CN105802445A - 一种钢结构防腐疏水涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢结构防腐疏水涂料及其制备方法，所述涂料由甲乙两种组分组成，甲乙组分的质量比为(2～15)：1，甲组分由成膜物质、防锈颜料、填料、高分子助剂和第一溶剂构成，所述成膜物质为有机硅改性环氧树脂，甲组分各组分添加量按重量份为：有机硅改性环氧树脂25～45份，防锈颜料10～30份，填料15～45份，高分子助剂0.5～8份，第一溶剂5～15份；乙组分各组分添加量按重量份为：腰果油改性聚酰胺固化剂40～70份，第二溶剂30‑60份。本发明涂料适用于涂膜工艺，涂膜自流平效果好，无流挂现象，具有极强的耐候性、耐腐蚀性、耐酸碱性能、耐溶剂性、耐盐雾‑盐水性，同时具有极为优良的韧性、硬度/基材黏附力与疏水性能。

Description

一种钢结构防腐疏水涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体地说，涉及的是一种钢结构防腐疏水涂料及其制备方法。

背景技术

我国每年因金属腐蚀所造成的国民经济损失就高达约1.5万亿人民币，占据我国年GDP的2-5％，对金属腐蚀防护的最佳办法是采用防腐蚀涂料对金属表面处理，能够经受的住极端腐蚀环境考验的重防腐涂料尤为重要。

传统金属防腐涂料主要以含有铬、铅等重金属化合物涂料为主，毒性大，使用时容易造成重金属污染，对水体环境以及人的身体健康等都具有极大危害。研究开发不含重金属元素、环保型、高性能金属防腐涂料以消除传统防腐蚀涂料中重金属元素污染隐患，对改善工作、生活环境具有重要的现实意义。

目前，金属防腐涂料领域主要以环氧树脂作为成膜物作为底漆，需在底漆表面涂覆一层面漆，耐候性、防腐疏水性能不佳。

经检索，公开号为CN1375533A的中国发明专利申请，该发明公开一种聚硫橡胶改性环氧树脂防腐防污水涂料，采用聚硫橡胶改性环氧树脂为主要成膜物，二甲苯、丁醇按比例混合作为溶剂，加入颜填料、杀菌剂、涂料助剂等作为甲组分，自配催化固化剂为乙组分，达到了耐复杂介质腐蚀及防水的目的，并适用于金属、非金属表面。

公开号为101081962A的中国发明专利申请，该发明公开了一种环氧树脂改性有机硅耐高温防腐涂料。“该涂料由组分A和组分B构成，其中组分A为环氧树脂改性有机硅，其组分的质量百分比如下:基体树脂:环氧树脂改性有机硅30％～40％,颜填料和助剂:20％～35％,溶剂:25％～50％；组分B:聚酰胺液体树脂,其用量为组分A的7％～20％。本发明的涂料组成中环氧树脂改性有机硅溶液由有机硅中间体预聚物经过环氧树脂改性制得。”

上述两项专利涉及的防腐涂料，采用多功能组分复合添加，且必须通过对功能组分表面改性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种钢结构防腐疏水涂料及其制备方法。本发明金属防腐疏水涂料不仅具有极为优良的耐酸碱、耐盐雾性、耐候性、韧性与耐老化性能等，并且具备底面合一功能，减少了涂刷工序，不采用重金属防锈颜料，增强了防腐效果，避免了重金属污染与危害。

根据本发明的一方面，提供一种金属防腐疏水涂料，所述涂料由甲乙两种组分组成，甲乙两种组分的质量比为(2～15)：1，其中：

甲组分由成膜物质、防锈颜料、填料、高分子助剂和第一溶剂构成，所述成膜物质为有机硅改性环氧树脂；甲组分中各组分添加量按重量份(按照100份重量份计)计为：有机硅改性环氧树脂25～45份，防锈颜料10～30份，填料15～45份，高分子助剂0.5～8份，第一溶剂5～15份；

乙组分各组分添加量按重量份计(按照100份重量份计)为：腰果油改性聚酰胺固化剂40～70份，第二溶剂30-60份。

优选地，所述防锈颜料为磷铁粉、超磷锌白、锌灰铁钛、锌粉、钛粉中的一种或几种组成，其中防锈颜料目数不低于1800目。

优选地，所述填料包括平均粒径在100nm以下的金红石型纳米氧化钛与疏水改性纳米二氧化硅，以及目数不小于1800目的高岭土、有机膨润土、滑石粉、硅藻土中的一种或几种组成。

