CN108441083A - 一种玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料，包括以下重量份数的组分：改性玄武岩纤维鳞片7～15份；环氧树脂45～55份；固化剂28～40份；活性稀释剂2～6份；消泡剂1～3份；成膜助剂1～4份；所述改性玄武岩纤维鳞片的制备方法，包括以下步骤：将玄武岩鳞片与硅烷偶联剂溶液混合，超声分散25～35min，得到分散液；将所述分散液进行固液分离，将所得固体物料于110～130℃下进行热处理50～70min，得到改性玄武岩纤维鳞片。本发明提供的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料性能优异且环境友好。

Description

一种玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料及其制备方法。

背景技术

金属材料是我国工业上使用最广泛的一类材料，但金属材料的一个很大缺陷是容易发生腐蚀，因此，金属的腐蚀与防护，尤其是钢铁材料的腐蚀与防护技术一直以来都是材料化学领域的研究重点。金属的腐蚀类型分为化学腐蚀、电化学腐蚀、生物腐蚀等，其中最主要的腐蚀方式为电化学腐蚀。由于金属的服役环境大多暴露在空气中，因此空气中的水汽很容易冷凝在金属表面形成一层“水膜”，杂质与空气中的氧气溶解于其中形成微观的电解质溶液，由于金属中存在很多微观的晶相，他们之间存在电位差，这些条件满足了构成原电池所需的所有因素，因此在金属表面会形成许多微观的腐蚀电池，加速金属的腐蚀。

海洋腐蚀一直是材料腐蚀与防护研究的重点领域，海洋提供的高湿度、高盐度环境，使金属材料极易发生电化学腐蚀。随着腐蚀与防护技术的不断深入发展，至今为止已经开发出多种多样的腐蚀防护技术，但是目前使用最广泛的的方法依然为有机涂层防护。

有机涂层作为与金属材料与腐蚀环境之间的屏障，通过阻碍腐蚀介质与金属材料接触来实现防腐的目的。但是研究表明，有机涂层对于某些小分子的腐蚀介质，如水和空气，是可以渗透的。因为有机物大分子之间有很多间隙，不像金属材料或者陶瓷材料一样结构致密，小分子的水和气体可以通过涂层大分子之间的空隙逐渐渗透进来，使金属发生腐蚀。

目前市场上所使用的重防腐涂料多为溶剂型，可达到长效防腐的效果，但在有的方面依旧存在不足。首先，是配制过程中所使用的原料为有毒物质，会对工作人员与环境带来威胁；其次，在施工、干燥过程中，溶剂的挥发会使得涂层产生缩孔、针眼、橘皮等弊病，从而影响涂层的性能，同时溶剂的挥发还会对环境造成污染；此外，由于溶剂的存在会有火灾隐患，给运输和贮藏带来很大的不便。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料及其制备方法，本发明提供的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料性能优异且环境友好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料，包括以下重量份数的组分：

改性玄武岩纤维鳞片7～15份；环氧树脂45～55份；固化剂28～40份；活性稀释剂2～6份；消泡剂1～3份；成膜助剂1～4份；

所述改性玄武岩纤维鳞片的制备方法，包括以下步骤：

将玄武岩鳞片与硅烷偶联剂溶液混合，超声分散25～35min，得到分散液；

将所述分散液进行固液分离，将所得固体物料于110～130℃下进行热处理50～70min，得到改性玄武岩纤维鳞片。

优选的，所述硅烷偶联剂溶液的质量浓度为0.8～1.2％；所述玄武岩鳞片与硅烷偶联剂溶液的质量比为3：(8～12)。

优选的，所述硅烷偶联剂溶液中的溶剂为乙醇和水的混合物；所述溶剂中乙醇和水的体积比为1：(0.8～1.2)。

优选的，所述玄武岩鳞片的粒度为60～100目。

优选的，所述环氧树脂包括缩水甘油醚类环氧树脂或双酚F型环氧树脂。

优选的，所述固化剂包括多元脂肪胺类固化剂、多元芳香胺类固化剂、酸酐类固化剂、离子型固化剂和双氰胺类固化剂中的一种或几种。

优选的，所述活性稀释剂包括丁基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚或1,6-已二醇二缩水甘油醚。

