CN109054592A - 舰船水线以上用的防腐耐候涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舰船水线以上用的防腐耐候涂料及其制备方法，防腐耐候涂料含有质量配比为1：1：0.2的甲组分、乙组分和丙组分；其中，所述甲组分包含的组分及各组分质量份如下：环氧固化剂50～60份；消泡剂0.2～0.5份；去离子水70～90份；流变剂2～4份；超细滑石粉5～10份；沉淀硫酸钡5～10份；所述乙组分包含的组分及各组分质量份如下：环氧树脂200~240份；所述丙组分包含的组分及各组分质量份如下：高熵合金纳米粉20~30份。本发明具有高硬度，高热稳定性，良好的抗氧化、抗腐蚀性、抗磨损性和耐候性，耐盐雾性好、漆膜致密，防水抗渗透性好，附着力强，具有较长的使用寿命。

Description

舰船水线以上用的防腐耐候涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种舰船水线以上用的防腐耐候涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。

背景技术

目前，随着我国海洋经济迅猛发展和海军各种舰船及航母的列装，大型舰船和航母防腐已成为发展中急需解决的重要课题。因为长期处于盐雾度极高的海洋环境中腐蚀现象极为普遍，腐蚀的危害降低船体钢结构的强度缩短使用寿命，还会增加航行阻力降低航速。因腐蚀导致船体结构损坏和破坏，财产甚至生命的损失屡见不鲜，腐蚀是影响其寿命的最大因素之一。根据舰船结构特点，腐蚀区域主要分为4部分：水线以下、水线区、水线以上及上层建筑及船舱内部。不同腐蚀区域腐蚀方式有明显差异，腐蚀速率也有很大区别。水线以上区域所用防腐涂料要求涂料不仅具备足够的防腐性能，还要具有一定的耐候性。防锈涂料底漆性能指标要求如下：高性能，使用寿命长，具有良好的附着力能够吸附面漆防止脱落。防锈底漆主要有以下2类：一是氯化橡胶防锈涂料，主要以氯化橡胶改性树脂为基体，加固流平剂、滑石粉、云贝母及磷酸锌等助剂，使用时间3年左右。二是纯改性环氧树脂防锈底漆，添加改性剂和助剂后可使用5年。

目前，我国生产的舰船水线以上用的防腐耐候涂料存在着以下缺点：

(1)氯化橡胶防锈涂料固含量较低易受溶剂侵蚀，涂层不够致密，防水抗渗透性不好，附着力差、耐海水性、防冲击性不好等问题。

(2)纯改性环氧树脂防锈涂料力学性能较差，漆膜硬度太高。

(3)腐蚀防护作用不理想，使用时间不超过5年。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种舰船水线以上用的防腐耐候涂料，它具有高硬度，高热稳定性，良好的抗氧化、抗腐蚀性、抗磨损性和耐候性，耐盐雾性好、漆膜致密，防水抗渗透性好，附着力强，具有较长的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种舰船水线以上用的防腐耐候涂料，它含有质量配比为1：1：0.2的甲组分、乙组分和丙组分；其中，

所述甲组分包含的组分及各组分质量份如下：

环氧固化剂50～60份；

消泡剂0.2～0.5份；

去离子水70～90份；

流变剂2～4份；

超细滑石粉5～10份；

沉淀硫酸钡5～10份；

所述乙组分包含的组分及各组分质量份如下：

环氧树脂200～240份；

所述丙组分包含的组分及各组分质量份如下：

高熵合金纳米粉20～30份。

进一步，所述消泡剂为消泡剂BYK-024。

进一步，所述流变剂为流变剂1010。

进一步，所述高熵合金纳米粉的粒径为500～800nm。

进一步，所述高熵合金纳米粉的制备工艺如下：

1)将纯度为99.99％以上的Ti，Co，Cr，Fe，Si五种粉末按照原子比1:1:1:1:1进行配置并均匀混合，球磨至3～4μm；

2)将球磨后的粉末熔化形成金属液后，加注到喷射沉积成型机的金属液包中，通入气压为0.9～1.2Mpa的高压氮气将金属液在雾化室雾化，然后沉积至基体上，并冷却，从而获得基体上的粒径4～5μm的高熵合金颗粒；

