CN111117313B - 一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料及其制备方法 - Google Patents
一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111117313B CN111117313B CN201911401642.1A CN201911401642A CN111117313B CN 111117313 B CN111117313 B CN 111117313B CN 201911401642 A CN201911401642 A CN 201911401642A CN 111117313 B CN111117313 B CN 111117313B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- geopolymer
- boron nitride
- temperature
- modified
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 title claims abstract description 66
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000003973 paint Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical class N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 13
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 32
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 26
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 16
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 14
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 claims description 13
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 claims description 10
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims description 10
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims description 10
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 10
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 9
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 9
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 claims description 8
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 claims description 8
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- CTENFNNZBMHDDG-UHFFFAOYSA-N Dopamine hydrochloride Chemical compound Cl.NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 CTENFNNZBMHDDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229960001149 dopamine hydrochloride Drugs 0.000 claims description 7
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229960000281 trometamol Drugs 0.000 claims description 7
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 claims description 6
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 9
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 229910001387 inorganic aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
- C09D1/02—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances alkali metal silicates
- C09D1/04—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances alkali metal silicates with organic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/08—Anti-corrosive paints
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
- C09D7/62—Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/65—Additives macromolecular
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/70—Additives characterised by shape, e.g. fibres, flakes or microspheres
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料，包括以下组分：高强地聚物120‑180份，表面修饰氮化硼纳米片10‑20份，及界面增强剂6.12‑10.25份；所述高强地聚物包括硅铝质粉料35‑60份、碱激发剂70‑90份、活性增强相15‑30份；所述表面修饰氮化硼纳米片为表面经过修饰的氮化硼纳米片。本发明还公开了一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料的制备方法。本发明的涂层中地聚物与活性增强相反应，形成具有较高密实度的高强地聚基体；氮化硼纳米片经过表面改性，在界面增强剂存在条件下与地聚物凝胶结合，从而形成高硬度的复合材料，大大提高了防腐蚀涂料的防腐蚀性能，制备方法简单。
Description
技术领域
本发明属于海工结构防腐蚀领域，尤其是涉及一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料及其制备方法。
背景技术
海工钢筋混凝土与钢结构的腐蚀严重影响我国近海和远海工程结构的可靠性和安全性，因此寻求一种低成本、高可靠性的防护方法迫在眉睫。
地聚物是一种新型的无机材料，它由具有活性的硅铝质材料在碱性环境下发生溶出、地聚合反应生成，基体由[SiO4]四面体和[AlO4]四面体聚合形成的三维空间网络结构组成，化学结构呈现非晶质至半晶质相，其抗压强度可以达到40-80MPa，耐火温度达到900-1100℃。与有机类树脂材料相比，地聚物具有更为优异的热稳定性与耐候性。
专利CN201910491278.6、CN201910481644.X、CN201910347055.2、CN201710416708.9均公开了以地聚物为主要基体的防腐蚀涂料。这些专利采用的地聚物材料虽然具有一定的耐腐蚀性，但由于硬度较低，容易在使用过程中因为磕碰造成局部损坏，从而失去抗腐蚀能力。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种新型地聚物防腐蚀涂料，其具有更高硬度和防腐蚀能力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料，包括以下组分：高强地聚物120-180份，表面修饰氮化硼纳米片10-20份，及界面增强剂6.12-10.25份；所述高强地聚物包括硅铝质粉料35-60份、碱激发剂70-90份、活性增强相15-30份；所述表面修饰氮化硼纳米片为表面经过修饰的氮化硼纳米片。
进一步的，所述界面增强剂包括硼砂3-5份、磷酸钠3-5份、硅烷偶联剂0.05-0.1份、聚丙烯酸钠0.02-0.05份和聚乙烯亚胺0.05-0.1份。
进一步的，所述硅铝质粉料由偏高岭土20-30份、粉煤灰10-20份及矿渣5-10份组成；所述偏高岭土在750-850℃下煅烧得到，粒径为0.1-10μm；所述粉煤灰为一级灰，粒径为0.1-10μm；所述矿渣为105级渣，粒径为0.1-10μm。
进一步的，所述碱激发剂由液体硅酸钠或液体硅酸钾50-70份、氢氧化钠或氢氧化钾5-15份及去离子水5-15份组成。
进一步的，所述活性增强相由纳米氧化硅5-10份、纳米氧化铝5-10份、纳米碳酸钙5-10份组成；所述纳米氧化硅、纳米氧化铝和纳米碳酸钙的粒径均为30-100nm。
进一步的，所述液体硅酸钠和硅酸钾模数为1.5-2.0，含水量为50-65％。
进一步的，所述氮化硼纳米片的片径为1-3um，厚度<100nm。
本发明还公开了一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将盐酸多巴胺加入含有氨丁三醇的缓冲液中，并调节pH至弱碱性，得到表面改性液，所述盐酸多巴胺与缓冲液质量比例为1:300-1:400；
2)将氮化硼纳米片加入步骤1)中得到的表面改性液，超声分散2-3h，加热至55-65℃反应，得到改性氮化硼纳米片分散液，氮化硼纳米片与表面改性液质量比例为1：150-200；
3)将35-60份硅铝质粉料加入10-20份步骤2)中得到的改性氮化硼纳米片分散液，超声分散2-3h，过滤后于100-120℃下干燥6-8h，得到改性地聚物粉料；
4)将70-90份碱激发剂与界面增强剂中的硼砂3-5份、磷酸钠3-5份混合，在加热至55-65℃反应3-5h，得到改性激发剂；
