CN108117816A - 一种纳米改性环氧富锌涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纳米改性环氧富锌涂料，其组分包括第一组分和第二组分；所述第一组分包括环氧树脂15‑25份、锌粉30‑70份、纳米氧化锌5‑10份、纳米二氧化硅5‑10份、纳米二氧化钛5‑10份、纳米二氧化铝5‑10份、乳化沥青5‑15份、甲基硅酸钾5‑10份、消泡剂1‑2份、润湿剂2‑3份；所述第二组分包括固化剂30‑70份、溶剂10‑50份；所述第一组分与第二组分的使用配比为（1‑5）：1。通过涂料中的锌粉与纳米氧化物共同作用，减少了涂层中腐蚀介质的浸入，并通过加入乳化沥青、润湿剂等组分，提高了涂料涂装的均匀性、附着力及抗冲击性能。

Description

一种纳米改性环氧富锌涂料
技术领域
本发明属于防腐涂料技术领域，具体涉及一种纳米改性环氧富锌涂料。
背景技术
富锌涂料广泛用于管道、桥梁、车辆、化工设备、船舶等的防腐蚀。富锌涂料根据成膜物质不同可分为有机富锌涂料和无机富锌涂料。环氧富锌涂料是有机富锌涂料中最重要的一种。由于锌的电极电位低于铁的电极电位，故环氧富锌涂料中的锌可起到牺牲阳极保护作用；另一方面环氧富锌涂层也阻碍了腐蚀介质的渗透，使得环氧富锌涂料有非常好防腐蚀作用。
但现有环氧富锌涂料在应用中存在一些问题，一方面由于锌粉的相对密度大，在环氧树脂中极易沉底，导致涂料涂装时的附着力差、均匀性差；另一方面富锌涂料中锌含量一般超过70％以上，因此涂层较脆，耐冲击性能差。
发明内容
基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种纳米改性环氧富锌涂料，通过涂料中的锌粉与纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化铝共同作用，减少了锌粉用量，且减少了涂层中腐蚀介质的浸入，并通过加入乳化沥青、润湿剂等组分，提高了涂料涂装的均匀性、附着力及抗冲击性能。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种纳米改性环氧富锌涂料，其组分包括第一组分和第二组分；所述第一组分的组成成分及质量份数配比为：环氧树脂15-25份、锌粉30-70份、纳米氧化锌5-10份、纳米二氧化硅5-10份、纳米二氧化钛5-10份、纳米二氧化铝5-10份、乳化沥青5-15份、甲基硅酸钾5-10份、消泡剂1-2份、润湿剂2-3份；所述第二组分的组成成分及质量份数配比为：固化剂30-70份、溶剂10-50份；所述第一组分与第二组分的使用配比为(1-5)：1。
优选地，所述锌粉为鳞片状，粒径为200-500目。
优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、羟甲基双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、有机钛改性双酚A型环氧树脂、尼龙改性环氧树脂、氟化环氧树脂、线型苯酚甲醛环氧树脂、邻甲酚甲醛环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂中的一种。
优选地，所述固化剂是酚醛改性胺，该固化剂分子中含有酚羟基和胺类活泼氢，大大加强了固化剂的反应活性，提高了氨基与环氧基的固化反应速度，极易形成高度网状交联结构。目前市售的固化剂如JA-1、701、702、703、703-A、T31等均属于酚醛改性胺范畴。
优选地，所述溶剂为甲苯、二甲苯、丁醇或环己酮。
优选地，所述乳化沥青的pH为10-12，固含量20-40％。
优选地，所述消泡剂型号为BD-710。
优选地，所述润湿剂型号为SN-WET 996。
