CN110204934A - 一种纳米稀土冷镀锌涂料及在输电杆塔中的应用方法 - Google Patents

一种纳米稀土冷镀锌涂料及在输电杆塔中的应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米稀土冷镀锌涂料及在输电杆塔中的应用方法，按质量百分比计，它包括：热塑性树脂3％～7％、纳米稀土试剂0.5％～4％、锌粉85％～89％、助剂0.5％～1.5％和溶剂6％～10％；按配比准备原料；往溶剂中加入热塑性树脂，搅拌10min，得澄清树脂分散液；往澄清树脂分散液加入助剂；再加入纳米稀土试剂，搅拌5分钟；加入锌粉混合后，搅拌30分钟，待物料充分搅拌均匀，细度≤40μm，过滤包装得到纳米稀土冷镀锌涂料；将杆塔金属基材经处理液处理后，涂刷纳米稀土冷镀锌涂料；解决了输电杆塔防腐蚀维护普遍存在基材表面处理难、处理不彻底的问题，从而影响后续涂层的防腐蚀效果等技术问题。

Description

一种纳米稀土冷镀锌涂料及在输电杆塔中的应用方法
技术领域
本发明属于一种防腐涂料技术领域，具体涉及一种纳米稀土冷镀锌涂料及在输电杆塔中的应用方法。
背景技术
国内大多数输电杆塔采用低碳钢+热浸镀锌防护。在乡村、丛林等空气洁净区域，镀锌层能维持多年，而在重工业污染及沿海地区，镀锌层的耐用年限大大缩短。输电杆塔长期服役在野外，由于所处环境的影响，发生腐蚀破坏趋势严重，尤其是重工业污染区域及沿海地区，往往达不到预期设计寿命，极大威胁线路运行安全。
近几年的使用情况表明，杆塔镀锌层的实际防腐寿命远低于设计值，据不完全统计，部分线路的角钢塔和钢管塔首次维护时间平均为13.2年，最短0.8年，最长33.8年。目前维护大多采用环氧富锌底漆+丙烯酸面漆或冷镀锌防腐体系，也有化学除锈后涂刷防腐层。
采用环氧富锌底漆+丙烯酸面漆或冷镀锌防腐体系时，为了满足防腐效果，需对腐蚀后的镀锌杆塔基材进行表面处理，物理除锈需达到Sa2.5级或st3级，在野外输电杆塔上喷砂或抛丸除锈根本不现实，而手工和动力工具除锈达到St3级十分困难，需耗费较大人工成本，且除锈质量难以保证，从而势必影响后续涂层附着力以及防腐蚀能力。
采用化学除锈的方法替代物理除锈的方法能解决基材处理操作难问题，适宜野外杆塔基材处理。化学除锈的原理是在基材表面涂刷含有表面活性剂、锈层活化剂及转化剂、成膜剂、溶剂等物质的薄涂层，将基材表面锈蚀及氧化皮通过化学方法转化为一层牢固的钝化层，达到基材处理的目的，为后续涂膜提供足够的附着力。但是实验结果表明通过化学除锈方法与基材物理除锈Sa2.5级或st3级后涂刷相同后续涂层对比，漆膜防腐蚀效果仍有差距。
综上所述，目前输电杆塔防腐蚀维护普遍存在基材表面处理难、处理不彻底的问题，从而影响后续涂层的防腐蚀效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种纳米稀土冷镀锌涂料及在输电杆塔中的应用方法，以解决目前输电杆塔防腐蚀维护普遍存在基材表面处理难、处理不彻底的问题，从而影响后续涂层的防腐蚀效果等技术问题。
本发明技术方案：
一种纳米稀土冷镀锌涂料，按质量百分比计，它包括：热塑性树脂3％～7％、纳米稀土试剂0.5％～4％、锌粉85％～89％、助剂0.5％～1.5％和溶剂6％～10％。
所述热塑性树脂为丙烯酸树脂或掺杂型聚苯胺树脂。
所述纳米稀土试剂为含铈、镧、钇、钕或镨元素的柠檬酸盐、磷酸盐、硝酸盐的一种或一种以上混合物。
所述锌粉为粒径500目—800目球状超细锌粉、片状锌粉或球状超细锌粉和片状锌粉的混合物。
所述锌粉为500目超细球状锌粉、800目超细片状锌粉和800目超细球状锌粉的混合物，三者重量比为1:0.2:1.5—1:0.2:4。
所述助剂为防沉剂、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、偶联剂中的一种或一种以上混合物。
所述溶剂为甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种或一种以上混合物。
所述的一种纳米稀土冷镀锌涂料的制备方法，它包括：
步骤1、按配比准备原料；
步骤2、往溶剂中加入热塑性树脂，搅拌10min，得澄清树脂分散液；
步骤3、往澄清树脂分散液加入助剂；
步骤4、再加入纳米稀土试剂，搅拌5分钟；
步骤5、加入锌粉混合后，搅拌30分钟，待物料充分搅拌均匀，细度≤40μm，过滤包装得到纳米稀土冷镀锌涂料。
将杆塔金属基材经处理液处理后，涂刷纳米稀土冷镀锌涂料；所述处理液为含有表面活性剂、锈层活化剂、转化剂、成膜剂和溶剂成分的锈层转化剂。
