CN100506935C

CN100506935C - 金属防腐蚀涂料及其制造工艺

Info

Publication number: CN100506935C
Application number: CNB2005101366092A
Authority: CN
Inventors: 刘赞成; 周金华; 刘桢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2025-12-22
Also published as: CN1789360A

Abstract

本发明公开了一种用于金属结构件及金属设备防腐蚀的长效金属防腐蚀涂料及其制造工艺，它由改性高分子有机化合物煤焦沥青、有机高分子改性树脂、活性防锈剂3或4或5及助剂共混，经搅拌、研磨、调整粘度后加入固化剂而成。这种金属防腐蚀涂料是运用金属腐蚀电化学机理、采用新的制备工艺，它具有极其优良的超耐候性和耐腐蚀性，可在带锈、带水、带油污条件下作业，可广泛应用于各种环境下的金属结构件、设备、建(构)筑物、地下工程及船舶等防腐工程。

Description

金属防腐蚀涂料及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种涂料及制造工艺，尤其涉及一种应用于金属结构件或金属设备防腐蚀的新型多功能长效金属防腐蚀涂料及其制造工艺，归属于CO9D195/00类或C09D5/08类。

背景技术

金属腐蚀是一种自然现象，遍及国民经济建设的各个领域，每时每刻都在吞噬着地球上不可再生的大量宝贵资源，严重制约国民经济的发展。

据国内外调查表明：目前因腐蚀造成的损失约占国民生产总值的3—4％。去年美国公布的腐蚀调查结果为：平均每年的直接经济损失高达2760亿美元。全球去年因腐蚀造成的经济损失约12000多亿美元，远远超出各类自然灾害损失的总和。我国去年金属腐蚀损失约500多亿美元，尤其在能源、化工、冶金、船舶、建筑等领域金属结构件及设备在诸如SO₂、温热烟气等数十种腐蚀介质的恶劣环境中，金属结构及设备的年腐蚀深度可达1—2毫米，局部位置年腐蚀深度可达3毫米以上。每年约30％的钢材因遭腐蚀而失效，其中约10％(我国每年约2600多万吨)变为铁锈而报废。从现有腐蚀的严重性及造成损失之巨大，可从中挖掘控制腐蚀以减少经济损失的巨大潜力。人们在不断开发各种防腐蚀的新产品、新材料、新工艺和新技术，同时为了控制金属腐蚀的形成，人们在不断的探索腐蚀的过程，研究腐蚀的机理，以找出防止腐蚀、控制腐蚀的对策。人们也急切期盼一种防腐蚀周期长、经久耐用、施工简便，造价低廉的防腐新技术，YJ-LHG新型多功能长效防腐蚀涂料就是在此背景下诞生的一种新型防腐蚀材料，现正在国民生产建设中发挥着重要作用。

近来，有关资料报道关于研究与开发“三带”多功能长效防腐蚀涂料甚少，而且都是单一产品，在实际应用中效果十分有限。公开发表的实验研究工作报告及产品配方、施工工艺等尚未见到。国内对带锈防腐涂料的研究起步较早，然而能直接在水下或油上涂装，又有转化、渗透、稳定、屏蔽耐候、耐湿热、耐磨、电化学保护作用等多功能长效防腐蚀涂料，目前国内还没有正式产品及与之相关的生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能满足和适应能源、化工、石油、冶金、矿采、建筑、船舶等各种领域中钢结构件及金属设备腐蚀特点，达到既经济实用、施工简便、应用范围广泛、长效长寿、超耐候、耐腐蚀性能优良、能耐高低温并对基层处理(除锈)要求不高，能带锈、带水、带油污作业的金属防腐蚀涂料，为此，本发明还提供了该金属防腐蚀涂料的制造工艺。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：用涂料基料1或2、活性防锈剂3或4或5、助剂、固化剂按重量百分比组成所述金属防腐蚀涂料，并使该组合物中各组份含量之和为100％，其中