3)将高熵合金颗粒进行深冷处理，在液氮条件下浸泡后进行球磨至1～2μm；

4)将步骤3)球磨后的高熵合金颗粒再进行深冷处理，在液氮条件下浸泡后进行球磨至500～800nm，将获得的高熵合金纳米粉浸泡在液氮中获得丙组分。

进一步，在步骤2)中，沉积距离为700mm，冷却速度为10℃/s。

进一步，所述高熵合金纳米粉的成分为TiCoCrFeSi。

本发明还提供了一种舰船水线以上用的防腐耐候涂料的制备方法，方法的步骤中含有：

S1：按照各组分质量份将去离子水、消泡剂、流变剂、超细滑石粉和沉淀硫酸钡搅拌后球磨至浆料细度小于10μm之后出料获得浆料；

S2：将获得的浆料按照相应的质量份加入环氧固化剂，然后搅拌获得甲组分；

S3：施工时，将所述甲组分、乙组分和丙组分按质量配比为1:1：0.2配好，先将丙组分和乙组分搅拌混合，以便使高熵合金纳米粉均匀分散，再加入甲组分混合搅拌，熟化后即可使用。

进一步，在步骤S1中，以200r/min的速度搅拌10min后球磨。

采用了上述技术方案后，本发明的舰船水线以上用的防腐耐候涂料及制备方法通过添加具有高硬度，高热稳定性，良好的抗氧化、抗腐蚀性和抗磨损性，高熵合金纳米粉，在深冷条件下和环氧树脂混合，分散均匀，不团聚，能有效提高涂料的耐腐蚀性和耐候性。使用本发明舰船水线以上用的防腐耐候涂料耐盐雾性好、漆膜致密，防水抗渗透性好，附着力强，具有较长的使用寿命。

附图说明

图1为本发明制备高熵合金纳米粉的设备图；

其中1-高熵合金金属液；2-金属液包；3-雾化室；4、冷却器；5-关闭阀；6-密封塞；7-高熵合金颗粒；8-基体。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

一种舰船水线以上用的防腐耐候涂料，它含有质量配比为1：1：0.2的甲组分、乙组分和丙组分；其中，

所述甲组分包含的组分及各组分质量份如下：

环氧固化剂50份；

消泡剂0.2份；

去离子水70份；

流变剂2份；

超细滑石粉5份；

沉淀硫酸钡5份；

所述乙组分包含的组分及各组分质量份如下：

环氧树脂200份；

所述丙组分包含的组分及各组分质量份如下：

高熵合金纳米粉20份。

在本实施例中，所述环氧树脂可以为3961-1。

所述环氧固化剂可以为水溶性固化剂3986，其与环氧树脂为3961-1交联反应形成网状结构，漆膜致密，防水抗渗透性好，附着力强。

所述消泡剂可以为消泡剂BYK-024。

所述流变剂可以为流变剂1010。

所述高熵合金纳米粉的粒径为500～800nm，其成分为TiCoCrFeSi，具有高硬度，高热稳定性，良好的抗氧化、抗腐蚀性和抗磨损性，能有效提高涂料的耐腐蚀性和耐候性，高熵合金纳米粉在深冷条件下加入环氧树脂不团聚易均匀分散。

所述高熵合金纳米粉的制备工艺如下：

1)将纯度为99.99％以上的Ti，Co，Cr，Fe，Si五种粉末按照原子比1:1:1:1:1进行配置并均匀混合，球磨至3～4μm；

2)将球磨后的粉末在坩埚熔炼炉氮气气氛保护下熔化形成金属液后，加注到喷射沉积成型机的金属液包中，通入气压为0.9～1.2Mpa的高压氮气将金属液在雾化室雾化，然后沉积至基体上，并冷却，从而获得基体上的粒径4～5μm的高熵合金颗粒；喷射沉积成型机的具体结构如图1所示；

3)将高熵合金颗粒进行深冷处理，在液氮-196℃条件下浸泡24h后进行球磨至1～2μm；

4)将步骤3)球磨后的高熵合金颗粒再进行深冷处理，在液氮-196℃条件下浸泡24h后进行球磨至500～800nm，将获得的高熵合金纳米粉浸泡在液氮中获得丙组分。

在步骤2)中，沉积距离为700mm，冷却速度为10℃/s。

该舰船水线以上用的防腐耐候涂料的制备方法，方法的步骤中含有：

S1：按照各组分质量份将去离子水、消泡剂、流变剂、超细滑石粉和沉淀硫酸钡加入搅拌器中，在低速200r/min的速度搅拌10min后，搅拌器中加入氧化锆珠和玻璃珠以1000r/min速度研磨40min，浆料细度小于10μm之后出料获得浆料；

