改性醇酸低播焰船舱漆的制备及应用

   日期:2021-06-11     浏览:275    
核心提示:0 前言随着改革开放的不断深入及对外经济贸易的蓬勃发展,尤其是加入WTO 后,我国船舶工业的发展已进入快速成长期。资料显示:我
0 前言
随着改革开放的不断深入及对外经济贸易的蓬勃发展,尤其是加入WTO 后,我国船舶工业的发展已进入快速成长期。资料显示:我国外贸海运每年以8%~10% 的速度增长,2006 年,我国已拥有运输船舶21 万艘,8 600 多万载重吨,成为世界上拥有大运输船队的国家之一;全国造船订单持有量占全球新增总量的35% 以上,跃升世界前3 位。今后5~10 年是我国船舶工业发展极为重要的战略机遇期,也是船舶配套产业船舶漆发展的一个千载难逢的机会。当前,上主要工业国家都强制要求船舶制造企业在船舶内舱、走廊、餐厅等人员活动、聚集场所涂装安全低毒的低播焰涂料以确保人员生命财产安全。改性醇酸低播焰船舱漆就是在现代工业、造船业及交通运输业对涂料新产品这种特殊需求的时代背景下应运而生的。

1 实验部分
1.1 原材料
有机硅树脂、210 酚醛树脂、醇酸树脂、二氧化钛、纳米氧化锌、纳米气相二氧化硅、超细硫酸钡、复合干燥剂、200# 溶剂汽油、甲乙酮肟、氢氧化锂等。

1.2 制备工艺
1.2.1 醇酸树脂的制备
将53 份豆油和8 份亚麻油或桐油加入反应釜,搅拌升温,通入CO2,升温到120℃,加入0.02~0.04份氢氧化锂,继续升温到240℃时加入15.5 份季戊四醇,在230~240℃时保温,醇解。1 h 后取样测定容忍度:将1 体积的样品与5 体积的95% 乙醇置于100 mL 烧杯内混合均匀,溶液呈清晰透明状态,表明醇解完成。之后降温到160℃,加入26.9 份苯二甲酸酐和6 份二甲苯进行酯化,升温到(200±2)℃,保温1 h 后再升温到220℃回流脱水,至230℃时保温。当酸价和粘度都达到技术要求时停止加热,降温到140℃以下,用200#溶剂汽油兑稀,过滤,包装。

1.2.2 有机硅树脂的制备
将412 份水、30 份丁醇和41 份二甲苯加入反应釜,开动搅拌,将62.5 份苯基三氯硅烷、165.0 份甲基二氯硅烷和165 份二甲苯于容器中混合均匀,缓慢向反应釜内滴加,约6 h 加完;反应釜夹套通冷却水,控制釜内液料温度不超过22℃。滴加完毕后,停止搅拌,静置1 h,使釜内液体分层,放出有水部分,加入净水搅拌进行水洗,静置至沉淀分层,放水,如此循环洗至中性。后将有机硅树脂液投入蒸馏釜中进行真空蒸馏以脱除水分及部分溶剂,控制温度不超过70℃,浓缩到不挥发分达(55+2)%,过滤,包装。

1.2.3 有机硅改性醇酸树脂的制备
将25份经1.2.2制备的有机硅树脂和75份经1.2.1制备的醇酸树脂加入反应釜中,升温至173~175℃,共沸分水,除尽水,升温至190~200℃,保温。取样与二甲苯按质量比6∶4 充分溶解后用格氏管测粘度,待粘度达到2.5~3 s 时,停止加热,冷却至140℃以下,用200# 溶剂汽油溶解兑稀,过滤,包装。

1.2.4 210 酚醛改性醇酸树脂的制备
在1.2.1 醇酸树脂制备过程中,当醇解反应完毕时,降温到200℃,分批缓慢加入投料总量5% 的210 酚醛树脂,加完后升温至210℃,立即停止加热,冷却降温至200℃以下,投入已事先加入200#溶剂汽油的兑稀锅中搅拌兑稀、冷却、过滤,包装。

