CN100469847C - 一种耐磨耐腐蚀纳米复合环氧富锌涂料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨耐腐蚀纳米复合环氧富锌涂料的制备方法，是在环氧富锌涂料中，加入2～15%(重量百分比)经有机表面活性剂包覆处理的纳米级功能粉体。该纳米级功能粉体选自氧化钛、氧化硅、氧化锌、氧化镍、氧化铝、氧化铬、氧化锰、硫酸钡中的一种或二种的混合物，纳米粉体先在少量环氧树脂中采用球磨、砂磨或高速乳化工艺进行分散，制得浆液，然后将该浆液与环氧富锌涂料本体均匀混合，最终可得到高耐磨耐腐蚀性纳米复合环氧富锌涂料。应用本发明环氧富锌涂膜的耐腐蚀性能和抗划伤性得到了显著的提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于环氧树脂的涂料组合物的制备方法，更具体的说是涉及一种添加纳米功能粉体的环氧富锌涂料的制备方法。
背景技术
海洋是腐蚀性非常严酷的环境，海洋工程设施及海洋舰船的几乎所有部位都需要进行防腐蚀保护，因此海洋防腐涂料所包括的范围非常广泛，且都属于重防腐涂料的范畴，如防锈底漆、船壳漆、甲板漆、内舱漆、集装箱涂料、海港设施及平台涂料、油罐涂料、海水冷却管道及海上输油管道用涂料等。富锌涂料是目前海洋工程防护涂料的热点之一。最早的富锌涂料是由澳大利亚人Victov Nightingale在上个世纪30年代发明的用水玻璃加入等量锌粉配制而成的无机富锌漆。经过约70年的发展，富锌涂料日趋成熟，并开发出了许多类型，成功地对轮船、海上采油平台、码头、闸门、贮罐、管道、桥梁等进行了良好的防护。近20年来，底漆采用富锌底漆、中间漆采用环氧云母氧化铁漆、面漆采用高性能耐候漆的涂装体系已成为国内外现代大型钢结构建造物防腐蚀涂装共同采取的措施。
随着人类向海洋大举挺进，海洋经济和海洋产业进一步升级和向多元化发展，人们对于环氧富锌涂料提出了更高的要求，例如高防护性能、低资源消耗及环境生态友好等。目前，环氧富锌涂料的开发已不再是仅仅注重涂料的防护性，科研人员一直试图在提高环氧富锌涂料防护性能的同时提高其综合性能。人们发现提高环氧富锌涂料的综合性能，其关键是进一步提高环氧富锌涂料成膜后涂层整体的质量，高耐海水腐蚀性、抗划伤性能等是其重要的特征。实践表明，提高环氧富锌涂料涂膜质量的关键在于选用高性能环氧富锌涂料。
目前，通用的环氧富锌涂料由树脂，锌粉等填料及辅助材料所组成。依据经典的涂膜腐蚀失效机理，在腐蚀介质中涂膜的腐蚀失效通常有三种形式：一是涂层与基体的附着力差，出现脱落；二是涂层自身受到酸、碱、盐等介质的侵蚀而丧失了对基体的保护；三是涂层存在缺陷(如针孔)或涂层抗渗性差，象Na+、Cl-等离子可以通过扩散，从而使涂层的电阻大大下降造成局部腐蚀。环氧富锌涂层表面抗划伤性能主要取决于涂层表面显微及耐磨性能。通常提高涂膜耐海水腐蚀性、抗划伤性性能的主要途径是采用高性能树脂和高品质填料及辅料等。但是，在树脂和涂料填料这些传统生产领域中，国外公司占据绝对的优势。国外公司涂料已掌握并大量垄断了高性能树脂、颜料和填料等生产、分离和提纯等关键技术，国内企业在该领域无优势可言。纳米科技的发展为国内企业提升传统产业技术含量提供了新的机遇。纳米粒子由于具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特殊效应，用于涂料可使涂层的光、磁、电、力学等性能得到提高或赋予其新的功能。国内外在采用纳米复合粉体技术提高传统环氧富锌涂料耐海水腐蚀性能以及抗划伤性能等方面尚缺乏相关报道，本发明试图填补这一方面的空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐磨耐腐蚀纳米复合环氧富锌涂料的制备方法，该方法能够显著提高常规富锌涂料的综合性能。
本发明采用的技术方案：一种耐磨耐腐蚀纳米复合环氧富锌涂料的制备方法，包括下列步骤：
a.取平均粒径小于100nm的纳米级功能粉体，用有机表面活性剂月桂酸钠对其进行包覆处理，所述纳米级功能粉体选自氧化钛、氧化硅、氧化锌、氧化镍、氧化铝、氧化铬、氧化锰或硫酸钡中的一种或二种的混合物，所述有机表面活性剂月桂酸钠的用量是所述纳米级功能粉体重量的1～10％；
b.将上述经有机表面活性剂月桂酸钠包覆的纳米级功能粉体在少量环氧树脂中进行球磨、砂磨或高速乳化分散处理，使纳米级功能粉体在环氧树脂中分散均匀，制得浆液；
c.将步骤b制得的浆液与环氧富锌涂料本体充分混合均匀，控制所述纳米级功能粉体的用量是所述环氧富锌涂料本体重量的2～15％，即得产品纳米复合环氧富锌涂料。
步骤a中所述纳米级功能粉体的平均粒径为30～50nm。
步骤c中所述纳米级功能粉体的用量是所述环氧富锌涂料本体重量的3～6％。