S2：将获得的浆料按照相应的质量份加入环氧固化剂，然后搅拌获得甲组分；

S3：施工时，将所述甲组分、乙组分和丙组分按质量配比为1:1：0.2配好，先将丙组分密封盖打开将液氮释放，在深冷条件下将丙组分和乙组分混合，均匀搅拌使高熵合金纳米粉不团聚，均匀分散，再加入甲组分混合搅拌，熟化10分钟后即可使用。

实施例二

一种舰船水线以上用的防腐耐候涂料，它含有质量配比为1：1：0.2的甲组分、乙组分和丙组分；其中，

所述甲组分包含的组分及各组分质量份如下：

环氧固化剂55份；

消泡剂0.3份；

去离子水80份；

流变剂3份；

超细滑石粉8份；

沉淀硫酸钡8份；

所述乙组分包含的组分及各组分质量份如下：

环氧树脂220份；

所述丙组分包含的组分及各组分质量份如下：

高熵合金纳米粉25份。

在本实施例中，所述环氧树脂可以为3961-1。

所述环氧固化剂可以为水溶性固化剂3986，其与环氧树脂为3961-1交联反应形成网状结构，漆膜致密，防水抗渗透性好，附着力强。

所述消泡剂可以为消泡剂BYK-024。

所述流变剂可以为流变剂1010。

所述高熵合金纳米粉的粒径为500～800nm，其成分为TiCoCrFeSi，具有高硬度，高热稳定性，良好的抗氧化、抗腐蚀性和抗磨损性，能有效提高涂料的耐腐蚀性和耐候性，高熵合金纳米粉在深冷条件下加入环氧树脂不团聚易均匀分散。

所述高熵合金纳米粉的制备工艺如下：

1)将纯度为99.99％以上的Ti，Co，Cr，Fe，Si五种粉末按照原子比1:1:1:1:1进行配置并均匀混合，球磨至3～4μm；

2)将球磨后的粉末在坩埚熔炼炉氮气气氛保护下熔化形成金属液后，加注到喷射沉积成型机的金属液包中，通入气压为0.9～1.2Mpa的高压氮气将金属液在雾化室雾化，然后沉积至基体上，并冷却，从而获得基体上的粒径4～5μm的高熵合金颗粒；

3)将高熵合金颗粒进行深冷处理，在液氮-196℃条件下浸泡24h后进行球磨至1～2μm；

4)将步骤3)球磨后的高熵合金颗粒再进行深冷处理，在液氮-196℃条件下浸泡24h后进行球磨至500～800nm，将获得的高熵合金纳米粉浸泡在液氮中获得丙组分。

在步骤2)中，沉积距离为700mm，冷却速度为10℃/s。

该舰船水线以上用的防腐耐候涂料的制备方法，方法的步骤中含有：

S1：按照各组分质量份将去离子水、消泡剂、流变剂、超细滑石粉和沉淀硫酸钡加入搅拌器中，在低速200r/min的速度搅拌10min后，搅拌器中加入氧化锆珠和玻璃珠以1000r/min速度研磨40min，浆料细度小于10μm之后出料获得浆料；

S2：将获得的浆料按照相应的质量份加入环氧固化剂，然后搅拌获得甲组分；

S3：施工时，将所述甲组分、乙组分和丙组分按质量配比为1:1：0.2配好，先将丙组分密封盖打开将液氮释放，在深冷条件下将丙组分和乙组分混合，均匀搅拌使高熵合金纳米粉不团聚，均匀分散，再加入甲组分混合搅拌，熟化10分钟后即可使用。

实施例一

一种舰船水线以上用的防腐耐候涂料，它含有质量配比为1：1：0.2的甲组分、乙组分和丙组分；其中，

所述甲组分包含的组分及各组分质量份如下：

环氧固化剂60份；

消泡剂0.5份；

去离子水90份；

流变剂4份；

超细滑石粉10份；

沉淀硫酸钡10份；

所述乙组分包含的组分及各组分质量份如下：

环氧树脂240份；

所述丙组分包含的组分及各组分质量份如下：

高熵合金纳米粉30份。

在本实施例中，所述环氧树脂可以为3961-1。

所述环氧固化剂可以为水溶性固化剂3986，其与环氧树脂为3961-1交联反应形成网状结构，漆膜致密，防水抗渗透性好，附着力强。

所述消泡剂可以为消泡剂BYK-024。

所述流变剂可以为流变剂1010。

所述高熵合金纳米粉的粒径为500～800nm，其成分为TiCoCrFeSi，具有高硬度，高热稳定性，良好的抗氧化、抗腐蚀性和抗磨损性，能有效提高涂料的耐腐蚀性和耐候性，高熵合金纳米粉在深冷条件下加入环氧树脂不团聚易均匀分散。

