環(huán)氧粉末涂料組合物、方法和制品的制作方法
【專利說明】環(huán)氧粉末涂料組合物、方法和制品
【背景技術(shù)】
[0001] 熔結(jié)環(huán)氧（FBE)粉末和液體樹脂常常用于油、氣和建筑工業(yè)中所用的鋼制管道和 金屬的防腐?？蓪⑦@些涂料施用到多種部件上以防腐蝕。示例性應(yīng)用包括閥門、泵、分水鞍、 歧管、管道支吊架、梯子、網(wǎng)線、鋼筋、電纜和鋼纜、I型鋼梁、柱型線圈、錨固板、支軸，等等。
[0002] 所需的FBE涂層具有優(yōu)異的物理特性以限制運送、安裝和操作期間的損壞。對涂 層造成的損壞可導(dǎo)致涂層所保護的金屬表面受腐蝕的可能性增加，并且可最終導(dǎo)致使用壽 命縮短。由于灰渣和粗砂可在運輸期間滲透到涂層中，因此所需的涂層具有優(yōu)異的抗穿透 性和抗鑿刻性。另外，所需的涂層對安裝期間回填或裝卸設(shè)備具有高抗沖擊性。另外，被涂 覆的基底通常在安裝期間彎曲，例如用以貼合基體輪廓，并且應(yīng)足夠柔韌以防止損傷涂層。
[0003]已進行了若干嘗試來使FBE涂層能夠更抗機械損傷。例如，可增加整個涂層的厚 度來提供附加的沖擊和磨損吸收；然而，隨著涂層厚度的增加，涂層的柔韌性降低。還可增 加填料載量；但是，較高填料載量可顯著降低FBE涂層的柔韌性。如先前所提及的，涂層的 柔韌性在安裝期間是非常重要的。因此，對于FBE涂料組合物來說，實現(xiàn)特性的平衡，尤其 是韌度和柔韌性之間的平衡是困難的但是是重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本公開提供粉末涂料組合物，具體地講熔結(jié)環(huán)氧（FBE)粉末涂料組合物，所述組 合物提供保護性環(huán)氧涂層，具體地講柔性的且抗損壞的環(huán)氧涂層。本公開的涂料組合物是 "粉末涂料組合物"，這意味著組合物是不帶有溶劑的100%固體系統(tǒng)。
[0005] 此類涂料組合物包括固體可交聯(lián)的環(huán)氧樹脂（即，熱固性環(huán)氧樹脂粉末）和 核-殼橡膠粒子。顯著地，核-殼橡膠粒子的添加顯著增大所得涂層的柔韌性，而不對涂層 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度造成不利影響，即使是在高填料載量下。
[0006] 在一個實施例中，提供一種粉末涂料組合物，該粉末涂料組合物含有的組分包括： 固體可交聯(lián)的環(huán)氧樹脂（即，熱固性環(huán)氧樹脂粉末）；基于涂料組合物的總重量計不超過10 重量百分比（重量％)的量的核-殼橡膠粒子；固化劑；以及基于涂料組合物的總重量計至 少25重量％的量的填充材料；其中所述組分被選擇并且以一定量使用以提供不具有密度 減小，或如果存在密度減小，相對于涂料組合物的理論密度，密度減小不超過15%的固化涂 層。
[0007] 在一個實施例中，提供一種粉末涂料組合物，該粉末涂料組合物含有的組分包括： 具有大于700的環(huán)氧當(dāng)量的固體可交聯(lián)環(huán)氧樹脂；基于涂料組合物的總重量計不超過10重 量％的量的含二烯的核-殼橡膠粒子；固化劑；以及基于涂料組合物的總重量計至少25重 量％的量的包含無機非金屬填料的填充材料；其中粉末涂料組合物在被施用于基底并且固 化時，形成非多孔（nonporous)涂層。