本发明的有益效果：本发明工艺简单，纳米粉体在涂层中高效分散，不仅可以充分发挥材料纳米化后表现的电、热等方面的优异特性，还可有效填充涂层的针孔，显著减少涂层中的各种缺陷的形成，从而达到显著提高常规富锌涂料综合性能的目的。
具体实施方式
通过实施例对本发明进一步详细描述，一种耐磨耐腐蚀纳米复合环氧富锌涂料的制备方法，包括下列步骤：a.取平均粒径小于100nm的纳米级功能粉体，用有机表面活性剂月桂酸钠对其进行包覆处理，所述纳米级功能粉体选自氧化钛、氧化硅、氧化锌、氧化镍、氧化铝、氧化铬、氧化锰或硫酸钡中的一种或二种的混合物，所述有机表面活性剂月桂酸钠的用量是所述纳米级功能粉体重量的1～10％；b.将上述经有机表面活性剂月桂酸钠包覆的纳米级功能粉体在少量环氧树脂中进行分散处理，使其分散均匀，制得浆液，分散的方法可以是球磨、砂磨或高速乳化等；c.将步骤b制得的浆液与环氧富锌涂料本体充分混合均匀，控制所述纳米级功能粉体的用量是所述环氧富锌涂料本体重量的2～15％，即得产品纳米复合环氧富锌涂料。步骤a中所述纳米级功能粉体的平均粒径为30～50nm时效果较好。步骤c中所述纳米级功能粉体的用量是所述环氧富锌涂料本体重量的3～6％时效果较好。
实施例一
取平均粒径30nm氧化钛，用有机表面处理剂月桂酸钠进行包覆处理，其用量为纳米粉体氧化钛重量的1％，先取少量环氧树脂，加入一定量经处理的氧化钛颗粒，并在砂磨机中分散，制得浆液；将该浆液与原环氧富锌涂料本体充分混合均匀后，即得纳米复合环氧富锌涂料，氧化钛的加入量为涂料重量的2％。将该涂料均匀滚涂于热镀锌钢板，经室温干燥后，得涂膜样板A。留作性能评价试验。
实施例二
取平均粒径30nm氧化钛，用有机表面处理剂月桂酸钠进行包覆处理，其用量为纳米粉体氧化钛重量的3％，先取少量环氧树脂，加入一定量经处理的氧化钛颗粒，并在砂磨机中分散，制得浆液；将该浆液与原环氧富锌涂料本体充分混合均匀后，即得纳米复合环氧富锌涂料，氧化钛的加入量为涂料重量的3％。将该涂料均匀滚涂于热镀锌钢板，经室温干燥后，得涂膜样板B。留作性能评价试验。
实施例三
取平均粒径30nm氧化钛，用有机表面处理剂月桂酸钠进行包覆处理，其用量为纳米粉体氧化钛重量的3％，先取少量环氧树脂，加入一定量经处理的氧化钛颗粒，并在砂磨机中分散，制得浆液；将该浆液与原环氧富锌涂料本体充分混合均匀后，即得纳米复合环氧富锌涂料，氧化钛的加入量为涂料重量的4％。将该涂料均匀滚涂于热镀锌钢板，经室温干燥后，得涂膜样板C。留作性能评价试验。
实施例四
取平均粒径50nm氧化硅，用有机表面处理剂月桂酸钠进行包覆处理，其用量为纳米粉体氧化硅重量的10％，先取少量环氧树脂，加入一定量经处理的氧化硅颗粒，并在砂磨机中分散，制得浆液；将该浆液与原环氧富锌涂料本体充分混合均匀后，即得纳米复合环氧富锌涂料，氧化硅的加入量为涂料重量的15％。将该涂料均匀滚涂于热镀锌钢板，经室温干燥后，得涂膜样板D。留作性能评价试验。
对实施例1～4制备的纳米复合环氧富锌涂膜板进行盐雾试验，并与常规环氧富锌涂膜板性能进行对比，见表1。
表1环氧富锌涂膜耐盐雾和划伤性能评价
| 评价指标编号 | 耐蚀性(盐雾试验) | 划伤性 |
| 环氧富锌涂膜板A | 500小时 | 0 |
| 环氧富锌涂膜板B | 500小时 | 0 |
| 环氧富锌涂膜板C | 500小时 | 0 |
| 环氧富锌涂膜板D | 400小时 | 0 |
| 常规环氧富锌涂膜板 | 200小时 | 2 |
从试验结果可见，经纳米材料改性的环氧富锌涂膜耐腐蚀性能和抗划伤性得到了显著的提高。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种耐磨耐腐蚀纳米复合环氧富锌涂料的制备方法，包括下列步骤：
a.取平均粒径小于100nm的纳米级功能粉体，用有机表面活性剂月桂酸钠对其进行包覆处理，所述纳米级功能粉体选自氧化钛、氧化硅、氧化锌、氧化镍、氧化铝、氧化铬、氧化锰或硫酸钡中的一种或二种的混合物，所述有机表面活性剂月桂酸钠的用量是所述纳米级功能粉体重量的1～10％；
b.将上述经有机表面活性剂月桂酸钠包覆的纳米级功能粉体在少量环氧树脂中进行球磨、砂磨或高速乳化分散处理，使纳米级功能粉体在环氧树脂中分散均匀，制得浆液；
c.将步骤b制得的浆液与环氧富锌涂料本体充分混合均匀，控制所述纳米级功能粉体的用量是所述环氧富锌涂料本体重量的2～15％，即得产品纳米复合环氧富锌涂料。
2.根据权利要求1所述一种耐磨耐腐蚀纳米复合环氧富锌涂料的制备方法，其特征是：步骤a中所述纳米级功能粉体的平均粒径为30～50nm。
3.根据权利要求1所述一种耐磨耐腐蚀纳米复合环氧富锌涂料的制备方法，其特征是：步骤c中所述纳米级功能粉体的用量是所述环氧富锌涂料本体重量的3～6％。
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