优选地，所述高分子助剂选自聚烯烃类、聚烯烃盐类、聚羧酸类、聚羧酸盐类、聚丙烯酸类、聚丙烯酸盐类、聚酯类、聚酯盐类、聚酰胺类、聚酰胺盐类、聚氨酯类、聚氨酯盐类、聚醚类、聚醚盐类、聚酐类、聚硅氧烷类中的一种或几种。

更优选地，所用高分子助剂选自德国比克化学公司的ANTI-TERRA-U 100、ANTI-TERRA-204、DISPERBYK-108、DISPERBYK-110、DISPERBYK-111、DISPERBYK-118、DISPERBYK-142、DISPERBYK-2025、DISPERBYK-2055、DISPERBYK-2152、DISPERBYK-2155、DISPERBYK-2163、BYK-052N、BYK-054、BYK-392、BYK-066N、BYK-A530、BYK-310、BYK-320、BYK-354、BYK-378、BYK-392、BYK-358N、BYK-361N、BYK-405、BYK-430、BYK-1790、BYK-1794、BYK-3550、BYK-4511、BYK-4510、BYK-4500、BYK-9076中的一种或几种。

优选地，所述第一溶剂、第二溶剂选自芳香烃类、醇类、酮类、聚醚及聚酯类中的一种或多种。

更优选地，所述第二溶剂选自甲苯、二甲苯、甲醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、甲乙酮、甲基异丁酮、环己酮、醋酸乙酯、醋酸正丁酯、甲氧基乙酸丙酯、乙二醇丁醚、乙二醇丁醇醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二氯乙烷中的一种或几种。

更优选地，所述甲组分中第一溶剂为2-7重量份的二甲苯、2-4重量份甲基异丁酮与1-4重量份正丁醇；

所述乙组分中第二溶剂为20-30重量份的二甲苯，其它成分为10-30重量份的混合溶剂。混合溶剂由甲醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、甲乙酮、甲基异丁酮、环己酮、醋酸乙酯、醋酸正丁酯、甲氧基乙酸丙酯、乙二醇丁醚、乙二醇丁醇醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二氯乙烷中的一种或几种构成。

优选地，所述甲乙两种组分按质量比为(8～10):1。这样的质量比例，在其粘稠度、细腻性、光泽度和施工上均有好的表现。

本发明采用有机硅改性环氧树脂为成膜物，以磷铁粉、超磷锌白、锌灰铁钛、锌粉、钛粉等为主要防腐颜料，以金红石型纳米氧化钛、疏水改性纳米二氧化硅、高岭土、有机膨润土、滑石粉、硅藻土等为主要填料。

本发明具防污纳米复合涂层的涂料对水的接触角≧90°，这样的改进是基于配比的精确调整以及辅料的共同作用实现的。

根据本发明的第二方面，提供一种上述金属防腐疏水涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按重量份计，0.3-4份高分子助剂加入到5-15份溶剂中，然后加入10～30份防锈颜料、15～45份填料，在400-2000rpm条件下高速分散，所得浆料研磨，制成纳米浆料；

步骤2：将制备好的纳米浆料加入到25-45份有机硅改性环氧树脂中，加入0.2-4份的高分子助剂，在100-1000rpm下剪切搅拌，充分混合均匀，300目筛网或纱布过滤，包装，制得甲组分；

步骤3：按重量份计，取40-70份腰果油改性聚酰胺，加入30-60份溶剂，混合搅拌均匀，得乙组分。

步骤4：将上述甲组分、乙组分混合搅拌，得到金属防腐疏水涂料。

步骤1中：所述高速分散时间可以根据实际需要选择，比如为5min-2h。研磨可以在球磨机或砂磨机中研磨10min-2h。

步骤2中：所述剪切搅拌的时间为20min-4h。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供一种简单实用、绿色环保、高效、低成本的防腐防锈涂料，使用不含重金属离子防锈颜料，采用有机硅改性环氧树脂作为成膜材料，涂料涂膜后通过阳极保护与疏水保护实现金属表面防腐防锈保护功能。采用本发明对金属防腐处理，其耐酸碱、耐盐雾、耐盐水等性能均达到3000h以上。