所述将杆塔金属基材经处理液处理的方法为：用处理液涂刷杆塔金属基材1道，干膜厚度在4-20μm；所述涂刷纳米稀土冷镀锌涂料的方法为：冷喷纳米稀土冷镀锌涂料刷2道，干膜总厚度在70-100μm。
本发明技术效果
本发明通过加入合适成分的稀土试剂，当涂层涂覆在表面处理不足的基材表面时，能形成一层稀土钝化膜，提高复合涂层的防腐蚀能力；同时，稀土的存在，使涂层与基材之间通过化学键连接，增强涂层与基材之间的结合力；涂膜中的纳米稀土物料的存在，本身的小尺寸效应、表面效应以及涂膜腐蚀过程中的“自修复”效果，会减少涂膜孔隙率及减缓锌粉作为牺牲阳极腐蚀速率，极大的提升涂膜防腐蚀效果。
与现有技术相比，本发明技术效果包括：
1、本发明采用纳米稀土试剂的加入，利用稀土元素在低表面处理的基材表面形成钝化膜，提高防腐涂层的防腐蚀能力，解决输电杆塔实际防腐蚀维护过程中基材表面处理不好的情况下后续涂层的防腐蚀能力。
2、稀土物料的加入在基材与涂层之间形成络合物，提高涂层的附着力，进一步解决实际输电杆塔防腐蚀维护中因基材表面处理不理想而引起的涂层附着力差问题，为实际输电杆塔防腐蚀维护提供一种实用的防腐蚀涂层。
解决了目前输电杆塔防腐蚀维护普遍存在基材表面处理难、处理不彻底的问题，从而影响后续涂层的防腐蚀效果等技术问题。
附图说明
图1为实施例1经中性盐雾腐蚀216小时后试验图；
图2为实施例4经中性盐雾腐蚀216小时后试验图；
图3为对比例1经中性盐雾腐蚀216小时后试验图；
图4为对比例2经中性盐雾腐蚀216小时后试验图。
具体实施方式
下面结合附图、具体实施例及对比例对本发明作进一步的详细说明。
以下实施例及对比例基材处理采用同种化学除锈方法，即样板为120×60×15mmspcc钢板，经10％浓度的盐酸浸泡24小时，锈蚀生成后取出，自来水冲洗干净、干燥备用，然后涂刷锈层处理液，待处理液干燥后再喷涂2道实施例涂料，涂膜总厚度控制在80μm。在试片上划60度或120度的交叉十字格，划格线宽度为2mm，划格线必须划透涂层到达基材，划格线末端需距离试片边缘2cm。
实施例1
准确称取30g溶剂(醋酸甲酯和醋酸丁酯)，加入14g热塑性丙烯酸树脂，搅拌10min，得澄清树脂分散液，加入润湿分散剂、消泡剂、流平剂、防沉助剂、偶联剂共计3.6g，加入柠檬酸铈、柠檬酸镧共2g，搅拌5分钟，最后控制搅拌机转速，缓慢加入锌粉(500目超细球状锌粉、800目超细球状锌粉、800目超细片状锌粉重量比为1:1.5:0.2)共计260g，混合后高速搅拌30分钟，待物料充分搅拌均匀，细度≤40μm，过滤包装得到低表面处理纳米稀土防腐冷镀锌涂料。
实施例2
准确称取24g溶剂(醋酸甲酯和醋酸丁酯混合物)，加入12g热塑性丙烯酸树脂，搅拌10min，得澄清树脂分散液，加入润湿分散剂、消泡剂、流平剂、防沉助剂、偶联剂共计3.6g，加入柠檬酸铈、柠檬酸镧共4g，搅拌5分钟，最后控制搅拌机转速，慢慢加入锌粉(500目超细球状锌粉、800目超细球状锌粉、800目超细片状锌粉重量比为1:3:0.2)共计260g，混合后高速搅拌30分钟，待物料充分搅拌均匀，细度≤40μm，过滤包装得到低表面处理纳米稀土冷镀锌涂料。
实施例3
准确称取24g溶剂(醋酸甲酯和醋酸丁酯混合物)，加入12g热塑性丙烯酸树脂，搅拌10min，得澄清树脂分散液，加入润湿分散剂、消泡剂、流平剂、防沉助剂、偶联剂共计3.6g，加入柠檬酸铈、柠檬酸镧共6g，搅拌5分钟，最后控制搅拌机转速，慢慢加入锌粉(500目超细球状锌粉、800目超细球状锌粉、800目超细片状锌粉重量比为1:4:0.2)共计260g，混合后高速搅拌30分钟，待物料充分搅拌均匀，细度≤40μm，过滤包装得到低表面处理纳米稀土冷镀锌涂料。
实施例4
准确称取24g溶剂(甲基吡咯烷酮和二甲基乙酰胺)，加入12g掺杂型聚苯胺树脂，搅拌10min，得澄清树脂分散液，加入润湿分散剂、消泡剂、流平剂、防沉助剂、偶联剂共计3.6g，加入柠檬酸铈、柠檬酸镧共6g，搅拌5分钟，最后控制搅拌机转速，慢慢加入锌粉(500目超细球状锌粉、800目超细球状锌粉、800目超细片状锌粉重量比为1:4:0.2)共计260g，混合后高速搅拌30分钟，待物料充分搅拌均匀，细度≤40μm，过滤包装得到低表面处理纳米稀土冷镀锌涂料。
对比例1
市售冷喷锌涂料1
对比例2
市售冷喷锌涂料2
将各样品试片开始出现腐蚀痕迹及腐蚀痕迹流出划格线的时间归纳成表，如下表所示：
涂层耐中性盐雾腐蚀对比
√:出现锈迹 ↓：锈迹流出
盐雾实验1000h后测试各样品试片的附着力(测试方法按照GB/T5210-2006)

