CN104673069A - 一种高耐腐蚀耐磨涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐腐蚀耐磨涂层及其制备方法，该涂层包括基层和面层，基层涂料涂装于基材上形成基层，面层涂料涂装于基层上形成面层；所述基层涂料包括聚醚酮50~60%、氟树脂20~30%、环氧树脂10~20%、有机硅树脂2.0~8.0%、流平剂0.1~0.4%、润湿剂0.5~1.5%和消泡剂0.1~0.4%；所述的面层涂料包括：聚醚酮8~16%、氟树脂75~85%、纳米二氧化钛3.0~7.0%、润湿剂0.5~1.5%、流平剂0.1~0.4%、消泡剂0.1~0.4%和颜料0.3~1.0%。基层涂料采用电晕放电式静电粉末喷枪均匀喷涂后烘烤，烘烤温度为240~330℃，烘烤后形成基层，基层形成后无需冷却即可进行面层涂料喷涂，面层涂料涂装烘烤后形成面层，即获得本发明所述的高耐腐蚀耐磨涂层，本发明基材与基层、基层与面层结合紧密，具有高附着力、高耐腐蚀、耐磨擦、抗冲击等优势。

Description

一种高耐腐蚀耐磨涂层及其制备方法

技术领域

本发明属于涂层技术领域，具体涉及一种高耐腐蚀耐磨涂层及其制备方法。

背景技术

随着工业技术的不断发展，金属材料的使用越来越广泛，金属及其构件的腐蚀问题已经遍及国民经济的各个领域，给人类社会造成了巨大损失。为了减少腐蚀的损失，人们采取了很多防护措施，但迄今为止最普遍、最经济、最实用的保护措施还是涂料保护，在各种防腐技术中，涂料的防腐技术应用最广泛，涂料防腐以其施工简便、经济适用、不受设备面积、形状的约束等特点而被广泛的应用。在实验室或化工厂，往往会频繁使用各种高纯度试剂，这些试剂既包括氯仿、四氯化碳、硅油、苯、甲苯、烷烃等有机溶剂，也包括硫酸、硝酸、盐酸、王水、氢氟酸等强酸液体，还有氢氧化钠、氢氧化钾、石灰水、氨水等碱性试剂，以及过氧化氢、过硫酸铵、高锰酸钾、重铬酸钾等强氧化物质。因腐蚀导致的实验室或生产设备损坏不仅造成浪费，而且给科研、检测、生产人员造成安全隐患。

防腐涂料主要用于金属的涂装，一般分为常规防腐涂料和高防腐涂料。常规防腐涂料是在一般条件下，对金属等起到防腐蚀的作用，保护金属使用的寿命；高防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。

在众多涂料品种中环氧树脂在防腐涂料中占据重要地位，是被广泛作为金属防腐用的一种涂层材料，具有优异的粘结力和耐水性能，其产量日增，新品种相继出现，是极有发展前途的涂料品种，通过添加不同的填料和调整固化剂的品种，可以制成性能各异的环氧树脂涂料，适用于不同场合的需要，达到良好的保护效果。目前金属涂料技术存在耐腐蚀时效短、抗冲击性能弱、耐磨性能差等问题限制了其快速发展。如中国专利CN 100436558C公开了一种防腐蚀耐磨涂料，该涂料包括环氧树脂、氟烯烃树脂、陶瓷微粉和环氧树脂固化剂，该涂料可防腐蚀耐磨擦，但是其防腐蚀耐磨性能还有待提高，又如中国专利CN 104293083A公开了一种防腐耐磨的涂料，该涂料包括聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂，聚丙烯酸酯树脂，硫酸钡，滑石粉，邻苯二甲酸二丁酯，有机膨润土，石墨粉，云母粉，纳米铝粉以及溶剂，其成分种类多，增大了制作生产成本，使用了有机溶剂，对环境污染大。因此在提倡环保和节约能源的现代社会，现代粉末涂料与涂装因其回收利用率高、挥发性有机物少、涂膜质量好等优势，自20世纪70年问世后得到了迅速的发展，成为主要的涂料类型之一。