1.2.5 改性醇酸低播焰船舱漆的制备
实验配方:
原材料 用量/%
有机硅改性醇酸树脂 16
210 酚醛改性醇酸树脂 22
金红石型钛白粉 20
高色素炭黑 0.05
纳米氧化锌 2
超细氢氧化铝 19
超细沉淀硫酸钡 10
纳米气相二氧化硅 0.5
复合干燥剂 0.4
甲乙酮肟 0.1
200# 溶剂汽油 余量
主要工艺流程如下:

2 结果与讨论
2.1 催化剂用量与醇解反应温度的控制
醇解反应是油(即甘油三脂肪酸酯)与醇共热转变为单甘油酯的过程,所用催化剂为分析纯氢氧化锂,用量约为树脂量的0.02%~0.10%。催化剂用量不足会导致醇解反应延长;反之,催化剂用量过多,将缩短醇解终点的反应时间,同时引起酯化时粘度进展加快,控制不好将造成醇酸树脂发浑不透明,使漆膜抗水性能和耐候性能降低。醇解反应通常在240℃下进行,温度太低,将影响醇解速度,从而延长反应时间;温度太高可缩短醇解时间,但造成树脂色泽加深,同时会导致聚合和多元醇醚化等副反应。所以应严格控制醇解反应的温度。

2.2 醇酸树脂酯化反应终点的控制
酯化是制造醇酸树脂的主要化学反应:

酯化反应终点通常是通过控制酸价和粘度使其达到规定的技术要求来进行控制。酸价的大小表示一定的反应程度,粘度的高低则表示树脂分子链节的长短。生产时,一般是在酸价达到技术指标后,再将粘度在一定时间内维持到合格的指标范围,如粘度上升较快,酸价下降迟缓,达不到指标要求,则要密切注意树脂的胶化问题。
2.3 醇酸树脂粘度对涂料性能的影响
粘度与树脂相对分子质量的大小密切相关,相对分子质量越大粘度越大,反之则小。粘度的大小影响到涂料的一系列性能,如干燥性、耐水性、施工性和颜料分散性等。

2.4 醇酸树脂酸价对涂料性能的影响
酸价的大小反映出树脂酯化反应的深度。保持一定的酸价对颜料有一定的润湿和稳定作用,还能增加漆膜附着力,提高其机械性能。但若酸价太高,会造成漆膜抗水性不良或者导致使用碱性颜料(如氧化锌、锌黄、红丹等)的油漆在贮存过程中产生增稠甚至肝化等弊病。

2.5 纳米材料对涂料性能的影响
2.5.1 纳米氧化锌(ZnO)
具有良好的耐光、耐候性能,不粉化,热稳定性好,其熔点高达(1 975±25)℃,无毒无味,对微生物(细菌、霉菌、病毒甚至包括藻类和原生物)具有很强的杀菌能力。

2.5.2 纳米气相二氧化硅(SiO2)
无定型白色粉末,表面存在不饱和的残键及不同键合状态的羟基,分子呈三维网状结构,能对漆膜形成屏蔽作用,达到抗紫外老化和热老化目的,同时可提高漆膜中颜料的悬浮性(即防沉淀性),具备优异的触变性能。配方中加入一定比例的纳米氧化锌和纳米气相二氧化硅,可提高漆膜的耐沾污性和耐洗刷性,降低基料用量和生产成本,减少烟气和毒性,提高体系的CPVC(油漆中的临界颜料体积浓度),改善漆膜的综合性能。

2.6 改性醇酸树脂对涂料性能的影响
配方中用有机硅树脂、210 酚醛树脂对醇酸树脂进行改性,极大地提高了醇酸树脂漆膜的耐温、耐潮湿、抗水、抗盐雾及抗化学品等综合性能。

2.7 产品技术指标
改性醇酸低播焰船舱漆的理化性能检测结果如表1~3 所示。


表2 产品燃烧特性试验结果

注:由上海远东防火试验中心检测。

表3 产品耐火试验观察情况记录

注:由上海远东防火测试中心检验。

3 结语
低播焰性能是船用饰面材料燃烧性能的一个重要指标。改性醇酸低播焰船舱漆投放市场以来,由于其工艺简便,价格低廉,产品中不含苯类及重金属等有毒物质,符合国家高新技术产品目录2000版06030611 条款要求,深受国内外广大客户的青睐。其潜在商机巨大,必将得到越来越广泛的应用。
致谢:本文承蒙上海造漆厂杨和永高工审阅,深表谢意!
 









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