优选的，所述消泡剂包括聚醚类消泡剂或硅类消泡剂。

优选的，所述成膜助剂包括二甲基硅油或乙二醇异辛醚。

本发明提供了上述技术方案所述玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

将改性玄武岩纤维鳞片、环氧树脂、活性稀释剂、消泡剂和成膜助剂进行第一混合，得到第一混合物料；

将所述第一混合物料进行预热处理，得到预热物料；

将所述预热物料与固化剂进行第二混合，得到第二混合物料；

将所述第二混合物料进行抽真空处理，得到玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料。

本发明提供了一种玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料，包括以下重量份数的组分：改性玄武岩纤维鳞片7～15份；环氧树脂45～55份；固化剂28～40份；活性稀释剂2～6份；消泡剂1～3份；成膜助剂1～4份；所述改性玄武岩纤维鳞片的制备方法，包括以下步骤：将玄武岩鳞片与硅烷偶联剂溶液混合，超声分散25～35min，得到分散液；将所述分散液进行固液分离，将所得固体物料于110～130℃下进行热处理50～70min，得到改性玄武岩纤维鳞片。本发明提供的改性玄武岩纤维鳞片中，玄武岩鳞片表面的部分羟基与硅烷偶联剂发生反应，通过硅烷偶联剂对玄武岩鳞片的化学改性，增强了玄武岩鳞片的界面作用力，硅烷偶联剂能够在玄武岩鳞片和环氧树脂之间通过化学键形成搭建“桥梁”，使玄武岩鳞片与环氧树脂之间实现化学结合而非物理相容性。实施例的实验结果表明，采用本发明提供的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料形成的漆膜的冲击强度达55cm，硬度达0.59，磨损低至0.0118～0.0223％。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为实施例1中改性玄武岩鳞片和未改性玄武岩鳞片的红外光谱图。

具体实施方式

本发明提供了一种玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料，包括以下重量份数的组分：

改性玄武岩纤维鳞片7～15份；环氧树脂45～55份；固化剂28～40份；活性稀释剂2～6份；消泡剂1～3份；成膜助剂1～4份；

所述改性玄武岩纤维鳞片的制备方法，包括以下步骤：

将玄武岩鳞片与硅烷偶联剂溶液混合，超声分散25～35min，得到分散液；

将所述分散液进行固液分离，将所得固体物料于110～130℃下进行热处理50～70min，得到改性玄武岩纤维鳞片。

按重量份数计，本发明提供的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料包括改性玄武岩纤维鳞片7～15份，优选为9～13份，更优选为10～11份。在本发明中，所述改性玄武岩纤维鳞片的制备方法，包括以下步骤：

将玄武岩鳞片与硅烷偶联剂溶液混合，超声分散25～35min，得到分散液；

将所述分散液进行固液分离，将所得固体物料于110～130℃下进行热处理50～70min，得到改性玄武岩纤维鳞片。

本发明将玄武岩鳞片与硅烷偶联剂溶液混合，超声分散25～35min，得到分散液。在本发明中，所述玄武岩鳞片的粒度优选为60～100目，更优选为70～90目。在本发明中，所述硅烷偶联剂溶液的质量浓度优选为0.8～1.2％，更优选为0.9～1.1％，最优选为1％。在本发明中，所述硅烷偶联剂溶液中的溶剂优选为乙醇和水的混合物；所述溶剂中乙醇和水的体积比优选为1：(0.8～1.2)，更优选为1：(0.9～1.1)，最优选为1：1。在本发明中，所述硅烷偶联剂溶液中的硅烷偶联剂优选包括3-氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂KH550)、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。

在本发明中，所述玄武岩鳞片与硅烷偶联剂溶液的质量比优选为3：(8～12)，更优选为3：(9～11)，最优选为3：10。

在本发明中，所述超声分散的时间25～35min，优选为30min。在本发明中，所述超声分散能够使玄武岩鳞片在硅烷偶联剂溶液中迅速、均匀地进行物理湿性分散。

得到分散液后，本发明将所述分散液进行固液分离，将所得固体物料于110～130℃下进行热处理50～70min，得到改性玄武岩纤维鳞片。本发明对于所述固液分离的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的固液分离的技术方案即可。本发明优选采用离心实现所述固液分离；所述离心的转速优选为6000～8000r/min，更优选为7000r/min；离心的时间优选为4～6min，更优选为5min。在本发明中，所述热处理的温度为110～130℃，优选为115～125℃，更优选为120℃；所述热处理的时间为50～70min，优选为55～65min，更优选为60min。本发明优选将离心后所得固体物料于室温下晾干后再进行热处理。在本发明中，所述热处理能够促进玄武岩鳞片表面的部分羟基与残留在玄武岩鳞片表面的偶联剂发生反应，同时彻底去除玄武岩鳞片表面的小分子。