5)将步骤4)中得到的改性激发剂与步骤3)中得到的改性地聚物粉料以50-100rpm混合搅拌5-10min，均匀后加入15-30份活性增强相，继续以200-300rpm搅拌5-10min，均匀后再加入硅烷偶联剂0.05-0.1份、聚丙烯酸钠0.02-0.05份和聚乙烯亚胺0.05-0.1份，在200-300rpm速度下继续搅拌5-10min，最终得到高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料。
作为优选，所述步骤1)中氨丁三醇的缓冲液浓度为1.0-1.5g/L。
作为优选，所述步骤1)中表面改性液pH为8.0-9.0；所述步骤2)和步骤3)中超声分散功率为400-600W。
本发明的有益效果是，地聚物与活性增强相反应，形成具有较高密实度的高强地聚基体；与此同时，氮化硼纳米片经过表面改性，在界面增强剂存在条件下与地聚物凝胶结合，从而形成高硬度的复合材料，大大提高了防腐蚀涂料的防腐蚀性能，且制备方法简单易行。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例一
一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料，包括以下组分：高强地聚物120g，表面修饰氮化硼纳米片10g，及界面增强剂6.12g。
其中高强地聚物包括硅铝质粉料35g、碱激发剂70g、活性增强相15g；硅铝质粉料由偏高岭土20g、粉煤灰10g及矿渣5g组成，且偏高岭土在750℃下煅烧得到，粒径为0.1-10μm，粉煤灰优选一级灰，粒径为0.1-10μm，矿渣为105级渣，粒径为0.1-10μm；碱激发剂由模数为2.0、含水量为50％的液体硅酸钠50g、氢氧化钠5g及去离子水15g组成；活性增强相由纳米氧化硅5g、纳米氧化铝5g、纳米碳酸钙5g组成，纳米氧化硅、纳米氧化铝和纳米碳酸钙的粒径均为30-100nm；
表面修饰氮化硼纳米片为表面经过特殊修饰的氮化硼纳米片，氮化硼纳米片的片径为1-3μm，厚度为80-100nm；
界面增强剂包括硼砂3g、磷酸钠3g、硅烷偶联剂0.05g、聚丙烯酸钠0.02g、聚乙烯亚胺0.05g。
一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将5g盐酸多巴胺加入2000g含有1.0g/L氨丁三醇的缓冲液中，并调节pH至8.0，得到表面改性液；
2)将10g氮化硼纳米片加入2000g表面改性液，400W超声分散3h，55℃加热反应15h，得到改性氮化硼纳米片分散液；
3)将偏高岭土20g、粉煤灰10g及矿渣5g加入改性氮化硼纳米片分散液，400W超声分散3h，过滤，100℃干燥8h，得到改性地聚物粉料；
4)将液体硅酸钠50g、氢氧化钠5g及去离子水15g与硼砂3g、磷酸钠3g混合，在55℃加热条件下反应2h，得到改性激发剂；
5)将改性激发剂与改性地聚物粉料在50rpm速度下混合搅拌10min，均匀后加入纳米氧化硅5g、纳米氧化铝5g、纳米碳酸钙5g组成，在200rpm速度下继续搅拌10min，均匀后再加入硅烷偶联剂0.05g、聚丙烯酸钠0.02g、聚乙烯亚胺0.05g，在200rpm速度下继续搅拌10min，最终得到高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料。
实施例二
一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料，包括以下组分：高强地聚物149g，表面修饰氮化硼纳米片14g，及界面增强剂8.17g。
其中高强地聚物包括硅铝质粉料48g、碱激发剂80g、活性增强相21g；硅铝质粉料由偏高岭土25g、粉煤灰17g及矿渣6g组成，且偏高岭土在800℃下煅烧得到，粒径为0.1-10μm，粉煤灰优选一级灰，粒径为0.1-10μm，矿渣为105级渣，粒径为0.1-10μm；碱激发剂由模数为1.6、含水量为60％的液体硅酸钾60g、氢氧化钠10g及去离子水10g组成；活性增强相由纳米氧化硅7g、纳米氧化铝7g、纳米碳酸钙7g组成，纳米氧化硅、纳米氧化铝和纳米碳酸钙的粒径均为30-100nm；
表面修饰氮化硼纳米片为表面经过特殊修饰的氮化硼纳米片，氮化硼纳米片的片径为1-3μm，厚度为80-100nm；
界面增强剂包括硼砂4g、磷酸钠4g、硅烷偶联剂0.07g、聚丙烯酸钠0.03g、聚乙烯亚胺0.07g。
一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将7g盐酸多巴胺加入2400g含有1.2g/L氨丁三醇的缓冲液中，并调节pH至8.5，得到表面改性液；
2)将14g氮化硼纳米片加入2400g表面改性液，500W超声分散2.5h，60℃加热反应12h，得到改性氮化硼纳米片分散液；
3)将偏高岭土25g、粉煤灰17g及矿渣6g加入改性氮化硼纳米片分散液，500W超声分散2.5h，过滤，110℃干燥7h，得到改性地聚物粉料；
4)将液体硅酸钠60g、氢氧化钠10g及去离子水10g与硼砂4g、磷酸钠4g混合，在60℃加热条件下反应1.5h，得到改性激发剂；
5)将改性激发剂与改性地聚物粉料在60rpm速度下混合搅拌8min，均匀后加入纳米氧化硅7g、纳米氧化铝7g、纳米碳酸钙7g组成，在250rpm速度下继续搅拌8min，均匀后再加入硅烷偶联剂0.07g、聚丙烯酸钠0.03g、聚乙烯亚胺0.07g，在250rpm速度下继续搅拌8min，最终得到高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料。
实施例三
一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料，包括以下组分：高强地聚物180g，表面修饰氮化硼纳米片20g，及界面增强剂10.25g。
