CN109836976A - 防腐自清洁涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了防腐自清洁涂料及其制备方法，方法包括：将35～55份的树脂、5～15份的疏水填料、37～45份的溶剂和3～5份的助剂混合均匀，研磨，得到防腐自清洁涂料；其中，以上份数为重量份数。本发明提供的技术方案能在强酸强碱高温等极端环境下保持良好的自清洁能力。
Description
技术领域
本发明涉及涂料，更具体地，涉及防腐自清洁涂料及其制备方法。
背景技术
防腐涂料，一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料，重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。自清洁涂料，是在基材(如玻璃陶瓷或者木材石材等)表面依靠涂料本身所具有的疏水和亲水物理特性，能够起到防污和易洁作用的涂料。
但是涂料的自清洁性能和防腐性能只能适用于比较温和的使用场景，如何将防腐和自清洁二者结合起来一直是业界亟需解决的问题。为了改善防腐涂料的自清洁能力，目前也有一些尝试。例如，现有技术中有通过在纯丙乳液树脂中分散纳米氧化钛颗粒实现防腐和自清洁效果，但是纯丙乳液对强酸和强碱的耐受能力有限，不能适用于极端的酸碱环境；也有使用二氧化硅溶胶作为树脂，通过在溶胶里添加含氟硅烷使涂料具备一定的自清洁能力，但是含氟硅烷的自清洁能力的耐久性不好，时间长了很容易降低或者消失，同时氧化硅溶胶的耐碱性比较差，涂料对强酸碱环境的适用能力必然较差。
因此，目前需要针对强酸强碱高温等极端环境的自清洁涂料。
发明内容
本发明采用聚芳醚酮作为基体树脂，通过添加超疏水纳米粒子实现自清洁效果，能够在强酸强碱等极端环境下保持良好的自清洁能力，大大拓展了防护涂料的使用场景。
本发明提供了一种制备防腐自清洁涂料的方法，包括：将35～55份的树脂、5～15份的疏水填料、37～45份的溶剂和3～5份的助剂混合均匀，研磨，得到所述防腐自清洁涂料；其中，以上份数为重量份数。
在上述方法中，所述树脂包括环氧树脂、聚酯树脂、氨基树脂、聚氨酯中的一种或多种以及聚芳醚酮。
在上述方法中，所述树脂为聚芳醚酮。
在上述方法中，所述疏水填料包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌和纳米二氧化硅中的一种或多种。
在上述方法中，所述溶剂包括35～45份N-甲基吡咯烷酮、15～25份二甲基乙酰胺、15～25份二甲苯、10～20份二氯乙烷和3～8份二乙二醇丁醚。
在上述方法中，所述助剂包括硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或两种。
在上述方法中，所述溶剂包括40份N-甲基吡咯烷酮、20份二甲基乙酰胺、20份二甲苯、15份二氯乙烷和5份二乙二醇丁醚。
在上述方法中，所述研磨包括研磨20～40min。
在上述方法中，所述防腐自清洁涂料的细度为20～30μm。
本发明还提供了通过上述方法制备的防腐自清洁涂料。
本发明通过采用聚芳醚酮树脂实现了对极端使用环境的适应，同时选用稳定性较高的超疏水纳米填料实现了自清洁能力。本发明的涂料主要通过聚芳醚酮树脂对各类溶剂、特殊化学品及酸碱提供极强的耐受力，使涂层能够在这种极端条件下工作，同时通过在涂料中添加超疏水的纳米粒子，使涂料具有较好的自清洁能力，降低涂料的使用维护成本，拓展涂料的应用场景。
附图说明
图1示出了硬度测试的示意图。
具体实施方式
本发明主要通过聚芳醚树脂对各类溶剂、特殊化学品及酸碱提供极强的耐受力，使涂层能够在这种极端条件下工作，同时通过在涂料中添加超疏水的纳米粒子，使涂料具有较好的自清洁能力，降低涂料的使用维护成本，拓展涂料的应用场景。
