所述的环氧树脂涂料，其特征在于，二甲苯和正丁醇混合比例按重量计为3~6∶7~9。

7.一种环氧树脂涂料的制备方法，包括：

制备树脂组分：提供5~12份稀释剂，取30wt%的稀释剂并与25~40份环氧当量为

235~265的双酚A环氧树脂和3~6.5份环氧当量为170~195的双酚A环氧树脂混合后进行分散，分散的速度为300rpm~600rpm；然后加入0.2~0.7份分散剂、1~2份流平剂和50~64份填料进行再次进行分散，分散的速度为100rpm~1300rpm；分散后加入剩余的70wt%稀释剂并搅拌均匀；

制备固化剂组分:将10份~25份二甲苯与52~66份腰果油改性酚醛胺和18~26份的酚醛胺改性固化剂混合并搅拌均匀后分散，分散的速度为600rpm~900rpm；

将树脂组分与固化剂组分按照6~7∶1的重量比混合得到环氧树脂涂料。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述稀释剂为二甲苯和正丁醇的混合溶液。

说明书

一种环氧树脂涂料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及涂料领域，特别涉及一种环氧涂料及其制备方法。

背景技术

[0002] 涂料是一种含有颜料或不含颜料的、用树脂及油等制成的化工产品。将涂料涂敷再物体表面上能够干结成膜，使被涂物体的表面与环境介质隔开，从而对被涂物体起到保护作用。涂料通常包括环氧树脂涂料、氨基树脂涂料、酚醛树脂涂料、醇酸树脂涂料等。其中环氧涂料具有优异耐化学品性能，耐碱性能尤为突出，是优异的防腐涂料，并且对金属、玻璃、陶瓷等都具有良好的附着力，被广泛应用于钢铁构架、建筑、车辆、家具等的涂装。

[0003] 环氧树脂涂料通常包括树脂组分和固化剂组分，其中由于脂肪族多胺类固化剂固化温度较低，因此现有的环氧树脂涂料使用的固化剂为脂肪族多胺类固化剂，使用前将树脂组分和固化剂组分按比例混合后涂敷于被涂装物体表面，树脂与固化剂发生固化反应后干结成膜附着于物体表面。申请号为200410050479.6的中国专利文献公开了一种海洋重防腐涂料，它由A、B两种组分构成，其中A组分为酚醛胺类固化剂和酮亚胺，B包括环氧树脂和改性剂、螯合剂、分散剂、填料等助剂。这种涂料虽具有较好的防腐效果，但是将A、B组分混合后树脂与固化剂发生的固化反应不完全，因此涂料成膜后仍含有部分游离胺，毒性较大，不适用于饮用水管道的涂装。

发明内容

[0004] 本发明解决的技术问题在于，提供一种无毒的环氧树脂涂料，包括树脂组分和固化剂组分，所述树脂组分包括：

[0005] 环氧当量为235～265的环氧树脂 25wt％～40wt％

[0006] 环氧当量为170～195的环氧树脂 3wt％～6.5wt％

[0007] 分散剂 0.2wt％～0.7wt％

[0008] 流平剂 1wt％～2wt％

[0009] 稀释剂 5wt％～12wt％

[0010] 填料 50wt％～65wt％

[0011] 所述固化剂组分包括：

[0012] 酚醛胺改性固化剂 18wt％～26wt％

[0013] 腰果油改性酚醛胺固化剂 52wt％～66wt％

[0014] 二甲苯 10wt％～25wt％

[0015] 所述环氧树脂组分与所述固化剂组分的重量比为6～7∶1。

[0016] 优选的，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂。

[0017] 优选的，所述分散剂为不饱和多元胺和酸性聚酯盐的混合溶液。

[0018] 优选的，所述流平剂为无机改性蓖麻油。

[0019] 优选的，所述填料为钛白粉、云母粉、滑石粉或石英粉中的一种或多种。

[0020] 优选的，所述稀释剂为二甲苯和正丁醇的混合溶液。

[0021] 优选的，二甲苯和正丁醇混合比例按重量计为3～6∶7～9。

[0022] 本发明还提供一种环氧树脂涂料的制备方法，包括：

[0023] 制备树脂组分：提供5～12份稀释剂，取30wt％的稀释剂并与25～40份环氧当量为235～265的环氧树脂和3～6.5份环氧当量为170～195的环氧树脂混合后进行分散，然后加入0.2～0.7份分散剂、1～2份流平剂和50～64份填料进行再次进行分散，分散后加入剩余的70wt％稀释剂并搅拌均匀；

