CN104789095A - 螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料及其制备方法，由甲乙两种组分按照质量配比为1:1构成，按质量份数计，甲组分包括以下组分和含量：水性环氧树脂80～120份；消泡剂0.2～0.8份；蒸馏水5～15份；按质量份数计，乙组分包括以下组分和含量：水性环氧固化剂20～30份；消泡剂0.08～0.15份；分散剂1～1.5份；超细滑石粉20～30份；磷酸锌15～30份；铁红0～20份；钛白粉15～30份；螺旋碳纤维手性吸波剂15～30份；本发明还公开了该涂料的制备方法，本发明所述螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料及其制备方法，其防腐蚀性强，吸波性好，抗冲击强度高和柔韧性好，制备方法简单，用于海洋设备中使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料技术，尤其是螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料及其制备方法
背景技术
海洋军事装备和作业平台防腐隐身是海洋工程的关键技术之一，金属构件在海洋环境中腐蚀会产生应力腐蚀断裂、氢脆、腐蚀疲劳、晶间腐蚀等导致断裂，造成海洋环境生态灾害。近年来，国内外对海洋环境金属构件的防腐隐身进行了大量研究，各种防腐隐身技术有了很大的发展，但仍远不能满足实际需求。
海洋防腐隐身涂料是指海洋环境中使用的防腐隐身涂料，要求具有以下的性能:良好的物理性能，腐蚀介质抗渗性好，金属表面附着力强；良好的硬度、强度、柔韧性，耐冲刷、耐海水、耐盐雾、耐油等；良好的施工性能，绿色环境友好性；电磁波吸收和屏蔽性。目前，我国的防腐隐身涂料性能仍存在很多缺陷，综合性能较差不能满足社会的需要，例如漆膜力学性能低、防腐性差、环境污染大等缺陷。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料及其制备方法，该涂料不仅具有防腐隐身性能，而且漆膜力学性能好并且绿色环保。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料，所述涂料由甲乙两种组分按照质量配比为1:1构成；
按质量份数计，甲组分包括以下组分和含量：
水性环氧树脂80～120份；
消泡剂0.2～0.8份；
蒸馏水5～15份；
按质量份数计，乙组分包括以下组分和含量：
水性环氧固化剂20～30份；
消泡剂0.08～0.15份；
分散剂1～1.5份；
超细滑石粉20～30份；
磷酸锌15～30份；
铁红0～20份；
钛白粉15～30份；
螺旋碳纤维手性吸波剂15～30份。
一种螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料，所述涂料由甲乙两种组分按照质量配比为1:1构成；
按质量份数计，甲组分包括以下组分和含量：
水性环氧树脂100份；
消泡剂0.5份；
蒸馏水10份；
按质量份数计，乙组分包括以下组分和含量：
水性环氧固化剂25份；
消泡剂0.1份；
分散剂1.2份；
超细滑石粉25份；
磷酸锌20份；
铁红10份；
钛白粉20份；
螺旋碳纤维手性吸波剂20份。
所述水性环氧树脂固含量为60％，环氧当量为730。
所述消泡剂为BYK-018。
所述分散剂为BYK-190。
所述水性环氧固化剂固含量为60％，胺氢当量为248。
所述螺旋碳纤维手性吸波剂为具有螺旋结构的吸波材料。
一种螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)螺旋碳纤维手性吸波剂制备，采用卧式炉基板法，以乙炔为碳源，以镍板为催化剂，PCL3为助催化剂，用化学气相生长法制备螺旋形手性碳纤维；工艺参数：反应温度650～700℃，氩气流量20～40mL/min，乙炔气流量20～30mL/min，氢气流量50～70mL/min，PCL3流量0.03～0.05mL/min；
(2)按配方量的环氧树脂和消泡剂加入搅拌器中，在300转/分的速度搅拌下，再加入去离子水稀释，高速分散30分钟，得到甲组分；
(3)按配方量将固化剂加入备料锅中，在1000转/分的速度下搅拌，加入消泡剂、分散剂、钛白粉、超细滑石粉、磷酸锌、铁红、螺旋碳纤维手性吸波剂和适量的去离子水，在高速分散机上低速分散，然后高速分散，在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于10μm，得到乙组分。
(4)施工时需将所述甲组分、乙组分按配方量质量配比为1:1，混合，均匀搅拌，熟化10分钟后即可使用。
本发明的有益效果是：本发明研制的螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料是以水性环氧树脂为基料，固化剂为水性环氧固化剂的环境友好性防腐隐身涂料，其特点是附着力强，金属表层除锈要求不高，具有高粘度，高固含量等特征，两次施工成膜厚度可达百微米，成本低，生产工艺简单。