本发明提供的防腐自清洁涂料包括树脂、疏水填料、溶剂以及助剂。其中，各个组分的重量份数分别为：树脂35-55份，溶剂37-45份，疏水填料5-15份，助剂3-5份。
树脂包括但不限于环氧树脂、聚酯树脂、氨基树脂、聚氨酯中的一种或多种以及聚芳醚酮。当然，本发明的树脂也可以仅含有聚芳醚酮。疏水填料包括但不限于超疏水纳米二氧化钛、超疏水纳米氧化锌和超疏水纳米二氧化硅中的一种或多种。本发明的溶剂由多种组分组成，按照重量份数为：35～45份N-甲基吡咯烷酮、15～25份二甲基乙酰胺、15～25份二甲苯、10～20份二氯乙烷、3～8份二乙二醇丁醚。聚芳醚酮树脂几乎不溶解于绝大部分溶剂，本发明通过选用合适的溶剂体系，能较好地溶解聚芳醚酮。本发明的助剂包括硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或两种。疏水填料的表面能较大，很容易团聚，本发明通过选用合适的助剂，能够使疏水填料较好地分散。
树脂主要是作为基体负载疏水填料，树脂的含量直接影响到涂料的防腐性能，如涂料的耐酸碱性能和耐候性，同时也直接影响涂料的基本性能如附着力，硬度等。疏水填料主要用于涂料的自清洁性能。涂料的细度对涂料形成的涂层的硬度、附着力以及耐腐蚀性也有影响，本发明的涂料选择20～30μm左右的细度。
下面结合具体的实施例进行说明，以更好地理解本发明。
实施例1
聚芳醚酮树脂30份、环氧树脂5份、纳米二氧化钛15份、钛酸酯偶联剂5份、溶剂45份，均匀混合后研磨30min，得到防腐自清洁涂料。
实施例2
聚芳醚酮树脂38份、聚酯树脂2份、纳米二氧化钛5份、纳米二氧化硅5份、钛酸酯偶联剂2份、硅烷偶联剂3份、溶剂45份，均匀混合后研磨20min，得到防腐自清洁涂料。
实施例3
聚芳醚酮树脂52份、聚氨酯树脂3份、纳米二氧化硅5份、硅烷偶联剂3份，溶剂37份，均匀混合后研磨40min，得到防腐自清洁涂料。
实施例4
聚芳醚酮树脂52份、纳米二氧化硅8份、硅烷偶联剂3份，溶剂40份，均匀混合后研磨25min，得到防腐自清洁涂料。
实施例5
聚芳醚酮树脂39份、氨基树脂3份、纳米氧化锌5份、纳米二氧化硅5份、钛酸酯偶联剂2份、硅烷偶联剂3份、溶剂42份，均匀混合后研磨30min，得到防腐自清洁涂料。
实施例6
聚芳醚酮树脂45份、氨基树脂3份、纳米氧化锌8份、纳米二氧化硅5份、钛酸酯偶联剂2份、硅烷偶联剂2份、溶剂43份，均匀混合后研磨30min，得到防腐自清洁涂料。
之后，测试涂料的细度，并且将涂料涂布在基板(例如，金属基板或纤维基板等)上，200℃烘烤4小时，测试涂层膜厚、硬度、附着力、耐腐蚀性以及润湿性。涂层的硬度、附着力、耐腐蚀性以及润湿性的测试方法如下，当然也可以采用其他合适的方法进行测量。
1)硬度的测试
涂层硬度铅笔测定法参照《涂层硬度铅笔测定法》(GB/T6739-1996)，50×120×0.2～0.3mm规格的马口铁板或铝板上制备涂层，待涂层实干后，用便携式铅笔划痕试验仪测定。测试仪器：HQ-A型便携式铅笔划痕试验仪，天津市精科材料试验机厂。其中，图1示出了硬度测试的示意图，铅笔与水平面之间的倾斜角度为约45°。
2)涂层附着力的测定
参照《涂层附着力的测定法》(GB5210-85)。在3块50×100×0.2～0.3mm规格的马口铁板或铝板上制备涂层，待涂层实干后，在恒温恒湿条件下用附着力测定仪测定。测试仪器：QFI-Ⅱ型涂层附着力试验仪，天津市精科材料试验机厂。
3)涂层耐腐蚀性测定
按照国家标准《GB/T 1727-79涂层一般制备法》在马口铁板上制备涂层。待涂层实干后，将涂层样板用1：1的石蜡和松香混合物封边。然后将涂漆样板的2/3面积浸入配好的腐蚀液体中，隔段时间取出，观察其表面是否有脱落、起泡、生锈以及变色等现象。
4)涂层的润湿性分析