另外，本发明中功能组分无需复合添加，只需其中一种即可，克服了现有技术的缺陷和不足，大大减小使用过程中对环境造成的污染，实现绿色环保，同时，本发明中组分无需改性操作，操作步骤简便，节约成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为防腐疏水涂料水接触角检测效果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明中涂料以有机硅改性环氧树脂为基料，腰果油改性聚酰胺为固化剂，以超磷锌白与磷铁粉等为主要防锈颜料，金红石型氧化钛、高岭土、有机膨润土等为填料，疏水改性氧化硅为疏水功能填料，加入一定量的助剂、溶剂配置而成。以下结合本发明的技术方案提供下属具体实施例，以下实施例中各个条件仅是本发明的部分实施例。

实施例1：

按重量份计，取1.5份BYK-118加入到7份二甲苯溶剂、4份甲基异丁酮、4份正丁醇混合溶剂中，加入15份磷铁粉、2.5份超磷锌白、15份金红石型纳米氧化钛、7.5份高岭土、5份有机膨润土、0.5份疏水改性二氧化硅，高速分散搅拌15min，砂磨机研磨30min，制得目数高于1800目的混合浆料。将混合浆料加入到30份的有机硅改性环氧树脂中，加入0.3份BYK-378，0.2份BYK-052N，2份BYK-4511，700rpm条件下高速剪切搅拌2h，300目筛网过滤，制得A组分。

按重量份计，取70份腰果油改性聚酰胺，加入20份二甲苯，10份混合溶剂(甲基异丁酮、醋酸正丁酯＝7:3质量比)搅拌溶解均匀，制得B组分。

使用前将A、B组分按质量比8:1混合均匀，采用刷涂或滚涂或喷涂方式涂刷。

实施例2：

按重量份计，取2.5份BYK-111加入到5份二甲苯溶剂、3份甲基异丁酮、3份正丁醇混合溶剂中，加入7.5份磷铁粉，2.5份超磷锌白，15份金红石型纳米氧化钛，7.5份高岭土，5份有机膨润土、0.5份疏水改性二氧化硅，高速分散搅拌15min，砂磨机研磨30min，制得目数高于1800目的混合浆料。将混合浆料加入到30份的有机硅改性环氧树脂中，加入0.5份BYK-378，0.4份BYK-052N，1.5份BYK-4511，700rpm条件下高速剪切搅拌2h，300目筛网过滤，制得A组分。

按重量份计，取40份腰果油改性聚酰胺，加入30份二甲苯，30份混合溶剂(环己酮：二醇甲醚醋酸酯＝1:1质量比)搅拌溶解均匀，制得B组分。

将A、B组分按照质量比8:1混合均匀，采用刷涂、喷涂、滚涂方式涂刷。

实施例3：

按重量份计，取1.5份BYK-111，1份DISPERBYK-2155加入到3份二甲苯溶剂、4份甲基异丁酮、4份正丁醇混合溶剂中，加入12.5份磷铁粉，2.5份超磷锌白，22.5份金红石型纳米氧化钛、6份高岭土，4份有机膨润土、1.5份疏水改性二氧化硅，高速分散搅拌25min，砂磨机研磨35min，制得目数高于1800目的混合浆料。将混合浆料加入到30份的有机硅改性环氧树脂中，加入0.3份BYK-320，0.25份BYK-054，2份BYK-4512，1000rpm条件下高速剪切搅拌1h，300目筛网过滤，制得A组分。

按重量份计，取55份腰果油改性聚酰胺，加入30份二甲苯中，15份混合溶剂(甲基异丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯＝3:2质量比)搅拌溶解均匀，制得B组分。

