CN107641419A - 一种钢质船舶用气相防锈涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢质船舶用气相防锈涂料及其制备方法。本发明提供的气相防锈涂料包括按质量百分比计的环氧树脂25～30％、气相缓蚀剂2～10％、有机溶剂13～18％、颜填料40～45％和助剂1～3％。本发明提供的技术方案在提高涂层抗腐蚀性的同时，克服了传统防锈颜料毒性大的缺点，在有机涂层中迁移扩散的性质，赋予了防腐蚀涂层的自修复性能。可以应用于船舶、石化设施及大型桥梁建造和维护等海洋性条件下的钢铁设施的保护。

Description

一种钢质船舶用气相防锈涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料及其制备方法，具体讲涉及一种钢质船舶用气相防锈涂料及其制备方法。

背景技术

船舶与海洋工程装备具有高技术、高投入、高产出、高附加值、高风险的特点，同时也要求高安全性和高可靠性。船舶与海洋工程结构主要采用金属材料。在这种高腐蚀海洋环境中长期服役的金属材料必须采取腐蚀防护措施。为了阻止金属锈蚀的发生、发展，不得不进行金属的除锈、防锈、防腐作业；防止金属腐蚀的方法很多，目前采用的金属防护方法可分为三类：一类是阳极氧化处理，在金属表面形成一层几十微米厚的阳极氧化膜，弊端是阳极氧化工艺能耗大，电解质溶液污染严重，难以处理，其应用受到限制；第二类是化学转化膜，将金属零件浸泡在一定组分的溶液中，在一定的温度下化学反应形成一层化学转化膜，目前应用最广泛的是铬酸盐化学氧化，但铬酸盐是一种致癌的毒性物质，因此世界环境保护组织限制使用铬酸盐和其它含铬酸盐化合物；第三类为有机涂层，在金属表面涂覆一层有机涂层，以改善金属的外观和物理化学性能。

有机涂层是迄今为止的海洋结构最主要、最有效、最经济、最普遍的保护手段，但苛刻的海洋环境对有机涂层防护效果提出了严峻挑战。在海水中长期服役，涂层从金属基体剥落，涂层对金属的防护作用随之递减。涂层与金属间的界面结合力是影响涂层防护性能的关键，是有机涂层是否可以充分发挥防腐性能的先决条件。涂层与金属界面结合力一般较差，因而将导致涂层开裂、脱落、起皮等一系列劣化失效行为发生，失去保护作用，金属腐蚀。

长年累月航行在茫茫大海的钢铁制船舶，无疑会不同程度地受到各种腐蚀介质的侵蚀，发生不同程度的腐蚀。腐蚀会给船舶带来极大的损害，降低船舶的结构强度。

以钢铁为主要结构材料的船舶时时面临着腐蚀的危害。特别是一些內舱涂层的隐蔽处，往往是整条船舶的最早突破点，是海上航运、渔船、乃至舰船所面临的问题。

近来人们开发了一种由改性的热塑性丙烯酸树脂、气相缓蚀剂、增韧剂和有机溶剂等组成的气相防锈涂料，喷涂于包装材料上，用于金属非接触防锈，效果优良。也有人以乙烯基高分子树脂和环氧树脂为成膜物质，加入了复合型油溶性气相缓蚀剂和其他助剂及混合溶剂，而研制了可剥性气相防锈涂料，将其喷涂到金属表面，快速形成了一层封闭的保护膜，起到良好的表面保护作用。然而仅作可剥性的表面保护。但是，现有技术对于钢铁船舶防腐蚀涂层不具有自修复性能，无法对船舶长年累月受到的腐蚀进行自动修复。

为此需要提供一种船舶防腐蚀技术方案来满足现有技术的需要

发明内容

本发明目的在于克服上述存在的问题，提供一种直接涂装与船舶钢铁表面，并对防腐蚀涂层具有自修复性能的钢制船舶用气相防锈涂料及其制备方法。

本发明的另一个目的是提供一种钢质船舶的防腐蚀方法。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种钢质船舶用气相防锈涂料，所述防锈涂料包括按质量百分比计的下述组份：