Claims (10)

1.一种纳米稀土冷镀锌涂料，按质量百分比计，它包括：热塑性树脂3％～7％、纳米稀土试剂0.5％～4％、锌粉85％～89％、助剂0.5％～1.5％和溶剂6％～10％。
2.根据权利要求1所述的一种纳米稀土冷镀锌涂料，其特征在于：所述热塑性树脂为丙烯酸树脂或掺杂型聚苯胺树脂。
3.根据权利要求1所述的一种纳米稀土冷镀锌涂料，其特征在于：所述纳米稀土试剂为含铈、镧、钇、钕或镨元素的柠檬酸盐、磷酸盐、硝酸盐的一种或一种以上混合物。
4.根据权利要求1所述的一种纳米稀土冷镀锌涂料，其特征在于：所述锌粉为粒径500目—800目球状超细锌粉、片状锌粉或球状超细锌粉和片状锌粉的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种纳米稀土冷镀锌涂料，其特征在于：所述锌粉为500目超细球状锌粉、800目超细片状锌粉和800目超细球状锌粉的混合物，三者重量比为1:0.2:1.5—1:0.2:4。
6.根据权利要求1所述的一种纳米稀土冷镀锌涂料，其特征在于：所述助剂为防沉剂、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、偶联剂中的一种或一种以上混合物。
7.根据权利要求1所述的一种纳米稀土冷镀锌涂料，其特征在于：所述溶剂为甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种或一种以上混合物。
8.如权利要求1所述的一种纳米稀土冷镀锌涂料的制备方法，其特征在于：它包括：
步骤1、按配比准备原料；
步骤2、往溶剂中加入热塑性树脂，搅拌10min，得澄清树脂分散液；
步骤3、往澄清树脂分散液加入助剂；
步骤4、再加入纳米稀土试剂，搅拌5分钟；
步骤5、加入锌粉混合后，搅拌30分钟，待物料充分搅拌均匀，细度≤40μm，过滤包装得到纳米稀土冷镀锌涂料。
9.如权利要求8所述的纳米稀土冷镀锌涂料在输电杆塔中的应用方法，其特征在于：它包括：将杆塔金属基材经处理液处理后，涂刷纳米稀土冷镀锌涂料；所述处理液为含有表面活性剂、锈层活化剂、转化剂、成膜剂和溶剂成分的锈层转化剂。
10.根据权利要求9所述的纳米稀土冷镀锌涂料在输电杆塔中的应用方法，其特征在于：所述将杆塔金属基材经处理液处理的方法为：用处理液涂刷杆塔金属基材1道，干膜厚度在4-20μm；所述涂刷纳米稀土冷镀锌涂料的方法为：冷喷纳米稀土冷镀锌涂料刷2道，干膜总厚度在70-100μm。
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