CN109762462B - 一种具有阻隔性的防腐涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有阻隔性的防腐涂料，属于水性涂料领域。该防腐涂料，按照重量份数计，由以下组分组成：聚芳醚砜涂料60～90份，改性的二维纳米TiO2片层1～20份，流平剂0.2～3份，分散剂0.1～2份，成膜助剂0.5～5份，消泡剂0.1～2份，附着力促进剂0.5～2份。所述的改性的二维超薄纳米TiO2片层是将二维超薄纳米TiO2片层加入硅烷偶联剂进行表面改性后得到的；所述的改性的二维超薄纳米TiO2片层的厚度为10‑50nm，纳米片展宽100～500nm。本发明的防腐涂料具有良好的阻隔性。
Description
技术领域
本发明属于水性涂料领域，特别是涉及一种具有阻隔性的防腐涂料。
背景技术
随着科技进步，现代工业化的进程不断加快，腐蚀问题日趋严重化。腐蚀遍及国民经济的各个部门，给国民经济带来巨大的损失，如对于机械零部件的严重腐蚀，每年因腐蚀而报废的损失的钢铁设备及金属部件达到年产量的百分之三十，发达国家每年因腐蚀造成的经济损失占国民生产总值的2％以上，腐蚀的巨大危害不仅表现在经济损失上，还会带来巨大的资源浪费、加剧环境污染、人员伤亡及阻碍新技术的发展，因此，防腐越来越受到世界各国的重视。在各种防腐措施中，利用防腐涂料来防腐最为经济、实用，而且喷涂工艺简单易行。
目前，钢铁设备表面的使用最广泛的防腐蚀涂料是环氧体系和聚氨酯体系，由防腐底漆、中间涂层以及面漆三部分构成防腐涂层，但由于多层涂料配合使用使其喷涂技术难度加大、喷涂工艺复杂，而且防腐性能随着环境温度的提高明显下降。聚芳醚砜超细粉，是一种特种工程涂料，但其成膜后阻隔性能不够好，使其防腐能力有限等缺点限制了其应用范围。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种具有阻隔性的防腐涂料。该防腐涂料具有良好的阻隔性。
本发明提供一种具有阻隔性的防腐涂料，按照重量份数计，由以下组分组成：
聚芳醚砜涂料60～90份，改性的二维纳米TiO2片层1～30份，流平剂0.2～3份，分散剂0.1～2份，成膜助剂0.5～5份，消泡剂0.1～2份，附着力促进剂0.5～2份。
所述的改性的二维超薄纳米TiO2片层是将二维超薄纳米TiO2片层加入硅烷偶联剂进行表面改性后得到的；
所述的改性的二维超薄纳米TiO2片层的厚度为10-50nm，纳米片展宽100～500nm。
优选的是，所述的聚芳醚砜涂料的粘度0.65-0.9Pa·s。
优选的是，所述的二维超薄纳米TiO2片层的制备方法，包括：
在氮气保护下，向乙二醇中加入四氯化钛，加热至回流，然后加入水反应，得到二维超薄纳米TiO2；
优选的是，所述步骤一中乙二醇与四氯化钛的体积比为(5-100)：1，四氯化钛与水的体积比为(1-4)：1。
优选的是，所述的硅烷偶联剂为KH550。
优选的是，所述的消泡剂为BYK 057、EL2600、EL2609中的一种或两种。
优选的是，所述的流平剂为BYK306、EL2503、EL2537中的一种或两种。
优选的是，所述的分散剂为BYK110、EL2310、EL2311中的一种或两种。
优选的是，所述的附着力促进剂为EL9030、EL9041、EL9060中的一种或两种。
优选的是，所述的成膜助剂为JS-V966或AMP-95中的一种或两种。
本发明的有益效果
本发明提供一种具有阻隔性的防腐涂料，该材料是聚芳醚砜涂料为基质，通过加入改性的二维无机纳米片层材料和助剂，起到协同增效的技术效果，赋予聚芳醚砜特种工程涂料优异的防腐性能和良好的阻隔性能。通过加入二维无机纳米TiO2，对其进行表面修饰后实现了氨基与聚芳醚砜中的酯基形成强的氢键作用，使片层与聚芳醚砜之间有很强的结合力促使氨基与聚芳醚砜之间具有很好的相容性及分散性，无机片层TiO2具有不可渗透性，而且二维无机纳米片层在聚合物基体中的分布具有各向同性，片层的加入形成物理障碍大大延长了渗透分子在PESC中的渗透路径，降低渗透分子的扩散速率，片层的加入也降低渗透分子的溶解度，实现了二维纳米TiO2在聚芳醚砜中的阻隔性，同时，片层的加入在一定程度上提高了纳米复合薄膜的表面疏水性，使聚芳醚砜的防腐性能得到明显改进。
