CN107141971A - 一种抗静电防腐防锈涂料、制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗静电防腐防锈涂料、制备方法及其应用，属于涂料领域。提供了一种利用聚乙二醇和环氧树脂得水性环氧树脂预聚物，并向其中加入有机蒙脱石、导电材料和消泡剂、分散剂等添加剂，制得抗静电防腐防锈涂料，本发明制得涂料中用环氧树脂与固化剂交联固化后能形成具有三维网络状结构的涂膜，能降低对水、腐蚀介质等的渗透性，使得其防腐性能提高，并加入炭黑导电填料，使涂料具有优良的抗静电性能。

Description

一种抗静电防腐防锈涂料、制备方法及其应用
技术领域
本发明公开了一种抗静电防腐防锈涂料的制备方法，属于涂料领域。
背景技术
全世界每年因腐蚀而造成的损失高达一千多亿元，其涉及到化工、石油、交通运输、机电、矿山、冶金、建筑、食品、轻工等行业的各个领域，为此必须采取有力措施来防止腐蚀,而这些措施中，以涂料来进行防腐蚀最为经济、实用和方便，因此在防腐蚀投资中占绝对优势。
严格来说，防腐蚀涂料应归于功能(特种)涂料一类，我国的防腐蚀涂料自解放以来就十分重视，其大致发展到现在经历了三个时期。第一时期多以油性类树脂、醇酸、酚醛类树脂为基料，防腐蚀颜料亦以红丹以及其它含铅、铬类颜料作为防
锈组分，这一时期大致延展到六十年代，此后发展了合成树脂，此一时期除上述一类基料外，还有环氧、氯化橡胶、乙烯树脂、氯磺化聚乙烯、硅酸酯之类，防腐蚀颜料还有锌粉、铝粉、磷酸锌、偏硼酸钡、氧化铁红等无毒型品种。流变助剂开始在防腐蚀涂料中得到应用，并出现了重防腐蚀涂料，湿态附着力理论和阻隔原理亦在防腐蚀涂料中，得以发挥。由于环境保护要求日趋严厉，因此替代污染大气的原有基料以及危害环境的有毒防锈颜料成为开发新型防腐蚀涂料的主要方向，同时各工业和建筑等领域对防腐蚀涂料尤其是重防腐提出了新要求。包括需要高性能、经济性、适应不良底材或带锈涂装、无重金属、高固体、水性或无溶剂化，超厚膜型、无臭、防腐兼装饰性、耐酸雨、多功能、节能等，这就是我国目前防腐蚀涂料发展的主要努力目标。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对目前随着石油化工产业的快速发展，石油储存和运输管道用量不断加大，储罐和管道因腐蚀导致油品泄露以及石油在储存和运输过程中产生的静电荷引起的爆炸或火灾等事故发生的问题，提供了一种利用聚乙二醇和环氧树脂得水性环氧树脂预聚物，并向其中加入有机蒙脱石、导电材料和消泡剂、分散剂等添加剂，制得抗静电防腐防锈涂料，本发明制得涂料中用环氧树脂与固化剂交联固化后能形成具有三维网络状结构的涂膜，能降低对水、腐蚀介质等的渗透性，使得其防腐性能提高，并加入炭黑导电填料，使涂料具有优良的抗静电性能。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按质量比为2:3称取总质量为10～15g邻磺酰苯酰亚胺和甲苯磺酸放入100mL烧杯中，加入80～90mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌均匀制得季铵盐溶液，再取50～100g蒙脱土，放入研钵中研磨成粉，倒进500～600mL蒸馏水中，搅拌5～10min得到蒙脱土悬浮液；
（2）用滴液漏斗将10～20mL制得的季铵盐溶液逐滴滴进上述蒙脱土悬浮液中并将其移入水浴锅中，加热升温至75～85℃，用玻璃棒不断搅拌，直至无白色絮状物产生为止，将得到的白色絮状沉淀物放入布氏漏斗，用蒸馏水洗涤抽滤3～5次，再将其放入恒温干燥器中，以50～60℃干燥1～2h备用；
（3）在氮气保护下，量取100～200mL聚乙二醇和10～20g环氧树脂装入带有搅拌器、温度计和回流冷凝装置的四口烧瓶中，将其移入油浴锅中，加热升温至70～90℃，启动搅拌器，以400～500r/min的转速搅拌20～30min后，继续升温至100～110℃，继续搅拌反应3～4h，得水性环氧树脂预聚物；
（4）称取20～30g磷酸锌和5～10g磷酸铝加入200～300mL质量浓度为5%的氨水中，放置在分散砂磨机上，以2000～3000r/min的转速分散搅拌5～6h后，过滤去除未溶颗粒物，得滤液，备用；
