CN111040576A - 一种立方碳化硅防腐耐磨涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，按质量份数计由以下原料制备而成：水性树脂40～60份，去离子水10～20份，钛白粉10～20份，立方碳化硅微粉2～6份，填料5～10份，消泡剂0.1～0.5份，润湿剂0.1～0.5份，增稠剂0.05～0.2份，水性催干剂0.2～0.6份；本发明还公开了一种立方碳化硅防腐耐磨涂料的制备方法，采用分步法先制混合料，再加入去离子水和助剂分散后过滤得到涂料。本发明的涂料利用水性树脂作为成膜物质，无需加入固化剂，提高了涂料的抗腐蚀性和耐磨性；本发明的方法有利于各组分的充分混匀，确保充分发挥助剂的作用，制备过程无需加热，且涂料无需调配即可使用，扩大了涂料的应用范围。

Description

一种立方碳化硅防腐耐磨涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种立方碳化硅防腐耐磨涂料及其制备方法。

背景技术

涂料工业属于近代工业。但涂料本身却有着悠久的历史，19世纪中期，随着合成树脂的出现，涂料成膜物质发生了根本的变革，形成了合成树脂涂料时期。新中国成立以来，伴随着国民经济各行业的发展，作为其配套的涂料工业从一个极不引人注目的小行业，逐步发展成为国民经济各领域必不可少的重要行业。经过几代人的顽强拼搏、开拓进取，我国已成为世界第二大涂料生产国和消费国，进入到世界涂料行业发展的主流。

涂料是一种材料，这种材料通过不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。涂料通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。现涂料正步向新阶段，涂料业向节省资源、能源环保、有利于生态平衡方向发展，水性涂料将逐步取代油性涂料。

水性涂料是以水作为溶剂或者分散介质的涂料，可节省大量资源，降低了对大气污染，且对人体无害。现有的水性涂料其耐磨性能较差，漆膜容易受损，难以满足人们的使用需求。申请号为201711346106.7的中国专利公开了一种耐磨水性涂料，该水性涂料采用丙酮作为降粘剂，丙酮无色透明极易挥发，且丙酮易燃且有毒，长期接触会对人的肝、肾造成损害；采用1,6-己二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯来提高涂膜的硬度、耐磨性能及缩短干燥时间，但是以上两者均属于有毒物质，不仅会对人体健康造成危害，挥发后对环境造成很大污染。申请号为201810935740.2的中国专利公开了一种耐磨水性涂料及其制备方法，选用ABS树脂和聚氯乙烯树脂来提高水性涂料的耐磨性能和耐腐蚀性能，但ABS树脂和聚氯乙烯树脂在常温下不能进行反应，必须进行加热处理，加热温度过低则树脂无法溶解及分散均匀，导致反应无法进行，温度过高则树脂会被分解，不能发挥其防腐耐磨的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种立方碳化硅防腐耐磨涂料。该涂料中添加立方碳化硅微粉和水性树脂作为原料，利用水性树脂作为成膜物质，从而无需加入固化剂或通过加热制备涂料，大大发挥了立方碳化硅的抗腐蚀性和耐磨性，从而使涂料兼具优异的防腐和耐磨性能，该涂料形成的涂膜还具有优良的耐介质性、耐盐雾性、耐候性、不起泡、不脱落等特点，涂膜不易受损且光泽度高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，按质量份数计由以下原料制备而成：水性树脂40～60份，去离子水10～20份，钛白粉10～20份，立方碳化硅微粉2～6份，填料5～10份，消泡剂0.1～0.5份，润湿剂0.1～0.5份，增稠剂0.05～0.2份，水性催干剂0.2～0.6份；所述水性树脂包括水性环氧脂树脂和改性水性环氧脂树脂。