优选地，所述纳米改性环氧富锌涂料涂装时将第一组分与第二组分按照使用配比均匀混合，混合后涂覆于金属基体上，干燥后得到防护涂层。
优选地，所述防护涂层的厚度为2-3mm。
本发明的纳米改性环氧富锌涂料的组分作用原理为：
本发明的富锌涂料中的鳞片状锌粉可以通过锌粉之间的相互平行交叠使得锌粉相互之间的接触更好，从而更有利于对基体实现阴极保护作用，并且这样的交叠排列会减少锌粉之间的空隙，从而减少腐蚀性介质的渗入。在较湿润的环境中，如有水分进入到漆膜中时，锌粉和基体之间会形成微电池，由于锌的电化学电位较铁负的多，锌会优先腐蚀，这就对钢基体起到了阴极保护的作用。当处于较干燥的环境中，水分含量较少，缺乏电解质时，锌的腐蚀速度很慢，这时锌没有起到阴极保护的作用，钢基体是由于被边缘屏蔽作用而被保护。当本发明的防护涂层受到机械损伤时，漏出的钢铁表面有腐蚀电流通过，这时锌的腐蚀产物会沉积在那里形成保护膜，从而使得钢铁得到保护，自愈合宽度大约是6mm。
本发明的组分中还加有纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化铝，能够填补锌粉或锌的腐蚀产物的空隙，从而减少腐蚀介质的进入，从而增强涂层的防腐性能。
本发明的组分中通过加入润湿剂能够大幅度的降低涂料的表面张力，提高涂层材料对基体的润湿性，从而增强涂料对基体的附着力及涂料涂装的均匀性。
本发明的组分中还加入有乳化沥青，乳化沥青是由沥青、乳化剂、稳定剂等组分所组成稳定乳液，能与环氧富锌材料均匀混合，由于沥青自身优异的防腐性能，能显著增强富锌涂料的均匀性及涂层防腐性能，且能够降低富锌涂层的脆性，增强涂层的抗冲击性能。
本发明的组分中还加入有甲基硅酸钾，甲基硅酸钾较纯丙、硅丙、苯丙等乳液有更好疏水、防水性能，能阻止水分渗透到涂层中，从而能降低水作用下基材发生电化学腐蚀，能延长本发明富锌防护涂层防腐寿命。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
本发明的通过涂料中的锌粉与纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化铝共同作用，一方面减少了锌粉用量，从而减少锌粉沉底，从而增强涂料涂装的均匀性；另一方面组分中的纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛及纳米二氧化铝能够填补锌粉或锌的腐蚀产物的空隙，从而减少腐蚀介质的进入，从而增强涂层的防腐性能；本发明纳米改性环氧富锌涂料对基体的附着力强、涂料涂装的均匀性，涂层防腐性能强，且涂层抗冲击性能强，防腐蚀性能强，防腐寿命长。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种纳米改性环氧富锌涂料，其组分包括第一组分和第二组分；所述第一组分的组成成分及质量份数配比为：双酚A型环氧树脂20份、锌粉60份、纳米氧化锌6份、纳米二氧化硅6份、纳米二氧化钛6份、纳米二氧化铝6份、乳化沥青12份、甲基硅酸钾8份、消泡剂BD-710 2份、润湿剂SN-WET 996 2份；所述第二组分的组成成分及质量份数配比为：酚醛改性胺50份、甲苯20份；所述第一组分与第二组分的使用配比为1：1。
所述锌粉为鳞片状，粒径为300目。所述乳化沥青的pH为10，固含量25％。
实施例2
一种纳米改性环氧富锌涂料，其组分包括第一组分和第二组分；所述第一组分的组成成分及质量份数配比为：双酚F型环氧树脂25份、锌粉70份、纳米氧化锌10份、纳米二氧化硅8份、纳米二氧化钛8份、纳米二氧化铝8份、乳化沥青15份、甲基硅酸钾10份、消泡剂BD-710 1.5份、润湿剂SN-WET 996 3份；所述第二组分的组成成分及质量份数配比为：酚醛改性胺70份、二甲苯30份；所述第一组分与第二组分的使用配比为2：1。