所述高熵合金纳米粉的制备工艺如下：

1)将纯度为99.99％以上的Ti，Co，Cr，Fe，Si五种粉末按照原子比1:1:1:1:1进行配置并均匀混合，球磨至3～4μm；

2)将球磨后的粉末在坩埚熔炼炉氮气气氛保护下熔化形成金属液后，加注到喷射沉积成型机的金属液包中，通入气压为0.9～1.2Mpa的高压氮气将金属液在雾化室雾化，然后沉积至基体上，并冷却，从而获得基体上的粒径4～5μm的高熵合金颗粒；

3)将高熵合金颗粒进行深冷处理，在液氮-196℃条件下浸泡24h后进行球磨至1～2μm；

4)将步骤3)球磨后的高熵合金颗粒再进行深冷处理，在液氮-196℃条件下浸泡24h后进行球磨至500～800nm，将获得的高熵合金纳米粉浸泡在液氮中获得丙组分。

在步骤2)中，沉积距离为700mm，冷却速度为10℃/s。

该舰船水线以上用的防腐耐候涂料的制备方法，方法的步骤中含有：

S1：按照各组分质量份将去离子水、消泡剂、流变剂、超细滑石粉和沉淀硫酸钡加入搅拌器中，在低速200r/min的速度搅拌10min后，搅拌器中加入氧化锆珠和玻璃珠以1000r/min速度研磨40min，浆料细度小于10μm之后出料获得浆料；

S2：将获得的浆料按照相应的质量份加入环氧固化剂，然后搅拌获得甲组分；

S3：施工时，将所述甲组分、乙组分和丙组分按质量配比为1:1：0.2配好，先将丙组分密封盖打开将液氮释放，在深冷条件下将丙组分和乙组分混合，均匀搅拌使高熵合金纳米粉不团聚，均匀分散，再加入甲组分混合搅拌，熟化10分钟后即可使用。

针对上述实施例一到实施例三得到的舰船水线以上用的防腐耐候涂料进行涂料性能指标检测，包括涂膜厚度、光泽度、附着力、硬度、抗冲击强度、耐水性、耐盐水性。检测方法如下：

1)涂膜厚度的测定

根据GB/T 13452.2-92，以测厚仪测定漆膜厚度，在漆膜完全干燥并形成硬膜的前提下，将测厚仪放置在样板表面，确保测厚仪与仪器垂直，然后转动表盘以使测厚仪量程大于漆膜厚度，按下测量按钮，待表头不再转动时读数，同一个板测三次然后求平均值，误差不应超过±2μm，且测试点距离不能太近。

2)涂膜光泽度的确定

根据GB 9754-88，在对光泽度计进行先高光泽度后低光度的校准之后，然后对同一个板不同点读数，取3个点，误差不小于5个单位，然后求平均值。

3)漆膜附着力的测定(漆膜的划格实验)

按GB/T 9286-1998，将板平放在桌面上以保证实验过程样板不会变形。手握划格器，均匀施力匀速地在样板上横着划一段距离的划痕，然后保持相同的力度与速度与之前的划痕成90°再划一段相同的距离，得到格阵，观察漆膜脱落程度，若脱落得太厉害，用软毛刷沿着格阵线的方向刷一刷再观察效果。同一块板在不同的部位至少测试三次，若三次结果差值超过一个单位等级，则作废。

4)涂膜硬度的测定

按照GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，参照GB/T 13452.2-92在确保漆膜厚度误差不大的情况下，准备6B(软)到6H(硬)的铅笔各一支，利用小车按照铅笔从硬到软的顺序用铅笔在涂膜的表面上推进至少7mm，观察漆膜破损情况，可借助橡皮轻擦表面以方便观察，不能损伤涂膜表面的铅笔硬度即为漆膜硬度。

5)漆膜抗冲击性能的测定(快速变形实验)

按照GB/T 20624.2-2006，先将重锤提升到导管上最高高度固定，再将漆膜样板平贴放在实验装置底座的支撑面上，在确保每冲击点与边缘之间的距离不小于15mm的前提下，释放重锤，使其自由下落到冲头上。升高重锤，取出样板并用放大镜观察，若样板有明显的裂纹，降低重锤高度，重复前面的实验步骤，直至首次观察不到明显裂纹，记录此时的冲击强度。