[0024] 制备固化剂组分：将10份～25份二甲苯与52～66份腰果油改性酚醛胺和18～26份的酚醛胺改性固化剂混合并搅拌均匀后分散；

[0025] 将树脂组分与固化剂组分按照6～7∶1的重量比混合得到环氧树脂涂料。

[0026] 优选的，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂。

[0027] 优选的，所述稀释剂为二甲苯和正丁醇的混合溶液。

[0028] 本发明提供了一种环氧树脂涂料，所述涂料的树脂组分中的环氧树脂为环氧当量为235～265和170～195的环氧树脂的复配，分子量较小，交联密度大；固化剂中含有酚醛胺改性固化剂和腰果油改性酚醛胺固化剂，其中腰果油改性酚醛胺固化剂不含苯酚，是天然成分合成的改性胺；酚醛胺改性固化的加入可降低固化温度，并且在潮湿的环境仍具有较好的固效果。涂料使用前将树脂组分和固化剂组分按比例混合后，上述配比的树脂与固化剂发生的固化反应快且完全，涂料体系中无游离胺，经测试所述涂料满足生活饮用水输配水设配及防护材料安全性评价标准；形成的漆膜致密，水汽渗透率低，具有优异的防腐性能；同时，由于使用的固化剂的碳链较长，从而使得到的漆膜具有优异的柔韧性；固化剂含有苯环，从而使得到的漆膜硬度高，漆膜力学性能好，使用寿命长。

具体实施方式

[0029] 为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

[0030] 本发明实施例公开了一种环氧树脂涂，包括树脂组分和固化剂组分，树脂组分的组成及各组分含量如下：

[0031] 环氧当量为235～265的环氧树脂 25wt％～40wt％

[0032] 环氧当量为170～195的环氧树脂 3wt％～6.5wt％

[0033] 分散剂 0.2wt％～0.7wt％

[0034] 流平剂 1wt％～2wt％

[0035] 稀释剂 5wt％～12wt％

[0036] 填料 50wt％～6wt％

[0037] 固化剂组分及各组分含量如下：

[0038] 酚醛胺改性固化剂 18wt％～26wt％

[0039] 腰果油改性酚醛胺固化剂 52wt％～66wt％

[0040] 二甲苯 10wt％～25wt％

[0041] 所述环氧树脂组分与所述固化剂组分的重量比为6～7∶1。

[0042] 本发明提供的环氧涂料中的树脂组分含有环氧当量为235～265和170～195的两种环氧树脂，两种环氧树脂分子量较小，固化反应后交联密度大，上述环氧树脂包括但不限于：双酚A环氧树脂、脂肪族环氧树脂、缩水甘油基环氧树脂、缩水甘油基胺类环氧树脂或二聚酸改性环氧树脂，本发明优选采用双酚A环氧树脂，其含有较多羟基，具有较强的极性和化学活泼性，易与被涂物体作用，附着力较强。树脂组分中环氧当量为235～265的环氧树脂的含量为25wt％～40wt％，环氧当量为170～195的环氧树的含量为3wt％～6.5wt％，两种树脂含量过低，则易造成固化反应不完全，涂料体系中含有游离胺；两种树脂若含量过高，则涂料体系粘度较大，影响固化反应速率及固化温度。

[0043] 分散剂优选采用不饱和多元胺和酸性聚酯盐的混合溶液；流平剂优选采用无机改性蓖麻油；填料优选采用钛白粉、云母粉、滑石粉和石英粉中的一种或多种，起到增强的作用；稀释剂优选采用二甲苯和正丁醇的混合溶液，混合比例按重量计优选为7～9∶3～6，稀释剂中的活性基团可促进环氧树脂开环，对建立完善的交联网络起到促进作用。