以所述改性玄武岩纤维鳞片的重量份数为基准，本发明提供的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料包括环氧树脂45～55份，优选为48～53份，更优选为50～51份。在本发明中，所述环氧树脂优选包括缩水甘油醚类环氧树脂或双酚F型环氧树脂。在本发明的实施例中，具体采用E51树脂。

以所述改性玄武岩纤维鳞片的重量份数为基准，本发明提供的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料包括固化剂28～40份，优选为30～38份，更优选为33～35份。在本发明中，所述固化剂优选包括多元脂肪胺类固化剂、多元芳香胺类固化剂、酸酐类固化剂、离子型固化剂和双氰胺类固化剂中的一种或几种。在本发明的实施例中，具体采用650聚酰胺环氧固化剂。

以所述改性玄武岩纤维鳞片的重量份数为基准，本发明提供的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料包括活性稀释剂2～6份，优选为3～5份，更优选为4份。在本发明中，所述活性稀释剂优选包括丁基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚或1,6-已二醇二缩水甘油醚。

以所述改性玄武岩纤维鳞片的重量份数为基准，本发明提供的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料包括消泡剂1～3份，优选为1.5～2.5份，更优选为2份。在本发明中，所述消泡剂优选包括聚醚类消泡剂或硅类消泡剂。本发明对于所述聚醚类消泡剂和硅类消泡剂的具体种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的聚醚类消泡剂和硅类消泡剂即可。

以所述改性玄武岩纤维鳞片的重量份数为基准，本发明提供的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料包括成膜助剂1～4份，优选为1.5～3.5份，更优选为2～3份。在本发明中，所述成膜助剂优选包括二甲基硅油或乙二醇异辛醚。在本发明中，成膜助剂能够改善涂料的性能以及施工工艺，它的加入可以降低涂料中树脂体系的表面张力。

本发明提供了上述技术方案所述玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

将环氧树脂、改性玄武岩纤维鳞片、活性稀释剂、消泡剂和成膜助剂进行第一混合，得到第一混合物料；

将所述第一混合物料进行预热处理，得到预热物料；

将所述预热物料与固化剂进行第二混合，得到第二混合物料；

将所述第二混合物料进行抽真空处理，得到玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料。

本发明将改性玄武岩纤维鳞片、环氧树脂、活性稀释剂、消泡剂和成膜助剂进行第一混合，得到第一混合物料。本发明对于所述改性玄武岩纤维鳞片、环氧树脂、活性稀释剂、消泡剂和成膜助剂混合时的加料顺序没有特殊的限定，采用任意加料顺序均可。在本发明中，所述第一混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率优选为200～600rpm；搅拌的时间优选为15～30min。

得到第一混合物料后，本发明将所述第一混合物料进行预热处理，得到预热物料。在本发明中，所述于预热处理的温度优选为35～45℃，更优选为40℃；所述预热处理的时间优选为8～12min，更优选为10min。在本发明中，所述预热处理能够降低涂料的粘度，方便刮涂。

得到预热物料后，本发明将所述预热物料与固化剂进行第二混合，得到第二混合物料。在本发明中，所述第二混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率优选为300～500rpm；搅拌的时间优选为10～20min。

得到第二混合物料后，本发明将所述第二混合物料进行抽真空处理，得到玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料。在本发明中，所述抽真空处理的时间优选为50～70min，更优选为60min。在本发明中，所述抽真空处理能够减少涂料中的气泡。

所述抽真空处理完成后，本发明优选将得到所述玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料在3h内使用。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

