CN101760114B - 防腐粉末涂料、其制造方法及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防腐粉末涂料，其包括按照质量百分含量计的如下成份：双酚A-环氧树脂基体30-60％；聚酯树脂10-20％；填料20-40％；助剂1-10％；碳粉0.2-2％；金属粉1-9％。其中，所述金属粉为锌粉、铝粉或锌铝粉。本发明还提供一种防腐粉末涂料制造方法及其应用方法。在所述防腐粉末涂料中，采用双酚A-环氧树脂为基体，通过聚酯树脂固化，具有无毒、耐磨等特点，并与金属附着力强。而碳粉可提高涂料的耐温性能，包含锌/铝粉的金属粉起到耐海水及耐盐雾的作用。该防腐粉末涂料的制备原料易得，制造成本低，应用时直接一次喷涂于物件表面，且涂层较厚，可简化施工工艺，降低施工成本，具有广阔的应用前景。

Description

防腐粉末涂料、其制造方法及其应用方法

技术领域

本发明属于防腐材料技术领域，具体涉及一种用于高温重防腐的防腐粉末涂料、其制造方法及其应用方法。

背景技术

在生产和生活各个领域，都广泛应用金属材料，例如钢铁和铝材等，为增长其使用寿命，这些金属表面的防腐问题一直以来备受人们的密切关注。为解决防腐问题，人们不断开发出新的防腐材料。最常用的防腐方法就是喷涂油漆，然而油漆通常应用于木材家器中，对于一些需要重防腐的行业并不适用。

粉末涂料就是一种替代油漆的较好材料。粉末涂料自20世纪四、五十年代开发、研究以来，已有近五十年的历史。就应用于防腐型灯具而言，除了粉末涂料的无溶剂挥发，对人体危害小，可以反复使用，回收利用率高外，更主要的特点是用粉末涂料喷涂的防腐涂层厚度比油漆等湿涂料的防腐涂层高出数十倍。同一般灯具涂料比较，还由于粉末涂料无溶剂挥发、不易产生针孔、涂层致密性好等特点，使得粉末涂料防腐涂层的防腐效果比液体涂料好得多。其次，由于粉末涂料的工艺特点，粉末涂料可对用于石油、化工、船舶、机械等工业场所的各种形状复杂的大型和便携式灯具设备进行表面喷涂，形成坚固的防腐涂层，大大延长这些照明设备的使用寿命。

目前，粉末涂料在户外的应用更是日趋广泛，其品种不断增加，但主要是以内陆型粉末涂料为主。目前，我国用于石油、化工等领域的防腐粉末涂料主要以聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂为主体。这3类涂料的使用温度以常温最好，最高不超过100℃，大多数用于船舶工业耐海水灯具涂层，而对酸、碱、盐和有机溶剂的防腐有许多局限性。如聚乙烯、聚氯乙烯使用温度在60℃以下，不耐苯和氯代烃等有机溶剂。环氧树脂类粉末涂料使用温度也仅为80℃左右，且对冰醋酸、氢氟酸、苯、氯代烃等化学介质无抗腐能力。事实上，许多工业上例如船舶工业中的蒸气管道室、化学工业的热交换器及反应容器等区域内的使用温度大都要求在120～150℃，且抗高温暴晒性能差。在沿海码头高温暴晒下，这些设备的腐蚀速度和破坏程度比常温条件下快得多、严重得多。高温防腐性较好的聚四氟乙烯涂料、聚苯硫醚涂料不仅价格高昂，而且施工要求高，在300℃左右经多次成型，方可达到一般粉末涂料一次成型的厚度。此外，聚四氟乙烯涂料对金属设备的附着力较差，涂层会脱离金属表面。高温下的防腐粉末涂料，最高工作温度可达150℃。

近年来随着应用化工的发展，粉末涂料逐渐开发出一系列性能、价格比更为合理的系列外部防护产品。我国每年需用铝材上百万吨，且铝材在户外电器设备中占有十分重要的地位。目前，已有一部分船舶设备和大部分港口岸基础设施应用粉末涂料喷涂，发展势头很猛，随着粉末涂料技术的不断提高，其发展前景十分广阔。以船舶设备和大部分港口岸基础设施的防腐为例，其主要的防腐要求是耐海水及耐盐雾，而对于某些特殊的海岸照明灯具(如海军基地)要求较厚的涂层，然而目前的粉末涂料难以达到这种要求。