环氧树脂25～30％、气相缓蚀剂2～10％、有机溶剂13～18％、颜填料40～45％和助剂1～3％。

优选的，所述环氧树脂包括双酚A环氧树脂。

优选的，所述双酚A环氧树脂是由下述方法制得的：

A、向搅拌下的三口瓶中依次加入氢化双酚A、环氧氯丙烷、氢氧化钠和甲苯并加热；

B、加入蒸馏水除碱，继续加热至70℃；

C、加入氢氧化钠溶液，搅拌3小时；

D、用蒸馏水水洗分液，直至分出的水层PH值为中性；

E、100℃蒸馏滤液，得到双酚A环氧树脂。

优选的，所述气相缓蚀剂质量比为5％。

优选的，所述气相缓蚀剂包括六亚甲基四胺和二环已胺无机酸盐。

优选的，所述二环己胺无机酸盐包括碳酸二环乙胺或磷酸二环已胺。

优选的，所述六亚甲基四胺和二环已胺无机酸盐质量比为1：1～10。

优选的，所述六亚甲基四胺和二环己胺无机酸盐质量比为1：1～5。

优选的，所述六亚甲基四胺和二环己胺无机酸盐质量比为1：1～3。

优选的，所述气相防锈涂料的环氧当量为100～1000

优选的，所述气相防锈涂料的环氧当量为100～500

优选的，所述颜填料包括从磷酸锌、三聚磷酸铝、2-氧乙酸基丙二酸、氧化铁红、氧化铁黑和羧酸类铁离子螯合物中选出的一种或几种。

优选的，所述助剂包括消泡剂、分散剂、流平剂和触变剂。

一种制备上述任意一项钢制船舶用气相防锈涂料的方法，所述制备方法采用机械共混法将气相缓蚀剂、环氧树脂、有机溶剂、助剂等进行共混，搅拌下加入颜填料，再分散、研磨、过滤，制备气相防锈涂料。

优选的，包括如下步骤：

(1)于拉缸内将按配方量的双酚A环氧树脂、有机溶剂、气相缓蚀剂和助剂搅拌15分钟；

(2)于1200～1500r/min转速下加入颜填料搅拌30min后55℃下保温15分钟(就是保持55℃的温度15分钟以待充分反应)；

(3)研磨2小时至细度100μm以下，过滤，包装，制得气相防锈涂料。一种钢质船舶防腐蚀涂层，用上述任一项所述的气相防锈涂料添加固化组分对钢铁船舶表面进行交联固化喷涂得到防腐蚀涂层。

优选的，所述气相防锈涂料与固化组分的质量比为6～10；1

优选的，所述固化组分包括固化剂和溶剂；所述固化剂包括腰果酚改性聚酰胺优选的，所述固化组分中固化剂和溶剂的质量百分比分别为：75～85％和15～25％。

一种将上述任一项的气相防锈涂料用于船舶、石化设施及大型桥梁等海洋性条件下的钢铁设施表面敷设涂层的应用。

在本发明中，主要利用环氧树脂优异的耐碱性、抗化学物质性及很强的黏结力的特性。制成的涂料附着力好，硬度高，耐磨，耐化学药品且溶剂性能优异。

在本发明中，主要利用六亚甲基四胺无毒、挥发速度慢的特性(能满足铁质材料的长期保护)，将其用作钢质船舶的气相缓蚀剂。并以此取代或部分取代传统的防腐蚀涂料中的无机防锈颜料，不仅能克服传统防锈颜料毒性大的缺点，还提高了涂膜的耐腐蚀性能，同时能在有机涂层中达到迁移扩散的目的，赋予防腐蚀涂层的自修复性能。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

(1)本发明提供的技术方案中固态气相缓蚀剂与双酚A环氧树脂共混后，固态气相缓蚀剂均匀分散在单体树脂中，采用机械共混法即可制备气相防锈涂料，制法简单；

(2)本发明提供的技术方案克服了传统防腐蚀涂料中无机防锈颜料毒性大的缺点，符合环保要求；有机涂层中迁移扩散，通过与金属发生反应，进行防腐蚀涂层的自修复，使钢铁表面被氧化生成一层致密的保护膜，达到有控长效释放的目的，能延长钢质船体的使用寿命；