(1)将乙醇和去离子水按体积比为1：1的比例配制成溶剂，加入硅烷偶联剂KH550，配成质量浓度为1％的硅烷偶联剂溶液；按玄武岩鳞片(粒度为80～100目)与硅烷偶联剂溶液的质量比为3：10的比例，将玄武岩鳞片与硅烷偶联剂溶液混合，超声分散30min，得到分散液；将所得分散液以7000r/min的转速离心5min，倒掉上清液，在室温下将所得固体物料晾干，于120℃下进行热处理60min，得到改性玄武岩鳞片；

(2)按重量份数计，将改性玄武岩纤维鳞片7份、E51树脂45份、丁基缩水甘油醚2份、消泡剂1份和二甲基硅油1份混合，于400rpm下搅拌30min，将所得混合物料于40℃下进行预热处理10min，得到预热物料；将所述预热物料与650聚酰胺环氧固化剂28份混合，于250rpm下搅拌15min，然后进行抽真空处理60min，得到玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料。

对改性玄武岩鳞片和未改性玄武岩鳞片进行红外光谱分析，结果图1所示。由图1可知，改性玄武岩鳞片在波数为3500cm^-1处的特征吸收峰变小，由此可以推断玄武岩鳞片表面的部分羟基与硅烷偶联剂发生反应，使羟基数目减少，红外吸收峰变小；波数在1500cm^-1到1700cm^-1之间的峰形发生了比较明显的变化，此处是氨基的吸收峰，而氨基是硅烷偶联剂所特有的官能团，所以说明硅烷偶联剂与玄武岩鳞片发生了相互作用，在玄武岩鳞片表面有硅烷偶联剂的存在。

实施例2

(1)将乙醇和去离子水按体积比为1：1的比例配制成溶剂，加入硅烷偶联剂KH550，配成质量浓度为1％的硅烷偶联剂溶液；按玄武岩鳞片(粒度为80～100目)与硅烷偶联剂溶液的质量比为3：10的比例，将玄武岩鳞片与硅烷偶联剂溶液混合，超声分散30min，得到分散液；将所得分散液以7000r/min的转速离心5min，倒掉上清液，在室温下将所得固体物料晾干，于110℃下进行热处理70min，得到改性玄武岩鳞片；

(2)按重量份数计，将改性玄武岩纤维鳞片10份、E51树脂50份、丁基缩水甘油醚3份、脂消泡剂2份和二甲基硅油2份混合，于450rpm下搅拌30min，将所得混合物料于45℃下进行预热处理8min，得到预热物料；将所述预热物料与650聚酰胺环氧固化剂33份混合，于300rpm下搅拌10min，然后进行抽真空处理70min，得到玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料。

实施例3

(1)将乙醇和去离子水按体积比为1：1的比例配制成溶剂，加入硅烷偶联剂KH550，配成质量浓度为1％的硅烷偶联剂溶液；按玄武岩鳞片(粒度为60～80目)与硅烷偶联剂溶液的质量比为3：10的比例，将玄武岩鳞片与硅烷偶联剂溶液混合，超声分散30min，得到分散液；将所得分散液以7000r/min的转速离心5min，倒掉上清液，在室温下将所得固体物料晾干，于130℃下进行热处理50min，得到改性玄武岩鳞片；

(2)按重量份数计，将改性玄武岩纤维鳞片15份、E51树脂55份、丁基缩水甘油醚4份、消泡剂3份和二甲基硅油3份混合，于550rpm下搅拌30min，将所得混合物料于35℃下进行预热处理10min，得到预热物料；将所述预热物料与650聚酰胺环氧固化剂35份混合，于300rpm下搅拌20min，然后进行抽真空处理50min，得到玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料。

对比例1

按重量份数计，将玄武岩纤维鳞片7份、硅烷偶联剂KH5500.233份、E51树脂45份、丁基缩水甘油醚2份、环氧树脂消泡剂1份和二甲基硅油1份混合，按照实施例1中步骤(2)的方法制备得到玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料。

对比例2

按重量份数计，将改性玄武岩纤维鳞片10份、硅烷偶联剂KH5500.333份、E51树脂50份、丁基缩水甘油醚3份、环氧树脂消泡剂2份和二甲基硅油2份混合，按照实施例2中步骤(2)的方法制备得到玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料。