发明内容

有鉴于此，提供一种耐高温、耐海水及耐盐雾的防腐粉末涂料，以及一种成本低的防腐粉末涂料制造方法。

本发明实施例还提供一种施工简便、成本低的防腐粉末涂料应用方法。

一种防腐粉末涂料，其包括按照质量百分含量计的如下成份：

双酚A-环氧树脂基体  30-60％；

聚酯树脂            10-20％；

填料                20-40％；

助剂                1-10％；

碳粉        0.2-2％；

金属粉      1-9％；

其中，所述金属粉为锌粉、铝粉或锌铝粉。

一种防腐粉末涂料制造方法，其包括如下步骤：

按照质量百分含量选取原料，所述原料包括30-60％的双酚A-环氧树脂基体、10-20％的聚酯树脂、20-40％的填料、1-10％的助剂和0.2-2％的碳粉；

将所述原料高速混合；

将高速混合物熔融挤出，冷却；

将冷却产物进行粗粉碎；

在粗粉碎产物中加入金属粉，再进行研磨，形成所述防腐粉末涂料，其中，所述金属粉为锌粉、铝粉或锌铝粉。

以及，一种防腐粉末涂料的应用方法，其包括如下步骤：

对待应用物件表面进行预处理；

将上述防腐粉末涂料喷涂于待应用物件表面，控制喷涂厚度为200-700微米；

固化喷涂的防腐粉末涂料，在待应用物件表面形成防腐涂层。

在所述防腐粉末涂料中，采用双酚A-环氧树脂为基体，通过聚酯树脂固化，使得防腐粉末涂料能耐强腐蚀，具有无毒、耐磨等特点，并与金属附着力强。由于防腐粉末涂料中采用碳粉，可提高涂料的耐温性能。同时防腐粉末涂料还包含锌/铝粉，通过锌/铝粉与海水及盐雾进行化学作用，从而阻挡海水及盐雾入侵及腐蚀被保护的产品表面，达到耐海水及耐盐雾的作用。在防腐粉末涂料制造方法中，双酚A-环氧树脂和聚酯以及其它材料的原料广泛易得，价格低，比起传统的聚四氟乙烯涂料、聚苯硫醚涂料，降低生产成本。而且，这些原料的成型温度低，可进一步降低成本。在所述防腐粉末涂料应用时，直接喷涂于物件表面，而且涂层较厚，在200-700微米范围，且这种涂层厚度能一次到位，不需要多次喷涂，从而简化施工工艺，降低施工成本，具有广阔的应用前景。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的防腐粉末涂料的制造方法流程框架图；

图2是本发明实施例的防腐粉末涂料应用方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的防腐粉末涂料包括按照质量百分含量计的如下成份：

双酚A-环氧树脂基体  30-60％；

聚酯树脂            10-20％；

填料                20-40％；

助剂                1-10％；

碳粉                0.2-2％；

金属粉              1-9％；

其中，金属粉为锌粉、铝粉或锌铝粉。

优选地，双酚A-环氧树脂基体的质量百分含量为40-50％，双酚A-环氧树脂基体主要作为绝缘性基体，基体的含量对涂料的性能有较大影响，含量过低时，会出现耐磨性低，附着力较弱等不足，含量过高时，则影响其它成份的用量，同样会降低整体防腐等方面性能，因此在40-50％较佳。在一个具体的实施例中，双酚A-环氧树脂基体的含量为45％。聚酯树脂的质量百分含量优选为10-15％，在一个具体的实施例中，其含量为15％，聚酯可以是但不限于聚氨酯等。通过采用双酚A-环氧树脂为基体，用聚酯树脂固化，使得防腐粉末涂料能耐强腐蚀，具有无毒、耐磨等特点，并与金属附着力强。

填料可采用硫酸钡或滑石粉、碳酸钙，本实施例采用硫酸钡，填料的含量优选为25-35％，在一个具体的实施例中，其含量为30％。助剂包括流平剂，例如但不限于聚醚类。助剂还可包含其它组分，例如润湿剂等，助剂总含量优选为1-8％。流平剂的质量百分含量为3-8％。在一个具体的实施例中，流平剂的含量为5％。

碳粉主要用于提高涂料的耐温性能，为达到此目的，其含量不能太低，较佳为0.5-1.0％，如含量较低时，能耐的温度相对较低，但仍可达100℃以上，如果碳粉含量过高，则影响涂料的颜色，因此在0.5-1.0％较佳。在一个具体的实施例中，其含量为0.8％。