(3)采用本发明提出的制备方法，工艺简便、实用、有效。因此，本发明提供的气相防锈涂料是一种理想的钢质船舶气相防腐蚀涂料。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的上述技术方案作进一步的描述，但绝不限制本发明的范围，本发明实施例中除非特别指明外，所涉及的比例均为质量比，所涉及的份数均为质量份。

双酚A环氧树脂的合成方法包括如下步骤：

A、在三口瓶中依次加入氢化双酚A、环氧氯丙烷、氢氧化钠、甲苯，加热搅拌；

B、加入蒸馏水除碱，继续加热至70℃；

C。加入氢氧化钠水溶液，搅拌3小时；

D。用蒸馏水水洗分液，直至分出水层ph值为中性；

E、将滤液在100℃蒸馏，所述冷凝、沉积过程中的尾气放空。

实施例1

一、按以下原料配比制备气相防锈涂料:

双酚A环氧树脂 25％

六亚甲基四胺 12％

碳酸二环已胺 12％

磷酸锌 40％

助剂 1％

有机溶剂 10％

二、气相防锈涂料具体制备方法：

(1)将环氧树脂、有机溶剂按配方量称量投入拉缸；

(2)加入气相缓蚀剂、助剂，用高速分散机低速搅拌15min至分散均匀；

(3)在步骤(2)中的混合物中加入颜填料，转速1200～1500r/min高速搅拌分散30min，升温至55℃，保温15分钟；

(4)研磨2h至细度合格至涂料细度100μm以下，过滤，包装，制得气相防锈涂料。

三、钢质船舶防腐蚀涂层：

固化组分：75％的腰果酚改性聚酰胺，25％的溶剂

用质量比为6:1的上述气相防锈涂料和固化组分混合对钢铁船舶表面进行喷涂。

实施例2

一、按以下原料配比制备气相防锈涂料:

双酚A环氧树脂 30％

六亚甲基四胺 2％

碳酸二环已胺 5％

氧化铁红 45％

助剂 3％

有机溶剂 15％

二、气相防锈涂料具体制备方法：

(1)将环氧树脂、有机溶剂按配方量称量投入拉缸；

(2)加入气相缓蚀剂、助剂，用高速分散机低速搅拌15min至分散均匀；

(3)在步骤(2)中的混合物中加入颜填料，转速1200～1500r/min高速搅拌分散30min，升温至55℃，保温15分钟；

(4)研磨2h至细度合格至涂料细度100μm以下，过滤，包装，制得气相防锈涂料。

三、钢质船舶防腐蚀涂层：

固化组分：85％的腰果酚改性聚酰胺，15％的溶剂

用质量比为7:1的上述气相防锈涂料和固化组分混合对钢铁船舶表面进行喷涂。

实施例3

一、按以下原料配比制备气相防锈涂料:

双酚A环氧树脂 27.5％

六亚甲基四胺 3％

碳酸二环已胺 12.5％

氧化铁黑 42.5％

助剂 2％

有机溶剂 12.5％

二、气相防锈涂料具体制备方法：

(1)将环氧树脂、有机溶剂按配方量称量投入拉缸；

(2)加入气相缓蚀剂、助剂，用高速分散机低速搅拌15min至分散均匀；

(3)在步骤(2)中的混合物中加入颜填料，转速1200～1500r/min高速搅拌分散30min，升温至55℃，保温15分钟；

(4)研磨2h至细度合格至涂料细度100μm以下，过滤，包装，制得气相防锈涂料。

三、钢质船舶防腐蚀涂层：

固化组分：82％的腰果酚改性聚酰胺，18％的溶剂

用质量比为8:1的上述气相防锈涂料和固化组分混合对钢铁船舶表面进行喷涂。

实施例4

一、按以下原料配比制备气相防锈涂料:

双酚A环氧树脂 26％

六亚甲基四胺 10％

碳酸二环已胺 14％

2-氧乙酸基丙二酸 42％

助剂 2％

有机溶剂 6％

二、气相防锈涂料具体制备方法：

(1)将环氧树脂、有机溶剂按配方量称量投入拉缸；

(2)加入气相缓蚀剂、助剂，用高速分散机低速搅拌15min至分散均匀；

(3)在步骤(2)中的混合物中加入颜填料，转速1200～1500r/min高速搅拌分散30min，升温至55℃，保温15分钟；

(4)研磨2h至细度合格至涂料细度100μm以下，过滤，包装，制得气相防锈涂料。

三、钢质船舶防腐蚀涂层：

固化组分：80％的腰果酚改性聚酰胺，20％的溶剂

用质量比为9:1的上述气相防锈涂料和固化组分混合对钢铁船舶表面进行喷涂。

实施例5

一、按以下原料配比制备气相防锈涂料:

双酚A环氧树脂 28％

六亚甲基四胺 4％

碳酸二环已胺 10％

氧化铁红 23％

三聚磷酸铝 20％

助剂 1.5％

有机溶剂 13.5％

二、气相防锈涂料具体制备方法：

(1)将环氧树脂、有机溶剂按配方量称量投入拉缸；

(2)加入气相缓蚀剂、助剂，用高速分散机低速搅拌15min至分散均匀；

(3)在步骤(2)中的混合物中加入颜填料，转速1200～1500r/min高速搅拌分散30min，升温至55℃，保温15分钟；

(4)研磨2h至细度合格至涂料细度100μm以下，过滤，包装，制得气相防锈涂料。

三、钢质船舶防腐蚀涂层：

固化组分：84％的腰果酚改性聚酰胺，16％的溶剂

用质量比为10:1的上述气相防锈涂料和固化组分混合对钢铁船舶表面进行喷涂。

表1实施例1至实施例5中防锈涂料的各项主要性能参数：

以上所述，仅是本发明可行的较佳实施例，不能以此局限本发明之权利范围，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，本发明的保护范围以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种钢质船舶用气相防锈涂料，其特征在于：所述防锈涂料包括按质量百分比计的下述组份：

环氧树脂25～30％、气相缓蚀剂2～10％、有机溶剂13～18％、颜填料40～45％和助剂1～3％。

2.如权利要求1所述的一种钢质船舶用气相防锈涂料，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚A环氧树脂；所述气相缓蚀剂质量比为5％。

3.如权利要求1所述的一种钢质船舶用气相防锈涂料，其特征在于，所述气相缓蚀剂包括六亚甲基四胺和二环已胺无机酸盐；所述颜填料包括从磷酸锌、三聚磷酸铝、2-氧乙酸基丙二酸、氧化铁红、氧化铁黑和羧酸类铁离子螯合物中选出的一种或几种；所述助剂包括消泡剂、分散剂、流平剂和触变剂。

4.如权利要求3所述的一种钢质船舶用气相防锈涂料，其特征在于，所述二环己胺无机酸盐包括碳酸二环乙胺或磷酸二环已胺。

5.如权利要求3所述的一种钢质船舶用气相防锈涂料，其特征在于，所述六亚甲基四胺和二环已胺无机酸盐质量比为1：1～10。

6.根据权利要求1所述的一种钢质船舶用气相防锈涂料，其特征在于，所述气相防锈涂料的环氧当量为100～1000。

7.一种制备如权利要求1-6任意一项钢质船舶用气相防锈涂料的方法，其特征在于，所述制备方法包括：

采用机械共混法共混气相缓蚀剂、环氧树脂、有机溶剂和助剂，搅拌下加入颜填料，再分散、研磨和过滤得气相防锈涂料。

8.一种钢质船舶防腐蚀涂层，其特征在于，用权利要求1至15中任一项所述的气相防锈涂料添加固化组分对钢铁船舶表面进行交联固化喷涂得到防腐蚀涂层。

9.如权利要求8所述的一种钢质船舶防腐蚀涂层，其特征在于，所述气相防锈涂料与固化组分的质量比为6～10；1；所述固化组分中固化剂和溶剂的质量百分比分别为：75～85％和15～25％。

10.一种将权利要求1～9任一项所述的气相防锈涂料用于船舶、石化设施及大型桥梁等海洋性条件下的钢铁设施表面敷设涂层的应用。