CN107163647B - 一种丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料及其喷涂工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及防腐涂料领域，尤其涉及一种丙烯酸锌‑锌聚氨酯防腐涂料及其喷涂工艺，其组分包括异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体、烷氧基硅烷、锌粉、丙烯酸锌和水，其喷涂工艺包括制备液态聚氨酯预聚体A组分、制备丙烯酸锌溶液B组分、喷涂面预处理、喷涂A组分、喷涂B组分以及压膜成型。本发明中锌粉的质量分数为35‑40％，远低于常规聚氨酯富锌涂料中锌粉的含量，加入丙烯酸锌，增加涂料稳定性的同时能在涂料中形成离子通道，使涂料中的锌粉被均匀腐蚀，延长涂料的使用寿命；喷涂时，喷涂各组分均为液态且粘度可控，基本不使用助剂，环境负担较小，使用电压较小的直流电即可使各组分在喷涂面分布均匀，易于操作。

Description

一种丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料及其喷涂工艺
技术领域
本发明涉及防腐涂料领域，尤其涉及一种丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料及其喷涂工艺。
背景技术
聚氨酯材料是一种高分子材料，被誉为“第五大塑料”，聚氨酯材料具有机械强度大，耐磨性能好，粘结性强，弹性好，耐候耐油耐老化等优异的性能，可用作涂料、胶黏剂、密封剂、弹性体、泡沫棉等。其中，聚氨酯的一个重要应用就是涂料，聚氨酯涂料具有良好的机械性能和较高的固体含量，可以在添加其他功能性助剂的情况下保持较好的使用性能。聚氨酯富锌涂料，锌粉占干膜质量的74％以上，是一种优异的防腐涂料，广泛应用在铁制品的表面防腐领域。聚氨酯富锌涂料的防腐机理是利用锌的还原性比铁强，在腐蚀的环境中优先被氧化从而对铁质表面形成电化学防护，为了达到防腐的目的，涂料中锌粉含量必须保持较高的比重，但是，涂料表面的每一部分不可能处于相同的环境，因此涂料中的锌粉被腐蚀的程度不均匀，某些区域的锌粉被腐蚀的程度较高之后不仅会出现防腐能力降低，还会发生涂料脱落的情况，从而使涂料丧失了防腐的功能。
发明内容
本发明针对聚氨酯富锌涂料中锌粉被腐蚀的程度不均匀而出现的涂料防腐能力降低甚至脱落的问题，提供一种丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料及其喷涂工艺。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料，由以下重量份的原料组成：
其中，所述异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体是TDI型或MDI型中的一种。
进一步，所述烷氧基硅烷为三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和甲基三丙氧基硅烷中的一种。
进一步，所述丙烯酸锌为粉末状，所述锌粉为纳米级锌粉。
本丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料的有益效果是：丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料中锌粉的质量分数为35-40％，远低于常规聚氨酯富锌涂料中锌粉的含量，锌粉含量低的聚氨酯涂料附着性会更强，此外，在涂料中加入丙烯酸锌，其作用为一方面使聚氨酯交联，增加涂料的稳定性，另一方面锌离子的加入会在涂料中形成离子通道，使涂料中的锌粉被均匀腐蚀，避免了涂料局部因锌粉过度消耗而发生的脱落，延长了涂料的使用寿命。
本发明还公开了使用上述丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料进行喷涂的喷涂工艺，其步骤为：
1)制备A组分：按重量份称取异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体和烷氧基硅烷混合均匀，搅拌反应得液体状聚氨酯预聚体，按重量份称取锌粉，加入所得聚氨酯预聚体中，搅拌均匀，置入搅拌釜中真空脱泡制得A组分；
2)制备B组分：按重量份称取丙烯酸锌和水，将丙烯酸锌溶解在水中得丙烯酸锌水溶液；
3)喷涂面预处理：将喷涂面用稀盐酸喷洗除锈，打磨平整后接直流电负极；
4)喷涂A组分：将A组分装入喷枪，将喷枪连接步骤3)所用直流电的正极，喷枪喷口垂直距喷涂面10-20cm以10cm/s喷涂一次，晾干；
5)喷涂B组分：将B组分装入喷枪，将喷枪连接步骤3)所用直流电的正极，喷枪喷口垂直距晾干后的A组分表面10-20cm以10cm/s喷涂一次；
6)压膜：将喷涂面置入50℃氮气流中，用聚四氟乙烯滚筒对涂面均匀滚压3-5次，喷涂完成。
其中，步骤1)中异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体和烷氧基硅烷混合后发生反应，生成液体状聚氨酯预聚体，可以通过改变烷氧基硅烷的种类和用量来控制液体状聚氨酯预聚体的粘度，以适应喷涂需要；步骤5)中，将丙烯酸锌水溶液喷涂在A组分上之后，水会和液体状聚氨酯预聚体发生反应，生成聚氨酯，丙烯酸锌会使聚氨酯交联进而附着在涂覆面上。
进一步，制备A组分时，在加入锌粉后还可以加入10-15质量份的增稠剂，所述增稠剂为羧甲基纤维素或羟乙基纤维素中的一种。
进一步，所述直流电电压为50-100V。
