CN106479353B - 一种疏水无铬达克罗涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种疏水防腐达克罗涂料及其制备方法，属于金属防腐技术领域。它是由表面改性鳞片状锌和铝粉、有机溶剂、成膜助剂、疏水纳米溶胶和疏水纳米粉末组成；在总重量为100%中，锌粉占18~23%，铝粉占2~4.5%，疏水纳米溶胶占34~42%、疏水纳米粉末占0.8~3.5%，成膜助剂占0.4~0.9%，溶剂占33~40%。本发明通过疏水纳米溶胶和纳米粉体，使达克罗涂层表面呈现疏水性，提高反腐性能。其技术方案是将有机硅改性后的锌铝粉分散到有机溶剂中，加入疏水纳米溶胶和成膜助剂，即得到疏水防腐无铬达克罗涂料。
Description
技术领域
本发明公开了一种疏水防腐达克罗涂料，属于金属防腐技术领域。
背景技术
金属腐蚀是人们面临的一个十分严重的问题。粗略估计，每年因腐蚀而造成的金属结构、设备及材料的损失量相当于当年金属产量的20％～40％，全世界每年因腐蚀而报废的金属达1亿吨以上，造成的直接经济损失约达70000亿美元，占国民经济总产值的1.5％～3.5％，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。环境中的物质与金属发生化学作用或电化学作用引起金属的腐蚀，在许多功能情况下还同时存在机械力、射线、电流、生物等的作用。在金属外层制备防腐屏蔽涂层和电化学阴极保护法是目前金属防腐的最主要手段。达克罗涂层作为一种重要的防腐手段，同时具有屏蔽和阴极保护的作用，已经得到广泛应用。
超疏水涂层以其疏水、防污、自清洁等特性备受人们关注，使其在生活、生产领域都具有巨大的应用前景，如建筑、轮船、洁具、卫星天线、电缆、玻璃等领域。制备超疏水膜的思路来源于自然界超疏水材料的启发，很多植物、动物、昆虫都具有超疏水表面，例如荷叶、美人蕉叶、水黾、蝉羽等。
超疏水通常是指水滴接触角大于150°，滑动角小于10°。材料表面的疏水性(润湿性)取决于材料表面的化学组成和表面形貌，降低材料的表面自由能和增加材料的表面微观粗糙度是提高材料表面疏水性能的两种方法。目前，在材料表面构建微米-纳米结构是制备超疏水涂层的主要手段。
近年来，已出现利用超疏水涂层来减少金属表面和水的接触，以实现金属防腐。如fan等采用三种不同方法，在铜基底表面构建了超疏水表面，考察了相应的润湿性，系统研究了超疏水表面处理的铜基底在模拟液体中的防腐蚀性能，结果表明，超疏水涂层在初期具有优异的耐腐蚀性能(Fan Y H,Chen Z J,Liang J,et al.Preparation ofsuperhydrophobic films on copper substrate for corrosion protection,Surface&Coatings Technology,2014,244:1-8)。同时许多文献报道了采用有机树脂与纳米粒子复合制备的超疏水涂层，CA101555379A公开了由氟硅烷/无氟硅烷、环氧化物、金属化合物粒子等形成的超疏水防腐蚀涂层。CN103666173A公开了一种由环氧活性含氟丙烯酸树脂、有机硅中间体、含氧有机硅烷、氨基活性硅烷偶联剂、疏水性纳米粒子和有机锡催化剂混合而成的超疏水防腐涂料。CN101928498B公开了一种氟硅改性丙烯酸树脂疏水防腐涂料，由疏水树脂50～60、颜填料10～30、溶剂10～25、抗老化剂1.5～2.5、分散剂1.5～4、成膜助剂0.8～1.5经混合、研磨、搅拌制备而成。
本发明在达克罗涂料的基础增加疏水性能，进一步提高达克罗涂层的防腐性能。
发明内容
本发明的目的在于解决现有达克罗技术防腐手段单一的问题，在常规达克罗技术的基础上，引入疏水防腐技术，进一步提高达克罗的防腐性能。
本发明提供的疏水无铬达克罗涂料制备方法简单，成本低，适合于工业化生产。该涂料制备的涂层具有疏水性，且附着力、耐高温、耐腐蚀性好等特点。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明提供的一种疏水无铬达克罗涂料，其中所述的是包括表面改性的鳞片状锌铝粉、有机溶剂、成膜助剂、疏水纳米溶胶和疏水纳米粉末混合而成；在总重量为100％中，锌粉占18～23％，铝粉占2～4.5％，疏水纳米溶胶占34～42％、疏水纳米粉末占0.8～3.5％，成膜助剂占0.4～0.9％，溶剂占33～40％。
所述的锌粉、铝粉为经硅烷偶联剂改性后的鳞片状锌铝粉，厚度0.15-0.30μm，直径10-20μm。
所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇的一种或几种混合。
所述的成膜助剂为PEG2000、PEG10000或PEG20000的一种或几种混合。
所述的疏水纳米溶胶为粒径在50～200nm的有机硅纳米溶胶。