具体实施方式
本发明首先提供一种具有阻隔性的防腐涂料，按照重量份数计，由以下组分组成：
聚芳醚砜涂料60～90份，改性的二维纳米TiO2片层1～30份，流平剂0.2～3份，分散剂0.1～2份，成膜助剂0.5～5份，消泡剂0.1～2份，附着力促进剂0.5～2份；优选为：聚芳醚砜涂料77～90份，改性的二维纳米TiO2片层8～21份，流平剂0.5份，分散剂0.1份，成膜助剂0.5份，消泡剂0.4份，附着力促进剂0.5份；
所述的聚芳醚砜涂料聚芳醚砜涂料的粘度0.65-0.9Pa·s，更优选0.84Pa·s，当粘度过高或过低时，会影响涂料的成膜性能。
优选的是，所述的改性的二维超薄纳米TiO2片层的厚度为10-50nm，优选为20nm，纳米片展宽100～500nm，优选为200nm。本发明限定该改性的二维超薄纳米TiO2片层的厚度和宽度，当厚度过高或过低时，影响二维无机纳米材料的各向同性，从而降低阻隔性能打不到理想的防腐效果。当宽度过高或过低时，当宽度过大是会影响片层在聚芳醚砜基体树脂中的分散性，当宽度过低时起不到阻隔防腐的效果。
按照本发明，所述的改性的二维超薄纳米TiO2片层是将二维超薄纳米TiO2片层加入硅烷偶联剂进行表面改性后得到的；所述的二维超薄纳米TiO2片层和硅烷偶联剂的质量比为(1～20)：(0.2～5)，更优选为(6～12)：(2～6)；所述的硅烷偶联剂优选为KH550，所述的加入硅烷偶联剂的反应温度优选为60～80℃，时间优选为2-6h；
所述的二维超薄纳米TiO2片层的制备方法，包括：
在氮气保护下，向乙二醇中加入四氯化钛，加热至回流，然后加入水反应，反应结束后，降温至室温，离心分离洗涤后得到二维超薄纳米TiO2片层；所述的反应时间优选为30min-5h；更优选为2-4h，所述乙二醇与四氯化钛的体积比优选为(5-100)：1，更优选为(5-6)：1，，四氯化钛与水的体积比优选为(1-4)：1，更优选为(1-1.25)：1；所述的乙二醇作为导向剂；
按照本发明，所述的消泡剂优选为BYK 057、EL2600、EL2609中的一种或两种；所述的流平剂优选为BYK306、EL2503、EL2537中的一种或两种；所述的分散剂优选为BYK110、EL2310、EL2311中的一种或两种；所述的附着力促进剂优选为EL9030、EL9041、EL9060中的一种或两种；所述的成膜助剂优选为JS-V966、AMP-95中的一种或两种。
本发明的一种具有阻隔性的防腐涂料的制备方法，按照常规工艺即可，没有特殊限制，优选先将聚芳醚砜涂料溶于溶剂中搅拌，所述的溶剂优选为DMAC，搅拌形成固含量50％的均质溶液，然后加入改性的二维纳米TiO2片层、流平剂、分散剂、成膜助剂、消泡剂和附着力促进剂继续搅拌混合均匀，得到具有阻隔性的防腐涂料。
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
在氮气保护下，向3.0L乙二醇中加入0.5L四氯化钛，加热至回流，加入0.5L水与四氯化钛反应，反应2.0h后，降温至室温，进行离心分离、洗涤，得到二维超薄纳米TiO2片层(二维纳米TiO2片层厚度为20nm，纳米片展宽200nm)。将聚芳醚砜涂料(粘度为0.84Pa·s)90份溶于DMAC中，不断搅拌形成固含量50％的均质溶液、二维纳米TiO2片层6份加入硅烷偶联剂KH550 2份在70℃下反应4h，湿法表面改性后(改性后的二维纳米TiO2片层厚度为20nm，纳米片展宽200nm)，分散于DMAC中，超声分散，将上述两溶液混合后高速搅拌均匀，加入流平剂BYK306：0.5份、分散剂BYK110：0.1份、成膜助剂JS-V966：0.5份、消泡剂BYK 057：0.4份、附着力促进剂EL9030：0.5份，继续搅拌至混匀，得到具有阻隔性的防腐涂料；
