一种双固化防腐涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及防腐材料技术领域，尤其是一种双固化防腐涂料及其制备方法和应用。

背景技术

光固化涂料因其生产效率高、能耗低等特点，是绿色环保涂料的重要发展方向之一。但光固化涂料应用在金属防腐领域中存在两个问题：①紫外光在穿透涂层的过程中存在辐照强度衰减的问题，在厚涂层体系中易造成漆膜底部的固化程度低，影响性能；②光固化涂料体系的交联程度高，体系刚性强，附着力较差。

基于光固化制备的双重固化体系，包括光-热/光-室温自交联，光-氧气，光-湿气等方案是解决单一使用紫外光固化方案弊端的良好策略。

目前双重固化体系多采用自由基型光固化，体积收缩率大，附着力较差，不利于制备厚涂层。

并且自由基型光固化所使用的丙烯酸酯单体或丙烯酸酯化预聚物中含有大量的酯键，酯键在酸性或碱性条件下易发生水解，导致了涂层的耐酸碱性差，限制了自由基型光固化涂料在重防腐领域的应用。

因此，需要提供一种耐酸碱性能优异的防腐涂料。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的酯类涂料的耐酸碱性能较差的缺陷，提供一种耐酸碱性能优异的双固化防腐涂料。本发明利用含铝多聚磷酸盐中Al

本发明的另一目的在于，提供所述双固化防腐涂料的制备方法。

本发明的另一目的在于，提供所述双固化防腐涂料在防腐领域中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双固化防腐涂料，包括A组分和B组分，其中A组分包括如下重量份的组分：

B组分为异氰酸酯固化剂，A组分和B组分的重量比为100：(5～15)。

本发明以阳离子光固化和羟基(来自环氧树脂)-异氰酸酯的室温交联固化组成的双重固化涂料，在紫外线辐照下能够进行光固化并快速建立表面硬度和初期防腐性能，而在紫外辐照强度较弱的涂层底部区域则利用羟基-异氰酸酯的室温交联固化反应进一步建立附着力和防腐性能。

但是，羟基-异氰酸酯交联形成的氨基甲酸酯键在酸性或碱性条件下仍然会有一定程度的水解，降低涂料的耐酸碱性，本发明的发明人通过大量探究发现，如在涂料体系中添加含铝多聚磷酸盐：一方面，含铝多聚磷酸盐中Al

常规的环氧树脂均可用于本发明中，优选含有苯环结构的环氧树脂，苯环结构会对腐蚀物具有一定的屏蔽性能，所述环氧树脂包括但不限于E-12、E-20中的至少一种。

优选地，所述活性稀释剂包括C

优选地，所述填料为硅灰石、硅微粉、天然硫酸钡或滑石粉中至少一种。

优选地，所述防锈颜料为离子交换型防锈颜料，所述离子交换型防锈颜料包括但不限于钙离子交换的二氧化硅型防锈颜料或镁离子交换的二氧化硅型防锈颜料，包括如下牌号的产品：LM-50、LM-30、SHIELDEX C303、SHIELDEX AC 3和SHIELDEX AC 5中的至少一种。

优选地，所述含铝多聚磷酸盐为多聚磷酸铝锶水合物(如

优选地，所述分散剂包括但不限于支化聚酯(BYK-2151、BYK-2152)。

优选地，所述消泡剂包括硅类消泡剂、醚类消泡剂或硅醚类消泡剂中的至少一种，如BYK-054、BYK-A501、BYK-A530或BYK-A535消泡剂中的至少一种。

优选地，所述阳离子引发剂为4-异丁基苯基-4'-甲基苯基碘六氟磷酸盐、双(4-(二苯基锍)苯基)硫醚-双六氟磷酸盐、二[4-二苯基硫苯基]硫醚二六氟锑酸盐、二苯基-(4-苯基硫)苯基锍六氟磷酸盐和二苯基-(4-苯基硫)苯基锍六氟锑酸盐中的至少一种，具体可选用Easepi 1176、Easepi 6992或Easepi 250。

优选地，所述光敏剂为异丙基硫杂蒽酮、2-氯硫杂蒽酮、1-氯-4-丙氧基硫杂蒽酮或2,4-二乙基硫杂蒽酮中的至少一种。

常规的异氰酸酯固化剂均可用于本发明中，所述异氰酸酯固化剂包括但不限于六亚甲基二异氰酸酯缩二脲、六亚甲基二异氰酸酯三聚体或甲苯二异氰酸酯缩聚物中的至少一种，具体可选用如下牌号的产品：Desmodur N 75、Desmodur N 3300、Desmodur N 3390、Desmodur N 3600、Desmodur N 3900或Desmodur L75中的至少一种。

