CN111019477A

CN111019477A - 一种耐海水防污型粉末涂料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN111019477A
Application number: CN201911291512.7A
Authority: CN
Inventors: 高学奎
Original assignee: Guangdong Kesheng Anticorrosion Technology Co Ltd; SHENYANG MINGKE CONTROLLING CORROSION TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: Guangdong Kesheng Anticorrosion Technology Co Ltd; SHENYANG MINGKE CONTROLLING CORROSION TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2020-04-17

Abstract

本发明的耐海水防污型粉末涂料及其制备方法和应用属于海洋防污防腐涂料技术领域，该粉末涂料形成的涂层结构中不存在贯穿通道，外界的氯离子等腐蚀介质，海生物、微生物等的分泌物不容易透过涂层进入工件表面，其它介质又无法穿透到基体面进而达到很好的防腐、防污效果。而且不含溶剂，不存在有机溶剂挥发缺陷。涂层自身机械强度高，涂层与金属基体的粘结强度≥75MPa，可机械加工。另外，涂层寿命具有超长的耐久性，较高的保护年限，对海洋生物无毒害，能够替代普遍采用的溶剂油漆涂层、热浸镀锌等重污染防护方法，减少对环境污染。

Description

一种耐海水防污型粉末涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及海洋防污防腐涂料技术领域，具体为一种耐海水防污型粉末涂料及其制备方法和应用。

背景技术

地球的表面有71％被水覆盖，但其中96.5％是海水，人类可利用的淡水只占全球水总量的0.77％，大量地利用海水成为21世纪解决淡水缺乏的主要途径。海水利用包括海水直接利用、海水淡化和海水综合利用、以及海水农业等。随着技术的不断发展海水将代替淡水作为工业用水和生活用水。不久的将来沿海城市的绝大部分工业冷却水都将采用海水。随着对海水的大面积利用和开发，寻找最佳有效的防腐蚀和控制腐蚀方法，已成为当代材料领域最重要的课题之一。

海水是含盐浓度很高的天然电解质，是天然腐蚀剂中腐蚀性最强的介质之一。我们太多的设备由于海水的腐蚀性而被破坏，包括军工机械、海上钻台、海水淡化设备、海水管道、码头运输机械等。海水腐蚀是指材料(主要是金属构件)在海洋环境中发生的腐蚀。海水腐蚀的主要特点是：电化学腐蚀和海生物、微生物腐蚀，电化学腐蚀随着海水的含盐量、温度、溶氧量、PH值、流速与波浪不同而腐蚀速度不同；海生物、微生物对腐蚀的影响很复杂，它们附着的种类和程度不同，对材料的腐蚀程度也不同。

由于海水腐蚀情况复杂，目前国内外大部分防护涂料只是单一的解决电化学腐蚀或海生物、微生物腐蚀，而不能同时解决海水腐蚀中的两种腐蚀情况。要想彻底解决化学腐蚀和海生物腐蚀只能依靠两种涂料叠加使用，这就大大的增加了防护成本和施工难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐海水防污型粉末涂料及其制备方法和应用，以解决目前国内外大部分防护涂料只是单一的解决电化学腐蚀或海生物、微生物腐蚀，而不能同时解决海水腐蚀中的两种腐蚀情况，要想彻底解决化学腐蚀和海生物腐蚀只能依靠两种涂料叠加使用，这就大大的增加了防护成本和施工难度的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐海水防污型粉末涂料，该粉末涂料的原料和组成为：

优选地，所述超细TiO₂的粒径为≤45μm。

优选地，所述填料为CaCO₃+BaSO₄的混合物。

优选地，所述填料的粒径为0.6～0.8μm。

优选地，所述微粉蜡的用量与超细TiO₂的用量相同。

另外，本发明还提供了一种制备上述耐海水防污型粉末涂料的方法，将55％～75％的904环氧树脂、10％～30％的固化剂取代双氰胺、1％～3％的超细TiO₂、1％～3％微粉蜡和填料先放在混料机里，然后挤出、压片、粉碎以形成粉末涂料。

另外，本发明还提供了一种涂层的制备方法，将喷砂处理的试片加热至210℃～240℃，再将权利要求上述耐海水防污型粉末涂料涂覆在试片表面。

另外，本发明还提供了一种涂覆了上述耐海水防污型粉末涂料的制品。

另外，本发明还提供了一种用于固化涂覆了上述耐海水防污型粉末涂料的制品的方法，包括将耐海水防污型粉末涂料涂覆后的试片再进炉固化，固化温度为180～240℃，固化时间为30～120分钟。

