一种基于多种主链饱和树脂的防腐防水涂料及制备方法

摘要

本发明提供了一种基于多种主链饱和树脂的防腐防水涂料及制备方法，涉及防水防腐涂料技术领域。该涂料由组分A和组分B组成，组分A包括低分子量液态聚丁二烯、三元乙丙橡胶、SEBS、助交联剂、颜料、填料、加工助剂和溶剂；组分B包括交联剂、助催化剂和溶剂。本发明根据不同饱和橡胶的含量及相互搭配作用，经过特定比例的混合，作为耐腐蚀涂料可以采用辊涂，喷涂，刷涂的施工工艺，同时相比于传统的丙烯酸基、聚脲树脂、环氧覆锌等涂料，涉及到高的弹性模量、耐水性、耐化学性、耐候性、耐高/低温性能、耐腐蚀性和保护作用具有明显优势，可广泛应用于建筑、能源、电力、交通和化工等领域。

权利要求

1.一种基于多种主链饱和树脂的防腐防水的涂料，其特征在于，由组分A和组分B组成，组分A包括以下重量份的成分：聚丁二烯橡胶：10‑15份；

三元乙丙橡胶：80份；

氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物：5‑10份；

助交联剂：0.2‑5份；

颜料和填料：30‑100份；

加工助剂：0.2‑8份；

溶剂：40‑100份；

组分B包括以下重量份的成分：

交联剂：2份；

助催化剂：0.2‑10份；

溶剂：10‑100份；

组分A与组分B的质量比为50:1；

所述聚丁二烯橡胶为1,2‑聚丁二烯；聚丁二烯中乙烯基含量，wt%≥15%，其分子量Mn为

1500‑8000；

所述交联剂选自过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧苯甲酸叔丁酯、二叔丁基过氧化二异丙苯、2,5‑二叔丁基过氧化‑2,5‑二甲基己烷、叔丁基过氧化氢、2,5‑二(2‑乙基己酰过氧化)‑2,5‑二甲基己烷、叔丁基过氧化‑3,5,5三甲基己酸酯、2‑乙基过氧己酸叔丁酯中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述三元乙丙橡胶中，第三单体选自5‑亚乙基‑2‑降冰片烯，5‑乙烯基‑2‑降冰片烯，双环戊二烯中的至少一种；第三单体的质量分数≤15%；三元乙丙橡胶中，乙烯的质量分数为40‑80%。

3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物中，苯乙烯所占氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物的重量百分比为20‑50%。

4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述助交联剂选自三聚氰酸三烯丙酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中至少一种。

5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述颜料包括二氧化钛、氧化锌、立德粉、炭黑、铁系颜料、铬酸盐颜料、偶氮颜料、酞青颜料、多环颜料、珠光颜料中的至少一种；所述填料包括碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、硅酸盐类中的至少一种；所述的加工助剂包括分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂、防老剂、光稳定剂中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述助催化剂选自钴的氧化物、锰的氧化物、铅的氧化物、铁的氧化物、锌的氧化物、钙的氧化物、钴的盐类、锰的盐类、铅的盐类、铁的盐类、锌的盐类、钙的盐类、钴的有机酸皂、锰的有机酸皂、铅的有机酸皂、铁的有机酸皂、锌的有机酸皂、钙的有机酸皂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的溶剂选自芳香烃、溶剂油中的至少一种。

8.权利要求1‑7任一项所述涂料的制备方法，其特征在于，包括步骤：（1）制备组分A混合物：取配方量的聚丁二烯橡胶、三元乙丙橡胶、氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物与溶剂在40‑100℃下混合，溶解后与助交联剂、颜料和填料、加工助剂搅拌混合，形成涂料胶液；

（2）制备组分B混合物：取配方量的组分B中的交联剂、助催化剂与溶剂混合溶解均匀，得到组分B混合物；

（3）将组分A混合物与组分B混合物按照质量比为50:1混合均匀，制得涂料胶液。

说明书

一种基于多种主链饱和树脂的防腐防水涂料及制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于防水防腐涂料技术领域，具体涉及一种基于多种主链饱和树脂的防腐防水涂料及制备方法。

背景技术

[0002] 涂料是一种涂布于物体表面，在一定的条件下能形成薄膜而起保护、防水、防腐或具有耐热、耐碱、绝缘等功能的一类液体或固体材料。传统的防水涂料在建筑、交通、化工等行业领域的应用过程中，往往存在着弹性模量差、拉伸强度低、对温度变化敏感、耐候性和抗腐蚀性较差，且干燥过程用时较长的缺点，从而导致老化、干裂、附着力差、变形、分层甚至出现破裂渗漏的情况，施工难度大，且质量较差，使用寿命短。