所述锌粉为鳞片状，粒径为500目。所述乳化沥青的pH为12，固含量30％。
实施例3
一种纳米改性环氧富锌涂料，其组分包括第一组分和第二组分；所述第一组分的组成成分及质量份数配比为：双酚AD型环氧树脂15份、锌粉50份、纳米氧化锌5份、纳米二氧化硅5份、纳米二氧化钛5份、纳米二氧化铝5份、乳化沥青10份、甲基硅酸钾8份、消泡剂BD-710 1份、润湿剂SN-WET 996 2份；所述第二组分的组成成分及质量份数配比为：酚醛改性胺50份、丁醇40份；所述第一组分与第二组分的使用配比为3：1。
所述锌粉为鳞片状，粒径为400目。所述乳化沥青的pH为10，固含量40％。
实施例4
一种纳米改性环氧富锌涂料，其组分包括第一组分和第二组分；所述第一组分的组成成分及质量份数配比为：有机硅改性双酚A型环氧树脂25份、锌粉70份、纳米氧化锌8份、纳米二氧化硅5份、纳米二氧化钛5份、纳米二氧化铝5份、乳化沥青15份、甲基硅酸钾10份、消泡剂BD-710 2份、润湿剂SN-WET 996 2份；所述第二组分的组成成分及质量份数配比为：酚醛改性胺50份、环己酮40份；所述第一组分与第二组分的使用配比为5：1。
所述锌粉为鳞片状，粒径为400目。所述乳化沥青的pH为10，固含量40％。
对比例1
一种纳米改性环氧富锌涂料，其组分包括第一组分和第二组分；所述第一组分的组成成分及质量份数配比为：有机硅改性双酚A型环氧树脂25份、锌粉70份、乳化沥青15份、甲基硅酸钾10份、消泡剂BD-710 2份、润湿剂SN-WET 996 2份；所述第二组分的组成成分及质量份数配比为：酚醛改性胺50份、环己酮40份；所述第一组分与第二组分的使用配比为5：1。
所述锌粉为鳞片状，粒径为400目。所述乳化沥青的pH为10，固含量40％。
对比例2
一种纳米改性环氧富锌涂料，其组分包括第一组分和第二组分；所述第一组分的组成成分及质量份数配比为：有机硅改性双酚A型环氧树脂25份、锌粉70份、纳米氧化锌8份、纳米二氧化硅5份、纳米二氧化钛5份、纳米二氧化铝5份、甲基硅酸钾10份、消泡剂BD-7102份、润湿剂SN-WET 996 2份；所述第二组分的组成成分及质量份数配比为：酚醛改性胺50份、环己酮40份；所述第一组分与第二组分的使用配比为5：1。
所述锌粉为鳞片状，粒径为400目。所述乳化沥青的pH为10，固含量40％。
对比例3
一种纳米改性环氧富锌涂料，其组分包括第一组分和第二组分；所述第一组分的组成成分及质量份数配比为：有机硅改性双酚A型环氧树脂25份、锌粉70份、纳米氧化锌8份、纳米二氧化硅5份、纳米二氧化钛5份、纳米二氧化铝5份、乳化沥青15份、消泡剂BD-7102份、润湿剂SN-WET 996 2份；所述第二组分的组成成分及质量份数配比为：酚醛改性胺50份、环己酮40份；所述第一组分与第二组分的使用配比为5：1。
所述锌粉为鳞片状，粒径为400目。所述乳化沥青的pH为10，固含量40％。
对比例4
一种纳米改性环氧富锌涂料，其组分包括第一组分和第二组分；所述第一组分的组成成分及质量份数配比为：有机硅改性双酚A型环氧树脂25份、锌粉70份、纳米氧化锌8份、纳米二氧化硅5份、纳米二氧化钛5份、纳米二氧化铝5份、乳化沥青15份、甲基硅酸钾10份、消泡剂BD-710 2份；所述第二组分的组成成分及质量份数配比为：酚醛改性胺50份、环己酮40份；所述第一组分与第二组分的使用配比为5：1。
所述锌粉为鳞片状，粒径为400目。所述乳化沥青的pH为10，固含量40％。
对实施例1至3及对比例1至3制得的涂料按照标准HG/T 3668-2009《富锌底漆》测试上述涂料性能，测试结果如下表1所示。
表1.富锌涂料性能测试结果