另外，本发明还提供了一种涂覆了固化的上述耐海水防污型粉末涂料的制品。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：

(1)本发明耐海水防污型粉末涂料通过先把工件加热到210℃～240℃，工件受热后表面形成氧化膜，此时将涂料喷涂到工件表面，涂料在工件的高温作用下产生熔结，涂料中各种成分因密度不同而发生物理特性改变，使涂层具有功能性梯度结构。底层涂料中环氧树脂含有的羟基(-OH)和金属基体提供的正离子发生络合反应。在固化剂的作用下环氧树脂的环氧环受热被打开，工件中的氧化膜和涂料中因受热打开的环氧环结合形成共价键，使其综合热力学性质与基体相匹配，进而使涂料和工件基材结合，形成高强度的结合力。中间层靠涂料中的环氧树脂中的羟基(-0H)和固化剂中的胺类及超细TiO₂发生反应，涂料组合物中添加的金属氧化物、0.6-0.8μm超微粉体等，在固化过程中帮助涂层形成一个致密空间网络结构，可屏蔽水、氧分子等的穿透。面层靠涂料中的环氧树脂中含有的羟基(-0H)和固化剂的胺类及微粉蜡发生反应，通过180℃-240℃二次固化，进一步促使环氧基中的羟基与固化剂所带基团发生交联反应，同时使微粉蜡浮出表面形成致密光滑的网络结构。整个涂层结构中不存在贯穿通道，外界的氯离子等腐蚀介质，海生物、微生物等的分泌物不容易透过涂层进入工件表面，其它介质又无法穿透到基体面进而达到很好的防腐、防污效果。

(2)本发明的耐海水防污型粉末涂料集防锈漆和防污漆的功能于一体，能够同时解决海水腐蚀中的电化学腐蚀和海生物、微生物腐蚀。该涂料涂层具有较好的耐电化学腐蚀性能和良好的机械性能，对氯化物具有很好的抗蚀性，完全满足海水电化学腐蚀的防护条件。并且该涂料添加少量微粉蜡以降低涂层表面的粗糙度，涂层表面光滑低表面能致使海生物极其难以附着，进而能够阻碍海生物寄生，避免了海生物、微生物的腐蚀。

(3)本发明的耐海水防污型粉末涂料的成膜机理为高分子材料热固化成型，有机高分子材料通过高分子各键的链接重组形成致密的网状结构涂层，不含溶剂不存在有机溶剂挥发缺陷，涂层结构中不存在贯穿通道，抗阴极剥离性、抗渗透能力强。涂层热固化成型，涂层自身机械强度高，涂层与金属基体的粘结强度≥75MPa，可机械加工。

(4)本发明的耐海水防污型粉末涂料一次成膜后的涂层具有功能性梯度结构，底层具有与基底结合强度高、中间层具有耐渗透、表层具有抗磨损及耐海生物污损的特性，既摒弃了传统涂料底漆、中间漆、面漆和多种涂料叠加的多次成型的复杂工艺，又避免了多层结构存在的层间缺陷问题。

(5)本发明的耐海水防污型粉末涂料涂层寿命具有超长的耐久性，较高的保护年限。

(6)本发明的耐海水防污型粉末涂料的涂层对海洋生物无毒害，能够替代普遍采用的溶剂油漆涂层、热浸镀锌等重污染防护方法，减少对环境污染。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本发明的耐海水防污型粉末涂料的制备方法为：按照表1中各组分的用量，将各组分放在球磨机里混合、研磨以形成粉末涂料。

表1.各实施例中原料的组分和用量

上述超细TiO₂的粒径为≤45μm。所述填料为CaCO₃+BaSO₄的混合物。填料的粒径为0.6～0.8μm。所述微粉蜡的用量优选为与超细TiO₂的用量相同。

采用加热涂覆再固化的方法将上述耐海水防污型粉末涂料涂覆在制品表面。并进行相关性能测试，测试结果如表2所示。

表2.根据各实施例制备得到的涂层性能测试结果

本发明的耐海水防污型粉末涂料的附着力可以在95℃的水中浸泡30天涂层不损坏，涂层的抗冲击性最高可以达到20J，12个月防污性能的动态模拟实验可以满足试验样板的硬壳污损生物覆盖面积小于25％。以上的性能表明涂层可以同时满足防止海水腐蚀和海生物、微生物腐蚀的海水防污性能，可以广泛的应用于苛刻的海水腐蚀环境。