本发明的涂料中添加立方碳化硅微粉和水性树脂作为原料，利用立方碳化硅具有与金刚石相同的晶体结构，且莫氏硬度为9.5-9.6，介于金刚石(莫氏硬度为10)与氧化铝(莫氏硬度为9)之间，具有粒径分布窄、硬度高、超耐磨耐腐蚀、吸油量低、电阻率高等特点，提高了涂料的抗腐蚀性、耐磨性、绝缘性和耐高温性能，同时采用包含水性环氧脂树脂和改性水性环氧脂树脂作为成膜物质，利用其干燥时间快、贮储稳定性好，对各类金属基材具有良好的附着力的性能，直接得到涂料，从而无需加入固化剂或通过加热制备涂料，大大发挥了立方碳化硅的抗腐蚀性和耐磨性，从而使涂料兼具优异的防腐和耐磨性能，该涂料形成的涂膜还具有优良的耐介质性、耐盐雾性、耐候性、不起泡、不脱落等特点，涂膜不易受损且光泽度高。

上述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述水性环氧脂树脂和改性水性环氧脂树脂的质量份数比为(2～3)：1。该比例组成的水性树脂具有更好的成膜性能。

上述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述立方碳化硅微粒为粒径W0.5、W1.5、W2.5、W3.5、W5、W7、W10、W14和W20的立方碳化硅中的一种或两种以上。优选的立方碳化硅微粒的粒度越细，在搅拌研磨时更容易与其他填料混合均匀，且在成膜时易填充在细小的孔隙中，使涂膜更加致密，耐磨性更高；更优选的立方碳化硅微粒为粒径W0.5或W1.5的立方碳化硅。

上述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述填料为硫酸钡、超细滑石粉、复合磷酸锌、三聚磷酸铝、硅灰石、云母粉、氧化铝中的一种或两种以上。

上述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述消泡剂为TEGO-825消泡剂、BYK-023消泡剂、Surfynol-107L消泡剂和DC-65消泡剂中的一种或两种以上。优选的消泡剂具有低VOC(挥发性有机化合物)和更好的环境友好性，更好的低泡性，有助于减少涂膜的针孔、防爆孔，且有助于降低成膜温度；更优选的消泡剂为Surfynol-107L消泡剂。

上述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述润湿剂为HY-6083润湿剂、HY-1608A润湿剂、Triton X-405润湿剂和TEGO-4100润湿剂中的一种或两种以上。优选的润湿剂具有高活性、极强的基材润湿性、极佳的抗缩孔效果和低稳泡性，优选促进了涂料的流动；更优选的润湿剂为TEGO-4100润湿剂。

上述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述增稠剂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酰胺、TD-01增稠剂和聚氨酯增稠剂中的一种或两种以上。优选的增稠剂有效地改善了涂料的成膜厚度、流平性、光泽、耐水性，同时有效地抵抗微生物、霉菌的侵蚀，提高涂膜的光泽和耐擦洗性；更优选的增稠剂为聚氨酯增稠剂。

上述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述水性催干剂为T-10催干剂、美国气体T-12催干剂、DZ-5催干剂和WX-S1440催干剂中的一种或两种以上。优选的水性催干剂均具有自干时间短的优点，其中，更优选的水性催干剂为WX-S1440催干剂，WX-S1440催干剂为水性醇酸树脂、水性环氧树脂等通过不饱和键的氧化反应进行交联的全水溶性环保催干剂，与水性树脂相容性最佳，使涂膜充分交联且缩短涂料漆膜的自干时间。

另外，本发明还提供了一种立方碳化硅防腐耐磨涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将水性环氧脂树脂、钛白粉、立方碳化硅微粉和填料依次加入到砂磨机中搅拌分散30min以上并研磨，得到混合料；所述混合料的细度为15μm；

步骤二、将改性水性环氧脂树脂和步骤一中得到的混合料混合均匀后，在搅拌条件下加入去离子水，然后依次加入消泡剂、润湿剂、增稠剂和水性催干剂并继续搅拌分散20min以上，经200目筛网过滤得到立方碳化硅防腐耐磨涂料。

本发明先将水性环氧脂树脂、钛白粉、立方碳化硅微粉和填料混合研磨制成混合料，然后在与其它组分混合分散制备涂料，该分步制备工艺有利于各组分的充分混匀，确保充分发挥助剂消泡剂、润湿剂、增稠剂和水性催干剂的作用，制备过程无需加热，制备工艺简单便捷，且制备得到的涂料在使用过程中无需进行调配，直接搅匀后即可使用，扩大了涂料的应用范围。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的涂料中添加立方碳化硅微粉和水性树脂作为原料，利用水性树脂作为成膜物质，从而无需加入固化剂或通过加热制备涂料，大大发挥了立方碳化硅的抗腐蚀性和耐磨性，从而使涂料兼具优异的防腐和耐磨性能，该涂料形成的涂膜还具有优良的耐介质性、耐盐雾性、耐候性、不起泡、不脱落等特点，涂膜不易受损且光泽度高。