金属粉采用锌粉、铝粉或锌铝粉，通过锌/铝粉与海水及盐雾进行化学作用，主要是与海水及盐雾中的氯离子结合，从而阻挡海水及盐雾入侵及腐蚀被保护的物品表面，达到耐海水及耐盐雾的作用。金属粉优选为锌铝粉，当涂料处于海水及盐雾环境中，锌和铝都能与海水及盐雾中的氯离子结合，共同阻挡海水及盐雾入侵及腐蚀被保护的产品表面。锌铝粉中锌和铝的含量可以是任意组合比例，但优选为铝的质量百分含量为20％以上。进一步，锌还能将已经与氯离子结合的铝离子还原出来，使铝能继续发挥作用，从而比单独用锌粉或铝粉更有效、更持久地防止海水及盐雾的腐蚀。另外，锌/铝粉也提高涂料耐高热性能，还具有抗紫外线能力。

本实施例中，防腐粉末涂料是颗粒状的，颗粒粒径约为70-80微米。这种颗粒状的涂料便于包装、贮存及运输等，而且施工也较为方便。

请参阅表1，显示本实施例的防腐粉末涂料与聚氨酯漆性能。由表1可知，本实施例中的防腐粉末涂料具有与聚氨酯漆相近的耐沸腾盐酸和耐烧碱性能，而且具有比聚氨酯漆更高的耐温差急变性能和耐冲击强度，符合授试标准。

表1本实施例的防腐粉末涂料与聚氨酯漆性能比较

测试项目	聚氨酯漆技术指标	本实施例的防腐粉末涂料测试结果	授试标准
				耐沸腾盐酸(∞％)	≤0.25g/m2·d	+0.27g/m2·d	CB7989-87

耐烧碱(1N，80℃)	≤0.10g/m2·d	+2.2g/m2·d	CB7989-87
				耐温差急变	≥200℃	250℃	CB7987-87
耐冲击强度	≥200mJ	≥500mJ	GB7990-87

请参阅表2，显示本实施例的防腐粉末涂料与其它粉末涂料的性能。由表2可知，在海水、无机酸碱、有机溶剂和油脂环境下，现有的聚乙烯粉、聚氯乙烯粉、环氧树脂粉涂料的耐温低于100℃，而本实施例中的防腐粉末涂料最高耐温可达180℃。此外，在冰醋酸环境下，聚乙烯粉和氧树脂粉涂料易受冰醋酸腐蚀，聚氯乙烯粉涂料只能在室温下使用，而本实施例中的防腐粉末涂料最高耐温仍可达180℃。因此，本实施例中的防腐粉末涂料能耐高温，而且在上述各种腐蚀环境中，都表现出具有较高的耐温且防腐性能。

表2防腐粉末涂料与其它粉末涂料防腐性能比较

涂料种类	海水	无机酸碱	冰醋酸	有机溶剂	油脂
						聚乙烯粉	＜100℃	＜100℃	不耐	＜100℃	＜100℃
聚氯乙烯粉	＜100℃	＜100℃	25℃	＜100℃	＜100℃
						环氧树脂粉	＜100℃	＜100℃	不耐	＜100℃	＜100℃
本实施例的防腐粉末涂料	≤180℃	≤180℃	≤180℃	≤180℃	≤180℃

请参阅表3，显示本实施例的防腐粉末涂料与其它涂料的耐磨性能。由表3可知，本实施例的防腐粉末涂料的磨耗量大大低于环氧涂料和氪酯-环氧涂料，表现出很强的耐磨性能。

表3本实施例的防腐粉末涂料与其它涂料耐磨性能比较

涂料名称	环氧涂料	氪酯-环氧	本实施例的防腐粉末涂料
				磨耗量(mg)	39.6	20	12

请参阅表4，显示本实施例的防腐粉末涂料的防腐性能。由表4的试验结果可知，本实施例的防腐粉末涂料耐盐雾2400小时后，或者温热老化1000小时后，涂层都完好无损。在150℃高温下，在大庆原油、丙三醇、真空泵油中浸泡，涂层都完好无损。在表4中的沸腾回流浸泡介质中，例如在104℃下的30％硫酸、142℃下的45％烧碱以及83℃下分析纯的二氯乙烷中，浸泡30天后涂层也都完好无损。而在室温下，在如表4所示的各种酸、碱、油或有机溶剂中浸泡介质中，涂层也能表现得完好无损。由此，说明本实施例的防腐粉末涂料可在100℃以上的温度下，耐强酸强碱或油等各种介质，具有极好的高温强防腐性能。