涂料基料1选自：改性高分子有机化合物煤焦沥青，

涂料基料2选自：氟橡胶改性环氧丙烯酸树脂、氟树脂改性聚氨酯丙烯酸树脂中的一种，

活性防锈剂3选自：锌铝合金粉，

活性防锈剂4选自：云母氧化铁、铁钛粉，

活性防锈剂5选自：钛纳米聚合物、煤基聚苯胺，

助剂选自：混合溶剂、分散剂中的二种，

固化剂选自：胺类N75、多异氰酸脂中的一种。

将涂料基料1放入一搅拌缸中，启动搅拌，加入涂料基料2，中速搅拌30-60min后，依次加入活性防锈剂3、活性防锈剂4、活性防锈剂5及少量助剂，高速搅拌100-150min制成料浆，将料浆送入砂磨机中研磨100-120min后，再加入助剂，调整粘度，再搅拌30min，作为金属防腐蚀涂料的甲组份，入桶包装待用。将固化剂作为金属防腐蚀涂料的乙组份，入桶包装待用。使用时将乙组份按比例加入到甲组份中，充分搅拌，熟化20min后涂装。

把采用如上技术方案提供的金属防腐蚀涂料用于冶金、化工、建筑等领域的钢结构件及金属设备的防腐与现有技术相比，可获得如下有益效果：该金属防腐蚀涂料除具有极其优异的耐候性能和耐腐蚀性能外，还具有除锈、除油、除水、钝化、缓蚀、屏蔽及电化学保护作用和耐温热烟气腐蚀等多种功能。例如：把该金属防腐蚀涂料使用于轧钢厂步进式加热炉的钢结构件上，使钢结构件的使用寿命提高10-15倍，把该金属防腐蚀涂料使用到炼铁高炉斜桥上，使斜桥检修更换时间延长了8-16年；把该金属防腐蚀料使用于煤气柜及煤气管道、高炉布袋除尘系统设备及焦化煤气净化系统设备、电炉或转炉炼钢结构厂房、超薄板连铸连轧、酸洗冷轧板金属结构厂房等，保护周期可达15-20年之久。除此，这种金属防腐蚀涂料中的具有优异防水、耐酸碱、易渗透、多孔隙分子结构但易脆易老化、附着力差的改性高分子有机化合物煤焦沥青经与粘结力好、强度高和耐候性好及耐腐蚀性能优良的氟橡胶改性环氧丙烯酸树脂及与耐柔韧性好、密度高、耐蚀性优良的氟树脂改性聚氨酯丙烯酸树脂共混，改性后达到性能互补，提高了涂料的经济性和物理化学性及综合耐蚀性能。所以，这种金属防腐蚀涂料每平方米施工所耗成本只有同类商品涂料的68.8％，加上节省基层处理(除锈)工本费，实际工程造价只有市售涂料的56.8％，涂装成本下降43.2％。维修周期由过去的三至五年(较优良者一般五年左右)延长到二十至三十年。对一个年产500万吨钢的钢铁联合企业，全部推广使用该金属防腐蚀涂料一年可节省维修费用1500万元以上，这还不包括腐蚀引起的频繁维修和泄漏而被迫停产检修以及造成对环境的污染和安全裕度降低、使用功能下降及资源、能源的浪费。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。

所述的一种金属防腐蚀涂料称之为新型多功能长效防腐蚀涂料，它由涂料基料1或2、活性防锈剂3或4或5、助剂、固化剂共混而成。涂料基料1占总重量的5.0～10.0％，涂料基料2占总重量的24.5～33.0％，活性防锈剂3占总重的12.0～19.0％，活性防锈剂4占总重要的12.5～20.0％，活性防锈剂5占总重量的3.0～6.0％，助剂占总重量的17.5～22.5％，固化剂占总重量的5.0～10.0％。