所述的疏水纳米粉末为粒径200～800nm疏水性二氧化硅粉末。
所述的疏水纳米溶胶的制备方法如下：
(1)配制硅烷混合液：异丙醇、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷，按体积比20:3:3:1混合；
(2)配制酸催化液：用水配制0.01mol/L的稀盐酸；
(3)配制碱催化液：异丙醇、28％浓度的氨水，按体积比为40:3混合；
(4)合成反应步骤：三口瓶中加入硅烷混合液，60℃水浴，搅拌均匀；按照1～3滴/分钟的速度加入酸催化液，反应1～2小时；再按照5～10滴/分钟的速度加入碱催化液，继续反应10～24小时；反应结束后冷却至室温，加入乙醇稀释液溶液，密封陈化2天；
(5)上述反应物用量为：硅烷混合液、酸催化液、碱催化液、乙醇稀释液的体积比为22:6:43:50。
疏水无铬达克罗涂料的配制方法如下：
将所述的改性锌粉和铝粉、疏水纳米粉末和有机溶剂按比例混合，高速搅拌，分散均匀；再加入疏水纳米溶胶和成膜助剂，搅拌溶解，得到疏水无铬达克罗涂料。
本发明的有益效果如下：
1、涂膜方式可采用浸涂或喷涂，烘干温度80～100℃，固化温度150～350℃；
2、该涂料可以单独使用，也可以在常规含铬或无铬达克罗表面外层涂覆该疏水达克罗涂料。
附图说明
图1实例1制备的样品及疏水性能。
图2疏水纳米溶胶扫描电镜图。
具体实施例
实施例1
称取锌粉22.5g，铝粉2.5g，疏水纳米粉末1g，异丙醇40g，高速分散均匀；再加入疏水纳米溶胶35g，成膜助剂0.5g，搅拌溶解，分散均匀，即得到疏水无铬达克罗涂料。
实施例2
称取锌粉25g，铝粉2.5g，疏水纳米粉末1.5g，异丙醇40g，高速分散均匀；再加入疏水纳米溶胶45g，成膜助剂1.0g，搅拌溶解，分散均匀，即得到疏水无铬达克罗涂料。
实施例3
称取锌粉22.5g，铝粉4.0g，疏水纳米粉末2.5g，异丙醇40g，高速分散均匀；再加
入疏水纳米溶胶50g，成膜助剂0.75g，搅拌溶解，分散均匀，即得到疏水无铬达克罗涂料。
实施例4
称取锌粉25g，铝粉5.0g，疏水纳米粉末4.0g，异丙醇40g，高速分散均匀；再加入疏水纳米溶胶40g，成膜助剂1.0g，搅拌溶解，分散均匀，即得到疏水无铬达克罗涂料。
Claims (6)
1.一种疏水无铬达克罗涂料，其特征是由经硅烷偶联剂表面改性后的鳞片状锌粉和铝粉、有机溶剂、成膜助剂、有机硅疏水纳米溶胶、疏水纳米粉末组成；在总重量为100％中，锌粉占18～23％，铝粉占2～4.5％，有机硅疏水纳米溶胶占34～42％、疏水纳米粉末占0.8～3.5％，成膜助剂占0.4～0.9％，溶剂占33～40％；其中，经硅烷偶联剂表面改性后的鳞片状锌粉和铝粉是厚度为0.15～0.30μm、直径为10～20μm的鳞片状粉体；有机硅疏水纳米溶胶的制备方法如下：
(a)配制硅烷混合液：异丙醇、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷，按体积比20:3～5:3～5:1～2混合；
(b)配制酸催化液：用去离子水配制0.01mol/L的稀盐酸；
(c)配制碱催化液：异丙醇、28％浓度的氨水，按体积比为20:1～2混合；
(d)合成反应步骤：三口瓶中加入硅烷混合液，60℃水浴，搅拌均匀；按照1～3滴/分钟的速度加入酸催化液，反应1～2小时；再按照5～10滴/分钟的速度加入碱催化液，继续反应10～24小时；反应结束后冷却至室温，加入乙醇稀释液，密封陈化2～5天；
(e)上述反应物用量为：硅烷混合液、酸催化液、碱催化液、乙醇稀释液的体积比为22:6:43:50。
2.根据权利要求1所述的一种疏水无铬达克罗涂料，其特征是所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇的一种或几种混合。
3.根据权利要求1所述的一种疏水无铬达克罗涂料，其特征是所述的成膜助剂为PEG2000、PEG10000或PEG20000的一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述的一种疏水无铬达克罗涂料，其特征是所述的有机硅疏水纳米溶胶的粒径为50～200nm。
5.根据权利要求1所述的一种疏水无铬达克罗涂料，其特征是所述的疏水纳米粉末为粒径200～800nm疏水性二氧化硅粉末。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种疏水无铬达克罗涂料，其配制方法如下：
将硅烷偶联剂表面改性鳞片状锌粉和铝粉、疏水纳米粉末和有机溶剂按比例混合，高速搅拌，分散均匀；再加入有机硅疏水纳米溶胶和成膜助剂，搅拌溶解，得到疏水无铬达克罗涂料。
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