其中高强地聚物包括硅铝质粉料60g、碱激发剂90g、活性增强相30g；硅铝质粉料由偏高岭土30g、粉煤灰20g及矿渣10g组成，且偏高岭土在850℃下煅烧得到，粒径为0.1-10μm，粉煤灰优选一级灰，粒径为0.1-10μm，矿渣为105级渣，粒径为0.1-10μm；碱激发剂由模数为1.5、含水量为65％的液体硅酸钾70g、氢氧化钾15g及去离子水5g组成；活性增强相由纳米氧化硅10g、纳米氧化铝10g、纳米碳酸钙10g组成，纳米氧化硅、纳米氧化铝和纳米碳酸钙的粒径均为30-100nm；
表面修饰氮化硼纳米片为表面经过特殊修饰的氮化硼纳米片，氮化硼纳米片的片径为1-3μm，厚度为80-100nm；
界面增强剂包括硼砂5g、磷酸钠5g、硅烷偶联剂0.1g、聚丙烯酸钠0.05g、聚乙烯亚胺0.1g。
一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将10g盐酸多巴胺加入3000g含有1.5g/L氨丁三醇的缓冲液中，并调节pH至9.0，得到表面改性液；
2)将20g氮化硼纳米片加入3000g表面改性液，600W超声分散2h，65℃加热反应10h，得到改性氮化硼纳米片分散液；
3)将偏高岭土30g、粉煤灰20g及矿渣10g加入改性氮化硼纳米片分散液，600W超声分散2h，过滤，120℃干燥6h，得到改性地聚物粉料；
4)将液体硅酸钠70g、氢氧化钠15g及去离子水5g与硼砂5g、磷酸钠5g混合，在65℃加热条件下反应1h，得到改性激发剂；
5)将改性激发剂与改性地聚物粉料在100rpm速度下混合搅拌5min，均匀后加入纳米氧化硅10g、纳米氧化铝10g、纳米碳酸钙10g组成，在300rpm速度下继续搅拌5min，均匀后再加入硅烷偶联剂0.1g、聚丙烯酸钠0.05g、聚乙烯亚胺0.1g，在300rpm速度下继续搅拌5min，最终得到高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料。
对比样例(普通地聚物涂料)
以未进行硬度强化设计的普通地聚物涂料作为对比，该涂料由以下步骤制备：将偏高岭土30g、粉煤灰20g及矿渣10g、液体硅酸钠70g、氢氧化钠15g及去离子水5g混合，在80rpm速度下混合搅拌5min，再在300rpm速度下继续搅拌5min得到。
结果讨论
将边长100mm、厚度1mm的正方形Q235钢板的正反表面进行抛光，并用酒精清洗两次。将制备好的普通地聚物涂料和高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料(实施例1、2、3)分别均匀涂覆在钢板的不同表面将钢板包裹，涂覆厚度控制在1.0±0.2mm。
在常温下硬化7天后，将带涂层钢板的涂层表面用2000目砂纸打磨平整，利用维氏硬度仪在5kgf测量荷载下测试涂层的维氏硬度，结果见表1。可以看到，通过活性纳米粉料增强以及表面修饰氮化硼纳米片的复合，地聚物涂层的硬度显著提高。
表1硬化7天后涂层硬度
| 样品 | 维氏硬度(GPa) |
| 对比样例(普通地聚物涂层) | 0.25 |
| 实施例1 | 0.91 |
| 实施例2 | 1.02 |
| 实施例3 | 0.88 |
另外，参照GB/T 6458-86《金属覆盖层中性盐雾试验(NSS)》标准，对涂层钢板的耐海水腐蚀性能进行测试。测试前，参照GB/T1732-93《漆膜耐冲击测定法》对带涂层钢板进行冲击，之后在试验温度为35±2℃，所用腐蚀溶液为5％氯化钠溶液的腐蚀箱中在进行3500小时腐蚀后，对比不同试样的质变变化，结果如表2所示。可以看到，本发明的涂层对金属材料具有优异的耐海水腐蚀性能。
表2中性盐雾腐蚀试验
| 样品 | 3500小时腐蚀后质量变化 |
| 无涂层样片 | 13.8％ |
| 普通地聚物涂层样片 | 5.6％ |
| 实施例1样片 | 0.7％ |
| 实施例2样片 | 0.1％ |
| 实施例3样片 | 0.5％ |
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料，其特征在于包括以下组分：高强地聚物120-180份，表面修饰氮化硼纳米片10-20份，及界面增强剂6.12-10.25份；所述高强地聚物包括硅铝质粉料35-60份、碱激发剂70-90份、活性增强相15-30份；所述表面修饰氮化硼纳米片为表面经过修饰的氮化硼纳米片；所述界面增强剂包括硼砂3-5份、磷酸钠3-5份、硅烷偶联剂0.05-0.1份、聚丙烯酸钠0.02-0.05份和聚乙烯亚胺0.05-0.1份。
2.根据权利要求1所述的高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料，其特征在于：所述硅铝质粉料由偏高岭土20-30份、粉煤灰10-20份及矿渣5-10份组成；所述偏高岭土在750-850℃下煅烧得到，粒径为0.1-10μm；所述粉煤灰为一级灰，粒径为0.1-10μm；所述矿渣为105级渣，粒径为0.1-10μm。
3.根据权利要求1所述的高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料，其特征在于：所述碱激发剂由液体硅酸钠或液体硅酸钾50-70份、氢氧化钠或氢氧化钾5-15份及去离子水5-15份组成。
4.根据权利要求1所述的高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料，其特征在于：所述活性增强相由纳米氧化硅5-10份、纳米氧化铝5-10份、纳米碳酸钙5-10份组成；所述纳米氧化硅、纳米氧化铝和纳米碳酸钙的粒径均为30-100nm。