（5）按质量比为4:1:4:5向分散砂磨机中依次加入总质量为200g的甲苯、丁酮、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮，启动砂磨机，以700～900r/min的转速进行搅拌，在搅拌过程中，加入20～30g上述制得的有机蒙脱土白色絮状沉淀，搅拌10～20min；
（6）提高砂磨机转速至3000～4000r/min，加入500～600mL水性环氧树脂预聚物，高速搅拌1～3h后再次调低转速至700～900r/min，继续加入20～30mL上述得到的锌铝滤液，搅拌混合20～30min；
（7）将砂磨机的磨砂分散盘换成齿形转头，向砂磨机中加入5～10g碳纳米管粉末、3～5g炭黑和10～20g碳纤维，以800～900r/min的转速混合搅拌1～2h，再加入2～3mL聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，5～8mL丙二醇丁醚和5～10g六偏磷酸钠，继续搅拌1～2h后出料，装罐包装后即得一种抗静电防腐防锈涂料。
本发明的应用方法：将本发明制得的抗静电防腐防锈涂料用刷子均匀涂刷于处理好的石油储存罐内壁，均匀涂抹2～3层，每层厚度为1～1.2mm，涂完后，必须待其略为干固（刚好不粘手）后，再均匀涂抹第二遍，均匀涂抹2～3层，每层厚度为0.6～0.8mm，自然环境下使其完全干固，干固后再用细雾喷水均匀覆盖涂层2～3天，即可，储油罐使用10～20月后，无腐蚀斑块产生，使用过程中，无静电产生。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制得涂料中用环氧树脂与固化剂交联固化后能形成具有三维网络状结构的涂膜，能降低对水、腐蚀介质等的渗透性，使得其防腐性能提高：
（2）本发明在涂料中加入炭黑导电填料，使涂料具有优良的抗静电性能。
具体实施方式
首先按质量比为2:3称取总质量为10～15g邻磺酰苯酰亚胺和甲苯磺酸放入100mL烧杯中，加入80～90mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌均匀制得季铵盐溶液，再取50～100g蒙脱土，放入研钵中研磨成粉，倒进500～600mL蒸馏水中，搅拌5～10min得到蒙脱土悬浮液；用滴液漏斗将10～20mL制得的季铵盐溶液逐滴滴进上述蒙脱土悬浮液中并将其移入水浴锅中，加热升温至75～85℃，用玻璃棒不断搅拌，直至无白色絮状物产生为止，将得到的白色絮状沉淀物放入布氏漏斗，用蒸馏水洗涤抽滤3～5次，再将其放入恒温干燥器中，以50～60℃干燥1～2h备用；在氮气保护下，量取100～200mL聚乙二醇和10～20g环氧树脂装入带有搅拌器、温度计和回流冷凝装置的四口烧瓶中，将其移入油浴锅中，加热升温至70～90℃，启动搅拌器，以400～500r/min的转速搅拌20～30min后，继续升温至100～110℃，继续搅拌反应3～4h，得水性环氧树脂预聚物；称取20～30g磷酸锌和5～10g磷酸铝加入200～300mL质量浓度为5%的氨水中，放置在分散砂磨机上，以2000～3000r/min的转速分散搅拌5～6h后，过滤去除未溶颗粒物，得滤液，备用；按质量比为4:1:4:5向分散砂磨机中依次加入总质量为200g的甲苯、丁酮、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮，启动砂磨机，以700～900r/min的转速进行搅拌，在搅拌过程中，加入20～30g上述制得的有机蒙脱土白色絮状沉淀，搅拌10～20min；提高砂磨机转速至3000～4000r/min，加入500～600mL水性环氧树脂预聚物，高速搅拌1～3h后再次调低转速至700～900r/min，继续加入20～30mL上述得到的锌铝滤液，搅拌混合20～30min；将砂磨机的磨砂分散盘换成齿形转头，向砂磨机中加入5～10g碳纳米管粉末、3～5g炭黑和10～20g碳纤维，以800～900r/min的转速混合搅拌1～2h，再加入2～3mL聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，5～8mL丙二醇丁醚和5～10g六偏磷酸钠，继续搅拌1～2h后出料，装罐包装后即得一种抗静电防腐防锈涂料。
实例1