[0003] 聚丁二烯是丁二烯制备合成的一种液体橡胶类聚合物。1，2‑聚丁二烯的主要聚合物链是完全饱和的，分子主链上存在乙烯基侧基，具有耐老化和抗湿滑性好等优点，是主要的成膜物质之一。1，2‑聚丁二烯可广泛应用于交联剂、橡胶和塑料的制备。

[0004] 氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物(SEBS)是SBS分子中橡胶段聚丁二烯不饱和双键经过选择加氢而制得的热塑性弹性体。SEBS主链上完全饱和，属于苯乙烯嵌段聚合物，适合与过氧化物发生固化反应，固化效率高，因此具有极高的耐候性和耐化学性，且与各种材料表面展现极佳的粘结性。由于SEBS链段中存在丁二烯软段，可以进一步提高涂膜漆膜的断裂伸长率，改善弹性模量。

[0005] 三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和非共轭二烯烃的共聚物。二烯烃具有特殊的结构，只有两键之一的才能共聚，不饱和的双键主要是作为交联处。另一个不饱和的不会成为聚合物主链，只会成为边侧链，是主要的成膜物质之一。三元乙丙橡胶的主要聚合物链是完全饱和的。这个特性使得乙丙橡胶可以抵抗热，光，氧气，尤其是臭氧。三元乙丙本质上是无极性的，对极性溶液和化学物具有抗性，吸水率低，具有良好的绝缘特性。在三元乙丙橡胶生产过程中，通过改变三单体的数量，乙烯丙烯比，分子量及其分布以及硫化的方法可以调整其特性。相比常规的环氧树脂涂料、丙烯酸酯涂料、及聚脲涂料等，三元乙丙橡胶涂料不仅仅其交联固化后薄膜具有更高的耐化学性、耐水性、耐候性，同时其薄膜也具备更优异的拉伸伸长率、断裂强度、弹性模量及耐高低温环境。

[0006] 中国发明专利CN102070870A公开了一种具有高弹性和高强度的共混型热塑性橡胶及其制备方法。该发明使用SEBS和算与胺乙丙橡胶共混，同时添加防老剂、促进剂及硫磺等，混合制得的共混型材料具有高弹性和高强度，在一定的温度范围内机械性能跟热固性橡胶相似，在高温下又具有可塑性。

[0007] 中国发明专利CN106398536A公开了一种阴离子型水性非固化橡胶沥青防水涂料，该涂料由组分A和B组成，其中，A组分由阴离子橡胶改性沥青乳液、阴离子SBR胶乳、阴离子氯丁胶乳、疏水剂和防渗剂组成，B组分由10‑30％的无机盐水溶液组成，A组分和B组分的质量比为5‑15：1。该专利涂料所用的橡胶弹性体为苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯三元嵌段共聚物SBS及其衍生物氢化SBS(SEBS)、苯乙烯‑异戊二烯‑苯乙烯中的一种或多种；制备得到的涂料稳定性较高，可以解决挠曲疲劳或处于高应力状态下的提前老化，或因基层开裂应力传递给防水层造成的防水层断裂等问题。

[0008] 本发明将聚丁二烯、三元乙丙橡胶、SEBS橡胶作为涂料组分主体，采用饱和树脂作为成膜树脂，以过氧化物作为交联助剂，基于此多种主链饱和树脂制备的防腐防水涂料，根据不同饱和橡胶的含量和作用，具有比市场上传统环氧涂料、丙烯酸酯涂料、聚脲树脂涂料更加优异的水蒸气、化学品阻碍性能、耐候性和耐腐蚀性，弹性模量和拉伸强度较高，适用于建筑、能源、电力、交通、化工等行业的墙体、管道、罐体、储水及排污池等的涂布。

发明内容

[0009] 本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种基于多种主链饱和树脂的防腐防水涂料及制备方法，以聚丁二烯、三元乙丙橡胶、SEBS橡胶作为主体成分，以过氧化物作为交联助剂，根据不同饱和橡胶的含量及相互搭配作用，经过特定比例的混合，所制备得到的涂料具有高的弹性模量、耐候性、耐高/低温性能、耐腐蚀性和保护作用，广泛应用于建筑、能源、电力、交通和化工等领域。