对比例3

按重量份数计，将改性玄武岩纤维鳞片15份、硅烷偶联剂KH5500.5份、E51树脂55份、丁基缩水甘油醚4份、环氧树脂消泡剂3份和二甲基硅油3份混合，按照实施例3中步骤(2)的方法制备得到玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料。

对实施例1～3和对比例1～3制备的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料进行性能测试，具体如下：

玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料在容器中的状态：搅拌混合无硬块，混合均匀；

玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料形成的漆膜的颜色和外观按GB/T20777-2016规定的方法进行评价：正常，符合标准样板及其色差范围、漆膜平整；

玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料形成的漆膜的耐盐水、耐酸和耐碱性按GB/T9274-1988规定的方法进行测试：不起泡、不脱落、不起皱；

玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料形成的漆膜的冲击强度按GB/T1732-1993规定的方法进行测试，结果见表1；

玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料形成的漆膜的硬度按GB/T1730-1993规定的方法进行测试，结果见表1；

玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料形成的漆膜的磨损性能按GB/T1768-2006规定的方法进行测试，结果见表1；

表1玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料形成的漆膜的性能测试结果

实施例	冲击强度(cm)	硬度	磨损(％)
				对比例1	50	0.51	0.0234～0.0432
实施例1	53	0.56	0.0126～0.0235
				对比例2	51	0.52	0.0246～0.0442
实施例2	54	0.58	0.0128～0.0233
				对比例3	52	0.53	0.0229～0.0446
实施例3	55	0.59	0.0118～0.0223

由表1可知，与对比例相比，本发明提供的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料采用偶联剂改性玄武岩鳞片，玄武岩鳞片表面的部分羟基与硅烷偶联剂发生反应，通过硅烷偶联剂对玄武岩鳞片的化学改性，增强了玄武岩鳞片的界面作用力，硅烷偶联剂能够在玄武岩鳞片和环氧树脂之间通过化学键形成搭建“桥梁”，使玄武岩鳞片与环氧树脂之间实现化学结合而非物理相容性，提供了玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料形成的漆膜的冲击强度、硬度和耐磨损性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料，包括以下重量份数的组分：

改性玄武岩纤维鳞片7～15份；环氧树脂45～55份；固化剂28～40份；活性稀释剂2～6份；消泡剂1～3份；成膜助剂1～4份；

所述改性玄武岩纤维鳞片的制备方法，包括以下步骤：

将玄武岩鳞片与硅烷偶联剂溶液混合，超声分散25～35min，得到分散液；

将所述分散液进行固液分离，将所得固体物料于110～130℃下进行热处理50～70min，得到改性玄武岩纤维鳞片。

2.根据权利要求1所述的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂溶液的质量浓度为0.8～1.2％；所述玄武岩鳞片与硅烷偶联剂溶液的质量比为3：(8～12)。

3.根据权利要求2所述的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂溶液中的溶剂为乙醇和水的混合物；所述溶剂中乙醇和水的体积比为1：(0.8～1.2)。

4.根据权利要求1或2所述的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料，其特征在于，所述玄武岩鳞片的粒度为60～100目。

5.根据权利要求1所述的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料，其特征在于，所述环氧树脂包括缩水甘油醚类环氧树脂或双酚F型环氧树脂。

6.根据权利要求1所述的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料，其特征在于，所述固化剂包括多元脂肪胺类固化剂、多元芳香胺类固化剂、酸酐类固化剂、离子型固化剂和双氰胺类固化剂中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料，其特征在于，所述活性稀释剂包括丁基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚或1,6-已二醇二缩水甘油醚。

8.根据权利要求1所述的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料，其特征在于，所述消泡剂包括聚醚类消泡剂或硅类消泡剂。

9.根据权利要求1所述的玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料，其特征在于，所述成膜助剂包括二甲基硅油或乙二醇异辛醚。

10.权利要求1～9任一项所述玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

将改性玄武岩纤维鳞片、环氧树脂、活性稀释剂、消泡剂和成膜助剂进行第一混合，得到第一混合物料；

将所述第一混合物料进行预热处理，得到预热物料；

将所述预热物料与固化剂进行第二混合，得到第二混合物料；

将所述第二混合物料进行抽真空处理，得到玄武岩鳞片无溶剂重防腐涂料。