首先按质量比为2:3称取总质量为10g邻磺酰苯酰亚胺和甲苯磺酸放入100mL烧杯中，加入80mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌均匀制得季铵盐溶液，再取50g蒙脱土，放入研钵中研磨成粉，倒进500mL蒸馏水中，搅拌5min得到蒙脱土悬浮液；用滴液漏斗将10mL制得的季铵盐溶液逐滴滴进上述蒙脱土悬浮液中并将其移入水浴锅中，加热升温至75℃，用玻璃棒不断搅拌，直至无白色絮状物产生为止，将得到的白色絮状沉淀物放入布氏漏斗，用蒸馏水洗涤抽滤3次，再将其放入恒温干燥器中，以50℃干燥1h备用；在氮气保护下，量取100mL聚乙二醇和10g环氧树脂装入带有搅拌器、温度计和回流冷凝装置的四口烧瓶中，将其移入油浴锅中，加热升温至70℃，启动搅拌器，以400r/min的转速搅拌20min后，继续升温至100℃，继续搅拌反应3h，得水性环氧树脂预聚物；称取20g磷酸锌和5g磷酸铝加入200mL质量浓度为5%的氨水中，放置在分散砂磨机上，以2000r/min的转速分散搅拌5h后，过滤去除未溶颗粒物，得滤液，备用；按质量比为4:1:4:5向分散砂磨机中依次加入总质量为200g的甲苯、丁酮、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮，启动砂磨机，以700r/min的转速进行搅拌，在搅拌过程中，加入20g上述制得的有机蒙脱土白色絮状沉淀，搅拌10min；提高砂磨机转速至3000r/min，加入500mL水性环氧树脂预聚物，高速搅拌1h后再次调低转速至700r/min，继续加入20mL上述得到的锌铝滤液，搅拌混合20min；将砂磨机的磨砂分散盘换成齿形转头，向砂磨机中加入5g碳纳米管粉末、3g炭黑和10g碳纤维，以800r/min的转速混合搅拌1h，再加入2mL聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，5mL丙二醇丁醚和5g六偏磷酸钠，继续搅拌1h后出料，装罐包装后即得一种抗静电防腐防锈涂料。
本发明的应用方法：本发明制得的抗静电防腐防锈涂料用刷子将浆料均匀涂刷于处理好的石油储存罐内壁，均匀涂抹2层，每层厚度为1mm，涂完后，必须待其略为干固（刚好不粘手）后，再均匀涂抹第二遍，均匀涂抹2层，每层厚度为0.6mm，自然环境下使其完全干固，干固后再用细雾喷水均匀覆盖涂层2天，即可，储油罐使用10月后，无腐蚀斑块产生，使用过程中，无静电产生。
实例2
首先按质量比为2:3称取总质量为13g邻磺酰苯酰亚胺和甲苯磺酸放入100mL烧杯中，加入85mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌均匀制得季铵盐溶液，再取75g蒙脱土，放入研钵中研磨成粉，倒进550mL蒸馏水中，搅拌7min得到蒙脱土悬浮液；用滴液漏斗将15mL制得的季铵盐溶液逐滴滴进上述蒙脱土悬浮液中并将其移入水浴锅中，加热升温至80℃，用玻璃棒不断搅拌，直至无白色絮状物产生为止，将得到的白色絮状沉淀物放入布氏漏斗，用蒸馏水洗涤抽滤4次，再将其放入恒温干燥器中，以55℃干燥1.5h备用；在氮气保护下，量取150mL聚乙二醇和15g环氧树脂装入带有搅拌器、温度计和回流冷凝装置的四口烧瓶中，将其移入油浴锅中，加热升温至80℃，启动搅拌器，以450r/min的转速搅拌25min后，继续升温至105℃，继续搅拌反应3.5h，得水性环氧树脂预聚物；称取25g磷酸锌和8g磷酸铝加入250mL质量浓度为5%的氨水中，放置在分散砂磨机上，以2500r/min的转速分散搅拌5.5h后，过滤去除未溶颗粒物，得滤液，备用；按质量比为4:1:4:5向分散砂磨机中依次加入总质量为200g的甲苯、丁酮、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮，启动砂磨机，以800r/min的转速进行搅拌，在搅拌过程中，加入25g上述制得的有机蒙脱土白色絮状沉淀，搅拌15min；提高砂磨机转速至3500r/min，加入550mL水性环氧树脂预聚物，高速搅拌2h后再次调低转速至800r/min，继续加入25mL上述得到的锌铝滤液，搅拌混合25min；将砂磨机的磨砂分散盘换成齿形转头，向砂磨机中加7g碳纳米管粉末、4g炭黑和15g碳纤维，以850r/min的转速混合搅拌1.5h，再加入2.5mL聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，6.5mL丙二醇丁醚和7.5g六偏磷酸钠，继续搅拌1.5h后出料，装罐包装后即得一种抗静电防腐防锈涂料。