5.根据权利要求3所述的高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料，其特征在于：所述液体硅酸钠和硅酸钾模数为1.5-2.0，含水量为50-65％。
6.根据权利要求1所述的高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料，其特征在于：所述氮化硼纳米片的片径为1-3um，厚度<100nm。
7.一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将盐酸多巴胺加入含有氨丁三醇的缓冲液中，并调节pH至弱碱性，得到表面改性液，所述盐酸多巴胺与缓冲液质量比例为1:300-400；
2)将氮化硼纳米片加入步骤1)中得到的表面改性液，超声分散2-3h，加热至55-65℃反应，得到改性氮化硼纳米片分散液，氮化硼纳米片与表面改性液质量比例为1：150-200；
3)将35-60份硅铝质粉料加入10-20份步骤2)中得到的改性氮化硼纳米片分散液，超声分散2-3h，过滤后于100-120℃下干燥6-8h，得到改性地聚物粉料；
4)将70-90份碱激发剂与界面增强剂中的硼砂3-5份、磷酸钠3-5份混合，在加热至55-65℃反应3-5h，得到改性激发剂；
5)将步骤4)中得到的改性激发剂与步骤3)中得到的改性地聚物粉料以50-100rpm混合搅拌5-10min，均匀后加入15-30份活性增强相，继续以200-300rpm搅拌5-10min，均匀后再加入硅烷偶联剂0.05-0.1份、聚丙烯酸钠0.02-0.05份和聚乙烯亚胺0.05-0.1份，在200-300rpm速度下继续搅拌5-10min，最终得到高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料。
8.根据权利要求7所述的高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中氨丁三醇的缓冲液浓度为1.0-1.5g/L。
9.根据权利要求7所述的高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中表面改性液pH为8.0-9.0；所述步骤2)和步骤3)中超声分散功率为400-600W。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911401642.1A CN111117313B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911401642.1A CN111117313B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111117313A CN111117313A (zh) | 2020-05-08 |
| CN111117313B true CN111117313B (zh) | 2021-02-19 |
Family
ID=70505875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911401642.1A Active CN111117313B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111117313B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023094748A1 (fr) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | Safran | Piece pour une turbomachine comportant un revêtement de barriere thermique en geopolymere |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104529300A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-22 | 广西启利新材料科技股份有限公司 | 一种地聚物基海基混凝土防护涂料 |
| CN106987164A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-07-28 | 中国海洋大学 | 一种氮化硼‑氧化石墨烯复合防腐填料的制备方法 |
| CN108892978A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-27 | 浙江航通舟新材料科技有限公司 | 一种地聚物基防霉抗菌内墙涂料及其制备方法 |
| CN110117424A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-08-13 | 重庆大学 | 一种粉煤灰地聚合物钢结构无收缩防腐涂料 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3174939B1 (en) * | 2014-07-30 | 2020-10-21 | Alsitek Limited | Method for binding construction blocks together with foamed geopolymer mortar |