这种具有集高性能的防海水腐蚀和防污性能的涂层，还未见国内外报道。

另外，本发明还设置了相关的对比例1和2。

对比例1

本对比例将实施例1中的超细TiO₂替换成同等用量的滑石粉，其余组分和用量与实施例1相同。

对比例2

本对比例将实施例1中不加入微粉蜡，其余组分和用量与实施例1相同。

表3.根据各对比例制备得到的涂层性能测试结果

技术性能指标	实施例1	对比例1	对比例2
				抗冲击强度(J)	18	17	19
附着力(级/95℃，30d)	1级	1级	1级
				阴极剥离(mm/65℃，48h)	5.0	5.2	5.3
抗弯曲性(常温)	无裂纹	无裂纹	无裂纹
				粘结强度(MPa)	80	60	80
耐磨性(mg/1kg,1000r)	35	32	35
				硬度(H)	3	3	3
吸水百分率(％/60℃，15天)	2.8	3	3
				氯化物渗透性(Mol/L)	5x10<sup>-5</sup>	6.5x10<sup>-5</sup>	7.5x10<sup>-5</sup>
动态模拟实验(海生物附着率％/12个月)	20	23	55

根据表格3可知，对比例1相较于实施例1，将实施例1中的超细TiO₂替换成同等用量的滑石粉，抗冲击强度降低、阴极剥离增大、耐磨性降低、氯化物渗透性增大、海生物附着率提高。由于在形成功能性梯度结构的过程中，中间层靠涂料中的环氧树脂中的羟基(-0H)和固化剂中的胺类及超细TiO₂发生反应，在固化过程中帮助涂层形成一个致密空间网络结构，可屏蔽水、氧分子等的穿透。超细TiO₂在中间层中发挥重要作用，而替换成滑石粉后，滑石粉并不能发挥相同作用，因此对比例1中涂层性能相应降低。另外，由于滑石粉不能像超细TiO₂那样保护涂层颜色纯正，对比文件1中涂层的颜色均匀度会降低。

对比例2相较于实施例1，不加入微粉蜡，海生物附着率增大。由于在形成功能性梯度结构的过程中，面层靠涂料中的环氧树脂中含有的羟基(-0H)和固化剂的胺类及微粉蜡发生反应，通过180℃-240℃二次固化，进一步促使环氧基中的羟基与固化剂所带基团发生交联反应，同时使微粉蜡浮出表面形成致密光滑的网络结构。微粉蜡在梯度结构形成过程中发挥重要作用，对比例2中不加入微粉蜡，使得涂层表面容易附着微生物。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种耐海水防污型粉末涂料，其特征在于，该粉末涂料的原料和组成为：

2.根据权利要求1所述的一种耐海水防污型粉末涂料，其特征在于：所述超细TiO₂的粒径为≤45μm。

3.根据权利要求1所述的一种耐海水防污型粉末涂料，其特征在于：所述填料为CaCO₃+BaSO₄的混合物。

4.根据权利要求3所述的一种耐海水防污型粉末涂料，其特征在于：所述填料的粒径为0.6～0.8μm。

5.根据权利要求1所述的一种耐海水防污型粉末涂料，其特征在于：所述微粉蜡的用量与超细TiO₂的用量相同。

6.一种制备权利要求1～5任意一项所述的耐海水防污型粉末涂料的方法，其特征在于：将55％～75％的904环氧树脂、10％～30％的固化剂取代双氰胺、1％～3％的超细TiO₂、1％～3％微粉蜡和填料先放在混料机里，然后挤出、压片、粉碎以形成粉末涂料。

7.一种涂层的制备方法，其特征在于：将喷砂处理的试片加热至210℃～240℃，再将权利要求1～5任意一项所述的耐海水防污型粉末涂料涂覆在试片表面。

8.一种涂覆了权利要求1～5任意一项所述的耐海水防污型粉末涂料的制品。

9.一种用于固化涂覆了权利要求1～5任意一项所述的耐海水防污型粉末涂料的制品的方法，包括将耐海水防污型粉末涂料涂覆后的试片再进炉固化，固化温度为180～240℃，固化时间为30～120分钟。

10.一种涂覆了固化的权利要求1～5任意一项所述的耐海水防污型粉末涂料的制品。