CN105925138B - 一种用于金属锈层的防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

一种用于金属锈层的防腐涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于金属锈层的防腐涂料，按质量百分比含量由组分：树脂为25‑45％、溶剂为30‑45％、颜料为12‑25％，填料为10‑15％、助剂为0.5‑5％，缓蚀剂为1‑5％组成；本发明的涂料具有耐酸雨、耐油污、耐腐蚀和附着力能力强和的特点，可以在无可见油污、残留漆膜以及浮锈的低表面处理的基材上直接涂装，制备工艺简单，操作方便，大大降低了金属表面处理带来的高成本和环境污染。本发明还公开了一种用于金属锈层的防腐涂料的制备方法。

Description

一种用于金属锈层的防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂料，特别涉及一种超耐酸雨、低表面处理、耐油污、防水、耐腐蚀涂料，属于化工涂料技术领域。
背景技术
我国是世界最大的SO2排放国，目前SO2超标的城市占全国的29.8％，酸雨面积占全国总面积的31.12％。酸雨对钢铁结构的破坏力巨大，因此研究耐酸雨型防腐涂料具有重要意义。
近几年来，国内外有大量的海上采油平台、已建桥梁、电塔等钢结构进入了维修期，需要对旧涂层进行重新涂装，在这些已建钢结构基础上进行喷砂前处理难度非常大，涉及环境保护、施工难度和工程维修造价等方面，因此开发对涂装前钢结构低表面处理涂料已成为目前涂料研究开发的热点。
当前，大型设施及供电塔架等均处于酸雨的环境中，经历着严苛的腐蚀环境，一部分塔架涂层已经开始剥落、生锈，失去保护作用。处理这些表面的涂层，如高空处理这些已经生锈的表面不仅浪费人工，同时施工存在危险，并且除去的锈层散落到周围环境中，带来环境污染。
在诸多的方案中，采用低表面处理的涂层成为首选。然而，目前一般的低表面处理涂层在酸雨环境中，耐腐蚀性能受到了极大的限制，现在的技术难以达到预期的耐腐蚀要求，不能实现长效防腐，因此，酸雨环境中的低表面涂层技术成为解决这种难题的重要途径。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，满足酸雨环境中的低表面涂层技术的需求，提供一种具有耐酸、耐腐蚀、低表面处理的防腐涂料。
本发明通过多次反复实验发现，含有羟基与COOR组合的分子具有高效的防腐性能，本发明所采用的抑制锈腐蚀的缓蚀剂的分子结构为：
其中，两个含氧官能团可以与铁离子形成化合物，发明人推测，正是由于这样的结构，从而改变铁离子的化学性质，抑制了基材的腐蚀。
为了达到上述目的，本发明采用的具体技术方案是：
一种用于金属锈层的防腐涂料，按质量百分比含量由组分：树脂为25-45％、溶剂为30-45％、颜料为12-25％，填料为10-15％、助剂为0.5-5％，缓蚀剂为1-5％组成；其中，所述的缓蚀剂是指乳酸酯及其衍生物、含有羟基的酯类化合物，其分子结构为：
所述的树脂为丙烯酸树脂，双酚A环氧树脂，酚醛环氧树脂，聚氨酯树脂和有机硅氧烷树脂的混合物，其混合质量比为丙烯酸树脂：双酚A环氧树脂：酚醛环氧树脂：聚氨酯树脂：有机硅氧烷树脂＝1：5：2：4：1；
所述的溶剂为辛醇，环己酮，醋酸丁酯和二丙酮醇的混合物，其混合质量比为辛醇:环己酮:醋酸丁酯:二丙酮醇＝0.5:5:10:2；
所述的颜料为磷酸铝，磷酸锌和钼酸钠的混合物，其混合质量比为，为磷酸铝：磷酸锌：钼酸钠＝1:2:0.3；
所述的填料为氧化石墨烯，石墨烯和石墨的混合物，其混合质量比为氧化石墨烯:石墨烯:石墨＝1:0.5:10。
进一步，上述所述的树脂的玻璃化温度为55-75℃。
进一步，上述所述的酚醛环氧树脂的重均分子量为2000-20000；所述的双酚A环氧树脂的重均分子量为10000-20000；所述的丙烯酸树脂的重均分子量为5000-15000。
进一步，上述所述的助剂为偶联剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、润滑剂、耐磨助剂中的任一种或任意质量比的多种。
进一步，上述所述的颜料的显微形状结构为片状或球状。
本发明有用于金属锈层的防腐涂料的制备方法，步骤如下：
1.按配方中各物质的质量称重，在机械力作用下将称好的固态树脂研磨成细小粉末，将粉末状树脂充分混合，加入溶剂，在≥400r/min的剪切力作用下搅拌1-1.5小时，将其分散溶解于溶剂混合物中；
2.待树脂混合物与溶剂混合物中完全溶解，在≥800r/min的搅拌速度下加入称量好的颜料混合物和填料混合物，搅拌0.5小时、混合均匀；
3.加入助剂和缓蚀剂，继续以800r/min的搅拌速度搅拌0.5小时，得到防腐涂料。
本发明相对现有技术的优点和有益效果：
1、本发明的涂料可以在无可见油污、残留漆膜以及浮锈的低表面处理的基材上直接涂装，降低较高要求的表面处理带来的高成本和环境危害。
2、本发明的涂料有明显的耐腐蚀性，其耐中性盐雾实验时间达1000小时，而同类产品仅为500小时左右。
3、本发明的涂料耐酸性腐蚀介质时间超过600小时，同类产品仅为100小时左右，本发明表现出优秀的耐酸性介质(酸雨)腐蚀性能。