基层涂料的主要作用是在基材上打好基础，对底材有良好附着力，具有防锈性能，基层涂料对于基材表面要有很好的润湿性能，以及渗透作用，增强与基材的附着力，同时可以保证面漆的均匀吸收。面层涂料主要的作用是防止外界环境中有害的腐蚀介质，如氧气、水汽、二氧化硫以及化工大气的影响，同时，面层涂料的美观装饰性在当今也越来越受到重视。目前也有公开一些可防腐蚀耐磨的涂料，然而现有技术一般只公开涂层的一种基层涂料或是面层涂料，往往忽视了不同基层涂料和面层涂料之间的结合问题。不同基层涂料和面层涂料使用的原料不同，两者之间相互结合的紧密程度不同。

因此，如何得到一种耐腐蚀性和耐磨性能良好，不易开裂和脱落，基材和基层、基层和面层结合紧密的耐腐蚀耐磨涂层是本领域技术人员一直努力解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种粉末涂装的高耐腐蚀耐磨涂层及其制备方法，该涂层可为化工厂或实验室设备提供一种具有高耐腐蚀、耐磨擦、抗冲击、高附着力的保护层。

一种高耐腐蚀耐磨涂层，包括基层和面层，基层涂料涂装于基材上形成所述的基层，面层涂料涂装于所述的基层上形成所述的面层；

其中，所述的基层涂料由以下重量百分比的组分组成：聚醚酮50~60%、氟树脂20~30%、环氧树脂10~20%、有机硅树脂2.0~8.0%、流平剂0.1~0.4%、润湿剂0.5~1.5%和消泡剂0.1~0.4%；

所述的面层涂料由以下重量百分比的组分组成：聚醚酮8~16%、氟树脂75~85%、纳米二氧化钛3.0~7.0%、润湿剂0.5~1.5%、流平剂0.1~0.4%、消泡剂0.1~0.4%和颜料0.3~1.0%。

进一步的，所述的基层涂料由以下重量百分比的组分组成：聚醚酮55%、氟树脂25%、环氧树脂14%、有机硅树脂4.7%、流平剂0.2%、润湿剂1.0%和消泡剂0.1%。

进一步的，所述的面层涂料由以下重量百分比的组分组成：聚醚酮12%、氟树脂81%、纳米二氧化钛5.0%、润湿剂1.0%、流平剂0.2%、消泡剂0.1%和颜料0.7%。

再进一步的，所述的氟树脂为聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、聚氟乙烯中的至少一种，优选为乙烯-四氟乙烯共聚物。

再进一步的，所述的环氧树脂为酚醛改性环氧树脂、脂环族环氧树脂、溴化双酚A型环氧树脂、双酚A型环氧树脂中的至少一种，优选为酚醛改性环氧树脂。

再进一步的，所述的有机硅树脂为甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂中的至少一种，优选为甲基苯基硅树脂。

再进一步的，所述的流平剂为聚丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷、甲基芳烷基硅氧烷中的至少一种，优选为聚丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷。

再进一步的，所述的润湿剂为辛基酚聚氧乙烯醚、聚醚改性有机硅中的至少一种，优选为辛基酚聚氧乙烯醚。

再进一步的，所述的消泡剂为聚氧丙烯甘油醚、聚醚型消泡剂中的至少一种。

本发明所述的纳米二氧化钛为的金红石型纳米钛白粉。

本发明还提供了所述高耐腐蚀耐磨涂层的制备方法，其步骤为：

（1）基层涂料的制备：将上述用量的聚醚酮、氟树脂、环氧树脂、有机硅树脂、流平剂、润湿剂和消泡剂放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在80~120℃下分散均匀并部分熔融混合，之后压片，冷却至0~5℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在40~80微米，即得基层涂料；

（2）面层涂料的制备：将上述用量的聚醚酮、氟树脂、纳米二氧化钛、润湿剂、流平剂、消泡剂和颜料放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在80~120℃下分散均匀并部分熔融混合，之后压片，冷却至0~5℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在20~50微米，即得面层涂料；