[0010] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

[0011] 一方面，本发明提供一种基于多种主链饱和树脂的防腐防水的涂料，由组分A和组分B组成，组分A包括以下重量份的成分：

[0012] 聚丁二烯橡胶：10‑100份；

[0013] 三元乙丙橡胶：10‑100份；

[0014] 氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物(SEBS)：1‑15份；助交联剂：0.2‑5份；

[0015] 颜料和填料：30‑100份；

[0016] 加工助剂：0.2‑8份；

[0017] 溶剂：40‑100份；

[0018] 组分B包括以下重量份的成分：

[0019] 交联剂：0.5‑50份；

[0020] 助催化剂：0.2‑10份；

[0021] 溶剂：10‑100份；

[0022] 组分A与组分B的质量比为10‑100:1。

[0023] 优选地，所述涂料，组分A包括以下重量份的成分：

[0024] 聚丁二烯橡胶：10‑50份；

[0025] 三元乙丙橡胶：50‑80份；

[0026] 氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物：3‑10份；

[0027] 助交联剂：2‑5份；

[0028] 颜料和填料：60‑100份；

[0029] 加工助剂：1‑3份；

[0030] 溶剂：80‑100份；

[0031] 组分B包括以下重量份的成分：

[0032] 交联剂：1‑5份；

[0033] 助催化剂：0.5‑5份；

[0034] 溶剂：30‑60份；

[0035] 组分A与组分B的质量比为30‑70:1。

[0036] 优选地，所述聚丁二烯橡胶为1,2‑聚丁二烯。

[0037] 优选地，所述聚丁二烯橡胶，聚丁二烯中乙烯基含量(wt％)≥15％，其分子量Mn在1500‑8000之间。

[0038] 优选地，所述三元乙丙橡胶中，第三单体选自5‑亚乙基‑2‑降冰片烯(ENB)，5‑乙烯基‑2‑降冰片烯(VNB)，双环戊二烯(DCPD)中的至少一种；第三单体的质量分数≤15％。

[0039] 优选地，所述乙丙橡胶中，乙烯的质量分数为40‑80％。

[0040] 进一步优选地，所述乙烯的质量分数为45‑75％。

[0041] 优选地，所述氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物(SEBS)中，苯乙烯所占SEBS的重量百分比为20‑50％。

[0042] 进一步优选地，所述SEBS中，苯乙烯所占SEBS的重量百分比为20‑35％。

[0043] 优选地，所述助交联剂选自三聚氰酸三烯丙酯(TAC)、三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)中至少一种。

[0044] 进一步优选地，所述助交联剂选自TAIC、TMPTA中的至少一种。

[0045] 本发明中，所述颜料和填料可以是经过硅烷偶联剂进行表面处理后的颜料和填料，也可以是未经过硅烷偶联剂表面处理的颜料和填料。

[0046] 本发明中，所述颜料和填料为本领域常规使用的颜料和填料，并不对其种类和配比进行限制。所述颜料，包括但不限于二氧化钛、氧化锌、立德粉、炭黑、铁系颜料、铬酸盐颜料、偶氮颜料、酞青颜料、多环颜料、其他金属颜料、珠光颜料中的至少一种。

[0047] 本发明中，所述加工助剂为本领域常用的加工助剂，并不对其种类和配比进行限定。

[0048] 所述加工助剂包括但不限于分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂、防老剂、光稳定剂中的至少一种。

[0049] 优选地，所述交联剂选自过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧苯甲酸叔丁酯、二叔丁基过氧化二异丙苯、2,5‑二叔丁基过氧化‑2,5‑二甲基己烷、叔丁基过氧化氢、2,5‑二(2‑乙基己酰过氧化)‑2,5‑二甲基己烷、叔丁基过氧化‑3,5,5三甲基己酸酯、2‑乙基过氧己酸叔丁酯中的至少一种。

[0050] 优选地，所述助催化剂选自钴、锰、铅、铁、锌和钙的氧化物、盐类、有机酸皂中的至少一种。

[0051] 进一步优选地，所述助催化剂选自钴、锰、铅、铁、锌和钙的环烷酸盐类、异辛酸盐类中的至少一种。

[0052] 优选地，所述溶剂芳香烃、溶剂油中的至少一种。

[0053] 本发明中，所述组分A和组分B的溶剂为同一种。

[0054] 另一方面，本发明提供上述涂料的制备方法，包括步骤：

[0055] (1)制备组分A混合物：取配方量的聚丁二烯橡胶、乙丙橡胶、SEBS与溶剂在40‑100℃下混合，溶解后与助交联剂、颜料和填料、加工助剂搅拌混合，形成涂料胶液；