通过上述测试结果可知，通过本发明的配方组分制备的富锌涂料实施例1至3的耐冲击性强、对基材的附着力高、耐盐雾性强，因此具有长效的防腐蚀性能。与对比例1至3相比，对比例1的组分配比中不添加纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米二氧化铝，其他组分与实施例4相同，通过测试结果可知，在缺少纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米二氧化铝成分时，涂层的耐盐雾性能显著降低，证明上述纳米材料的添加能够有效防止腐蚀介质进入涂层内，从而增强涂层的防腐蚀性能。对比例2的组分配比中不添加乳化沥青，其他组分与实施例4相同，通过测试结果可知，在缺少乳化沥青成分时，涂层的耐冲击性能及附着力显著降低，证明乳化沥青的添加能够增强涂料对基材的附着力，且降低涂层的脆性，增强涂层的耐冲击性能；对比例3的组分配比中不添加甲基硅酸钾，其他组分与实施例4相同，通过测试结果可知，在缺少甲基硅酸钾成分时，涂层的耐盐雾性能较低，证明甲基硅酸钾的添加能够增强涂层的防腐蚀性能；对比例4的组分配比中不添加润湿剂，其他组分与实施例4相同，通过测试结果可知，在缺少润湿剂时，涂层的附着力显著降低，证明润湿剂的添加能够明显提高涂层对基材的附着力，从而延长涂层的防护寿命。
通过上述测试结果可知，通过本发明的组分配方制备的纳米改性环氧富锌涂料防腐蚀性能优异，涂层的附着力强、耐冲击性能好，防护寿命长，解决了现有富锌涂层有脆性、耐冲击性能及涂料均匀性、附着力差的问题。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种纳米改性环氧富锌涂料，其特征在于，其组分包括第一组分和第二组分，
所述第一组分的组成成分及质量份数配比为：环氧树脂15-25份、锌粉30-70份、纳米氧化锌5-10份、纳米二氧化硅5-10份、纳米二氧化钛5-10份、纳米二氧化铝5-10份、乳化沥青5-15份、甲基硅酸钾5-10份、消泡剂1-2份、润湿剂2-3份；
所述第二组分的组成成分及质量份数配比为：固化剂30-70份、溶剂10-50份；
所述第一组分与第二组分的使用配比为（1-5）：1。
2.根据权利要求1所述的纳米改性环氧富锌涂料，其特征在于，所述锌粉为鳞片状，粒径为200-500目。
3.根据权利要求1所述的纳米改性环氧富锌涂料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、羟甲基双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、有机钛改性双酚A型环氧树脂、尼龙改性环氧树脂、氟化环氧树脂、线型苯酚甲醛环氧树脂、邻甲酚甲醛环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂中的一种。
4.根据权利要求1所述的纳米改性环氧富锌涂料，其特征在于，所述固化剂是酚醛改性胺。
5.根据权利要求1所述的纳米改性环氧富锌涂料，其特征在于，所述溶剂为甲苯、二甲苯、丁醇或环己酮。
6.根据权利要求1所述的纳米改性环氧富锌涂料，其特征在于，所述乳化沥青的pH为10-12，固含量20-40%。
7.根据权利要求1所述的纳米改性环氧富锌涂料，其特征在于，所述消泡剂型号为BD-710。
8.根据权利要求1所述的纳米改性环氧富锌涂料，其特征在于，所述润湿剂型号为SN-WET 996。
9.根据权利要求1所述的纳米改性环氧富锌涂料，其特征在于，所述纳米改性环氧富锌涂料涂装时将第一组分与第二组分按照使用配比均匀混合，混合后涂覆于金属基体上，干燥后得到防护涂层。
10.根据权利要求9所述的纳米改性环氧富锌涂料，其特征在于，所述防护涂层的厚度为2-3mm。
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