CN108641543A - 一种基于液态金属的海洋防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于液态金属的海洋防腐涂料，该涂料包括甲组分和乙组分，其中，甲组分的组成及各组分的质量百分比为：液态金属微粒0.5%‑10.0%、颜填料5%‑20.0%、环氧树脂35.0%‑60.0%、溶剂30.0%‑50.0%、助剂0.5%‑3.0%；乙组分包括固化剂和溶剂，固化剂和溶剂的质量比为3:7~7:3。本发明还公开该涂料的制备方法。本发明产生的涂层在金属表面附着力好，抗冲击强度高、柔韧性好、耐腐蚀性能好。

Description

一种基于液态金属的海洋防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于防腐涂料技术领域，涉及一种基于液态金属的海洋防腐涂料及其制备方法。
背景技术
金属材料的使用非常广泛，而其在使用过程中出现的腐蚀现象遍及国民经济各部门，给国民经济带来巨大的经济损失。为此，人们发展了多种技术对金属进行保护，防止腐蚀。其中最有效、最简便的方法是在金属设备表面涂覆防腐涂料， 表面形成的涂层隔绝金属基底与腐蚀介质。
海洋环境是一种非常苛刻的腐蚀环境，海水和海洋大气中具有很高的含盐量,而且腐蚀环境受日照、海风、海洋生物等条件影响。所以AISI-52100海水和海洋大气对海洋和海岸设施腐蚀破坏性大。目前，我国无论是在海洋涂料的腐蚀机理研究,还是在海洋涂料的开发应用方面，都处于起步阶段，远远落后于发达国家，海洋长效防腐涂料的市场前景广阔。为此，需要大力发展耐腐蚀性能优异的海洋防腐涂料。
涂料中锌、铝等金属以牺牲阳极为特征对金属基体具有良好的腐蚀防护作用，比较常用的防腐填料。基于此原理，液态金属由活性高的几种金属组成，亦可作为防腐涂料中的有效填料，其制备成小尺寸微粒的工艺非常简单，仅通过超声处理就可得到各种粒径的微粒，且其作为填料加入涂料中防腐性能优异。
发明内容
针对现有防腐涂层防腐填料用量大、防腐寿命不够长的技术问题，本发明提供了一种基于液态金属的海洋防腐涂料及其制备方法。
一种基于液态金属的海洋防腐涂料，其特征在于该涂料包括甲组分和乙组分，其中，甲组分的组成及各组分的质量百分比为：液态金属微粒 0.5%-10.0%、颜填料 5%-20.0%、环氧树脂 35.0%-60.0%、溶剂 30.0%-50.0%、助剂 0.5%-3.0%；乙组分包括固化剂和溶剂，固化剂和溶剂的质量比为3:7 ~ 7:3。
所述甲组分和乙组分的质量比为2:1~10:1。
所述液态金属的熔点为0~40 oC。
所述液态金属为镓-铟-锡、镓-铟-锡-锌、镓-铟中的任意一种。
所述液态金属微粒采用超声细胞破碎仪制备，在无水乙醇中加入液态金属，超声分散1~10min，离心后得到20 nm~10 μm的液态金属微纳米颗粒。
所述颜填料为氧化铁、氧化锌、二氧化钛、二氧化硅中的至少两种。
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
所述溶剂为重量比为1:1~3:1的二甲苯和正丁醇。
所述助剂为含有润湿分散剂、防沉剂、消泡剂、流平剂的混合物。
所述润湿分散剂为聚醚改性聚有机硅氧烷、阴离子型润湿分散剂、低分子量不饱和多元羧酸聚合物中的一种或多种；所述消泡剂为BYK051、054 中的一种；所述流平剂为BYK系列的300；所述防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡中至少两种。
所述润湿分散剂为BYK 系列的103、104、161、163和德谦系列的903、904中的一种或多种。
所述固化剂为改性胺类固化剂，选自2650、2660中的一种或者两种。
如上所述基于液态金属的海洋防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
1）在环氧树脂中加入溶剂、液体金属微粒、颜填料及助剂，搅拌分散均匀；然后研磨至细度小于40 μm，制得甲组分；
2）使用前将配置好的甲组份和乙组分搅拌混合均匀得到防腐涂料。
本发明的基于液体金属的防腐涂料，可通过喷涂或刷涂方式涂覆于表面喷砂处理的低碳钢板上(150×250×1.5mm)，防腐涂层的厚度为50~100 μm。
本发明产生的涂层在金属表面附着力好，抗冲击强度高、柔韧性好、耐腐蚀性能好。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，通过以下实施例进行说明：
实施例1：
1）采用超声细胞破碎仪制备，在无水乙醇中加入镓铟锡合金，超声分散2min后，离心后，得到500 nm~3 μm的液态金属合金微纳米颗粒。
2）将环氧树脂（E20）40g、二甲苯与正丁醇（质量比2:1）混合搅拌均匀 40g，再依次加入二氧化钛2.0g、氧化铁5g、镓铟锡合金颗粒6g,BYK 161 0.55g， BYK 051 0.25g， BYK300 0.25g，有机膨润土 0.5g、气相二氧化硅0.25g 混合、高速分散30分钟，然后球磨8h得到防腐涂料，使用前与固化剂2650混合，搅拌分散均匀，进行涂覆。
3）性能测试
涂层厚度： 52 μm；
中性盐雾实验（1000 h），漆膜无起泡、无脱落、无锈蚀；
耐盐水性（5% 的氯化钠溶液、25oC、1000h）：漆膜无起泡、无脱落、无锈蚀。
实施例2：
1）采用超声细胞破碎仪制备，在无水乙醇中加入镓铟合金，超声分散4min后，离心后，得到100 nm~1 μm的液态金属合金微纳米颗粒。
2）将环氧树脂（E44） 42g、二甲苯与正丁醇（质量比2:1）混合搅拌均匀 50g，再依次加入氧化锌2g、氧化铁6g、镓-铟合金颗粒5g, BYK 163 0.5g， BYK 051 0.25g， BYK 3000.25g，有机膨润土 0.6g、聚酰胺蜡0.25g 混合、高速分散30分钟，然后球磨8h得到防腐涂料，使用前与固化剂2660混合，搅拌分散均匀，进行涂覆。
3）性能测试结果
涂层厚度： 61 μm；
中性盐雾实验（1000 h），漆膜无起泡、无脱落、无锈蚀；
耐盐水性（5% 的氯化钠溶液、25oC、1000h）：漆膜无起泡、无脱落、无锈蚀；
柔韧性：1mm；
附着力：0级；
耐冲击性：50Kg·cm。
实施例3：
1）采用超声细胞破碎仪制备，在无水乙醇中加入镓-铟-锡-锌合金，超声分散6min后，离心后，得到100 nm~600nm的液态金属合金微纳米颗粒。
2）将环氧树脂（E51） 42g、二甲苯与正丁醇（质量比2:1）混合搅拌均匀 50g，再依次加入氧化锌2g、氧化铁10g、镓-铟-锡-锌合金颗粒7g, 德谦903 0.65g， BYK 051 0.25g，BYK 300 0.25g，有机膨润土 0.6g、气相二氧化硅0.25g 混合、高速分散30分钟，然后球磨8h得到防腐涂料，使用前与固化剂2650混合，搅拌分散均匀，进行涂覆。
3）性能测试结果
涂层厚度： 82 μm；
中性盐雾实验（2000 h），漆膜无起泡、无脱落、无锈蚀；
耐盐水性（5% 的氯化钠溶液、25oC、2000h）：漆膜无起泡、无脱落、无锈蚀；
柔韧性：1mm；
附着力：0级；
耐冲击性：50Kg·cm。