本发明的应用方法：本发明制得的抗静电防腐防锈涂料用刷子将浆料均匀涂刷于处理好的石油储存罐内壁，均匀涂抹2层，每层厚度为1.1mm，涂完后，必须待其略为干固（刚好不粘手）后，再均匀涂抹第二遍，均匀涂抹2层，每层厚度为0.7mm，自然环境下使其完全干固，干固后再用细雾喷水均匀覆盖涂层2天，即可，储油罐使用15月后，无腐蚀斑块产生，使用过程中，无静电产生。
实例3
首先按质量比为2:3称取总质量为15g邻磺酰苯酰亚胺和甲苯磺酸放入100mL烧杯中，加入90mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌均匀制得季铵盐溶液，再取100g蒙脱土，放入研钵中研磨成粉，倒进600mL蒸馏水中，搅拌10min得到蒙脱土悬浮液；用滴液漏斗将20mL制得的季铵盐溶液逐滴滴进上述蒙脱土悬浮液中并将其移入水浴锅中，加热升温至85℃，用玻璃棒不断搅拌，直至无白色絮状物产生为止，将得到的白色絮状沉淀物放入布氏漏斗，用蒸馏水洗涤抽滤5次，再将其放入恒温干燥器中，以60℃干燥2h备用；在氮气保护下，量取200mL聚乙二醇和20g环氧树脂装入带有搅拌器、温度计和回流冷凝装置的四口烧瓶中，将其移入油浴锅中，加热升温至90℃，启动搅拌器，以500r/min的转速搅拌30min后，继续升温至110℃，继续搅拌反应4h，得水性环氧树脂预聚物；称取30g磷酸锌和10g磷酸铝加入300mL质量浓度为5%的氨水中，放置在分散砂磨机上，以3000r/min的转速分散搅拌6h后，过滤去除未溶颗粒物，得滤液，备用；按质量比为4:1:4:5向分散砂磨机中依次加入总质量为200g的甲苯、丁酮、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮，启动砂磨机，以900r/min的转速进行搅拌，在搅拌过程中，加入30g上述制得的有机蒙脱土白色絮状沉淀，搅拌20min；提高砂磨机转速至4000r/min，加入600mL水性环氧树脂预聚物，高速搅拌3h后再次调低转速至900r/min，继续加入30mL上述得到的锌铝滤液，搅拌混合30min；将砂磨机的磨砂分散盘换成齿形转头，向砂磨机中加入10g碳纳米管粉末、5g炭黑和20g碳纤维，以900r/min的转速混合搅拌2h，再加入3mL聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，8mL丙二醇丁醚和10g六偏磷酸钠，继续搅拌2h后出料，装罐包装后即得一种抗静电防腐防锈涂料。
本发明的应用方法：本发明制得的抗静电防腐防锈涂料用刷子将浆料均匀涂刷于处理好的石油储存罐内壁，均匀涂抹3层，每层厚度为1.2mm，涂完后，必须待其略为干固（刚好不粘手）后，再均匀涂抹第二遍，均匀涂抹3层，每层厚度为0.8mm，自然环境下使其完全干固，干固后再用细雾喷水均匀覆盖涂层3天，即可，储油罐使用20月后，无腐蚀斑块产生，使用过程中，无静电产生。

Claims (3)

1.一种抗静电防腐防锈涂料的应用方法，其特征在于，该抗静电防腐防锈涂料的制备方法的具体制备步骤为：
（1）按质量比为2:3称取总质量为10～15g邻磺酰苯酰亚胺和甲苯磺酸放入100mL烧杯中，加入80～90mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌均匀制得季铵盐溶液，再取50～100g蒙脱土，放入研钵中研磨成粉，倒进500～600mL蒸馏水中，搅拌5～10min得到蒙脱土悬浮液；
（2）用滴液漏斗将10～20mL制得的季铵盐溶液逐滴滴进上述蒙脱土悬浮液中并将其移入水浴锅中，加热升温至75～85℃，用玻璃棒不断搅拌，直至无白色絮状物产生为止，将得到的白色絮状沉淀物放入布氏漏斗，用蒸馏水洗涤抽滤3～5次，再将其放入恒温干燥器中，以50～60℃干燥1～2h备用；
（3）在氮气保护下，量取100～200mL聚乙二醇和10～20g环氧树脂装入带有搅拌器、温度计和回流冷凝装置的四口烧瓶中，将其移入油浴锅中，加热升温至70～90℃，启动搅拌器，以400～500r/min的转速搅拌20～30min后，继续升温至100～110℃，继续搅拌反应3～4h，得水性环氧树脂预聚物；