将A、B组分按照质量比为8:1混合均匀，采用刷涂、喷涂、滚涂方式涂刷。

实施例4：

按重量份计，取1.5份BYK-111，1份ANTI-TERRA-U 100加入到7份二甲苯溶剂、3.5份甲基异丁酮、5份正丁醇混合溶剂中，加入12.5份磷铁粉，2.5份超磷锌白，15份金红石型纳米氧化钛，7.5份高岭土，5份有机膨润土、0.5份疏水改性二氧化硅，高速分散搅拌15min，砂磨机研磨30min，制得目数高于1800目的混合浆料。将混合浆料加入到25份的有机硅改性环氧树脂中，加入0.5份BYK-378，0.25份BYK-A530，1.5份BYK-4511，1.5份BYK-310，0.75份BYK-430，700rpm条件下高速剪切搅拌2h，300目筛网过滤，制得A组分。

按重量份计，取45份腰果油改性聚酰胺，加入25份二甲苯，30份混合溶剂(甲乙酮、丙二醇甲醚醋酸酯＝1:1质量比)搅拌溶解均匀，制得B组分。

使用前将A、B组分按质量比10:1混合均匀，采用刷涂、滚涂、喷涂方式涂刷。

实施例5：

按重量份计，取1份ANTI-TERRA-U 100，1.5份DISPER BYK-142加入到10份二甲苯溶剂、5份甲基异丁酮、5份正丁醇混合溶剂中，加入15份磷铁粉，2.5份超磷锌白，17.5份金红石型纳米氧化钛，7.5份高岭土，5.5份有机膨润土、0.5份疏水改性二氧化硅，高速分散搅拌15min，砂磨机研磨25min，制得目数高于1800目的混合浆料。将混合浆料加入到25份的有机硅改性环氧树脂中，加入0.5份BYK-320，0.25份BYK-054，2份BYK-4511，0.5份BYK-310，0.25份BYK-405，500rpm条件下高速剪切搅拌2h，300目筛网过滤，制得A组分。

按重量份计，取60份腰果油改性聚酰胺，加入25份二甲苯，15份混合溶剂(甲乙酮、丙二醇甲醚醋酸酯＝1:1质量比)搅拌溶解均匀，制得B组分。

使用前将A、B组分以质量比10:1比例混合均匀，采用刷涂、滚涂、喷涂方式涂刷。

实施例6：

按重量份计，取1.5份BYK-111，1.25份ANTI-TERRA-U 100，1.5份DISPERBYK-142加入到2份二甲苯溶剂、2份甲基异丁酮、2.5份丙二醇醋酸酯，1份正丁醇混合溶剂中，加入15份磷铁粉，2.5份超磷锌白，10份金红石型纳米氧化钛，5份高岭土，3份有机膨润土，2.5份硅藻土，0.5份疏水改性二氧化硅，高速分散搅拌15min，砂磨机研磨30min，制得目数高于1800目的混合浆料。将混合浆料加入到35份的有机硅改性环氧树脂中，加入0.25份BYK-378，0.25份BYK-320，1份BYK-4511，0.5份BYK-310，0.25份BYK-405，700rpm条件下高速剪切搅拌2h，300目筛网过滤，制得A组分。

按重量份计，取50份腰果油改性聚酰胺，加入22份二甲苯中，28份混合溶剂(甲基异丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯＝3:1质量比)搅拌溶解均匀，制得B组分。

使用前将A、B组分按质量比8:1混合均匀，采用刷涂或喷涂或滚涂方式涂刷。

如图1所示，为上述制备的防腐疏水涂料水接触角检测效果图，从图中可以看出，其接触角≧90°，以纳米粒子作为防水剂涂层粗糙表面结构的填充物，制造表面无数微纳二元粗糙结构，使得表面与水珠或尘埃的接触面积非常有限，稍有倾斜水珠就不能留在表面，水珠在表面上滚动时还能带走灰尘，具备防污能力。

采用上述实施例的涂料的效果如下表：

表1.防腐疏水涂料综合性能检测结果

本发明所制备的防腐疏水涂料适用于刷图、淋涂、喷涂、滚涂等涂膜工艺，涂膜自流平效果好，无流挂现象，具有极强的耐候性、耐腐蚀性、耐酸碱性能、耐溶剂性、耐盐雾-盐水性，同时具有极为优良的韧性、硬度/基材黏附力与疏水性能。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种金属防腐疏水涂料，其特征在于，所述涂料由甲乙两种组分组成，甲乙两种组分的质量比为(2～15)：1，其中：