6)漆膜耐水性的测定

按照GB/T 1733-93，采用浸水实验法，将样板浸泡在蒸馏水中，样板之间不应贴合，每天观察漆膜是否有失光、发白、起泡、起皱、生锈等现象，若出现，则记录时间，单位：天。

7)耐盐水性

按照GB/T 10834-1989，将样板浸泡于预先配制好的5％氯化钠水溶液中，每天观察是否出现失光、变色、生锈、起泡、脱落和裂纹等破坏现象，观察时，用自来水冲洗样板表面，并用软布轻轻擦拭样板表面，在观察到破坏现象的那天，记录时间，单位：天。

检测后的性能指标结果如下表1所示：

表1

经过上述3种实施例方法以及多次实验制备的舰船水线以上用的防腐耐候涂料，通过添加具有高硬度，高热稳定性，良好的抗氧化、抗腐蚀性和抗磨损性高熵合金纳米粉，在深冷条件下和环氧树脂混合，分散均匀不团聚，能有效提高涂料的耐腐蚀性和耐候性。使用本发明舰船水线以上用的防腐耐候涂料耐盐雾性好、漆膜致密，防水抗渗透性好，附着力强，具有较长的使用寿命。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种舰船水线以上用的防腐耐候涂料，其特征在于它含有质量配比为1：1：0.2的甲组分、乙组分和丙组分；其中，

所述甲组分包含的组分及各组分质量份如下：

环氧固化剂50～60份；

消泡剂0.2～0.5份；

去离子水70～90份；

流变剂2～4份；

超细滑石粉5～10份；

沉淀硫酸钡5～10份；

所述乙组分包含的组分及各组分质量份如下：

环氧树脂200~240份；

所述丙组分包含的组分及各组分质量份如下：

高熵合金纳米粉20~30份。

2.根据权利要求1所述的舰船水线以上用的防腐耐候涂料，其特征在于：所述消泡剂为消泡剂BYK-024。

3.根据权利要求1所述的舰船水线以上用的防腐耐候涂料，其特征在于：所述流变剂为流变剂1010。

4.根据权利要求1所述的舰船水线以上用的防腐耐候涂料，其特征在于：所述高熵合金纳米粉的粒径为500～800nm。

5.根据权利要求1所述的舰船水线以上用的防腐耐候涂料，其特征在于：所述高熵合金纳米粉的制备工艺如下：

1）将纯度为99.99% 以上的Ti，Co，Cr，Fe，Si五种粉末按照原子比1:1:1:1:1进行配置并均匀混合，球磨至3～4μm；

2）将球磨后的粉末熔化形成金属液后，加注到喷射沉积成型机的金属液包中，通入气压为0.9～1.2Mpa的高压氮气将金属液在雾化室雾化，然后沉积至基体上，并冷却，从而获得基体上的粒径4～5μm 的高熵合金颗粒；

3）将高熵合金颗粒进行深冷处理，在液氮条件下浸泡后进行球磨至1～2μm；

4）将步骤3）球磨后的高熵合金颗粒再进行深冷处理，在液氮条件下浸泡后进行球磨至500～800nm，将获得的高熵合金纳米粉浸泡在液氮中获得丙组分。

6.根据权利要求5所述的舰船水线以上用的防腐耐候涂料，其特征在于：在步骤2）中，沉积距离为700mm，冷却速度为10℃/s。

7.根据权利要求1所述的舰船水线以上用的防腐耐候涂料，其特征在于：所述高熵合金纳米粉的成分为TiCoCrFeSi。

8.一种如权利要求1至7中任一项所述的舰船水线以上用的防腐耐候涂料的制备方法，其特征在于方法的步骤中含有：

S1：按照各组分质量份将去离子水、消泡剂、流变剂、超细滑石粉和沉淀硫酸钡搅拌后球磨至浆料细度小于10μm之后出料获得浆料；

S2：将获得的浆料按照相应的质量份加入环氧固化剂，然后搅拌获得甲组分；

S3：施工时，将所述甲组分、乙组分和丙组分按质量配比为1:1：0.2配好，先将丙组分和乙组分搅拌混合，以便使高熵合金纳米粉均匀分散，再加入甲组分混合搅拌，熟化后即可使用。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，以200 r/min的速度搅拌10min后球磨。