通过空气喷涂方法，将具有阻隔性的防腐涂料喷涂于表面处理过的马口铁表面，进行梯度升温至240℃，干燥处理6小时，冷却至室温后以供测试。
对上述实施例1的防腐涂料进行防腐性能测试。涂层性能指标如表1
实施例2
在氮气保护下，向3.0L乙二醇中加入0.5L四氯化钛，加热至回流，加入0.5L水与四氯化钛反应，反应2.0h后，降温至室温，进行离心分离、洗涤，得到二维超薄纳米TiO2片层(二维纳米TiO2片层厚度为20nm，纳米片展宽200nm)。
将聚芳醚砜涂料(粘度为0.84Pa·s)80份溶于DMAC中，不断搅拌形成固含量50％的均质溶液、二维纳米TiO2片层12份加入硅烷偶联剂KH550 6份在70℃下反应4h，湿法表面改性后(改性后的二维纳米TiO2片层厚度为20nm，纳米片展宽200nm)，分散于DMAC中，超声分散，将上述两溶液混合后高速搅拌均匀，加入流平剂EL2503：0.5份、分散剂EL2310：0.1份、成膜助剂AMP-95：0.5份、消泡剂EL2600：0.4份、附着力促进剂EL9041：0.5份，继续搅拌至混匀，得到具有阻隔性的防腐涂料
通过空气喷涂方法，将具有阻隔性的防腐涂料喷涂于表面处理过的马口铁表面，进行梯度升温至240℃，干燥处理6小时，冷却至室温后以供测试。
对上述实施例2的防腐涂料进行防腐性能测试。涂层性能指标如表1
实施例3
在氮气保护下，向5.0L乙二醇中加入1.0L四氯化钛，加热至回流，加入0.8L水与四氯化钛反应，反应4.0h后，降温至室温，进行离心分离、洗涤，得到二维超薄纳米TiO2片层(二维纳米TiO2片层厚度为20nm，纳米片展宽200nm)。
将聚芳醚砜涂料(粘度为0.84Pa·s)84.5份溶于DMAC中，不断搅拌形成固含量50％的均质溶液、二维纳米TiO2片层9份加入硅烷偶联剂KH550 4.5份在70℃下反应4h，湿法表面改性后(改性后的二维纳米TiO2片层厚度为20nm，纳米片展宽200nm)，分散于DMAC中，超声分散，将上述两溶液混合后高速搅拌均匀，加入流平剂EL2503：0.5份、分散剂EL2310：0.1份、成膜助剂AMP-95：0.5份、消泡剂EL2600：0.4份、附着力促进剂EL9041：0.5份，继续搅拌至混匀，得到具有阻隔性的防腐涂料
通过空气喷涂方法，将具有阻隔性的防腐涂料喷涂于表面处理过的马口铁表面，进行梯度升温至240℃，干燥处理6小时，冷却至室温后以供测试。
对上述实施例3的防腐涂料进行防腐性能测试。涂层性能指标如表1
实施例4
在氮气保护下，向5.0L乙二醇中加入1.0L四氯化钛，加热至回流，加入0.8L水与四氯化钛反应，反应4.0h后，降温至室温，进行离心分离、洗涤，得到二维超薄纳米TiO2片层(二维纳米TiO2片层厚度为20nm，纳米片展宽200nm)。
将聚芳醚砜涂料(粘度为0.84Pa·s)77份溶于DMAC中，不断搅拌形成固含量50％的均质溶液、二维纳米TiO2片层15份加入硅烷偶联剂KH550 6份在70℃下反应4h，湿法表面改性后(改性后的二维纳米TiO2片层厚度为20nm，纳米片展宽200nm)，分散于DMAC中，超声分散，将上述两溶液混合后高速搅拌均匀，加入流平剂EL2503：0.5份、分散剂EL2310：0.1份、成膜助剂AMP-95：0.5份、消泡剂EL2600：0.4份、附着力促进剂EL9041：0.5份，继续搅拌至混匀，得到具有阻隔性的防腐涂料
通过空气喷涂方法，将具有阻隔性的防腐涂料喷涂于表面处理过的马口铁表面，进行梯度升温至240℃，干燥处理6小时，冷却至室温后以供测试。
对上述实施例4的防腐涂料进行防腐性能测试。涂层性能指标如表1
对比例1
