CN107629638A - 一种自愈合环氧粉末防腐涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明设计了一种自愈合环氧粉末防腐涂层的制备方法，属于金属防腐涂层领域。自愈合环氧粉末防腐涂层的制备方法，其特征在于，通过将包封缓蚀剂的智能纳米容器与环氧粉末混合后搅拌，采用静电喷涂法涂覆到碳钢表面，再置于恒温加热炉中固化，得到自愈合环氧粉末防腐涂层。该方法制备工艺简单，安全环保，既能解决纳米容器在环氧涂层中的分散问题，又能提高环氧粉末涂层的防腐性能，并使之增加了自愈合的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种自愈合环氧粉末防腐涂层的制备方法，属于金属防腐涂层领域。
背景技术
近来，学者们针对智能自愈合防腐涂层的研究逐年增多。该类涂层破裂时，分散在涂层中的功能性微球、纳米容器能够释放愈合剂或缓蚀剂，在金属表面生成保护膜，减缓金属的腐蚀过程。自愈合涂层成为改善涂层防腐效果的一种新颖而有效的方法。自愈合涂层大致可以分为两种：一种是将装载缓蚀剂的高分子微球或纳米容器分散到涂层中，涂层破裂时，缓蚀剂渗入到金属基体表面，生成一层保护膜，防止金属腐蚀；另一种是将封装愈合剂的功能性高分子微球分散在涂层中，当有机涂层遭到破坏，高分子微球由于脆性和毛细管的虹吸作用，会向涂层微裂纹处释放愈合剂，愈合剂遇到特定物质或条件（催化剂、水、氧气、光）发生固化，填堵涂层的微裂纹，起到愈合涂层的效果。
目前，关于自愈合防腐涂层的研究，大都集中在溶剂型涂层（油性和水性）领域，此类自愈合涂层在制备过程中所面临的一大技术难题是纳米容器或高分子微球在树脂中的分散问题。通常，需要在粉体分散时加入分散剂或表面改性来提高分散效果，而分散剂、粉体表面的附加官能团又会对涂层的固化、附着力、结构强度造成不良影响。
环氧粉末涂层(fusion bonded epoxy，简称FBE)由于具有优异的防腐性和环境友好性，目前广泛应用于海洋等苛刻环境下钢结构等的防腐。但FBE长期服役过程中会出现裂纹、脱层、起泡等现象，引起涂层下的钢基体腐蚀，导致涂层提前失效。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提出一种自愈合环氧粉末防腐涂层的制备方法，通过将包封缓蚀剂的智能纳米容器与环氧粉末混合后搅拌，采用静电喷涂法涂覆到碳钢表面，再置于恒温加热炉中固化，得到自愈合环氧粉末防腐涂层。该方法制备工艺简单，安全环保，既能解决纳米容器在环氧涂层中的分散问题，又能提高FBE的防腐性能，并使之增加了自愈合的功能。
为实现上述目的，本发明采用的具体施工方案为：
（1）制备包封缓蚀剂的智能纳米容器；
（2）将包封缓蚀剂的智能纳米容器与环氧粉末混合后搅拌；
（3）采用静电喷涂法涂覆到碳钢表面；
（4）将上述碳钢置于恒温加热炉中使涂层固化，制得自愈合环氧粉末防腐涂层。
作为优选，所述步骤（1）中包封缓蚀剂的智能纳米容器的制备方法如下：
取将纳米SiO2与一定量去离子水混合，磁力搅拌24h，制成SiO2溶胶凝胶溶液，取制得的SiO2溶胶凝胶溶液与一定浓度的壳聚糖（CS）溶液混合，磁力搅拌30min，超声分散30min，离心分离30min，离心后将上层溶液倒掉，用去离子水清洗下层颗粒物，得到包覆CS的SiO2颗粒：SiO2/CS。将制备的SiO2/CS与一定浓度的缓蚀剂溶液混合，磁力搅拌30min，超声分散30min，离心分离30min，离心后将上层溶液倒掉，用去离子水清洗下层颗粒物，得到层层包覆缓蚀剂和CS的SiO2颗粒：SiO2/CS/缓蚀剂。重复上述步骤，得到纳米容器SiO2/CS/缓蚀剂/CS/缓蚀剂。将最终的颗粒物放入烘箱在60℃下干燥24h以备用。
作为优选，所述步骤（1）中包封缓蚀剂的智能纳米容器在涂层中所占的质量比为0.1%~5%。
作为优选，所述步骤（2）中包封缓蚀剂的智能纳米容器与环氧粉末混合后搅拌的方法可以是行星式球磨机搅拌和锥形磨搅拌。
作为优选，所述步骤（4）中置于恒温加热炉中固化的温度为175-235℃，固化时间为5-20min。
本发明有益效果在于：
本发明自愈合环氧粉末防腐涂层，纳米容器在涂层中的分散性能良好，涂层的制备工艺简单易行，提高了环氧粉末涂层的防腐性能。