2、本发明采用的立方碳化硅微粉具有粒径分布窄、硬度高、超耐磨耐腐蚀、优良的化学稳定性和热稳定性等特点，提高了涂料的抗腐蚀性、耐磨性和耐化学介质性等性能。

3、本发明采用分步制备工艺，先将水性环氧脂树脂、钛白粉、立方碳化硅微粉和填料混合研磨制成混合料，然后在与其它组分混合分散制备涂料，有利于各组分的充分混匀，确保充分发挥助剂消泡剂、润湿剂、增稠剂和水性催干剂的作用，制备过程无需加热，制备工艺简单便捷，且制备得到的涂料在使用过程中无需进行调配，直接搅匀后即可使用，扩大了涂料的应用范围。

4、本发明的涂料属于环保型涂料，具有绿色、节能、安全等特点，对环境无污染，对人体无危害，制备涂料的原料成分均符合VOC(挥发性有机化合物)指标，在施工、储藏及运输过程中不存在易燃易爆等安全隐患。

下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例1

本实施例的立方碳化硅防腐耐磨涂料按质量份数计由以下原料制备而成：水性环氧脂树脂30份，改性水性环氧脂树脂10份，去离子水10份，钛白粉10份，粒径W0.5立方碳化硅2份，硅灰石1.5份，复合磷酸锌1份，三聚磷酸铝2份，氧化铝0.5份，TEGO-825消泡剂0.1份，HY-6083润湿剂0.05份，HY-1608A润湿剂0.05份，羟甲基纤维素0.05份，美国气体T-12催干剂0.2份。

本实施例中的立方碳化硅微粒还可为除了粒径W0.5立方碳化硅以外的粒径W0.5、W1.5、W2.5、W3.5、W5、W7、W10、W14和W20的立方碳化硅中的一种或两种以上。

本实施例中的填料还可为除了硅灰石、复合磷酸锌、三聚磷酸铝和氧化铝组合以外的硫酸钡、超细滑石粉、复合磷酸锌、三聚磷酸铝、硅灰石、云母粉、氧化铝中的一种或两种以上。

本实施例中的消泡剂还可为除了TEGO-825消泡剂以外的TEGO-825消泡剂、BYK-023消泡剂、Surfynol-107L消泡剂和DC-65消泡剂中的一种或两种以上。

本实施例中的润湿剂还可为除了HY-6083润湿剂和HY-1608A润湿剂组合以外的HY-6083润湿剂、HY-1608A润湿剂、Triton X-405润湿剂和TEGO-4100润湿剂中的一种或两种以上。

本实施例中的增稠剂还可为除了羟甲基纤维素以外的羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酰胺、TD-01增稠剂和聚氨酯中的一种或两种以上。

本实施例中的水性催干剂还可为除了美国气体T-12催干剂以外的T-10催干剂、美国气体T-12催干剂、DZ-5催干剂和WX-S1440催干剂中的一种或两种以上。

本实施例的立方碳化硅防腐耐磨涂料的制备方法包括以下步骤：

步骤一、按质量份数计将30份水性环氧脂树脂、10份钛白粉、2份粒径W0.5立方碳化硅、1.5份硅灰石、1份复合磷酸锌、2份三聚磷酸铝和0.5份氧化铝依次加入到砂磨机中搅拌分散30min并研磨，得到混合料，使用BGD241/1刮板细度计测量得到混合料的细度为15μm；

步骤二、将10份改性水性环氧脂树脂和步骤一中得到的混合料混合均匀后，在搅拌条件下加入10份去离子水，然后依次缓慢加入0.1份TEGO-825消泡剂、0.05份HY-6083润湿剂、0.05份HY-1608A润湿剂、0.05份羟甲基纤维素和0.2份美国气体T-12水性催干剂并继续搅拌分散20min至混合均匀，搅拌分散过程中通过调节控制搅拌速度避免产生大量气泡，经200目筛网过滤得到立方碳化硅防腐耐磨涂料。