通过接触角测定仪，测定水在不同涂层上的水接触角(CA)。滴液经微注射器排出，滴量为2-4μL/滴，滴液平衡时间以接触角读数基本不变为准，每个试样测定点为5个，取平均值。测试仪器：德国Dataphysics公司的OCA-15型。
各种参数的测试结果如下表1所示。
表1
由表1可知，本发明的防腐自清洁涂料的硬度较高，铅笔划线后外观仍然平滑。此外，本发明的防腐自清洁涂料能够耐酸碱高温等极端条件，高温烘烤、浓硫酸和氢氧化钠腐蚀后外观基本无变化。本发明的防腐自清洁涂料的水接触角在135°以上，具有超疏水特性，具备良好的自清洁性能。
本发明制备的防腐涂料的自清洁能力大大提高，特别是针对高层塔架、特殊化学品存储罐等不易做表面清理的使用场景，既能够耐受极端的使用环境，同时还能降低使用维护成本，这是目前常规的树脂体系中添加疏水助剂和纳米粒子无法实现的防腐自清洁效果，本发明通过采用聚芳醚酮树脂实现了对极端使用环境的适应，同时选用稳定性较高的超疏水纳米填料实现自清洁能力。
本发明的防腐自清洁涂料能够应用于航空航天、石油化工等。其中航空航天领域主要包括特殊航空燃油罐及仓库，航空器油箱内外表面等部位；石油化工领域主要包括特殊化学品储存罐内外表面、运输管道内外表面、石油存储设备内外表面等方面；这些应用场景基本上腐蚀性都较强，同时表面比较容易吸附污物，不容易清理。本发明的涂料主要通过聚芳醚酮树脂对各类溶剂、特殊化学品及酸碱提供极强的耐受力，使涂层能够在这种极端条件下工作，同时通过在涂料中添加超疏水的纳米粒子，使涂料具有较好的自清洁能力，降低涂料的使用维护成本，拓展涂料的应用场景。
Claims (10)
1.一种制备防腐自清洁涂料的方法，其特征在于，包括：
将35～55份的树脂、5～15份的疏水填料、37～45份的溶剂和3～5份的助剂混合均匀，研磨，得到所述防腐自清洁涂料；
其中，以上份数为重量份数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述树脂包括环氧树脂、聚酯树脂、氨基树脂、聚氨酯中的一种或多种以及聚芳醚酮。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述树脂为聚芳醚酮。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述疏水填料包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌和纳米二氧化硅中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂包括35～45份N-甲基吡咯烷酮、15～25份二甲基乙酰胺、15～25份二甲苯、10～20份二氯乙烷和3～8份二乙二醇丁醚。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助剂包括硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或两种。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述溶剂包括40份N-甲基吡咯烷酮、20份二甲基乙酰胺、20份二甲苯、15份二氯乙烷和5份二乙二醇丁醚。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨包括研磨20～40min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述防腐自清洁涂料的细度为20～30μm。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法制备的防腐自清洁涂料。
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