该组合物中各组份百分含量之和为100，其中

涂料基料1选自：改性高分子有机化合物煤焦沥青，

活性防锈剂3选自：锌铝合金粉，

活性防锈剂4选自：云母氧化铁、铁钛粉中的二种，

活性防锈剂5选自：钛纳米聚合物、煤基聚苯胺中的二种。

助剂选自：混合溶剂、分散剂中的二种，

固化剂选自：胺类N75、多异氰酸酯中的一种。

涂料基料1为提取的炼焦副产品经改性后成为改性高分子有机化合物煤焦沥青，其改性工艺为：把完全脱水的煤焦沥青放入—加热容器中加热到全熔状态，待熔体表面无气泡，停止加热，待温度降至50℃以下时取出熔体放入另一搅拌器内，依次加入邻苯二甲酸二丁酯、OP-10乳化剂、熟松香，混合搅拌，其混合比为煤焦沥青:邻苯二甲酸二丁酯:OP-10乳化剂:熟松香＝20:2:3:1，或者煤集沥青:邻苯二甲酸二丁酯:十二烷基苯磺酸钠:熟松香＝20:2:3:1。

涂料基料2为氟橡胶改性环氧丙烯酸树脂或氟树脂改性聚氨酯丙烯酸树脂。其改性工艺为：

①氟橡胶与混合稀释剂按4:1稀释，依次加入搅拌均匀，其透明液体为氟橡胶改性环氧丙烯酸树脂；

②环氧丙烯酸树脂与混合稀释剂按4:1稀释，依次加入搅拌均匀，混合溶体为氟树脂改性聚氨酯丙烯酸树脂；

所述混合稀释剂为醋酸丁酯:二甲苯:甲基异丁酮＝6:3:1的混合液。

③稀释后的氟橡胶与稀释后的环氧丙烯酸树脂按1:1比例加入一容器，混合搅拌均匀，变成为有机高分子改性树脂。

活性防锈剂3中的锌铝合金粉最佳选自锌含量大于60％的超微细高径厚比二维片状结构锌铝合金粉，为已有技术。

活性防锈剂4中的云母氧化铁最佳选自超微细片状结构云母氧化铁(Fe₃O₄)，铁钛粉最佳选自复合铁钛微片粉，已有技术，云母氧化铁与铁钛粉按1:1混合使用。

活性防锈剂5中的钛纳米聚合物和煤基聚苯胺，在使用时，钛纳米聚合物与煤基聚苯胺按1:2～1:20混合。

助剂中的混合溶剂为用醋酸丁酯:二甲苯:甲基异丁酮＝6:3:1混合而成的溶剂，而分散剂最佳选自高性能分散剂TA-100-50，已有技术。

如上所述的一种金属防腐蚀涂料的涂料基料1或2是以渗透性好的改性高分子有机化合物煤焦沥青、改性后耐蚀性能优异的有机高分子改性树脂为成膜物质，依靠超微细片状结构活性防锈剂和助剂、固化剂与树脂交联固化形成耐腐蚀涂膜。这些活性防锈剂通过渗透、屏蔽、钝化、电化学作用、缓慢水解等多种化学过程同铁锈反应，生成具有阻蚀作用的多种难溶杂多酸铬合物、金属鳌合物等离子，使活泼锈层与钢铁表面钝化，同时借助于钛纳米聚合物和煤基聚苯胺(又是偶联剂)、极性助剂的配合，使涂层具有很强的渗透性和屏蔽性，从而浸润和渗透蔬松多孔的锈层，将锈层封闭，隔绝外界腐蚀介质对锈层的浸害。此外，金属防腐蚀涂料中的有机高分子改性树脂的反应基团，使活性防锈剂中的转化剂与锈层中活泼的有害成份反应生成稳定的抑制化合物，以达到抑制、转化、稳定锈层发展，从而起到阻蚀、防锈的目的。同时，这些微片状颗粒与有机高分子改性树脂交联固化后，具有大量的孔隙结构和活性基团，形成一种互穿交联的网络机构，而不像传统常规填料那样单纯的填充在树脂交联网络孔隙中。这种互穿交联的网络结构能提高涂层的屏蔽性能，能使涂层在长期恶劣的环境腐蚀介质加速浸泡过程中不会出现腐蚀和鼓泡，保证涂层的完整性和对基体金属的良好附着性。此外，因没有与有机高分子改性树脂起交联作用的活性官能团和孔隙结构，从而可起到捕获渗入涂层的腐蚀性离子和类似玻璃鳞片涂料的迷宫(使渗入的离子长期停留在孔隙中或延缓其渗透到基本的时间)效果。

由于这些超微细片状结构活性防锈剂具有一定的电荷传递功能，迫使腐蚀电流向逆方向流动。片状锌铝合金粉可通过自身的腐蚀向被保护基体金属提供阴极电流达到保护的目的；片状云母氧化铁和复合铁钛微片粉在涂膜中能屏蔽水、氧的透过，又能起到阻挡紫外线照射吸收的作用，还能与基体中的氟树脂、环氧丙烯酸树脂交联，这在很大程度上提高了涂层的抗老化、超耐候和长寿长效性。钛纳米聚合物和煤基聚苯胺能促使基体金属钝化、阻蚀和起阳极保护以降低腐蚀的作用，同时兼有改善涂料性能、置换和吸附水膜油膜功能、增强涂层结构力、调整涂料膨胀系数及提高涂层的耐湿热性能。此外，阴(阳)极反应所需的电子便可通过其底涂层传递到面涂层，促使大量的阴(阳)极反应在该处发生，从而避免了因阴(阳)极反应在底涂层上发生引起附着力下降而产生涂层鼓泡或腐蚀基体金属的现象。另外，因基体金属表面富余电荷还可以通过具有导电性的孔隙结构从底涂层传递到面涂层，从而促使底涂层处正负电荷离子的富积而增大了以基体金属阴(阳)极的极化趋势，表现出明显的阴(阳)极保护效果，使整个涂层具有很强的耐蚀、耐候、屏蔽、抗渗、耐湿热及耐磨、抗刮碰等优良的抗外界物理冲击性能。

该金属防腐蚀涂料的制备工艺为：把占总重量5.0～10.0％的涂料基料1(如改性高分子有机化合物煤焦沥青)放入—搅拌缸中，启动搅拌，加入占总重量24.5～33.0％的涂料基料2，搅拌30～60min后，依次加入占总重量12.0～19.0％的活性防锈剂3、占总重量12.5～20.0％的活性防锈剂4，占总重量3.0～6.0％的活性防锈剂5，再加入占总重量5.0％的分散剂TA-100-50，搅拌100～150min制成料浆，将料浆送入砂磨机中研磨100～120min后，加入占总重量12.5～17.5％的混合溶剂，调整粘度，搅拌30min作为金属防腐蚀涂料的甲组份，入桶包装。将固化剂如多异氰酸酯或胺类N75作为金属防腐蚀涂料的乙组份，入桶包装。使用时将占总重量5.0～10.0％的乙组份加入到金属防腐蚀涂料的甲组份中，充分搅拌，熟化20min后使用(即涂装)。

用上述制造工艺提供的新型多功能长效金属防腐蚀涂料，在5～25％的稀硫酸溶液，或在8～20％的盐酸溶液，或在3～30％的氢氧化钠溶液，或在25％的氨水溶液，或在汽油、机油中带温浸泡72小时均无变化，涂层完好。用这种新型多功能长效金属防腐蚀涂料涂装的金属结构件与用其它防腐涂料(环氧铁红、环氧富锌、丙烯酸聚氨酯、高氯化聚乙烯等)涂装的金属结构件在耐盐雾、耐湿热、耐候性、耐3％盐水、附着力等技术指标方面明显优于其它涂料。

实施例1

用占总重量10％的改性高分子有机化合物煤焦沥青加入到搅拌缸中，开动搅拌，再加入占总重量24.5％的氟橡胶改性环氧丙烯酸树脂，低速搅拌40min，然后依次加入占总重12％的锌铝合金粉、占总重量20％的云母氧化铁与铁钛粉(其中云母氧化铁:铁钛粉＝1:1)、占总重量6％的钛纳米聚合物与煤基聚苯胺(其中钛纳米聚合物:煤基聚苯胺＝0.3:5.7)，再加入占总重量5％的分散剂TA-100-50，高速搅拌100min成为料浆，然后把料浆投入到砂磨机中研磨110min后，再加入占总重12.5％的混合溶剂，调整粘度，再搅拌30min，均匀后成为涂料的甲组份，入桶包装待用。固化剂为乙组份，分桶包装。使用时加入占总重量10％的多异氰酸酯，使该组合物中各组份百分含量之和为100。充分搅拌、熟化20min后涂装。