将聚芳醚砜涂料(粘度为0.84Pa·s)84.5份溶于DMAC中，不断搅拌形成固含量50％的均质溶液、二氧化钛纳米粒子9份加入硅烷偶联剂KH550 4.5份湿法表面改性后(二氧化钛纳米粒子粒径20nm)，分散于DMAC中，超声分散，将上述两溶液混合后高速搅拌均匀，加入流平剂EL2503：0.5份、分散剂EL2310：0.1份、成膜助剂AMP-95：0.5份、消泡剂EL2600：0.4份、附着力促进剂EL9041：0.5份，继续搅拌至混匀，得到防腐涂料
通过空气喷涂方法，将防腐涂料喷涂于表面处理过的马口铁表面，进行梯度升温至240℃，干燥处理6小时，冷却至室温后以供测试。
对上述对比例1的防腐涂料进行防腐性能测试。涂层性能指标如表1
对比例2
将聚芳醚砜涂料(粘度为0.84Pa·s)84.5份溶于DMAC中，不断搅拌形成固含量50％的均质溶液、氧化石墨烯9份加入硅烷偶联剂KH550 4.5份湿法表面改性后(氧化石墨烯片层厚度为20nm，纳米片展宽200nm)，分散于DMAC中，超声分散，将上述两溶液混合后高速搅拌均匀，加入流平剂EL2503：0.5份、分散剂EL2310：0.1份、成膜助剂AMP-95：0.5份、消泡剂EL2600：0.4份、附着力促进剂EL9041：0.5份，继续搅拌至混匀，得到防腐涂料
通过空气喷涂方法，将防腐涂料喷涂于表面处理过的马口铁表面，进行梯度升温至240℃，干燥处理6小时，冷却至室温后以供测试。
对上述对比例2的防腐涂料进行防腐性能测试。涂层性能指标如表1。
表1
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利方法。
Claims (8)
1.一种具有阻隔性的防腐涂料，其特征在于，按照重量份数计，由以下组分组成：
聚芳醚砜涂料60～90份，改性的二维超薄纳米TiO2片层1～30份，流平剂0.2～3份，分散剂0.1～2份，成膜助剂0.5～5份，消泡剂0.1～2份，附着力促进剂0.5～2份；
改性的二维超薄纳米TiO2片层是将二维超薄纳米TiO2片层加入硅烷偶联剂进行表面改性后得到的；
所述的改性的二维超薄纳米TiO2片层的厚度为10-50nm，纳米片展宽为100～500nm；
所述的聚芳醚砜涂料的粘度0.65-0.9Pa·s；
所述的二维超薄纳米TiO2片层的制备方法，包括：
在氮气保护下，向乙二醇中加入四氯化钛，加热至回流，然后加入水反应，得到二维超薄纳米TiO2片层。
2.根据权利要求1所述的一种具有阻隔性的防腐涂料，其特征在于，乙二醇与四氯化钛的体积比为(5-100)：1，四氯化钛与水的体积比为(1-4)：1。
3.根据权利要求1所述的一种具有阻隔性的防腐涂料，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为KH550。
4.根据权利要求1所述的一种具有阻隔性的防腐涂料，其特征在于，所述的消泡剂为BYK 057、EL2600、EL2609中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种具有阻隔性的防腐涂料，其特征在于，所述的流平剂为BYK306、EL2503、EL2537中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种具有阻隔性的防腐涂料，其特征在于，所述的分散剂为BYK110、EL2310、EL2311中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种具有阻隔性的防腐涂料，其特征在于，所述的附着力促进剂为EL9030、EL9041、EL9060中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种具有阻隔性的防腐涂料，其特征在于，所述的成膜助剂为JS-V966或AMP-95中的一种或两种。
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