CN104130664A - 阻燃抗静电高耐磨涂料及其制作方法 - Google Patents

Abstract

阻燃抗静电高耐磨涂料及其制作方法，属于一种应用于金属、复合材料、硬质塑料等底材的表面涂料及其制备领域，可广泛应用于煤矿、油罐、煤炭运输、码头等设备的涂装。包含甲、乙双组分；甲组分的配方包括环氧树脂、活性稀释剂、流平剂、消泡剂、硅烷类偶联剂、导电填料、耐磨填料和阻燃剂；乙组份配方包括胺类固化剂、促进剂；其特征在于，甲组分配方还包括流平剂c、流平剂D、氧化锌晶须和导电云母粉。本发明所公开的阻燃抗静电高耐磨涂料，具有常温固化和燃烧时具有低烟的特性。该涂料对极性表面附着力优异，特别适用于玻璃钢、金属等极性表面的涂覆，具有优异的防腐性能。

Description

阻燃抗静电高耐磨涂料及其制作方法

技术领域

本发明属于一种应用于金属、复合材料、硬质塑料等底材的表面涂料及其制备领域，可广泛应用于煤矿、油罐、煤炭运输、码头等设备的涂装。

背景技术

高聚物和玻璃钢制品具有很高的电绝缘性，这在很多领域特别是电子、电器领域是好的性能。但这些材料表面容易积聚静电，静电荷的不断积聚，就会引发火花放电。一些存在易燃易爆物品的环境，如易燃易爆物品的运输和和煤炭开采、隧道的施工等场所，因为存在瓦斯气体，故要防止静电释放产生的火花放电引发火灾或爆炸的发生。在这些特定的场合，就需要对材料的表面进行导静电改性，消除或避免材料表面积聚静电。

另一方面，复合材料成型工艺灵活，其结构和性能具有很强的可设计性，可以通过结构设计选择、材料选择和工艺参数选定赋予复合材料的性能最佳化。但是，如果玻璃纤维增强环氧复合材料要同时保证达到阻燃、表面抗静电性和高耐磨的要求，就需要同时加入大量的阻燃剂、抗静电剂和耐磨剂，其工艺性就会变得很差，强度、耐腐蚀性、耐久性、耐疲劳性等各项性能也会大大降低。

在复合材料表面涂覆抗静电耐磨涂料，是消除复合材料表面静电的有效途径。当前未见适宜于玻璃钢表面涂覆的兼具优异的阻燃性、抗静电性、高耐磨性、高机械性能的涂料制品。在先专利申请“高固体份防静电环氧地坪涂料及生产方法”（公开号CN 1594470A），将氧化锌晶须和导电云母粉用于地坪涂料的制备中。但是，同时兼具高耐磨、阻燃、抗静电的涂料未见报道。上述的氧化锌晶须和导电云母粉制得的地坪涂料虽然具有持久的抗静电性能，但无阻燃性，其耐磨性也达不到煤矿井下用设备高耐磨要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻燃抗静电高耐磨涂料及其制作方法，以利用氧化锌晶须增强树脂的同时，获得永久不衰减的高抗静电性能、高阻燃性能和优异的耐磨性能。

本发明所提供的阻燃抗静电高耐磨涂料，包含甲、乙双组分；甲组分的配方包括环氧树脂、活性稀释剂、流平剂、消泡剂、硅烷类偶联剂、导电填料、耐磨填料和阻燃剂；乙组份配方包括胺类固化剂、促进剂；其特征在于，甲组分配方还包括流平剂c、流平剂D、氧化锌晶须和导电云母粉。

所述的导电填料可以是导电炭黑和/或石墨粉。

上述的耐磨填料可以是稀土耐磨填料、金刚砂、刚玉粉、二硫化钼、四氟乙烯粉和尼龙粉等具有抗磨作用的填料，使用其中任意一种或多种的组合均可。

所述的阻燃剂可使用卤系阻燃剂、氯代磷酸酯、氢氧化铝、三氧化二锑等，最好配合使用硼酸锌吸烟剂，从而获得极高的阻燃性和燃烧时的低放烟性。

乙组分的胺类固化剂是指脂肪族胺类固化剂或磷改性脂肪族胺固化剂以及他们的混合物。

本发明所提供的阻燃抗静电高耐磨涂料，其最佳配方 (重量份数)为：

    甲组分：

环氧树脂         100      

活性稀释剂       10～20    

流平剂           0.2～1  

消泡剂           0.2～1  

硅烷类偶联剂     0.5～5

氧化锌晶须       20～40  

导电云母粉       20～50  

导电炭黑         0～5

石墨粉           0～20    

阻燃剂           30～200 

耐磨填料         20～100

乙组分：

胺类固化剂      100

促进剂            0～10

甲、乙组分配比为100：5～40。

本发明的阻燃抗静电高耐磨涂料的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

    1）A组分的制备：

步骤1-1：按配方量称取环氧树脂、溶剂、活性稀释剂和各类助剂依次加入分散缸中，搅拌溶解完全，以获得基料；

步骤1-2：按配方量称取除氧化锌晶须以外的所有填料、染料，在搅拌下投入上述基料中，中速(500～800转/份)分散30分钟，然后高速(1000～1500 转／分)分散30分钟，球磨或乳化机粉碎乳化50分钟；