本喷涂工艺的有益效果是：喷涂各组分均为液态且粘度可控，基本不使用助剂，环境负担较小，使用电压较小的直流电即可使各组分在喷涂面分布均匀，易于操作。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料，由以下重量份的原料组成：
实施例2
一种丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料，由以下重量份的原料组成：
实施例3
一种丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料，由以下重量份的原料组成：
实施例4
一种丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料，由以下重量份的原料组成：
实施例5
一种丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料，由以下重量份的原料组成：
以上实施例丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料的喷涂工艺，包括以下步骤：
1)制备A组分：按重量份称取异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体和烷氧基硅烷混合均匀，搅拌反应得液体状聚氨酯预聚体，按重量份称取锌粉，加入所得聚氨酯预聚体中，如需加入增稠剂，则按重量份称取增稠剂，最后加入增稠剂，搅拌均匀，置入搅拌釜中真空脱泡制得A组分；
2)制备B组分：按重量份称取丙烯酸锌和水，将丙烯酸锌溶解在水中得丙烯酸锌水溶液；
3)喷涂面预处理：将喷涂面用稀盐酸喷洗除锈，打磨平整后接直流电负极；
4)喷涂A组分：将A组分装入喷枪，将喷枪连接步骤3)所用直流电的正极，喷枪喷口垂直距喷涂面10-20cm以10cm/s喷涂一次，晾干；
5)喷涂B组分：将B组分装入喷枪，将喷枪连接步骤3)所用直流电的正极，喷枪喷口垂直距晾干后的A组分表面10-20cm以10cm/s喷涂一次；
6)压膜：将喷涂面置入50℃氮气流中，用聚四氟乙烯滚筒对涂面均匀滚压3-5次，喷涂完成。
将上述实施例所得涂料样本与常规聚氨酯富锌涂料样本制成边长20cm的正方形，一半置入稀盐酸或浓缩海水中，另一半在空气中，观察各涂料腐蚀结果如表1所示。
表1.各涂料腐蚀结果对比表
在稀盐酸中，各涂料均出现严重的腐蚀甚至鼓泡或脱落，常规聚氨酯富锌涂料样本在盐酸中的腐蚀严重但空气中的部分却没有变化；实施例1-5的涂料样本空气中部分却出现了可见腐蚀现象，且由液面向上腐蚀程度递减。
在浓缩海水中，常规聚氨酯涂料样本出现可见腐蚀且未出现鼓泡或脱落，空气中部分无变化；实施例1-5结果都是出现轻微的腐蚀且整个样本腐蚀均匀，且均未见鼓泡或脱落。
从上述实验结果可以看出，与常规聚氨酯富锌涂料相比，本发明丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料不仅具有与聚氨酯富锌涂料相同的防腐功能，还具有分散腐蚀的能力，其原因就是本发明涂料中添加了丙烯酸锌，涂料中均匀分布的锌离子可以把电流均匀分散在整个涂料中，使涂料中每一部分的锌粉都参与电化学反应，因此提高了涂料的防腐能力和使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：
2.根据权利要求1所述的丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体是TDI型或MDI型中的一种。
3.根据权利要求1所述的丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述烷氧基硅烷为三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和甲基三丙氧基硅烷中的一种。
4.根据权利要求1所述的丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述丙烯酸锌为粉末状，所述锌粉为纳米级锌粉。
5.一种使用权利要求1-4任一项所述的丙烯酸锌-锌聚氨酯防腐涂料进行喷涂的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备A组分：按重量份称取异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体和烷氧基硅烷混合均匀，搅拌反应得液体状聚氨酯预聚体，按重量份称取锌粉，加入所得聚氨酯预聚体中，搅拌均匀，置入搅拌釜中真空脱泡制得A组分；
2)制备B组分：按重量份称取丙烯酸锌和水，将丙烯酸锌溶解在水中得丙烯酸锌水溶液；
3)喷涂面预处理：将喷涂面用稀盐酸喷洗除锈，打磨平整后接直流电负极；
4)喷涂A组分：将A组分装入喷枪，将喷枪连接步骤3)所用直流电的正极，喷枪喷口垂直距喷涂面10-20cm以10cm/s喷涂一次，晾干；
5)喷涂B组分：将B组分装入喷枪，将喷枪连接步骤3)所用直流电的正极，喷枪喷口垂直距晾干后的A组分表面10-20cm以10cm/s喷涂一次；
6)压膜：将喷涂面置入50℃氮气流中，用聚四氟乙烯滚筒对涂面均匀滚压3-5次，喷涂完成。
6.根据权利要求5所述的喷涂工艺，其特征在于，制备A组分时，在加入锌粉后加入10-15质量份的增稠剂，所述增稠剂为羧甲基纤维素或羟乙基纤维素中的一种。
7.根据权利要求5所述的喷涂工艺，其特征在于，所述直流电电压为50-100V。
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