[0056] (2)制备组分B混合物：取配方量的组分B中的交联剂、助催化剂与溶剂混合溶解均匀，得到组分B混合物；

[0057] (3)将组分A混合物与组分B混合物按照质量比为10‑100:1混合均匀，制得涂料胶液。

[0058] 优选地，步骤(1)中，所述混合的温度为50‑85℃。

[0059] 进一步优选地，所述混合的温度为60‑80℃。

[0060] 优选地，步骤(1)中，所述搅拌混合为高速搅拌，搅拌的速度为1000‑3000r/min，搅拌的时间为10‑15min。

[0061] 进一步优选地，所述搅拌的速度为1700‑2200r/min。

[0062] 优选地，步骤(3)中，所述质量比为30‑70:1。

[0063] 进一步优选地，所述质量比为45‑55:1。

[0064] 更进一步优选地，所述质量比为50:1。

[0065] 优选地，步骤(3)中，所述混合为高速搅拌混合，转速为1000‑3000r/min。

[0066] 本发明中，所制备的涂料，可根据施工的具体需求，现场补加部分溶剂，进行粘度的调整。

[0067] 本发明中，以多种聚合物为基体树脂，所采用聚合物缺乏极性，当其在室温下发生过氧化物交联后，化学饱和度高，会以薄层的形式体现橡胶性能。本发明的涂料具有优异的水、蒸气、化学品阻隔性能以及电绝缘性能，这些优异的性能都是其与目前广泛使用的丙烯酸基涂料产品相比的优势所在。同时该涂料具有出色的耐候性和憎水性，使其成为优异的房屋顶棚涂覆材料，比目前使用的丙烯酸基涂料好的多。其良好的力学强度和耐极性化学物质的性能使其可用作耐腐蚀涂料，尤其是低温和高湿度环境中，弹性和低表面张力使得它可用作保护材料，与基材的粘结力好，远优于硅橡胶涂料，可成为目前工业化的橡胶涂料。

[0068] 本发明的基于多种主链饱和树脂涂料具有合适的粘度，可以根据使用场所，选择辊涂，喷涂，刷涂等不同的施工方式，其施工时间和表干时间合理，储存方式简单，保质期长。

[0069] 本发明的基于多种主链饱和树脂涂料，在石化行业管道、罐体、储水、排污池及室外顶棚涂覆材料等场所使用的适用性更高。

[0070] 相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

[0071] 1、本发明的涂料中，以聚丁二烯橡胶、三元乙丙橡胶、SEBS橡胶做为主体，通过特定配比混合形成了一种多种主链饱和的聚合物基体树脂，与其余助交联剂、颜料和填料、加工助剂、交联剂、助催化剂和溶剂混合后，形成的涂料具有优异的耐化学性、耐水性、耐候性，拉伸伸长率、弹性模量、耐高低温环境及优异的粘结性能。

[0072] 2、本发明的涂料中，聚丁二烯橡胶可以起到增强三元乙丙橡胶活性的作用，改善涂料固化交联度和固化时间，进一步影响体系的粘度，从而调节施工工艺。

[0073] 3、本发明的涂料中，氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物(SEBS)可以起到调节涂料薄层的弹性及与基材的粘结力，进一步提升三元乙丙橡胶涂料的应用范围和粘结性能。

具体实施方式

[0074] 以下非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述内容仅仅是对本申请要求保护的范围的示例性说明，本领域技术人员可以根据所公开的内容对本申请的发明做出多种改变和修饰，而其也应当属于本申请要求保护的范围之中。

[0075] 下面以具体实施例的方式对本发明作进一步的说明。本发明实施例中所使用的各种化学试剂如无特殊说明均通过常规商业途径获得。

[0076] 下述实施例中，聚丁二烯橡胶，厂家为Kuraray，牌号为LBR 361；三元乙丙橡胶，厂家为Mitsui Elastomer，牌号为EPT；SEBS，厂家为科腾聚合物中国有限公司；TMPTA，厂家为上海顿美新材料科技有限公司；二氧化硅，厂家为金三江(肇庆)硅材料股份有限公司；二氧化钛，厂家为科幕化学，牌号为R350；加工助剂选自BYK110和BYK065；双二五交联剂，厂家为上海顿美新材料科技有限公司；助催化剂为异锌酸锰盐类，厂家为长风化工，牌号为823‑10；溶剂为120#溶剂油，厂家为腾盛化学。