[0008] 在一個實施例中，提供一種保護制品的方法，該方法包括：用粉末涂料組合物涂覆 制品，該粉末涂料組合物所包含的組分包括：固體可交聯(lián)環(huán)氧樹脂；基于涂料組合物的總 重量計不超過10重量％的量的核-殼橡膠粒子；固化劑；以及填充材料；其中所述組分被 選擇并且以一定量使用以提供不具有密度減小，或如果存在密度減小，相對于涂料組合物 的理論密度，密度減小不超過15%的固化涂層；以及在將該組合物設(shè)置在制品上的同時， 固化該組合物。
[0009] 本公開還提供固化涂層和其上具有固化涂層的制品。
[0010] 在一個實施例中，提供一種制品，該制品包括：具有外表面的基底；以及設(shè)置在外 表面的至少一部分上的固化涂層；其中固化涂層是通過使本公開的粉末涂料組合物固化 (即，聚合和/或交聯(lián)）來制備的。
[0011] 在一個實施例中，提供一種通過本公開的方法制備的制品。
[0012] 在一個實施例中，提供一種制品，該制品包括：具有外表面的基底；以及設(shè)置在外 表面的至少一部分上的固化涂層；其中該固化涂層包括：交聯(lián)環(huán)氧樹脂；摻入交聯(lián)環(huán)氧樹 脂的核-殼橡膠粒子，其中核-殼橡膠粒子以基于涂層的總重量計不超過10重量％的量 存在；以及摻入交聯(lián)環(huán)氧樹脂的填充材料，其中填充材料以基于涂層的總重量計至少25重 量％的量存在；其中固化涂層按照在_30°C下的CSA Z245. 20-02-12. 11柔韌性測試，顯示 為至少3.0度/管徑。
[0013] 本文，"室溫"或" RT "是指20 °C至30 °C或優(yōu)選地20 °C至25 °C的溫度。
[0014]當(dāng)術(shù)語"包括"和其變型在說明書和權(quán)利要求書中出現(xiàn)時，這些術(shù)語并不具有限制 性含義。
[0015] 詞語"優(yōu)選的"和"優(yōu)選地"指在某些情況下可提供某些有益效果的本發(fā)明實施例。 然而，在相同的情況或其它情況下，其它實施例也可以是優(yōu)選的。此外，對一個或多個優(yōu)選 實施例的敘述并不暗示其他實施例是不可用的，且并非意圖將其他實施例排除在本發(fā)明的 范圍之外。
[0016] 在本專利申請中，諸如"一個"、"一種"和"所述/該"之類的術(shù)語并非僅指單一實 體，而是包括一般類別，其具體實例可用于舉例說明。術(shù)語"一個"、"一種"和"所述/該"可 與術(shù)語"至少一個"互換使用。其后跟隨列舉的短語"至少一個"和"包含至少一個"是指所 列舉中項目的任何一個以及所列舉中兩個或更多個項目的任何組合。
[0017] 如本文所用，術(shù)語"或"通常按其通常的意義使用，包括"和/或"，除非上下文清楚 地指出并非如此。術(shù)語"和/或"意指所列要素的一個或全部，或所列要素的任何兩個或兩 個以上的組合。
[0018] 同樣在本文中，所有的數(shù)字均假定受術(shù)語"約"的修飾并優(yōu)選由術(shù)語"精確地"修 飾。如本文所用，關(guān)于測得的量，術(shù)語"約"指測得的量中如進行測量并一定程度地小心操 作的技術(shù)人員將預(yù)期的與測量的目標和所用測量設(shè)備的精確度相稱的偏差。
[0019] 另外，本文通過端點表述的數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)包含的所有數(shù)值以及端值（例 如，1 至 5 包括 1、1. 5、2、2. 75、3、3. 80、4、5 等）。
[0020] 本發(fā)明的上述
【發(fā)明內(nèi)容】