甲组分由成膜物质、防锈颜料、填料、高分子助剂和第一溶剂构成，所述成膜物质为有机硅改性环氧树脂；甲组分按照100份重量份计，其中各组分添加量按重量份为：有机硅改性环氧树脂25～45份，防锈颜料10～30份，填料15～45份，高分子助剂0.5～8份，第一溶剂5～15份；

乙组分按照100份重量份计，各组分添加量按重量份为：腰果油改性聚酰胺固化剂40～70份，第二溶剂30-60份。

2.根据权利要求1所述金属防腐疏水涂料，其特征在于：所述防锈颜料为磷铁粉、超磷锌白、锌灰铁钛、锌粉、钛粉中的一种或几种组成，其中防锈颜料目数不低于1800目。

3.根据权利要求1所述金属防腐疏水涂料，其特征在于：所述填料包括平均粒径在100nm以下的金红石型纳米氧化钛与疏水改性纳米二氧化硅，以及目数不小于1800目的高岭土、有机膨润土、滑石粉、硅藻土中的一种或几种组成。

4.根据权利要求1所述金属防腐疏水涂料，其特征在于：所述高分子助剂选自聚烯烃类、聚烯烃盐类、聚羧酸类、聚羧酸盐类、聚丙烯酸类、聚丙烯酸盐类、聚酯类、聚酯盐类、聚酰胺类、聚酰胺盐类、聚氨酯类、聚氨酯盐类、聚醚类、聚醚盐类、聚酐类、聚硅氧烷类中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的金属防腐疏水涂料，其特征在于：所用高分子助剂选自德国比克化学公司的ANTI-TERRA-U 100、ANTI-TERRA-204、DISPERBYK-108、DISPERBYK-110、DISPERBYK-111、DISPERBYK-118、DISPERBYK-142、DISPERBYK-2025、DISPERBYK-2055、DISPERBYK-2152、DISPERBYK-2155、DISPERBYK-2163、BYK-052N、BYK-054、BYK-392、BYK-066N、BYK-A 530、BYK-310、BYK-320、BYK-354、BYK-378、BYK-392、BYK-358N、BYK-361N、BYK-405、BYK-430、BYK-1790、BYK-1794、BYK-3550、BYK-4511、BYK-4510、BYK-4500、BYK-9076中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述金属防腐疏水涂料，其特征在于：所述第一溶剂、第二溶剂选自芳香烃类、醇类、酮类、聚醚及聚酯类中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的金属防腐疏水涂料，其特征在于：所述第二溶剂选自甲苯、二甲苯、甲醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、甲乙酮、甲基异丁酮、环己酮、醋酸乙酯、醋酸正丁酯、甲氧基乙酸丙酯、乙二醇丁醚、乙二醇丁醇醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二氯乙烷中的一种或几种。

8.根据权利要求6所述金属防腐疏水涂料，其特征在于：

所述甲组分中第一溶剂为2-7重量份的二甲苯、2-4重量份甲基异丁酮与1-4重量份正丁醇；

所述乙组分中第二溶剂为20-30重量份的二甲苯，其它成分为10-30重量份的混合溶剂，所述混合溶剂由甲醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、甲乙酮、甲基异丁酮、环己酮、醋酸乙酯、醋酸正丁酯、甲氧基乙酸丙酯、乙二醇丁醚、乙二醇丁醇醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二氯乙烷中的一种或几种构成。

9.根据权利要求1-8任一项所述金属防腐疏水涂料，其特征在于：甲乙两种组分按质量比为(8～10):1为优选范围。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述金属防腐疏水涂料的制备方法，其特征在于：

步骤1：按重量份计，0.3-4份高分子助剂加入到5-15份第一溶剂中，然后加入10～30份防锈颜料、15～45份填料，在400-2000rpm条件下高速分散，所得浆料研磨，制成纳米浆料；

步骤2：将制备好的纳米浆料加入到25-45份有机硅改性环氧树脂中，加入0.2-4份的高分子助剂，在100-1000rpm下剪切搅拌，充分混合均匀，300目筛网或纱布过滤，包装，制得甲组分；

步骤3：按重量份计，取40-70份腰果油改性聚酰胺，加入30-60份第二溶剂，混合搅拌均匀，得乙组分；

步骤4：将上述甲组分、乙组分混合搅拌，得到金属防腐疏水涂料。