[0077] 下述实施例中，涂料的制备方法为：

[0078] (1)制备组分A混合物：取配方量的聚丁二烯橡胶、三元乙丙橡胶、SEBS与溶剂在80℃下混合，待完全溶解后与助交联剂、颜料和填料、加工助剂混合，采用高速搅拌机进行高速搅拌，搅拌速度为2000r/min，直至形成稳定的涂料胶液组分A混合物；

[0079] (2)制备组分B混合物：取配方量的组分B中的交联剂、助催化剂与溶剂混合，搅拌溶解均匀，得到组分B混合物；

[0080] (3)将组分A混合物与组分B混合物按照质量比为50:1，在2000r/min的高速搅拌机下混合均匀，制得涂料胶液。

[0081] 涂层制备：按照测试样板需求尺寸，进行辊涂工艺制作规定尺寸和厚度的测试板材，于50℃下下养护固化7天后，测试相关性能。

[0082] 实施例1‑3

[0083] 实施例1‑3的涂料配方，按照重量份，详见表1。

[0084] 表1

[0085]

[0086] 实施例1‑3涂料的制备方法，包括步骤：

[0087] (1)制备组分A混合物：取配方量的聚丁二烯橡胶、乙丙橡胶、SEBS与溶剂在80℃下混合，待完全溶解后与助交联剂、颜料和填料、加工助剂混合，采用高速搅拌机进行高速搅拌，搅拌速度为2000r/min，直至形成稳定的涂料胶液；

[0088] (2)制备组分B混合物：取配方量的组分B中的交联剂、助催化剂与溶剂混合，搅拌溶解均匀，得到组分B混合物；

[0089] (3)将组分A混合物与组分B混合物按照质量比为50:1，在2000r/min的高速搅拌机下混合均匀，制得涂料胶液。

[0090] 对比例1‑5

[0091] 对比例1‑5的涂料配方，按照重量份，详见表2。

[0092] 表2

[0093]

[0094]

[0095] 对比例1‑5的涂料的制备方法同实施例1。

[0096] 性能试验

[0097] 将实施例和对比例所得到的的涂料，按照测试样板需求尺寸，进行辊涂工艺制作规定尺寸和厚度的测试板材，于50℃下下养护固化7天后，测试相关性能。

[0098] 涂料各性能的测试方法为：

[0099] 耐水性：参照GB/T 16777‑2008测试；耐水性检测的技术指标为0.3Mpa，120min。

[0100] 耐酸性：参照GB/T 9274‑1988甲法测试；耐酸性检测的技术指标为5％盐酸和5％硫酸混合溶液浸泡720h，未发生起泡、生锈、开裂、脱落现象即为通过。

[0101] 耐化学性：参照GB/T 9274‑1988甲法测试；耐化学性检测的技术指标为5％亚硝酸钠溶液浸泡720h，未发生起泡、生锈、开裂、脱落现象即为通过。

[0102] 耐碱性：参照GB/T 9274‑1988甲法测试；耐碱性检测的技术指标为5％NaOH溶液浸泡720h，未发生起泡、生锈、开裂、脱落现象即为通过。

[0103] 耐候性：参照GB/T 1766‑2008测试；耐候性技术指标为1500h不起泡、不脱落即为通过。拉伸强度、断裂伸长率：参照ASTM D412测试；

[0104] 与钢的粘结力：参照ASTM D4541测试；

[0105] 25℃干燥时间的标准：参照GB/T1728测试；

[0106] 各实施例的性能指标检测结果见表3。

[0107] 表3

[0108]

[0109] 通过表3的数据对比，因为主体树脂为多种主链饱和的橡胶，整个涂料体系均为非极性饱和链段，因此具有耐水性，耐候性。

[0110] 通过对比例1、2、4之间的数据对比，聚丁二烯橡胶能改善涂料的固化交联程度，有效提高漆膜的耐酸、耐碱、耐化学性及拉伸强度，降低干燥时间。

[0111] 通过对比例1、3、5之间的数据对比，SEBS可以改善漆膜的弹性模量，有效提高漆膜的断裂伸长率，也进一步提高漆膜与钢的粘结力。

[0112] 通过实施例1、2和对比例1之间的数据对比，聚丁二烯橡胶和SEBS在涂料的作用，具有相互制约作用，为了提高其中某一项的性能，需要二者具有合适的添加量。

[0113] 通过实施例3、4之间的数据对比，TMPTA作为交联剂可以进一步改善涂料的固化交联程度，保证漆膜性能的情况下，优化施工工艺。

[0114] 最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。