（3）将基层涂料采用电晕放电式静电粉末喷枪均匀喷涂在基材上后烘烤，烘烤温度为240~330℃，烘烤后形成基层，基层形成后无需冷却即可进行面层涂料喷涂，面层涂料采用电晕放电式静电粉末喷枪均匀喷涂后烘烤，烘烤温度为240~330℃，烘烤后形成面层，即获得本发明所述的高耐腐蚀耐磨涂层。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1、本发明高耐腐蚀耐磨涂层基层与基材、基层与面层结合紧密，提高了涂层的耐腐蚀耐磨擦性能，可保护基材，避免王水、硫酸、氢氧化钠、氢氟酸等强酸强碱的腐蚀，因此可广泛用于化工厂或实验室设备；同时，本发明高耐腐蚀耐磨涂层耐磨擦性能好，可为化工厂或实验室设备等基材提供耐磨擦、抗冲击、高附着力的保护层。

2、本发明高耐腐蚀耐磨涂层的涂装工艺简单，基层涂装完成后无需冷却即可进行面层涂装，简化了涂装工艺，缩短了涂装时间，可推广应用。

具体实施方式

以下通过具体实施方式进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。在本发明的范围内或者在不脱离本发明的内容、精神和范围内，对本发明所述的涂层进行适当改进、替换功效相同的组分，对于本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明的范围之内。

实施例1、本发明高耐腐蚀耐磨涂层及其制备方法

基层涂料配方：聚醚酮55%、乙烯-四氟乙烯共聚物25%、酚醛改性环氧树脂14%、甲基苯基硅树脂4.7%、聚二甲基硅氧烷0.2%、辛基酚聚氧乙烯醚1.0%和聚氧丙烯甘油醚0.1%。

面层涂料配方：聚醚酮12%、乙烯-四氟乙烯共聚物81%、纳米二氧化钛5.0%、辛基酚聚氧乙烯醚1.0%、聚丙烯酸酯0.2%、聚氧丙烯甘油醚0.1%和颜料0.7%。

制备方法：

基层涂料的制备：将各组分放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在100℃下分散均匀并部分熔融混合，之后压片，冷却至0℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在50微米，即得基层涂料。

面层涂料的制备：所述面层涂料的制备方法为：将各组分放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在100℃下分散均匀并部分熔融混合，之后压片，冷却至0℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在30微米，即得面层涂料。

本发明高耐腐蚀耐磨涂层用于实验室钢制专用台柜的表面涂装。冷轧钢板钣金工艺成型后，台柜配件经常规的除油、酸洗、磷化、平衡、冲洗、干燥后即可开始涂装，首先是基层的涂装，基层涂料采用电晕放电式静电粉末喷枪均匀喷涂后烘烤，烘烤温度为320℃。基层烘烤完毕无需冷却即可进行面层涂料喷涂，喷涂方式和烘烤温度与基层相同，可增加面层涂装次数以得到更好的表面质感。

 实施例2、本发明高耐腐蚀耐磨涂层及其制备方法

基层涂料配方：聚醚酮50%、乙烯-四氟乙烯共聚物20%、脂环族环氧树脂20%、甲基硅树脂8.0%、聚丙烯酸酯0.4%、辛基酚聚氧乙烯醚1.2%和聚氧丙烯甘油醚0.4%。

面层涂料配方：聚醚酮8%、乙烯-四氟乙烯共聚物85%、纳米二氧化钛4.0%、辛基酚聚氧乙烯醚1.4%、聚二甲基硅氧烷0.4%、聚氧丙烯甘油醚0.2%和颜料1.0%。

制备方法：

基层涂料的制备：将各组分放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，使各组分在120℃下分散均匀并部分熔融混合，之后压片，冷却至0℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在60微米，即得基层涂料。

面层涂料的制备：所述面层涂料的制备方法为：将各组分放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，使各组分在120℃下分散均匀并部分熔融混合，之后压片，冷却至0℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在30微米，即得面层涂料。

本发明高耐腐蚀耐磨涂层用于钢制管道的表面涂装。无缝钢管或镀锌钢管经常规的除锈、除油、酸洗、磷化、平衡、冲洗、干燥后即可开始涂装，首先是基层的涂装，基层涂料采用电晕放电式静电粉末喷枪均匀喷涂后烘烤，烘烤温度为310℃。基层烘烤完毕无需冷却即可进行面层涂料喷涂，喷涂方式和烘烤温度与基层相同，可增加面层涂装次数以得到更好的表面质感。

 实施例3、本发明高耐腐蚀耐磨涂层及其制备方法

基层涂料配方：聚醚酮60%、乙烯-三氟氯乙烯共聚物23%、酚醛改性环氧树脂10%、甲基苯基硅树脂6.0%、聚二甲基硅氧烷0.2%、辛基酚聚氧乙烯醚0.7%和聚氧丙烯甘油醚0.1%。