-
2019
- 2019-12-31 CN CN201911401642.1A patent/CN111117313B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104529300A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-22 | 广西启利新材料科技股份有限公司 | 一种地聚物基海基混凝土防护涂料 |
| CN106987164A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-07-28 | 中国海洋大学 | 一种氮化硼‑氧化石墨烯复合防腐填料的制备方法 |
| CN108892978A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-27 | 浙江航通舟新材料科技有限公司 | 一种地聚物基防霉抗菌内墙涂料及其制备方法 |
| CN110117424A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-08-13 | 重庆大学 | 一种粉煤灰地聚合物钢结构无收缩防腐涂料 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023094748A1 (fr) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | Safran | Piece pour une turbomachine comportant un revêtement de barriere thermique en geopolymere |
| FR3129678A1 (fr) * | 2021-11-26 | 2023-06-02 | Safran | Piece pour une turbomachine comportant un revêtement de barriere thermique en geopolymere |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111117313A (zh) | 2020-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109503066B (zh) | 一种清水混凝土及其制备方法 | |
| CN107010890B (zh) | 一种环保型聚合物水泥墙面防水浆料及其制备方法 | |
| CN112079593B (zh) | 一种硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐材料及其制备方法 | |
| CN112174627B (zh) | 改性水泥基防水砂浆、制备方法及其应用 | |
| CN111154299B (zh) | 一种高韧性有机-无机复合海洋防腐涂料及其制备方法 | |
| CN111117313B (zh) | 一种高硬度常温固化的地聚物金属防腐蚀涂料及其制备方法 | |
| CN111875321A (zh) | 一种基于海水和珊瑚砂的水下修补材料及其制备方法 | |
| CN112457698A (zh) | 一种石墨烯修饰的锌粉、制备方法及其在富锌防腐涂料中的应用 | |
| CN111118490A (zh) | 一种耐高温高粘结性能地聚物金属防腐蚀涂层及其制备方法 | |
| CN115710105A (zh) | 一种高强度增强型混凝土及其制备方法 | |
| CN115340344A (zh) | 一种建筑物用纤维掺杂改性轻质泡沫混凝土及其制备方法 | |
| CN111499334A (zh) | 用于结构表面防护的地聚物涂料组合物的制备和使用方法 | |
| CN109279860B (zh) | 3d打印电磁防护轻质高强磷酸盐水泥材料的制备方法 | |
| CN114315257A (zh) | 一种生产保温砂浆的工艺方法 | |
| CN110484042B (zh) | 一种自修复超疏水纳米防腐涂料及其制备方法 | |
| CN113060981B (zh) | 铁镍纤维增强水泥基电磁波吸收材料及其制备方法 | |
| CN114410138B (zh) | 一种无机耐水阻燃涂料及其制备方法 | |
| CN101974279A (zh) | 一种环保半无机无取向硅钢绝缘涂层 | |
| CN114804706A (zh) | 一种混凝土外加剂、使用外加剂的混凝土及其制备方法 | |
| CN115417618A (zh) | 阴离子固化膨胀微胶囊及其制备方法与应用 | |
| CN112408878B (zh) | 耐压地聚物复合材料及使用其的耐压地聚物的制备方法 | |
| KR20120130545A (ko) | 진공중공캡슐을 함유한 단열, 내화, 방음 특성이 향상된 수성 무기도료 및 그 제조방법 | |
| CN111378302B (zh) | 一种高性能抗电磁波干扰的常温固化磷酸盐防腐涂层及其制备方法 | |
| CN110713759A (zh) | 一种防开裂保温涂料 | |
| CN114907090B (zh) | 一种钢结构防火保护板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |