CN110964429B - 一种防腐涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防腐涂层及其制备方法和应用，其由甲乙两种组分按照质量份配比为1:4混合而成，所述甲组分由以下质量份配比的原料混合制备而成：多异氰酸酯预聚体15～25份，消泡剂0.05～0.1份，丙二醇二醋酸酯5～15份；所述乙组分由以下质量份配比的原料混合制备而成：水性树脂A 25～35份，水性树脂B 25～35份，去离子水5～10份，消泡剂0.2～2份，流平剂0.1～2份，分散剂0.2～2份，针状氧化锌30～40份，流变剂0.1～0.5份，高熵合金粉末20～30份。本发明通过在涂层中添加针状氧化锌和单一体心立方结构的纳米高熵合金颗粒，提高了涂层的硬度和耐腐蚀性。使用本发明喷涂于隔音垫或船舶时，腐蚀速率明显降低，抗菌性能增强，使得隔音垫或船舶具有较长的使用寿命。

Description

一种防腐涂层及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于防腐材料技术领域，具体涉及一种防腐涂层及其制备方法和在沿海地区隔音垫防腐或船舶防腐中的应用。
背景技术
我国的住宅为多、高层建筑，楼上下分户楼板的撞击噪音干扰一直是邻里纠纷的热点，严重影响了广大居民的居住品质。为解决这一问题，国家出台了一系类的法规政策对建筑的噪音问题进行了规范。其中在《民用建筑隔声设计规范》中对各种建筑中分户楼板的撞击声压级进行了规定：住宅分户楼板的计权规范化撞击声压级(实验室测量)应小于75dB；学校建筑中普通教室、实验室、计算机房与上层产生噪音的房间之间的楼板的计权规范化撞击声压级(实验室测量)应小于65dB；医院建筑中病房、手术室与上层房间之间的楼板的计权规范化撞击声压级(实验室测量)高要求标准下应小于65dB；旅馆建筑客房与上层房之间的楼板的计权规范化撞击声压级(实验室测量)特级标准下应小于55dB；办公建筑中办公室、会议室顶部的楼板的计权规范化撞击声压级(实验室测量)在高要求标准下应小于65dB。而常见厚度的钢筋混凝土楼板的计权标准化撞击声压级在78dB～82dB左右，故需要进行隔声处理。对于改善楼板的撞击隔声的处理，一般是设置浮筑楼板，即在楼板结构中设置弹性垫层，从而来有效的改善撞击隔声量。目前隔音垫材料多是松软和多孔材料，在我国沿海城市盐雾浓度高，隔音垫材料极易吸附盐雾导致隔音垫被侵蚀，降低了使用寿命，严重影响了广大居民的居住环境。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于沿海地区隔音垫的防腐涂层，通过在涂层中添加针状氧化锌和单一体心立方结构的纳米高熵合金颗粒，提高了涂层的硬度和耐腐蚀性。使用本发明喷涂于隔音垫或船舶时，腐蚀速率明显降低，抗菌性能增强，使得隔音垫或船舶具有较长的使用寿命；本发明的另一目的在于提供用于沿海地区隔音垫的防腐涂层的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种防腐涂层，其由甲乙两种组分按照质量份配比为1:4混合而成，所述甲组分由以下质量份配比的原料混合制备而成：多异氰酸酯预聚体15～25份，消泡剂0.05～0.1份，丙二醇二醋酸酯5～15份；所述乙组分由以下质量份配比的原料混合制备而成：水性树脂A25～35份，水性树脂B 25～35份，去离子水5～10份，消泡剂0.2～2份，流平剂0.1～2份，分散剂0.2～2份，针状氧化锌30～40份，流变剂0.1～0.5份，高熵合金粉末20～30份。
进一步的，所述多异氰酸酯预聚体为Bayhydur XP 2655，所述消泡剂为BYK-028，所述水性树脂A为Bayhydrol A 2470，所述水性树脂B为Bayhydrol A 2646，所述流平剂为BYK-348，所述分散剂为BYK-190，所述针状氧化锌为Tioxide TR81，所述流变剂为AcrysolRM-5000，所述高熵合金粉末为粒径100～300nm的FeNiCrCuCoSi0.2合金颗粒。
本发明的进一步改进方案为：
一种防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）将多异氰酸酯预聚体、消泡剂和丙二醇二醋酸酯加入搅拌罐中慢速搅拌，直至混合均匀后过滤，出料包装，得到甲组分；
（2）先将水性树脂A和水性树脂B加入搅拌容器中开动搅拌，搅拌下依次加入消泡剂、流平剂、分散剂、针状氧化锌、流变剂和高熵合金粉末继续搅拌至物料混合均匀，然后将混合物料倒入砂磨机研磨至细度≤10µm，搅拌均匀并调节粘度，过滤，出料包装，得到乙组分；
（3）调配，将制好的甲组分和乙组分按质量比1:4的比例混合，搅拌5~15分钟混合均匀，再加入去离子水调节施工粘度至15~25s。
进一步的，所述高熵合金粉末的制备方法包括以下步骤：
（1）将Fe粉、Ni粉、Cr粉、Cu粉、Co粉、Si粉均匀混合在高能球磨机中球磨后，获得金属混合物；
（2）将步骤（1）获得的金属混合物加热至1200~1400℃，在坩埚熔炼炉氩气气氛保护下熔炼后加注到金属液包中；
（3）金属液包通入气压为0.9～1.2Mpa的高压氩气将金属液在雾化室雾化，沉积距离为200～400mm，冷却速度5~15℃/s，获得粒度3～4μm的高熵合金颗粒；
（4）将步骤（3）获得的高熵合金颗粒进行深冷处理，浸泡在-196℃液氮中20~30h；
（5）将步骤（4）深冷处理的高熵合金颗粒低速球磨至1～2μm再进行深冷处理，浸泡在-196℃液氮中20~30h，再低速球磨至100～300nm获得高熵合金粉末，浸泡在-196℃液氮中备用。
进一步的，高熵合金粉末的制备方法步骤（1）所述Fe粉、Ni粉、Cr粉、Cu粉、Co粉、Si粉的纯度为99.99%；Fe粉、Ni粉、Cr粉、Cu粉、Co粉、Si粉的原子比为1:1:1:1:1:0.2；所述球磨的转速为150~250r/min，球磨的时间为1~3h；所述金属混合物的粒度为3～4μm。
本发明的更进一步改进方案为：
一种防腐涂层在沿海地区隔音垫防腐或船舶防腐中的应用。
本发明的再进一步改进方案为：
一种防腐涂层的涂覆方法，涂覆方法为喷涂，将甲组份与乙组分混合配制不超过4h的涂层过100～150目筛，静置5-10分钟消泡后，均匀喷涂在隔音板或船舶材料表面。
本发明的有益效果为：
本发明通过在涂层中添加针状氧化锌和单一体心立方结构的纳米高熵合金颗粒，提高了涂层的硬度和耐腐蚀性。使用本发明喷涂于隔音垫或船舶时，腐蚀速率明显降低，抗菌性能增强，使得隔音垫或船舶具有较长的使用寿命；本发明的另一目的在于提供用于沿海地区隔音垫的防腐涂层的制备方法。
本发明使用的多异氰酸酯预聚体为SIayhydur XP 2655，其含有活泼异氰酸根-NCO组分与羟基化合物反应生成的低分子量的聚合物。这种预聚体能在水中迅速被分散，具有较低的黏度，有利于改善涂层的涂布性能，有贮存稳定性及低挥发性。
本发明制备的高熵合金粉末为粒径100～300nm的FeNiCrCuCoSi0.2合金颗粒，晶体结构为简单体心立方，具有耐高温耐盐雾腐蚀性，添加到涂层中均匀分散后可提高涂层的硬度和防腐性。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明添加针状氧化锌的SEM图；
图3为本发明喷射沉积制备的高熵合金颗粒SEM图。
具体实施方式
实施例1
制备高熵合金粉末：
（1）将纯度为99.99%的Fe粉、Ni粉、Cr粉、Cu粉、Co粉、Si粉以原子比1:1:1:1:1:0.2均匀混合在高能球磨机中，150~250r/min速度下球磨1~3h后，获得粒度为3～4μm的金属混合物；
（2）将步骤（1）获得的金属混合物加热至1200~1400℃，在坩埚熔炼炉氩气气氛保护下熔炼后加注到金属液包中；
（3）金属液包通入气压为0.9～1.2Mpa的高压氩气将金属液在雾化室雾化，沉积距离为200～400mm，冷却速度5~15℃/s，获得粒度3～4μm的高熵合金颗粒；
（4）将步骤（3）获得的高熵合金颗粒进行深冷处理，浸泡在-196℃液氮中20~30h；
（5）将步骤（4）深冷处理的高熵合金颗粒低速球磨至1～2μm再进行深冷处理，浸泡在-196℃液氮中20~30h，再低速球磨至100～300nm获得高熵合金粉末，浸泡在-196℃液氮中备用。
制备防腐涂层：
按以下重量份比称取各原料：
甲组分：多异氰酸酯预聚体15份，消泡剂0.05份，丙二醇二醋酸酯5份；
乙组分：
水性树脂A 25份，水性树脂B 25份，去离子水5份，消泡剂0.2份，流平剂0.1份，分散剂0.2份，针状氧化锌30份，流变剂0.1份，高熵合金粉末20份；
本实施例中，所述多异氰酸酯预聚体为Bayhydur XP 2655，所述消泡剂为BYK-028，所述水性树脂A为Bayhydrol A 2470，所述水性树脂B为Bayhydrol A 2646，所述流平剂为BYK-348，所述分散剂为BYK-190，所述针状氧化锌为Tioxide TR81，所述流变剂为Acrysol RM-5000。
（1）将多异氰酸酯预聚体、消泡剂和丙二醇二醋酸酯加入搅拌罐中慢速搅拌，直至混合均匀后过滤，出料包装，得到甲组分；
（2）先将水性树脂A和水性树脂B加入搅拌容器中开动搅拌，搅拌下依次加入消泡剂、流平剂、分散剂、针状氧化锌、流变剂和高熵合金粉末继续搅拌至物料混合均匀，然后将混合物料倒入砂磨机研磨至细度≤10µm，搅拌均匀并调节粘度，过滤，出料包装，得到乙组分；
（3）调配，将制好的甲组分和乙组分按质量比1:4的比例混合，搅拌5~15分钟混合均匀，再加入去离子水调节施工粘度至15~25s；
（4）喷涂，将步骤（3）甲组份与乙组分混合配制的不超过4h的涂层过100～150目筛，静置5-10分钟消泡后，均匀喷涂在隔音板或船舶材料表面。
实施例2
按以下重量份比称取各原料：
甲组分：多异氰酸酯预聚体25份，消泡剂0.1份，丙二醇二醋酸酯15份；
乙组分：
水性树脂A 35份，水性树脂B 35份，去离子水10份，消泡剂2份，流平剂2份，分散剂2份，针状氧化锌40份，流变剂0.5份，高熵合金粉末30份；
其他同实施例1。
实施例3
甲组分：多异氰酸酯预聚体20份，消泡剂0.08份，丙二醇二醋酸酯10份；
乙组分：
水性树脂A 30份，水性树脂B 30份，去离子水8份，消泡剂1.1份，流平剂1.1份，分散剂1.2份，针状氧化锌35份，流变剂0.3份，高熵合金粉末25份；
其他同实施例1。
针对上述实施例1~3得到的防腐蚀涂层进行涂层性能指标检测，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、静态接触角。
检测方法如下：
（1）涂层厚度的测定
根据GSI/T 13452.2-92，以测厚仪测定涂层厚度，在涂层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涂层厚度，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GSI 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）涂层附着力的测定（涂层的划格实验）
按GSI/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，观察涂层脱落程度，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GSI/T 6739-2006铅笔法测定涂层硬度，参照GSI/T 13452.2-92在确保涂层厚度误差不大的情况下，准备6SI（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，观察涂层破损情况，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涂层硬度。
（5）涂层抗冲击性能的测定（快速变形实验）
按照GSI/T 20624.2-2006，先将重锤提升到导管上最高高度固定，再将涂层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15 mm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）涂层耐水性的测定
按照GSI/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，每天观察涂层是否有失光、发白、起泡、起皱、生锈等现象，若出现，则记录时间，单位：h。
（7）耐盐水性
按照GSI/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：h。
（8）静态接触角
将涂覆涂层的样品水平静置，采用接触角测量仪测定接触角，水滴体积为1μL。检测后的性能指标结果如下表1所示:
表1
Figure 273480DEST_PATH_IMAGE002
经过上述3种实施例方法以及多次实验制备的本发明的一种沿海环境隔音垫用的防腐涂层及其制备方法通过在涂层中添加针状氧化锌和单一体心立方结构的纳米高熵合金颗粒，提高了涂层的硬度和耐腐蚀性。使用本发明隔音垫腐蚀速率低和抗菌性能好，具有较长的使用寿命。

Claims (7)

1.一种防腐涂层，其特征在于，由甲乙两种组分按照质量份配比为1:4混合而成，所述甲组分由以下质量份配比的原料混合制备而成：多异氰酸酯预聚体15～25份，消泡剂0.05～0.1份，丙二醇二醋酸酯5～15份；所述乙组分由以下质量份配比的原料混合制备而成：水性树脂A 25～35份，水性树脂B 25～35份，去离子水5～10份，消泡剂0.2～2份，流平剂0.1～2份，分散剂0.2～2份，针状氧化锌30～40份，流变剂0.1～0.5份，高熵合金粉末20～30份；
所述针状氧化锌为Tioxide TR81，所述高熵合金粉末为粒径100～300nm的FeNiCrCuCoSi0.2合金颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种防腐涂层，其特征在于：所述多异氰酸酯预聚体为Bayhydur XP 2655，所述消泡剂为BYK-028，所述水性树脂A为Bayhydrol A 2470，所述水性树脂B为Bayhydrol A 2646，所述流平剂为BYK-348，所述分散剂为BYK-190，所述流变剂为Acrysol RM-5000。
3.如权利要求1或2所述的一种防腐涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将多异氰酸酯预聚体、消泡剂和丙二醇二醋酸酯加入搅拌罐中慢速搅拌，直至混合均匀后过滤，出料包装，得到甲组分；
（2）先将水性树脂A和水性树脂B加入搅拌容器中开动搅拌，搅拌下依次加入消泡剂、流平剂、分散剂、针状氧化锌、流变剂和高熵合金粉末继续搅拌至物料混合均匀，然后将混合物料倒入砂磨机研磨至细度≤10µm，搅拌均匀并调节粘度，过滤，出料包装，得到乙组分；
（3）调配，将制好的甲组分和乙组分按质量比1:4的比例混合，搅拌5~15分钟混合均匀，再加入去离子水调节施工粘度至15~25s。
4.根据权利要求3所述的一种防腐涂层的制备方法，其特征在于：所述高熵合金粉末的制备方法包括以下步骤：
（1）将Fe粉、Ni粉、Cr粉、Cu粉、Co粉、Si粉均匀混合在高能球磨机中球磨后，获得金属混合物；
（2）将步骤（1）获得的金属混合物加热至1200~1400℃，在坩埚熔炼炉氩气气氛保护下熔炼后加注到金属液包中；
（3）金属液包通入气压为0.9～1.2Mpa的高压氩气将金属液在雾化室雾化，沉积距离为200～400mm，冷却速度5~15℃/s，获得粒度3～4μm的高熵合金颗粒；
（4）将步骤（3）获得的高熵合金颗粒进行深冷处理，浸泡在-196℃液氮中20~30h；
（5）将步骤（4）深冷处理的高熵合金颗粒低速球磨至1～2μm再进行深冷处理，浸泡在-196℃液氮中20~30h，再低速球磨至100～300nm获得高熵合金粉末，浸泡在-196℃液氮中备用。
5.根据权利要求4所述的一种防腐涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述Fe粉、Ni粉、Cr粉、Cu粉、Co粉、Si粉的纯度为99.99%；Fe粉、Ni粉、Cr粉、Cu粉、Co粉、Si粉的原子比为1:1:1:1:1:0.2；所述球磨的转速为150~250r/min，球磨的时间为1~3h；所述金属混合物的粒度为3～4μm。
6.如权利要求1或2所述的一种防腐涂层在沿海地区隔音垫防腐或船舶防腐中的应用。
7.如权利要求1或2所述的一种防腐涂层的涂覆方法，其特征在于，涂覆方法为喷涂，将甲组份与乙组分混合配制不超过4h的涂层过100～150目筛，静置5-10分钟消泡后，均匀喷涂在隔音板或船舶材料表面。
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