面层涂料配方：聚醚酮16%、乙烯-三氟氯乙烯共聚物75%、纳米二氧化钛7.0%、辛基酚聚氧乙烯醚1.0%、聚丙烯酸酯0.1%、聚氧丙烯甘油醚0.4%和颜料0.5%。

制备方法：

基层涂料的制备：将各组分放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，使各组分在90℃下分散均匀并部分熔融混合，之后压片，冷却至0℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在70微米，即得基层涂料。

面层涂料的制备：所述面层涂料的制备方法为：将各组分放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，使各组分在90℃下分散均匀并部分熔融混合，之后压片，冷却至0℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在40微米，即得面层涂料。

本发明高耐腐蚀耐磨涂层用于铝合金型材的表面涂装。铝合金型材经常规的除锈、除油、酸洗、磷化、平衡、冲洗、干燥后即可开始涂装，首先是基层的涂装，基层涂料采用电晕放电式静电粉末喷枪均匀喷涂后烘烤，烘烤温度为260℃。基层烘烤完毕无需冷却即可进行面层涂料喷涂，喷涂方式和烘烤温度与基层相同，可增加面层涂装次数以得到更好的表面质感。

 实施例4、本发明高耐腐蚀耐磨涂层及其制备方法

基层涂料配方：聚醚酮52%、乙烯-四氟乙烯共聚物30%、溴化双酚A型环氧树脂12%、甲基苯基硅树脂5.0%、聚丙烯酸酯0.3%、辛基酚聚氧乙烯醚0.5%和聚氧丙烯甘油醚0.2%。

面层涂料配方：聚醚酮11%、乙烯-四氟乙烯共聚物80%、纳米二氧化钛6.0%、辛基酚聚氧乙烯醚1.5%、聚二甲基硅氧烷0.2%、聚氧丙烯甘油醚0.3%和颜料1.0%。

制备方法：

基层涂料的制备：将各组分放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，使各组分在110℃下分散均匀并部分熔融混合，之后压片，冷却至5℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在50微米，即得基层涂料。

面层涂料的制备：所述面层涂料的制备方法为：将各组分放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，使各组分在110℃下分散均匀并部分熔融混合，之后压片，冷却至5℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在30微米，即得面层涂料。

本发明高耐腐蚀耐磨涂层用于钢制操作面板的表面涂装。钢制操作面板成型后，冷轧钢板钣金工艺成型后，台柜配件经常规的除油、酸洗、磷化、平衡、冲洗、干燥后即可开始涂装，首先是基层的涂装，首先是基层的涂装，基层涂料采用电晕放电式静电粉末喷枪均匀喷涂后烘烤，烘烤温度为330℃。基层烘烤完毕无需冷却即可进行面层涂料喷涂，喷涂方式和烘烤温度与基层相同，可增加面层的涂装次数以满足台面使用的需要。

 试验例1、本发明高耐腐蚀耐磨涂层耐腐蚀试验

按照本发明实施例1制得的涂层按照GB/T17657-1999“人造板及饰面人造板理化性能试验方法”（4.36表面耐污染性能测定——方法1中室温24h测试条件）进行检验，该方法是用于确定试件表面与常用的引起污染的材料接触并清洗后试件表面的变化。结果如下：

由上表可知，王水、硫酸、氢氧化钠、氢氟酸等试验材料均未对本发明高耐腐蚀耐磨涂层试件表面造成明显的变化，评价为1级，耐腐蚀性能最好，可避免王水、硫酸、氢氧化钠、氢氟酸等强酸强碱等的腐蚀。

 试验例2、本发明高耐腐蚀耐磨涂层耐磨试验

按照本发明实施例1~4的基层涂料和面层涂料喷涂于铝合金基体形成的涂层按照GB5237.4-2008条款5.4.9及附录A进行落砂磨耗测试。磨耗值（L/μm）=落砂体积（L）/涂膜厚度（μm），磨耗值越高，涂层的耐磨性越好。