本发明还保护所述双固化防腐涂料的制备方法，其中，B组分为单独的异氰酸酯固化剂，A组分的制备包括如下步骤：

将环氧树脂和活性稀释剂在40～60℃下混合均匀，冷却后加入分散剂、消泡剂、填料、防锈颜料和含铝多聚磷酸盐进行研磨混合，研磨至体系的粒径细度≤25μm，最后加入阳离子光引发剂和光敏剂混合均匀，即可得到所述双固化防腐涂料的A组分。

上述双固化防腐涂料在防腐领域中的应用也在本发明的保护范围之内。

上述双固化防腐涂料在使用时，将所述的涂料A组分和B组分按照一定的比例混合搅拌后，以刷涂、滚涂或喷涂的方式涂覆于基材上，先光固化后自干固化。

所述光固化的条件为：250～410nm紫外线辐照能量计测试下，测得表面曝光能量数值为5000～10000mJ/cm

所述自干固化为在室温(20～30℃)下进行固化。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的技术方案中，环氧树脂和活性稀释剂上的环氧基团能够进行阳离子光固化，达到快速建立初期性能的目的，且相较于常规自由基型光固化，具有收缩率低的特点，有利于建立更好的附着力和制备厚涂层；环氧树脂上的羟基能够与B组分的异氰酸酯固化剂进行羟基-异氰酸酯交联反应，其反应所生成的氨基甲酸酯键能够起到内增韧的效果，进一步提升体系后固化后的附着力和防腐性能。双重固化体系所制备的涂层致密度高，防腐性能优异，附着力好。且，含铝多聚磷酸盐中Al

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。

实施例1～9、对比例1～5

本发明的实施例和对比例提供一系列双固化防腐涂料，其中A组分按照包括如下步骤的方法制备得到：

按照表1和表2中的配方，将环氧树脂和活性稀释剂在50℃下混合均匀，冷却至室温(20～30℃)后加入分散剂、消泡剂，并在1000rpm转速下混合10min，随后加入填料、防锈颜料和含铝多聚磷酸盐进行研磨混合，研磨至体系的粒径细度≤25μm；最后加入阳离子光引发剂和光敏剂，并在500rpm转速下溶解混合20min以混合均匀，即可得到所述双固化防腐涂料的A组分。

将所述的涂料A组合和B组分按照规定的比例混合搅拌后，以刷涂、滚涂或喷涂的方式涂覆于基材上，先光固化后自干固化，即可得到厚度为100～150μm的干膜。

光固化的条件为：需在250～410nm紫外线辐照能量计测试下，测得表面曝光能量数值为5000～10000mJ/cm

自干固化的条件为：25℃下干燥14天。

表1实施例的双固化防腐涂料的配方组成(重量份)

表2对比例的双固化防腐涂料的配方组成(重量份)

性能测试

对上述实施例和对比例得到的双固化防腐涂料的性能进行表征，具体测试项目及测试方法和结果如下：

表3测试项目及测试方法

需要说明的是，本发明中，试验用基材的材质及表面处理均符合GB/T9271-2008的要求。铅笔硬度试验用基材为马口铁板，并使用400#砂纸打磨至St3级。其余试验用基材为喷砂钢板，钢板的除锈等级达到GB/T 8923.1-2011中规定的Sa2.5级，表面粗糙度达到GB/T13288.1-2011中规定的细(G)级。

表4实施例和对比例得到的双固化涂料的测试结果

从上述结果可以看出：

本发明所制备的双重固化防腐涂料具有优异的表面硬度、耐酸碱性、耐盐水性、耐水性、耐油性、耐盐雾性和附着力，可用于重防腐涂装领域。

对比例1中并未添加含铝多聚磷酸盐，对比例2中将含铝多聚磷酸盐替换成了磷酸锌，对比例3中的含铝多聚磷酸盐的添加量过大，得到的防腐涂层的性能显著下降。

对比例4中将阳离子光固化体系替换为自由基光固化体系，得到的涂层的性能显著下降，这是由于：①自由基型光固化相较于阳离子型光固化，深层固化能力弱，影响了附着力性能；②自由基型光固化体系的体积收缩率较阳离子型光固化更大，制备厚膜化的防腐涂层时，涂层内应力大，易产生微裂纹影响其防腐性能和附着力。

对比例5中不含有异氰酸酯固化剂，涂层底部接受的光照辐射强度弱，交联程度低，影响了涂层与基材的结合力，附着力差，同时防腐性能下降。

最后所应当说明的是，以上实施例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，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。