表4本实施例的防腐粉末涂料的防腐性能试验结果

试验项目	试验周期	试验结果
			盐雾试验，h	2400	涂层完好
湿热老化，h	1000	涂层完好
			150℃高温浸泡介质，a(年)(1)大庆原油(2)丙三醇(3)真空泵油	111	涂层完好
沸腾回流浸泡介质，day(天)(1)30％硫酸(104℃)(2)45％烧碱(142℃)(3)分析纯-二氯乙烷(83℃)	303030	涂层完好
			室温浸泡介质，a(年)(1)31.5％盐酸(2)30％硫酸(3)30％烧碱(4)20％冰醋酸(5)分析纯苯(6)分析纯二氯己烷(7)20％磷酸(8)10％汽油	22222222	涂层完好

请参阅图1，显示本发明实施例的防腐粉末涂料的制造方法流程，该方法包括如下步骤：

S01，配料：按照质量百分含量选取原料，包括30-60％的双酚A-环氧树脂基体、10-20％的聚酯树脂、20-40％的填料、1-10％的助剂和0.2-2％的碳粉；

S02，高速混合：将上述配选的各种原料高速混合；

S03，熔融挤出：将高速混合物熔融挤出，冷却；

S04，粗粉碎：将冷却产物进行粗粉碎；

S05，加入金属粉，研磨成粉：在粗粉碎产物中加入金属粉，再进行研磨，形成所述防腐粉末涂料，其中，所述金属粉为锌粉、铝粉或锌铝粉。

具体地，各种原料按照上述实施例的防腐粉末涂料所采用材料成份及质量百分含量进行配制。在配料前，首先将所有块状原料粉碎成粉，再按配比称量。然后将它们放入高速混合机中进行高速混合，混合均匀后，在原料的熔融温度下，例如100-110℃温度下在挤出机内挤压两次，待冷却后进行粗粉碎，粗粉碎后进一步过筛，控制粗粉碎产物的粒径为250-300微米，然后加入金属粉磨细成粉末，获得防腐粉末涂料。

在步骤S05中，加入的金属粉粒径为100-200目，本实施例采用180目的锌铝粉，然后研磨、过筛，控制防腐粉末涂料的粒径为70-80微米。

另外，如图1所示，还对研磨成粉后进一步对粉末进行检测，即步骤S06，然后再包装成品，即步骤S07。此外，在进行步骤S05时，预先将金属粉末颗粒进行邦定(Bonding)处理，用邦定机对金属粉末颗粒表面进行聚酯粉末的预先包覆，然后再将包覆的金属粉末与粗粉碎产物混合研磨，这样使得聚酯涂料粉末不会与金属微粒分离。以将原料一边干混，一边同时加热，使得温度刚刚超过树脂的软化点，此时就能将金属粉固定粘结在带黏性的树脂粉末的表面，从而防止粉末在施工中和施工后回收时金属粉与树脂粉末的分离现象。

请参阅图2，显示本发明实施例的防腐粉末涂料的应用方法流程，其包括如下步骤：

S11：对待应用物件表面进行预处理；

S12：将上述防腐粉末涂料喷涂于待应用物件表面，控制喷涂厚度为200-700微米；

S13：固化喷涂的防腐粉末涂料，在待应用物件表面形成防腐涂层。

对于待应用物件，上述防腐粉末涂料可喷涂于各种金属表面，例如，可应用于船舶码头、石油化工、食品制药等工业的户外设备的高温重防腐涂料，可喷涂于船舶、石油化工、机械等工业场所的各种形状复杂的大型和便携式灯具设备的表面，形成坚固的防腐涂层，大大延长这些照明设备的使用寿命。尤其是在沿海码头，经常曝露于高温下，并处于海水及盐雾环境中，这些设备的腐蚀速度和破坏程度比常温条件下快得多、严重得多。通过应用本实施例的防腐粉末涂料于这些设备中，可克服这些问题。

具体应用时，待应用物件表面应该先进行预处理，例如喷砂处理或化学处理，以除去待处理物件，如金属构件表面的油渍和锈蚀，这样，能保证金属表面与本实施例的防腐粉末涂料之间的良好粘接力。然后再进行步骤S12，喷涂可采用各种喷涂工艺，例如静电喷涂工艺、热喷涂工艺和流化床浸涂工艺等等。以热喷涂工艺为例，首先将被喷涂的金属构件进行喷砂或化学处理后，将其送入预热烘箱，预热温度为220℃，预热的金属构件取出后立即进行热喷涂，喷涂层厚度优选为控制在350±50微米，然后再送入烘箱，温度设定于200℃，固化30min，自然冷却，获得上述防腐粉末涂料。而且，步骤S12的喷涂通过一次性喷涂200-700微米厚度，使防腐粉末涂料一次性涂覆使用于待应用物件表面。