漆膜中的铝含量高，在海洋环境中有效的起到了表面的电化学保护功能，特别适用于高温、高湿的海洋环境金属构件表面防腐。
漆膜中含有螺旋碳纤维手性吸波剂，对射入其中的电磁波，不仅交变的电场会诱导介质极化，而且还诱导介质磁化。对不同波段雷达波产生共振吸收，对微波段具有很高的介电损耗。
采用本发明涂料漆膜厚度100μm以上，经加速腐蚀模拟试验耐中性盐雾时间：600小时以上漆膜不变化。电磁参数测试显示，介电常数变化不大，磁导率的变化较大磁损耗明显增强。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易本清楚地理解，下面根据具体实施例，对本发明作进一步详细的说明，
实施例1
螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料，其由甲乙两种组分按照质量配比为1：1构成。按质量份数计，甲组分包括以下组分和含量：水性环氧树脂100份；消泡剂0.5份；蒸馏水10份。按质量份数计，乙组分包括以下组分和含量：水性环氧固化剂25份；消泡剂0.1份；分散剂1.2份；超细滑石粉25份；磷酸锌20份；铁红10份；钛白粉20份；螺旋碳纤维手性吸波剂20份；
螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料的制备方法，步骤包括：
(1)螺旋碳纤维手性吸波剂制备，采用卧式炉基板法，以乙炔为碳源，以镍板为催化剂，PCL3为助催化剂，用化学气相生长法制备螺旋形手性碳纤维。工艺参数：反应温度650～700℃，氩气流量20～40mL/min，乙炔气流量20～30mL/min，氢气流量50～70mL/min，PCL3流量0.03～0.05mLmin。
(2)按配方量的环氧树脂和消泡剂加入搅拌器中，在300转/分的速度搅拌下，再加入去离子水稀释，高速分散30分钟，得到甲组分。
(3)按配方量将固化剂加入备料锅中，在1000转/分的速度下搅拌，加入消泡剂、分散剂、钛白粉、超细滑石粉、磷酸锌、铁红、螺旋碳纤维手性吸波剂和适量的去离子水，在高速分散机上低速分散，然后高速分散。在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于10μm，得到乙组分。
(4)施工时需将所述甲组分、乙组分按配方量质量配比为1:1，混合，均匀搅拌，熟化10分钟后即可使用。
涂料漆膜测试结果：耐中性盐雾时间：650小时。介电损耗：最大吸收峰在10.4GHz，反射率为-21.62dB。抗冲击强度：50㎏·㎝。硬度：2H。柔韧性：1㎜。
实施例2
螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料，其由甲乙两种组分按照质量配比为1：1构成。按质量份数计，甲组分包括以下组分和含量：水性环氧树脂100份；消泡剂0.5份；蒸馏水10份。按质量份数计，乙组分包括以下组分和含量：水性环氧固化剂25份；消泡剂0.1份；分散剂1.2份；超细滑石粉25份；磷酸锌25份；铁红10份；钛白粉20份；螺旋碳纤维手性吸波剂25份。
螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料的制备方法，步骤包括：
(1)螺旋碳纤维手性吸波剂制备，采用卧式炉基板法，以乙炔为碳源，以镍板为催化剂，PCL3为助催化剂，用化学气相生长法制备螺旋形手性碳纤维。工艺参数：反应温度650～700℃，氩气流量20～40mL/min，乙炔气流量20～30mL/min，氢气流量50～70mL/min，PCL3流量0.03～0.05mL/min。
(2)按配方量的环氧树脂和消泡剂加入搅拌器中，在300转/分的速度搅拌下，再加入去离子水稀释，高速分散30分钟，得到甲组分。
(3)按配方量将固化剂加入备料锅中，在1000转/分的速度下搅拌，加入消泡剂、分散剂、钛白粉、超细滑石粉、磷酸锌、铁红、螺旋碳纤维手性吸波剂和适量的去离子水，在高速分散机上低速分散，然后高速分散。在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于10μm，得到乙组分。
(4)施工时需将所述甲组分、乙组分按配方量质量配比为1:1，混合，均匀搅拌，熟化10分钟后即可使用。
涂料漆膜测试结果：耐中性盐雾时间：740小时。介电损耗：最大吸收峰在10.4GHz，反射率为-22.13dB。抗冲击强度：52㎏·㎝。硬度：2H。柔韧性：1㎜。
实施例3
螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料，其由甲乙两种组分按照质量配比为1：1构成。按质量份数计，甲组分包括以下组分和含量：水性环氧树脂100份；消泡剂0.5份；蒸馏水10份。按质量份数计，乙组分包括以下组分和含量：水性环氧固化剂25份；消泡剂0.1份；分散剂1.2份；超细滑石粉25份；磷酸锌30份；铁红10份；钛白粉20份；螺旋碳纤维手性吸波剂30份。
螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料的制备方法，步骤包括：
(1)螺旋碳纤维手性吸波剂制备，采用卧式炉基板法，以乙炔为碳源，以镍板为催化剂，PCL3为助催化剂，用化学气相生长法制备螺旋形手性碳纤维。工艺参数：反应温度650～700℃，氩气流量20～40mL/min，乙炔气流量20～30mL/min，氢气流量50～70mL/min，PCL3流量0.03～0.05mL/min。
(2)按配方量的环氧树脂和消泡剂加入搅拌器中，在300转/分的速度搅拌下，再加入去离子水稀释，高速分散30分钟，得到甲组分。
(3)按配方量将固化剂加入备料锅中，在1000转/分的速度下搅拌，加入消泡剂、分散剂、钛白粉、超细滑石粉、磷酸锌、铁红、螺旋碳纤维手性吸波剂和适量的去离子水，在高速分散机上低速分散，然后高速分散。在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于10μm，得到乙组分。
(4)施工时需将所述甲组分、乙组分按配方量质量配比为1:1，混合，均匀搅拌，熟化10分钟后即可使用。
涂料漆膜测试结果：耐中性盐雾时间：900小时。介电损耗：最大吸收峰在10.4GHz，反射率为-22.78dB。抗冲击强度：53㎏·㎝。硬度：2H。柔韧性：1㎜。
经过上述3种实施例以及多次实验制备的该种螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料，不仅具有防腐隐身性能，而且漆膜力学性能好同事具有环境生态友好性。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料，其特征在于：所述涂料由甲乙两种组分按照质量配比为1:1构成；
按质量份数计，甲组分包括以下组分和含量：
水性环氧树脂80～120份；
消泡剂0.2～0.8份；
蒸馏水5～15份；
按质量份数计，乙组分包括以下组分和含量：
水性环氧固化剂20～30份；
消泡剂0.08～0.15份；
分散剂1～1.5份；
超细滑石粉20～30份；
磷酸锌15～30份；
铁红0～20份；
钛白粉15～30份；
螺旋碳纤维手性吸波剂15～30份。
2.一种螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料，其特征在于：所述涂料由甲乙两种组分按照质量配比为1:1构成；
按质量份数计，甲组分包括以下组分和含量：
水性环氧树脂100份；
消泡剂0.5份；
蒸馏水10份；
按质量份数计，乙组分包括以下组分和含量：
水性环氧固化剂25份；
消泡剂0.1份；
分散剂1.2份；
超细滑石粉25份；
磷酸锌20份；
铁红10份；
钛白粉20份；
螺旋碳纤维手性吸波剂20份。
3.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于：所述水性环氧树脂固含量为60％，环氧当量为730。
4.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于：所述消泡剂为BYK-018。
5.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于：所述分散剂为BYK-190。
6.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于：所述水性环氧固化剂固含量为60％，胺氢当量为248。
7.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于：所述螺旋碳纤维手性吸波剂为具有螺旋结构的吸波材料。
8.一种根据权利要求1或2所述螺旋碳纤维水性防腐隐身涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)螺旋碳纤维手性吸波剂制备，采用卧式炉基板法，以乙炔为碳源，以镍板为催化剂，PCL3为助催化剂，用化学气相生长法制备螺旋形手性碳纤维；工艺参数：反应温度650～700℃，氩气流量20～40mL/min，乙炔气流量20～30mL/min，氢气流量50～70mL/min，PCL3流量0.03～0.05mL/min；
(2)按配方量的环氧树脂和消泡剂加入搅拌器中，在300转/分的速度搅拌下，再加入去离子水稀释，高速分散30分钟，得到甲组分；
(3)按配方量将固化剂加入备料锅中，在1000转/分的速度下搅拌，加入消泡剂、分散剂、钛白粉、超细滑石粉、磷酸锌、铁红、螺旋碳纤维手性吸波剂和适量的去离子水，在高速分散机上低速分散，然后高速分散，在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于10μm，得到乙组分；
(4)施工时需将所述甲组分、乙组分按配方量质量配比为1:1，混合，均匀搅拌，熟化10分钟后即可使用。
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