4、本发明的涂料其涂层和基材的附着力可达一级标准，具有良好的附着性能。
5、本发明的涂料制备工艺简单，操作方便，成本低。
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，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一、各物质与其质量分数如下：
二、制备方法：
1.将百分比换算成各组分的质量，按加入的顺序称重。
2.在机械力作用下将称量好的固体状树脂研磨成细小粉末，混合均匀形成树脂混合物，放入容器中，加入称量好的溶剂，在高速剪切力的作用下(400r/min)将树脂分散混合在溶剂中，分散大约1.5小时。
3.待树脂完全溶解后，在高速搅拌下(800r/min)将助剂、颜料混合物及填料混合物加入反应容器中，确保均匀分散，时间为了0.5小时。
4.加入助剂和缓蚀剂，保持搅拌速率不变。注意偶联剂使用时避免在空中变质，约0.5小时后待偶联剂均匀分布于涂料中时停止搅拌。
三、本实施例测试结果：
将涂料涂刷，常温下表干，进行性能测试，结果为：
附着力等级：1级，间距3mm多刃刀具，划格法，参照标准：GB/T 9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》；
中性盐雾试验：1000小时，精密型盐水喷雾试验机(60型)，中性盐雾试验法，参照标准：GB/T 1771-2007《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》；
耐硫酸试验：173小时，硫酸质量百分数10％，浸泡法，参照标准：GB/T 9274《色漆和清漆 耐液体介质测定》；
干燥时间：5小时，保险刀片，刀片法，参照标准：BG/T 1728《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》。
实施例2
一、各物质与其质量分数如下：
二、制备方法同实施例1。
三、本实施例测试结果：
将涂料涂刷，常温下表干，进行性能测试，结果为：
附着力等级：1级，间距3mm多刃刀具，划格法，参照标准：GB/T 9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》；
中性盐雾试验：800小时，精密型盐水喷雾试验机(60型)，中性盐雾试验法，参照标准：GB/T 1771-2007《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》；
耐硫酸试验：200小时，硫酸质量百分数10％，浸泡法，参照标准：GB/T 9274《色漆和清漆 耐液体介质测定》；
干燥时间：4小时，保险刀片，刀片法，参照标准：BG/T 1728《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》。
实施例3
一、各物质与其质量分数如下：
二、制备方法同实施例1。
三、本实施例测试结果：
将涂料涂刷，常温下表干，进行性能测试，结果为：
附着力等级：1级，间距3mm多刃刀具，划格法，参照标准：GB/T 9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》；
中性盐雾试验：1000小时，精密型盐水喷雾试验机(60型)，中性盐雾试验法，参照标准：GB/T 1771-2007《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》；
耐硫酸试验：192小时，硫酸质量百分数10％，浸泡法，参照标准：GB/T 9274《色漆和清漆 耐液体介质测定》；
干燥时间：5小时，保险刀片，刀片法，参照标准：BG/T 1728《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》。
实施例4
一、各物质与其质量分数如下：
二、制备方法同实施例1。
三、本实施例测试结果：
将涂料涂刷，常温下表干，进行性能测试，结果为：
附着力等级：1级，间距3mm多刃刀具，划格法，参照标准：GB/T 9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》；
中性盐雾试验：1100小时，精密型盐水喷雾试验机(60型)，中性盐雾试验法，参照标准：GB/T 1771-2007《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》；
耐硫酸试验：248小时，硫酸质量百分数10％，浸泡法，参照标准：GB/T 9274《色漆和清漆 耐液体介质测定》；
干燥时间：4小时，保险刀片，刀片法，参照标准：BG/T 1728《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》。
实施例5
一、各物质与其质量分数如下：
二、制备方法同实施例1。
三、本实施例测试结果：
附着力等级：1级，间距3mm多刃刀具，划格法，参照标准：GB/T 9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》；