另外，在喷涂过程中，此涂料的形成还可进一步控制以下几个方面：(1)控制涂层的厚度与均匀性，涂层的厚薄及其均匀程度对涂塑产品的质量有重要影响，涂层厚度在200-700微米为宜。(2)对照明小型便携式灯具涂覆时，控制涂层的固化温度和固化时间，固化温度和固化时间对热固性粉末涂料的涂层性能有着极其重要的影响。固化温度过低，时间过短，将导致涂层的固化度不足，从而影响涂层的耐热性和防腐性能。相反，固化温度过高，固化时间过长，则将使涂层表面与空气中的氧加速反应，使涂层氧化泛黄，造成涂层的物理性能和防腐能力大大下降。根据本实施例的基体材料及其它组份，固化温度控制在195-210℃之间，固化时间控制在0.5-5小时，使其完全固化。

另外，上述防腐粉末涂料应用时，除了可采用200-700微米厚度喷涂外，还可进行喷涂多层，以形成更大厚度的涂层，从而极大提高涂料防腐作用的寿命。而且该防腐粉末涂料可多次使用，绿色环保。

在上述防腐粉末涂料中，采用双酚A-环氧树脂为基体，通过聚酯树脂固化，使得防腐粉末涂料能耐强腐蚀，具有无毒、耐磨等特点，并与金属附着力强。由于防腐粉末涂料中采用碳粉，可提高涂料的耐温性能。同时防腐粉末涂料还包含金属粉，通过锌/铝粉与海水及盐雾进行化学作用，从而阻挡海水及盐雾入侵及腐蚀被保护的产品表面，达到耐海水及耐盐雾的作用。金属锌/铝粉还能提高涂料的耐热性能和抗紫外线能力。

在防腐粉末涂料制造方法中，双酚A-环氧树脂和聚酯以及其它材料的原料广泛易得，价格低，比起传统的聚四氟乙烯涂料、聚苯硫醚涂料，具有降低生产成本，而且，这些原料的成型温度低，可进一步降低成本。在所述防腐粉末涂料应用时，直接喷涂于物件表面，而且涂层较厚，在200-700微米范围，且这样的涂层厚度能一次到位，不需要多次喷涂，从而简化施工工艺，降低施工成本，具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防腐粉末涂料，其包括按照质量百分含量计的如下成份：

双酚A-环氧树脂基体         30-60％；

聚酯树脂                   10-20％；

填料                       20-40％；

助剂                       1-10％；

碳粉                       0.2-2％；

金属粉                     1-9％；

其中，所述金属粉为铝粉或锌铝粉。

2.如权利要求1所述的防腐粉末涂料，其特征在于，所述双酚A-环氧树脂基体的质量百分含量为40-50％。

3.如权利要求1所述的防腐粉末涂料，其特征在于，所述碳粉的质量百分含量为0.5-1.0％。

4.如权利要求1所述的防腐粉末涂料，其特征在于，所述金属粉为锌铝粉。

5.如权利要求1所述的防腐粉末涂料，其特征在于，所述助剂包括流平剂，所述流平剂的质量百分含量为3-8％。

6.如权利要求1所述的防腐粉末涂料，其特征在于，所述防腐粉末涂料为颗粒状，粒径为70-80微米。

7.一种防腐粉末涂料制造方法，其包括如下步骤：

按照质量百分含量选取原料，所述原料包括30-60％的双酚A-环氧树脂基体、10-20％的聚酯树脂、20-40％的填料、1-10％的助剂和0.2-2％的碳粉；

将所述原料高速混合；

将高速混合物熔融挤出，冷却；

将冷却产物进行粗粉碎；

在粗粉碎产物中加入1-9％的金属粉，再进行研磨，形成所述防腐粉末涂料，其中，所述金属粉为铝粉或锌铝粉；所述对高速混合物熔融挤出的步骤是在熔融温度下进行两次挤压，冷却后进行粗粉碎，并在加入金属粉前预先将金属粉进行邦定处理，所述邦定处理是指用邦定机对金属粉末颗粒表面进行聚酯粉末的预先包覆。

8.如权利要求6所述的防腐粉末涂料制造方法，其特征在于，所述粗粉碎后进一步过筛，控制所述粗粉碎产物的粒径为250-300微米，所述金属粉的粒径为100-200目，并在研磨后过筛，控制所述防腐粉末涂料的粒径为70-80微米。

9.一种防腐粉末涂料的应用方法，其包括如下步骤：

对待应用物件表面进行预处理；

将如权利要求1-6任一项所述的防腐粉末涂料喷涂于待应用物件表面，控制喷涂厚度为200-700微米；

固化喷涂的防腐粉末涂料，在待应用物件表面形成防腐涂层。

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