步骤1-3：按配方量称取氧化锌晶须，在慢速搅拌下再投入上述体系，慢速分散（500转/分以下）分散30分钟以上，分散均匀后过滤包装，得到涂料A组分；

2）B组分的制备：

步骤2-l：按配方量称取胺类固化剂与促进剂及适量溶剂，依次投入分散缸中，高速(1000～1500转／分)分散5～15分钟；

步骤2-2：过滤包装即可得到B组分。

 本发明的积极效果主要表现在以下方面：

⑴利用四针状氧化锌晶须的导电性提高涂料的表面抗静电性，配合使用导电云母粉，赋予本发明不衰减的永久表面抗静电性。  

⑵ 利用四针状氧化锌晶须耐磨防滑特性，配合使用高耐磨材料，赋予本发明极高的耐磨性；

⑶四针状氧化锌晶须的增强作用，赋予本发明较高的本体强度和附着力；

⑷利用可室温固化的胺类固化剂，实现涂料的常温、低温固化；

⑸使用阻燃剂，并配合使用硼酸锌吸烟剂，赋予本发明极高的阻燃性和燃烧时的低放烟性；

⑹ 使用偶联剂，将基体树脂和各种填料架桥偶联，提高界面粘结，进一步提高本发明的界面性能，宏观上进一步提高了强度、附着力和耐水性。

综上所述，本发明所公开的阻燃抗静电高耐磨涂料及其制作方法，提供了一种高阻燃、高抗静电性的高耐磨涂料，该涂料具有常温固化和燃烧时具有低烟的特性。该涂料对极性表面附着力优异，特别适用于玻璃钢、金属等极性表面的的涂覆，具有优异的防腐性能。

具体实施方式

本发明中选用了双酚A型的低分子量环氧树脂(环氧当量220左右)，例如国产E=44或E=51。为了获得好的阻燃性，本发明还混用了溴化双酚A环氧树脂。

本发明中复合使用了新型四针状氧化锌晶须(简称T-ZnOw)和纳米包覆导电云母粉，使两者产生协同作用。导电云母粉是采用纳米技术在云母表面包覆一层或几层纳米导电物质复合而成，其粉体电阻率可达到100Ω·cm。T-ZnOw则具有独特的立体四针状结构，当其分散到基材中时能在体系中形成非常有效的三维网状导电通道，因而所需添加量远小于球形或片状填料；并且其导电性是电子传导，稳定性高。两者复合使用，发挥协同作用，比各自单独使用导电效果更优。

本发明配方中使用了流平剂和消泡剂复合体系，其中流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，如德国比克公司的BYK-306、广州陆欧公司的 B-403等，消泡剂是聚丙烯酸酯破泡聚合物和聚硅氧烷的溶液，如德国比克公司的BYK-141和广州陆欧公司的 L-560等。适量复合使用流平剂、消泡剂能防桔皮、缩孔、气泡，促进颜料润湿，提高光泽，增进平滑等作用。

   本发明甲组分配方中可使用芳烃类溶剂(如甲苯、二甲苯等)、酮类溶剂（丙酮、甲乙酮）、酯类溶剂（乙酸乙酯、乙酸丁酯）、有机膨润土或白炭黑等防沉剂，使体系具有良好的贮存稳定性、良好的施工工艺性，根据实际需要还可加入适量染料调制所需颜色。

本发明乙组分配方中所述的胺类固化剂，它与甲组分形成的混合体系可于常温固化也可用于中温固化，粘度低、施工性好，固化后漆膜光泽高，并具有优异的理化性能，良好的阻燃抗静电性能，突出的耐磨性。视环境温度情况和固化速度的要求，可添加胺类固化剂量0-10％的促进剂，如2,4,6一三(二甲胺基甲基)苯酚(商品名DMP-30)促进固化。

本发明解决了因各种助剂、填料的加入降低环氧树脂工艺性和大大降低环氧固化物硬度的缺点，可获得高阻燃高抗静电性的高耐磨无溶剂环保涂料，可用于在复合材料表面涂覆，是消除复合材料表面静电的有效途径。这种夹层结构既保留了玻璃钢制品的高强度等优异的物理机械性能，又赋予玻璃钢制品表面优异的抗静电性和极高的耐磨性。从而满足特定场合下既要高强度、高阻燃，又要高抗静电和高耐磨的特殊要求。这样可以大大提高煤矿井下采煤用玻璃钢制品的各项性能，大大提高玻璃钢设备的使用可靠性、使用安全性和使用寿命。