Claims (10)

1.一种基于液态金属的海洋防腐涂料，其特征在于该涂料包括甲组分和乙组分，其中，甲组分的组成及各组分的质量百分比为：液态金属微粒 0.5%-10.0%、颜填料 5%-20.0%、环氧树脂 35.0%-60.0%、溶剂 30.0%-50.0%、助剂 0.5%-3.0%；乙组分包括固化剂和溶剂，固化剂和溶剂的质量比为3:7 ~ 7:3。
2.如权利要求1所述的海洋防腐涂料，其特征在于所述甲组分和乙组分的质量比为2:1~10:1。
3.如权利要求1所述的海洋防腐涂料，其特征在于所述液态金属的熔点为0~40 ℃。
4.如权利要求1或3所述的海洋防腐涂料，其特征在于所述液态金属为镓-铟-锡、镓-铟-锡-锌、镓-铟中的任意一种。
5.如权利要求1所述的海洋防腐涂料，其特征在于所述液态金属微粒采用超声细胞破碎仪制备，在无水乙醇中加入液态金属，超声分散1~10min，离心后得到20 nm~10 μm的液态金属微纳米颗粒。
6.如权利要求1所述的海洋防腐涂料，其特征在于所述颜填料为氧化铁、氧化锌、二氧化钛、二氧化硅中的至少两种；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂；所述助剂为含有润湿分散剂、防沉剂、消泡剂、流平剂的混合物；所述溶剂为重量比为1:1~3:1的二甲苯和正丁醇；所述固化剂为改性胺类固化剂，选自2650、2660中的一种或者两种。
7.如权利要求6所述的海洋防腐涂料，其特征在于所述润湿分散剂为聚醚改性聚有机硅氧烷、阴离子型润湿分散剂、低分子量不饱和多元羧酸聚合物中的一种或多种；所述消泡剂为BYK051、054 中的一种；所述流平剂为BYK系列的300；所述防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡中的至少两种。
8.如权利要求7所述的海洋防腐涂料，其特征在于所述润湿分散剂为BYK 系列的103、104、161、163和德谦系列的903、904中的一种或多种。
9.如权利要求1所述基于液态金属的海洋防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
1）在环氧树脂中加入溶剂、液体金属微粒、颜填料及助剂，搅拌分散均匀；然后研磨至细度小于40 μm，制得甲组分；
2）使用前将配置好的甲组分和乙组分搅拌混合均匀得到防腐涂料。
10.如权利要求1所述的海洋防腐涂料，其特征在于所述防腐涂料通过喷涂或刷涂方式涂覆于经表面喷砂处理的基底上，防腐涂层的厚度为50~100 μm。
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