并非旨在描述本發(fā)明所公開的每個實施例或每種實施方 式。以下描述更具體地例示了示例性實施例。在本專利申請全文的若干地方，通過實例列表 提供指導(dǎo)，實例可用于多種組合中。在每一種情形下，所列舉的列表僅僅作為代表性群組， 而不應(yīng)被理解為排他性列表。
【附圖說明】
[0021] 圖1為根據(jù)本公開的示例性實施例的設(shè)置在管道基底上的涂層的透視圖。
【具體實施方式】
[0022] 本公開整體涉及防腐性環(huán)氧涂層，具體地講熔結(jié)環(huán)氧（FBE)粉末涂料組合物的領(lǐng) 域。具體地講，本公開涉及更具柔性且抗損壞的環(huán)氧涂層。
[0023] 圖1為與基底（例如管道12) -起使用的本公開的FBE涂層10的透視圖。涂層 10來源于本公開的組合物，該組合物增加涂層10的延伸率性能，而不會對其它涂層特性， 諸如涂層10的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度產(chǎn)生不利影響。從涂層10的延伸率性能可獲得抗損壞的柔 性涂層。涂層10可以是單層熱固性環(huán)氧涂層或多層熱固性環(huán)氧涂層的最外層，并且可具有 高抗沖擊性和耐磨性，從而使得涂層10耐用并且能夠承受管道12或其它基底在運輸和使 用中所涉及的正常磨損和劃傷。因此，本公開的示例性實施例提供涂層10,該涂層10是更 具柔性的抗損壞涂層，其保持了在極端環(huán)境諸如戶外管道和建筑場所所需的韌性。
[0024] 這些特征使涂層10尤其適于（甚至在極端環(huán)境條件下）在運輸和建筑場所使用 期間保護管道、鋼筋和其它金屬基底，尤其鋼基底。雖然圖1對作為基底的管道進行了描 述，但是可將涂層10施用到任何基底，優(yōu)選含金屬的基底，其中耐腐蝕性是所期望的特征。 此類基底包括但不限于：管道、閥門、泵、分水鞍、歧管、管道支吊架、梯子、網(wǎng)線、鋼筋、電纜 和鋼纜、I型鋼梁、柱型線圈、錨固板和支軸。
[0025] 可將本公開的涂料組合物施用到多種基底表面。合適的基底包括聚合物材料、玻 璃、陶瓷材料、復(fù)合材料和含金屬的表面。涂層尤其可用在含金屬的基底上，諸如金屬、金屬 氧化物和各種合金。鋼基底尤其受到關(guān)注。涂層可以提供耐化學(xué)性、耐腐蝕性、耐水性或它 們的組合。
[0026] 可將本公開的涂料組合物直接施用到基底例如鋼制管道，但是也可施用到對基底 (尤其是鋼）具有更好的粘附性的一個或多個涂層的頂部上。兩層（雙涂層或雙層）系統(tǒng) 可提供獨特的特征，因為每一層可被設(shè)計成產(chǎn)生優(yōu)于單層涂層的那些的性能結(jié)果。本公開 的組合物尤其適合用作雙層涂層系統(tǒng)的頂層或頂涂層。使用兩層，尤其兩層熔結(jié)環(huán)氧可相 較于單個層（即，單個涂層）顯著提高抗損壞性。初級涂層（即，直接涂覆在基底上的層） 通常是被設(shè)計作為防腐蝕系統(tǒng)的一部分的涂層材料。這意味著初級層具有良好的初始粘 附性并且在暴露于熱水或其它環(huán)境因素之后保持粘附性。頂層或最外層可提供在裝卸、運 輸和建筑期間抵抗沖擊或鑿刻的另外的抗機械損壞性。通常，在初級層處于熔融階段時沉 積頂層，但這并非在所有情況下都是必要的。此類多層系統(tǒng)描述于名稱為Fusion-Bonded Epoxy :A Foundation for Pipeline Corrosion Protection(恪結(jié)環(huán)氧：管道防腐蝕的 基礎(chǔ)）（J.Allen Kehr，2003 年，Na