实施例1：

 甲组分制作：将低分子量E44双酚A环氧树脂100phr、溴化环氧树脂50phr，新戊二醇双缩水甘油醚（678稀释剂）20 phr，磷酸酯类阻燃剂20phr, 流平剂BYK-306  0.5phr ,消泡剂BYK-141 0.5phr, KH560偶联剂5phr, 依次称入容器中，搅拌下溶解完全。加入有机膨润土防沉剂2phr, 导电云母粉25phr, 三氧化二锑5 phr, 硼酸锌 10 phr, 金刚砂100 phr，中速(500～800转/分钟)分散30分钟，然后高速(1000～1500 转／分钟)分散30分钟，球磨或乳化机粉碎乳化50分钟；之后加入T-ZnOw 20phr，慢速分散（500转/分以下）分散30分钟以上，分散均匀后过滤包装，得到涂料A组分；

乙组分制作：将三—[2-氨基乙基]磷酰胺固化剂100phr、DMP-30固化促进剂10phr称入反应釜中搅拌溶解完全，过滤包装制得B组分。

按上述生产方法得到产品后，按甲：乙=10：1的比例混合均匀后，涂覆于绝缘石棉板基材表面。固化后漆膜表面平滑美观，无桔皮、缩孔现象，48小时后测试该样板表面电阻为10⁵～10⁶Ω，磨耗≤0.01。

实施例2：

甲组分制作：低分子量双酚A环氧树脂E51 100phr、新戊二醇双缩水甘油醚（678稀释剂）20 phr，磷酸酯类阻燃剂20phr,流平剂BYK-306  0.5phr ,消泡剂BYK-141 0.5phr, KH560偶联剂5phr,  依次称入容器中，搅拌下溶解完全。 加入有机膨润土防沉剂2phr, 导电云母粉30phr, 十溴二苯醚 50phr，三氧化二锑8 phr, 刚玉粉100 phr，二硫化钼20 phr，片状石墨粉10 phr中速(500～800转/分钟)分散30分钟，然后高速(1000～1500 转／分钟)分散30分钟，球磨或乳化机粉碎乳化50分钟；加入T-ZnOw 20phr，慢速分散（500转/分以下）分散30分钟以上，分散均匀后过滤包装，得到涂料A组分；

乙甲组分制作：将PAA-500酚醛胺固化剂100phr、DMP-30固化促进剂5phr称入反应釜中搅拌溶解完全，过滤包装制得B组分。

按上述生产方法得到产品后，按甲：乙=15：l的比例混合均匀后，用高压无气喷涂机喷涂，固化后漆膜表面平滑美观，无桔皮、缩孔现象，48小时后测试该耐磨涂料表面电阻为10⁵Ω，磨耗≤0.01。

Claims (8)

1.一种阻燃抗静电高耐磨涂料，包含甲、乙双组分；甲组分的配方包括环氧树脂、活性稀释剂、流平剂、消泡剂、硅烷类偶联剂、导电填料、耐磨填料和阻燃剂；乙组份配方包括胺类固化剂、促进剂；其特征在于，甲组分配方还包括流平剂c、流平剂D、氧化锌晶须和导电云母粉。

2.根据权利要求1所述的阻燃抗静电高耐磨涂料，其特征还在于，所述的导电填料是导电炭黑和/或石墨粉。

3.根据权利要求2所述的阻燃抗静电高耐磨涂料，其特征还在于，所述的耐磨填料是稀土耐磨填料、金刚砂、刚玉粉、二硫化钼、四氟乙烯粉和尼龙粉其中任意一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的阻燃抗静电高耐磨涂料，其特征还在于，所述的阻燃剂是指卤系阻燃剂、氯代磷酸酯、氢氧化铝、三氧化二锑。

5.根据权利要求4所述的阻燃抗静电高耐磨涂料，其特征还在于，与所述的阻燃剂配合使用有硼酸锌吸烟剂。

6.根据权利要求1所述的阻燃抗静电高耐磨涂料，其特征还在于，所述的乙组分的胺类固化剂是指脂肪族胺类固化剂或磷改性脂肪族胺固化剂、或他们的混合物。

7.根据权利要求2所述的阻燃抗静电高耐磨涂料，其特征还在于，其配方为：

甲组分：

环氧树脂         100      

活性稀释剂       10～20    

流平剂           0.2～1  

消泡剂           0.2～1  

硅烷类偶联剂     0.5～5

氧化锌晶须       20～40  

导电云母粉       20～50  

导电炭黑         0～5

石墨粉           0～20    

阻燃剂           30～200 

耐磨填料         20～100

乙组分：

胺类固化剂      100

促进剂            0～10

甲、乙组分配比为100：5～40。

8.一种阻燃抗静电高耐磨涂料的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）A组分的制备：

步骤1-1：按配方量称取环氧树脂、溶剂、活性稀释剂和各类助剂依次加入分散缸中，搅拌溶解完全，以获得基料；

步骤1-2：按配方量称取除氧化锌晶须以外的所有填料、染料，在搅拌下投入上述基料中，中速分散30分钟，然后高速分散30分钟，球磨或乳化机粉碎乳化50分钟；

步骤1-3：按配方量称取氧化锌晶须，在慢速搅拌下再投入上述体系，慢速分散30分钟以上，分散均匀后过滤包装，得到涂料A组分；

2）B组分的制备：

步骤2-l：按配方量称取胺类固化剂与促进剂及适量溶剂，依次投入分散缸中，高速分散5～15分钟；

步骤2-2：过滤包装即可得到B组分。