（4）称取20～30g磷酸锌和5～10g磷酸铝加入200～300mL质量浓度为5%的氨水中，放置在分散砂磨机上，以2000～3000r/min的转速分散搅拌5～6h后，过滤去除未溶颗粒物，得滤液，备用；
（5）按质量比为4:1:4:5向分散砂磨机中依次加入总质量为200g的甲苯、丁酮、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮，启动砂磨机，以700～900r/min的转速进行搅拌，在搅拌过程中，加入20～30g上述制得的有机蒙脱土白色絮状沉淀，搅拌10～20min；
（6）提高砂磨机转速至3000～4000r/min，加入500～600mL水性环氧树脂预聚物，高速搅拌1～3h后再次调低转速至700～900r/min，继续加入20～30mL上述得到的锌铝滤液，搅拌混合20～30min；
（7）将砂磨机的磨砂分散盘换成齿形转头，向砂磨机中加入5～10g碳纳米管粉末、3～5g炭黑和10～20g碳纤维，以800～900r/min的转速混合搅拌1～2h，再加入2～3mL聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，5～8mL丙二醇丁醚和5～10g六偏磷酸钠，继续搅拌1～2h后出料，装罐包装后即得一种抗静电防腐防锈涂料；
所述的应用方法，包括：将制得的上述抗静电防腐防锈涂料用刷子均匀涂刷于处理好的石油储存罐内壁，均匀涂抹2～3层，每层厚度为1～1.2mm，涂完后，待其干固至刚好不粘手后，再均匀涂抹第二遍，均匀涂抹2～3层，每层厚度为0.6～0.8mm，自然环境下使其完全干固，干固后再用细雾喷水均匀覆盖涂层2～3天，即可。
2.一种抗静电防腐防锈涂料的制备方法制得，其特征在于具体制备步骤为：
首先按质量比为2:3称取总质量为13g邻磺酰苯酰亚胺和甲苯磺酸放入100mL烧杯中，加入85mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌均匀制得季铵盐溶液，再取75g蒙脱土，放入研钵中研磨成粉，倒进550mL蒸馏水中，搅拌7min得到蒙脱土悬浮液；
用滴液漏斗将15mL制得的季铵盐溶液逐滴滴进上述蒙脱土悬浮液中并将其移入水浴锅中，加热升温至80℃，用玻璃棒不断搅拌，直至无白色絮状物产生为止，将得到的白色絮状沉淀物放入布氏漏斗，用蒸馏水洗涤抽滤4次，再将其放入恒温干燥器中，以55℃干燥1.5h备用；
在氮气保护下，量取150mL聚乙二醇和15g环氧树脂装入带有搅拌器、温度计和回流冷凝装置的四口烧瓶中，将其移入油浴锅中，加热升温至80℃，启动搅拌器，以450r/min的转速搅拌25min后，继续升温至105℃，继续搅拌反应3.5h，得水性环氧树脂预聚物；称取25g磷酸锌和8g磷酸铝加入250mL质量浓度为5%的氨水中，放置在分散砂磨机上，以2500r/min的转速分散搅拌5.5h后，过滤去除未溶颗粒物，得滤液，备用；
按质量比为4:1:4:5向分散砂磨机中依次加入总质量为200g的甲苯、丁酮、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮，启动砂磨机，以800r/min的转速进行搅拌，在搅拌过程中，加入25g上述制得的有机蒙脱土白色絮状沉淀，搅拌15min；
提高砂磨机转速至3500r/min，加入550mL水性环氧树脂预聚物，高速搅拌2h后再次调低转速至800r/min，继续加入25mL上述得到的锌铝滤液，搅拌混合25min；将砂磨机的磨砂分散盘换成齿形转头，向砂磨机中加7g碳纳米管粉末、4g炭黑和15g碳纤维，以850r/min的转速混合搅拌1.5h，再加入2.5mL聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，6.5mL丙二醇丁醚和7.5g六偏磷酸钠，继续搅拌1.5h后出料。
3.一种权利要求2所述的抗静电防腐防锈涂料的应用方法，其特征在于包括：将制得的抗静电防腐防锈涂料用刷子将浆料均匀涂刷于处理好的石油储存罐内壁，均匀涂抹2层，每层厚度为1.1mm，涂完后，待干固至刚好不粘手后，再均匀涂抹第二遍，均匀涂抹2层，每层厚度为0.7mm，自然环境下使其完全干固，干固后再用细雾喷水均匀覆盖涂层2天，即可。
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