实施例2

本实施例的立方碳化硅防腐耐磨涂料按质量份数计由以下原料制备而成：水性环氧脂树脂35份，改性水性环氧脂树脂15份，去离子水15份，钛白粉15份，粒径W0.5立方碳化硅3份，粒径W1.5立方碳化硅1份，硫酸钡2.5份，复合磷酸锌1.5份，三聚磷酸铝3.5份，云母粉1份，Surfynol-107L消泡剂0.3份，TEGO4100润湿剂0.2份，聚氨酯0.1份，WX-S1440催干剂0.4份。

本实施例中的立方碳化硅微粒还可为除了粒径W0.5立方碳化硅和粒径W1.5立方碳化硅组合以外的粒径W0.5、W1.5、W2.5、W3.5、W5、W7、W10、W14和W20的立方碳化硅中的一种或两种以上。

本实施例中的填料还可为除了硫酸钡、复合磷酸锌、三聚磷酸铝和云母粉组合以外的硫酸钡、超细滑石粉、复合磷酸锌、三聚磷酸铝、硅灰石、云母粉、氧化铝中的一种或两种以上。

本实施例中的消泡剂还可为除了Surfynol-107L消泡剂以外的TEGO-825消泡剂、BYK-023消泡剂、Surfynol-107L消泡剂和DC-65消泡剂中的一种或两种以上。

本实施例中的润湿剂还可为除了TEGO4100润湿剂以外的HY-6083润湿剂、HY-1608A润湿剂、Triton X-405润湿剂和TEGO-4100润湿剂中的一种或两种以上。

本实施例中的增稠剂还可为除了聚氨酯以外的羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酰胺、TD-01增稠剂和聚氨酯中的一种或两种以上。

本实施例中的水性催干剂还可为除了WX-S1440催干剂以外的T-10催干剂、美国气体T-12催干剂、DZ-5催干剂和WX-S1440催干剂中的一种或两种以上。

本实施例的立方碳化硅防腐耐磨涂料的制备方法包括以下步骤：

步骤一、按质量份数计将35份水性环氧脂树脂、15份钛白粉、3份粒径W0.5立方碳化硅、1份粒径W1.5立方碳化硅、2.5份硫酸钡、1.5份复合磷酸锌、3.5份三聚磷酸铝和1份云母粉依次加入到砂磨机中搅拌分散35min并研磨，得到混合料，使用BGD241/1刮板细度计测量得到混合料的细度为15μm；

步骤二、将15份改性水性环氧脂树脂和步骤一中得到的混合料混合均匀后，在搅拌条件下加入15份去离子水，然后依次缓慢加入0.3份Surfynol-107L消泡剂、0.2份TEGO4100润湿剂、0.05份HY-1608A润湿剂、0.1份聚氨酯和0.4份WX-S1440催干剂并继续搅拌分散25min至混合均匀，搅拌分散过程中通过调节控制搅拌速度避免产生大量气泡，经200目筛网过滤得到立方碳化硅防腐耐磨涂料。

实施例3

本实施例的立方碳化硅防腐耐磨涂料按质量份数计由以下原料制备而成：水性环氧脂树脂40份，改性水性环氧脂树脂20份，去离子水20份，钛白粉20份，粒径W0.5立方碳化硅4份，粒径W2.5立方碳化硅2份，硫酸钡3份，超细滑石粉3份，硅灰石2份，云母粉2份，BYK-023消泡剂0.5份，Triton X-405润湿剂0.5份，聚丙烯酰胺0.2份，DZ-5催干剂0.6份。

本实施例中的立方碳化硅微粒还可为除了粒径W0.5立方碳化硅和粒径W2.5立方碳化硅组合以外的粒径W0.5、W1.5、W2.5、W3.5、W5、W7、W10、W14和W20的立方碳化硅中的一种或两种以上。