测试条件：

磨砂：标准砂

落砂速率：16s-18s/2L

测试结果：

项目	涂膜厚度	落砂体积	磨耗值
				实施例1	193.4μm	549L	2.8L/μm
实施例2	162.3μm	389L	2.4L/μm
				实施例3	185.6μm	371L	2.0L/μm
实施例4	171.1μm	377L	2.2L/μm

由上表可知，本发明高耐腐蚀耐磨涂层耐磨擦性能好，尤其以实施例1的涂层耐磨性最佳，涂膜厚度为193.4μm时，磨耗值达2.8L/μm，显著优于实施例2、实施例3和实施例4的涂层。

 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高耐腐蚀耐磨涂层，其特征在于，包括基层和面层，基层涂料涂装于基材上形成所述的基层，面层涂料涂装于所述的基层上形成所述的面层；

其中，所述的基层涂料由以下重量百分比的组分组成：聚醚酮50~60%、氟树脂20~30%、环氧树脂10~20%、有机硅树脂2.0~8.0%、流平剂0.1~0.4%、润湿剂0.5~1.5%和消泡剂0.1~0.4%；

所述的面层涂料由以下重量百分比的组分组成：聚醚酮8~16%、氟树脂75~85%、纳米二氧化钛3.0~7.0%、润湿剂0.5~1.5%、流平剂0.1~0.4%、消泡剂0.1~0.4%和颜料0.3~1.0%。

2.如权利要求1所述的一种高耐腐蚀耐磨涂层，其特征在于，所述的基层涂料由以下重量百分比的组分组成：聚醚酮55%、氟树脂25%、环氧树脂14%、有机硅树脂4.7%、流平剂0.2%、润湿剂1.0%和消泡剂0.1%。

3.如权利要求1所述的一种高耐腐蚀耐磨涂层，其特征在于，所述的面层涂料由以下重量百分比的组分组成：聚醚酮12%、氟树脂81%、纳米二氧化钛5.0%、润湿剂1.0%、流平剂0.2%、消泡剂0.1%和颜料0.7%。

4.如权利要求1~3任一所述的一种高耐腐蚀耐磨涂层，其特征在于，所述的氟树脂为聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、聚氟乙烯中的至少一种。

5.如权利要求1或2所述的一种高耐腐蚀耐磨涂层，其特征在于，所述的环氧树脂为酚醛改性环氧树脂、脂环族环氧树脂、溴化双酚A型环氧树脂、双酚A型环氧树脂中的至少一种。

6.如权利要求1或2所述的一种高耐腐蚀耐磨涂层，其特征在于，所述的有机硅树脂为甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂中的至少一种。

7.如权利要求1~3任一所述的一种高耐腐蚀耐磨涂层，其特征在于，所述的流平剂为聚丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷、甲基芳烷基硅氧烷中的至少一种。

8.如权利要求1~3任一所述的一种高耐腐蚀耐磨涂层，其特征在于，所述的润湿剂为辛基酚聚氧乙烯醚、聚醚改性有机硅中的至少一种。

9.如权利要求1~3任一所述的一种高耐腐蚀耐磨涂层，其特征在于，所述的消泡剂为聚氧丙烯甘油醚、聚醚型消泡剂中的至少一种。

10.一种制备如权利要求1所述的高耐腐蚀耐磨涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）基层涂料的制备：将上述用量的聚醚酮、氟树脂、环氧树脂、有机硅树脂、流平剂、润湿剂和消泡剂放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在80~120℃下分散并部分熔融混合，之后压片，冷却至0~5℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在40~80微米，即得基层涂料；

（2）面层涂料的制备：将上述用量的聚醚酮、氟树脂、纳米二氧化钛、润湿剂、流平剂、消泡剂和颜料放入高速混合机中预混合，然后输送到熔融挤出混合机，各组分在80~120℃下分散并部分熔融混合，之后压片，冷却至0~5℃后破碎，再经空气分级磨细粉碎后过筛，控制粉末粒径在20~50微米，即得面层涂料；

（3）将基层涂料采用电晕放电式静电粉末喷枪均匀喷涂在基材上后烘烤，烘烤温度为240~330℃，烘烤后形成基层，基层形成后无需冷却即可进行面层涂料喷涂，面层涂料采用电晕放电式静电粉末喷枪均匀喷涂后烘烤，烘烤温度为240~330℃，烘烤后形成面层，即获得所述的高耐腐蚀耐磨涂层。