实施例2

用占总重量5％的改性高分子有机化合物煤焦沥青加入到搅拌缸中，开动搅拌，再加入占总重量33％的氟树脂改性聚氨酯丙烯酸树脂，低速搅拌60min。然后依次加入占总重量19％的锌铝合金粉、占总重量12.5％的云母氧化铁与铁钛粉(其中云母氧化铁:铁钛粉＝1:1)、占总重量3％的钛纳米聚合物与煤基聚苯胺(其中钛纳米聚合物:煤基聚苯胺＝1:2)，再加入占总重量5％的分散剂TA-100-50，高速搅拌150min成为料浆，然后把料浆投入到砂磨机中研磨100min后，再加入占重量17.5％的混合溶剂，调整粘度，再搅拌30min，均匀后成为涂料的甲组份，入桶包装待用。固化剂为乙组份，分桶包装，使用时加入占总重量5％的胺类N75，使该组合物中各组份百分含量之和为100，充分搅拌、熟化20min后涂装。

实施例3

用占总重量8％的改性高分子有机化合物煤焦沥青加入到搅拌缸中、开动搅拌、再加入占总重量28％氟橡胶改性环氧丙烯酸树脂，低速搅拌30min，然后依入加入占总重量15.5％的锌铝合金粉、占总重量17.5％的云母氧化铁与铁钛粉(其中云母氧化铁:铁钛料＝粉1:1)、占总重量4.0％的钛纳米聚合物与煤基聚苯胺(其中钛纳米聚合物:煤基聚苯胺＝1:10)，再加入占总重量5％的分散剂TA-100-50，高速搅拌125min成为料浆，然后把料浆投入到砂磨机中研磨120min后，再加入占总重量14.0％的混合溶剂，调整粘度，再搅拌30min，均匀后成为涂料的甲组份，入桶包装待用。固化剂为乙组份，分桶包装。使用时加入占总重量8％的多异氰酸酯，使该组合物中各组份百分含量之和为100，充分搅拌，熟化20min后涂装。

Claims

1、一种金属防腐蚀涂料，其特征在于：由占总重量5.0～10.0％的涂料基料(1)、占总重量24.5～33.0％的涂料基料(2)、占总重量12.0～19.0％的活性防锈剂(3)、占总重量12.5～20.0％的活性防锈剂(4)、占总重量3.0～6.0％的活性防锈剂(5)、占总重量17.5～22.5％的助剂、占总重量5.0～10.0％的固化剂组成，该组合物中各组分百分含量之和为100，其中

涂料基料(1)选自：改性高分子有机化合物煤焦沥青，

涂料基料(2)选自：氟橡胶改性环氧丙烯酸树脂、氟树脂改性聚氨酯丙烯酸树脂中的一种，

活性防锈剂(3)选自：锌铝合金粉，

活性防锈剂(4)选自：云母氧化铁、铁钛粉中的二种，

活性防锈剂(5)选自：钛纳米聚合物、煤基聚苯胺中的二种，

助剂选自：醋酸丁酯∶二甲苯∶甲基异丁酮＝6∶3∶1混合而成的混合溶剂、分散剂中的二种，

固化剂选自：胺类N75、多异氰酸酯中的一种。

2、根据权利要求1所述的金属防腐蚀涂料的制造工艺，其特征在于：把占总重量5.0～10.0％的涂料基料(1)放入一搅拌缸中，启动搅拌，加入占重量24.5～33.0％的涂料基料(2)，搅拌30～60min后，依次加入占总重量12.0～19.0％的活性防锈剂(3)、占总重量12.5～20.0％的活性防锈剂(4)、占总重量3.0～6.0％的活性防锈剂(5)，再加入占总重量5.0％的TA-100-50分散剂，搅拌100～150min制成料浆，将料浆送入砂磨机中研磨100～120min后，加入占总重量12.5～17.5％的混合溶剂，调整粘度，搅拌30min，作为金属防腐蚀涂料的甲组分，入桶包装；将固化剂作为金属防腐蚀涂料的乙组分，入桶包装，使用时将占总重量5.0～10.0％的乙组分加入到甲组分中，搅拌，熟化20min后使用。