中性盐雾试验：500小时，精密型盐水喷雾试验机(60型)，中性盐雾试验法，参照标准：GB/T 1771-2007《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》；
耐硫酸试验：185小时，硫酸质量百分数10％，浸泡法，参照标准：GB/T 9274《色漆和清漆 耐液体介质测定》；
干燥时间：4小时，保险刀片，刀片法，参照标准：BG/T 1728《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》。
实施例6
一、各物质与其质量分数如下：
二、制备方法同实施例1。
三、本实施例测试结果：
将涂料涂刷，常温下表干，进行性能测试，结果为：
附着力等级：1级，间距3mm多刃刀具，划格法，参照标准：GB/T 9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》；
中性盐雾试验：900小时，精密型盐水喷雾试验机(60型)，中性盐雾试验法，参照标准：GB/T 1771-2007《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》；
耐硫酸试验：193小时，硫酸质量百分数10％，浸泡法，参照标准：GB/T 9274《色漆和清漆 耐液体介质测定》；
干燥时间：5小时，保险刀片，刀片法，参照标准：BG/T 1728《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》。
实施例7
一、各物质与其质量分数如下：
二、制备方法同实施例1。
三、本实施例测试结果：
将涂料涂刷，常温下表干，进行性能测试，结果为：
附着力等级：1级，间距3mm多刃刀具，划格法，参照标准：GB/T 9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》；
中性盐雾试验：450小时，精密型盐水喷雾试验机(60型)，中性盐雾试验法，参照标准：GB/T 1771-2007《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》；
耐硫酸试验：266小时，硫酸质量百分数10％，浸泡法，参照标准：GB/T 9274《色漆和清漆 耐液体介质测定》；
干燥时间：3.5小时，保险刀片，刀片法，参照标准：BG/T 1728《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本发明作出各种相应的等效改变和变形，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于金属锈层的防腐涂料，其特征是：按质量百分比含量由树脂为25-45％、溶剂为30-45％、颜料为12-25％，填料为10-15％、助剂为0.5-5％，缓蚀剂为1-5％组成；其中，所述的缓蚀剂是指乳酸酯及其衍生物、含有羟基的酯类化合物，其分子结构为：
所述的树脂为丙烯酸树脂，双酚A环氧树脂，酚醛环氧树脂，聚氨酯树脂和有机硅氧烷树脂的混合物，其混合质量比为丙烯酸树脂：双酚A环氧树脂：酚醛环氧树脂：聚氨酯树脂：有机硅氧烷树脂＝1：5：2：4：1；
所述的溶剂为辛醇，环己酮，醋酸丁酯和二丙酮醇的混合物，其混合质量比为辛醇:环己酮:醋酸丁酯:二丙酮醇＝0.5:5:10:2；
所述的颜料为磷酸铝，磷酸锌和钼酸钠的混合物，其混合质量比为，磷酸铝：磷酸锌：钼酸钠＝1:2:0.3；
所述的填料为氧化石墨烯，石墨烯和石墨的混合物，其混合质量比为氧化石墨烯:石墨烯:石墨＝1:0.5:10。
2.根据权利要求1所述的用于金属锈层的防腐涂料，其特征是：所述的树脂的玻璃化温度为55-75℃。
3.根据权利要求1所述的用于金属锈层的防腐涂料，其特征是：所述的酚醛环氧树脂的重均分子量为2000-20000；所述的双酚A环氧树脂的重均分子量为10000-20000；所述的丙烯酸树脂的重均分子量为5000-15000。
4.根据权利要求1所述的用于金属锈层的防腐涂料，其特征是：所述的助剂为偶联剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、润滑剂、耐磨助剂中的任一种或任意质量比的多种。
5.根据权利要求1所述的用于金属锈层的防腐涂料，其特征是：所述的颜料的显微形状结构为片状或球状。
6.一种根据权要求1-5任意一项所述的用于金属锈层的防腐涂料的制备方法，其特征是：步骤如下：
(1)按配方中各物质的质量称重，在机械力作用下将称好的固态树脂研磨成细小粉末，将粉末状树脂充分混合，加入溶剂，在≥400r/min的剪切力作用下搅拌1-1.5小时，将其分散溶解于溶剂混合物中；
(2)待树脂混合物在溶剂混合物中完全溶解，在≥800r/min的搅拌速度下加入称量好的颜料混合物和填料混合物，搅拌0.5小时、混合均匀；
(3)加入助剂和缓蚀剂，继续以800r/min的搅拌速度搅拌0.5小时，得到防腐涂料。
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