[0044] 本发明采用的固化剂含有腰果油改性酚醛胺和酚醛胺改性固化剂，腰果油改性酚醛胺不含苯酚，为天然成份合成的改性胺，是获得美国FDA和NSF认证的原料，是可用于生产与食品或饮用水接触的环氧防腐涂料的胺类固化剂，其粘度低，干燥速度快，可低温固化，并有优异的耐水、防锈性能。酚醛胺改性固化剂是一类理想的环氧树脂常温固化剂，由于其分子量较低，因而粘度较低，其与环氧树脂的混溶性好，浸润性强，固化速度快，且能在-18℃、湿度大于80％和水下等多种环境中固化各种型号的环氧树脂。上述固化剂的碳链较长，因此得到的漆膜具有优异的柔韧性；上述固化剂含有苯环，因此得到的漆膜硬度高，漆膜力学性能好，使用寿命长。固化剂组分中腰果油改性酚醛胺固化剂的含量为52wt％～66wt％，腰果油改性酚醛胺固化剂的含量为52wt％～66wt％，上述两种固化剂含量若过高，则在固化反应中易残留游离胺；上述两种固化剂含量若过低，则使得涂料的固化温度较高。

[0045] 二甲苯对上述环氧树脂及固化剂均具有较好的溶解性。当将树脂组分与固化剂组分混合后，环氧树脂与固化剂发生固化反应，上述配比的环氧树脂与固化剂在进行固化反应时体系固化反应快且完全，没有任何游离胺，从而使产品本身无毒，可用于饮用水、食品厂、牛奶厂、牛奶输送管道、啤酒厂等食品直接接触的管道和设备；形成的漆膜具有完善的三维网状结构，漆膜致密，水汽渗透率低，具有优异的防腐性能，可沉浸于清水和盐水中，且耐阴极防腐。可用于重防腐场合如船舶用液压仓，水和污水处理厂等。

[0046] 本发明还提供一种环氧树脂涂料的方法，包括：

[0047] a、提供5～12份稀释剂，取30wt％的稀释剂并与25～40份环氧当量为235～265的环氧树脂和3～6.5份环氧当量为170～195的环氧树脂混合后进行分散，然后加入
0.2～0.7份分散剂、1～2份流平剂和50～64份填料进行再次进行分散，分散后加入剩余的70wt％稀释剂并搅拌均匀；

[0048] b、将10份～25份二甲苯与52～66份腰果油改性酚醛胺和18～26份的酚醛胺改性固化剂混合并搅拌均匀后分散；

[0049] c、将树脂组分与固化剂组分按照6～7∶1的重量比混合得到环氧树脂涂料。

[0050] 步骤a为制备树脂组分，树脂组分中的稀释剂优选采用二甲苯和正丁醇的混合溶液，混合比例按重量计优选为3～6∶7～9，稀释剂中的活性基团可促进环氧树脂开环，对建立完善的交联网络起到促进作用。选用的环氧树脂包括但不限于：双酚A环氧树脂、脂肪族环氧树脂、缩水甘油基环氧树脂、缩水甘油基胺类环氧树脂或二聚酸改性环氧树脂，本发明优选采用双酚A环氧树脂，其含有较多羟基，具有较强的极性和化学活泼性，易于被涂物体作用，附着力较强。散剂优选采用不饱和多元胺和酸性聚酯盐的混合溶液，流平剂优选采用无机改性蓖麻油，填料优选采用钛白粉、云母粉、滑石粉和石英粉中的一种或多种，起到增强的作用。步骤a中将稀释剂与树脂混合进行分散的速度优选为300rpm～600rpm，再加入分散剂、流平剂和填料进行分散的速度优选为100rpm～1300rpm。将上述原料进行分散可以使用本领域技术人员熟知的方法进行分散，本发明对此并无特别限制。

[0051] 步骤b为制备固化剂组分，此步的分散速度优选为600rpm～900rpm。

[0052] 使用前，将步骤a和b配置的树脂组分和固化剂组分按比例混合即可进行涂装，可以使用本领域技术人员熟知的方法进行混合，本发明对此并无特别限制。

[0053] 为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明提供的环氧树脂涂料及其制备方法进行描述。以下实施例中的环氧树脂树脂a均由英荷皇家壳牌集团提供，环氧值为0.38～0.425；环氧树脂b由Huntsman公司提供，环氧值为0.52～0.55；分散剂由BYK公司提供；无机改性蓖麻油由ELEMENTIS公司提供；酚醛胺改性固化剂由Cardolite公司提供；腰果油改性酚醛胺固化剂由Cardolite公司提供。