本实施例中的填料还可为除了硫酸钡、超细滑石粉、硅灰石和云母粉组合以外的硫酸钡、超细滑石粉、复合磷酸锌、三聚磷酸铝、硅灰石、云母粉、氧化铝中的一种或两种以上。

本实施例中的消泡剂还可为除了BYK-023消泡剂以外的TEGO-825消泡剂、BYK-023消泡剂、Surfynol-107L消泡剂和DC-65消泡剂中的一种或两种以上。

本实施例中的润湿剂还可为除了Triton X-405润湿剂以外的HY-6083润湿剂、HY-1608A润湿剂、Triton X-405润湿剂和TEGO-4100润湿剂中的一种或两种以上。

本实施例中的增稠剂还可为除了聚丙烯酰胺以外的羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酰胺、TD-01增稠剂和聚氨酯增稠剂中的一种或两种以上。

本实施例中的水性催干剂还可为除了DZ-5催干剂以外的T-10催干剂、美国气体T-12催干剂、DZ-5催干剂和WX-S1440催干剂中的一种或两种以上。

本实施例的立方碳化硅防腐耐磨涂料的制备方法包括以下步骤：

步骤一、按质量份数计将40份水性环氧脂树脂、20份钛白粉、4份粒径W0.5立方碳化硅、2份粒径W2.5立方碳化硅、3份硫酸钡、3份超细滑石粉、2份硅灰石和2份云母粉依次加入到砂磨机中搅拌分散30min并研磨，得到混合料，使用BGD241/1刮板细度计测量得到混合料的细度为15μm；

步骤二、将20份改性水性环氧脂树脂和步骤一中得到的混合料混合均匀后，在搅拌条件下加入20份去离子水，然后依次缓慢加入0.5份BYK-023消泡剂、0.5份Triton X-405润湿剂、0.05份HY-1608A润湿剂、0.2份聚丙烯酰胺增稠剂和0.6份DZ-5催干剂并继续搅拌分散20min至混合均匀，搅拌分散过程中通过调节控制搅拌速度避免产生大量气泡，经200目筛网过滤得到立方碳化硅防腐耐磨涂料。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，按质量份数计由以下原料制备而成：水性树脂40～60份，去离子水10～20份，钛白粉10～20份，立方碳化硅微粉2～6份，填料5～10份，消泡剂0.1～0.5份，润湿剂0.1～0.5份，增稠剂0.05～0.2份，水性催干剂0.2～0.6份；所述水性树脂包括水性环氧脂树脂和改性水性环氧脂树脂。

2.根据权利要求1所述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述水性环氧脂树脂和改性水性环氧脂树脂的质量份数比为(2～3)：1。

3.根据权利要求1所述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述立方碳化硅微粒为粒径W0.5、W1.5、W2.5、W3.5、W5、W7、W10、W14和W20的立方碳化硅中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述填料为硫酸钡、超细滑石粉、复合磷酸锌、三聚磷酸铝、硅灰石、云母粉、氧化铝中的一种或两种以上。

5.根据权利要求1所述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述消泡剂为TEGO-825消泡剂、BYK-023消泡剂、Surfynol-107L消泡剂和DC-65消泡剂中的一种或两种以上。

6.根据权利要求1所述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述润湿剂为HY-6083润湿剂、HY-1608A润湿剂、Triton X-405润湿剂和TEGO-4100润湿剂中的一种或两种以上。

7.根据权利要求1所述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述增稠剂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酰胺、TD-01增稠剂和聚氨酯增稠剂中的一种或两种以上。

8.根据权利要求1所述的一种立方碳化硅防腐耐磨涂料，其特征在于，所述水性催干剂为T-10催干剂、美国气体T-12催干剂、DZ-5催干剂和WX-S1440催干剂中的一种或两种以上。

9.一种制备如权利要求1～权利要求8中任一权利要求所述的立方碳化硅防腐耐磨涂料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将水性环氧脂树脂、钛白粉、立方碳化硅微粉和填料依次加入到砂磨机中搅拌分散30min以上并研磨，得到混合料；所述混合料的细度为15μm；

步骤二、将改性水性环氧脂树脂和步骤一中得到的混合料混合均匀后，在搅拌条件下加入去离子水，然后依次加入消泡剂、润湿剂、增稠剂和水性催干剂并继续搅拌分散20min以上，经200目筛网过滤得到立方碳化硅防腐耐磨涂料。