本发明自愈合环氧粉末防腐涂层适应于海水结构下的钢结构和混凝土的防腐，为环氧粉末涂层新技术的开发提供指导，具有广阔的应用前景。
具体实施例
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
取将纳米SiO2与一定量去离子水混合，磁力搅拌24h，制成SiO2溶胶凝胶溶液，取制得的SiO2溶胶凝胶溶液与一定浓度的壳聚糖（CS）溶液混合，磁力搅拌30min，超声分散30min，离心分离30min，离心后将上层溶液倒掉，用去离子水清洗下层颗粒物，得到包覆CS的SiO2颗粒：SiO2/CS。将制备的SiO2/CS与一定浓度的缓蚀剂溶液混合，磁力搅拌30min，超声分散30min，离心分离30min，离心后将上层溶液倒掉，用去离子水清洗下层颗粒物，得到层层包覆缓蚀剂和CS的SiO2颗粒：SiO2/CS/缓蚀剂。重复上述步骤，得到包封缓蚀剂的智能纳米容器SiO2/CS/缓蚀剂/CS/缓蚀剂。将最终的颗粒物放入烘箱在60℃下干燥24h以备用。
取上述包封缓蚀剂的智能纳米容器1g，与100g环氧粉末混合后，采用行星式球磨机混匀1h，采用静电喷涂法涂覆到Q235碳钢表面，然后置于恒温加热炉中固化的温度为200℃，固化时间为10min，形成自愈合环氧粉末防腐涂层。
实施例2
取将纳米SiO2与一定量去离子水混合，磁力搅拌24h，制成SiO2溶胶凝胶溶液，取制得的SiO2溶胶凝胶溶液与一定浓度的壳聚糖（CS）溶液混合，磁力搅拌30min，超声分散30min，离心分离30min，离心后将上层溶液倒掉，用去离子水清洗下层颗粒物，得到包覆CS的SiO2颗粒：SiO2/CS。将制备的SiO2/CS与一定浓度的缓蚀剂溶液混合，磁力搅拌30min，超声分散30min，离心分离30min，离心后将上层溶液倒掉，用去离子水清洗下层颗粒物，得到层层包覆缓蚀剂和CS的SiO2颗粒：SiO2/CS/缓蚀剂。重复上述步骤，得到包封缓蚀剂的智能纳米容器SiO2/CS/缓蚀剂/CS/缓蚀剂。将最终的颗粒物放入烘箱在60℃下干燥24h以备用。
取上述包封缓蚀剂的智能纳米容器0.5g，与100g环氧粉末混合后，使用锥形磨混匀，采用静电喷涂法涂覆到Q235碳钢表面，然后置于恒温加热炉中固化的温度为200℃，固化时间为10min，形成自愈合环氧粉末防腐涂层。
上述具体的实施方式是为了说明本发明的特点，实施案例介绍了发明构思，实验反应的时间以及操作方法，但并不能对本发明的权利要求进行限定，其它任何未背离本发明的技术方案都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种自愈合环氧粉末防腐涂层的制备方法，其特征在于，制备包封缓蚀剂的智能纳米容器，将包封缓蚀剂的智能纳米容器与环氧粉末混合后搅拌，采用静电喷涂法涂覆到碳钢表面，再置于恒温加热炉中固化，得到自愈合环氧粉末防腐涂层。
2.根据权利要求1所述的自愈合环氧粉末防腐涂层的制备方法，所述的搅拌方法可以是行星式球磨机搅拌和锥形磨搅拌。
3.根据权利要求1所述的自愈合环氧粉末防腐涂层的制备方法，所述的包封缓蚀剂的智能纳米容器在涂层中所占的质量比为0.1%-5%。
4.根据权利要求1所述的自愈合环氧粉末防腐涂层的制备方法，所述的置于恒温加热炉中固化的温度为175-235℃，固化时间为5-20min。
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| CN114213965A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-22 | 清远华湾材料研究院有限公司 | 一种汽车面漆涂料及其制备方法 |
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| CN105623475A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-06-01 | 青岛农业大学 | 一种基于环境友好型纳米容器的自愈合涂层的制备方法 |
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