[0054] 实施例1

[0055] 将3.6kg的二甲苯与6.6kg的正丁醇混合得到稀释剂，向分散机中加入25.5kg的环氧树脂a、9.5kg环氧树脂b和3kg稀释剂并进行低速分散，设置分散机转速为500rpm，低速分散5分钟后启动冷却水，再加入0.6kg的分散剂、1.5kg无机改性蓖麻油、15kg钛白粉、7.5kg云母粉、13.2kg石英粉和17kg的滑石粉进行高速分散，设置分散机转速为1100rpm，高速分散45分钟后加入7.2kg稀释剂搅拌均匀，得到树脂组分；

[0056] 将15.5kg二甲苯与59kg腰果油改性酚醛胺和25.5kg酚醛胺改性固化剂混合并搅拌均匀后在分散机中速分散，设置转速为700rpm，中速20分钟后得到固化剂组分；

[0057] 涂料使用前将树脂组分与固化剂组分按照6～7∶1的重量比混合便可进行涂装。

[0058] 实施例2

[0059] 涂料配置过程与实施例1相同，本实施例提供的环氧树脂涂料组分及各组分含量如下：

[0060] 树脂组分如下：

[0061] 环氧树脂a 31.10kg

[0062] 环氧树脂b 4.50kg

[0063] 分散剂 0.40kg

[0064] 无机改性蓖麻油 1.9kg

[0065] 钛白粉 16.00kg

[0066] 云母粉 7.50kg

[0067] 滑石粉 16.00kg

[0068] 石英粉 15.20kg

[0069] 二甲苯 2.60kg

[0070] 正丁醇 4.80kg

[0071] 固化剂组分如下：

[0072] 酚醛胺改性固化剂 19.50kg

[0073] 腰果油改性酚醛胺固化剂 65.00kg

[0074] 二甲苯 15.50kg

[0075] 实施例3

[0076] 涂料配置过程与实施例1相同，本实施例提供的环氧树脂涂料组分及各组分含量如下：

[0077] 树脂组分如下：

[0078] 环氧树脂a 37.6kg

[0079] 环氧树脂b 4.50kg

[0080] 分散剂 0.50kg

[0081] 无机改性蓖麻油 1.2kg

[0082] 钛白粉 26.00kg

[0083] 石英粉 25.00kg

[0084] 二甲苯 2.20kg

[0085] 正丁醇 3.00kg

[0086] 固化剂组分如下：

[0087] 酚醛胺改性固化剂 23.00kg

[0088] 腰果油改性酚醛胺固化剂 62.00kg

[0089] 二甲苯 15.00kg

[0090] 将实施例1至3制备的环氧涂料进行生活饮用水输配水设备及防护材料安全性测试，测试标准为GB/T 17219，测试结果列于表1。

[0091] 将实施例1至3制备的环氧涂料进行力学性能及耐腐蚀性能测试，测试结果列于表2。

[0092] 表1生活饮用水输配水设备及防护材料安全性测试

[0093]测试项目 实施例1 实施例2 实施例3
色度 2 3 3
浑浊度 0.33 0.35 0.33
臭和味 无 无 无
肉眼可见物 无 无 无
PH，mg/L 8.05 8.05 8.05
铁，mg/L 0.003 0.0035 0.0035
锰，mg/L 0.0015 0.002 0.0015
铜，mg/L 0.0004 0.0004 0.0004
锌，mg/L 0.0015 0.001 0.001
挥发胺类(以苯酚计)，mg/L 0 0 0
砷，mg/L 0.0004 0.0004 0.0004
汞，mg/L 0.00005 0.00008 0.00005
镉，mg/L 0.0002 0.0002 0.0002
铅，mg/L 0 0 0
银，mg/L 0.0001 0.0001 0.00015
氟化物，mg/L 0.03 0.04 0.04
硝酸盐氮(以氮计)，mg/L 0.3 0.3 0.3
铬(六价)，mg/L 0.003 0.003 0.003
高锰酸钾消耗量(以O2计)， 0.38 0.40 0.39
mg/L
氯仿，μg/L 3.06 3.05 3.06
四氯化碳，μg/L 0.05 0.05 0.05
苯并(a)芘， 0.006 0.008 0.008
μg/L

[0094] 表2力学性能及耐腐蚀性能测试

[0095]