CN111534195A - 一种疏水型防腐蚀涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防腐蚀涂料技术领域，特别涉及一种疏水型防腐蚀涂料及其制备方法，其中，所述疏水型防腐蚀涂料包括甲组分和乙组分；所述甲组分包括混合树脂、改性氧化锌、填料、分散剂、偶联剂、触变剂、消泡剂、溶剂；所述乙组分包括以下制备原料：酯环胺固化剂。采用本发明提供的疏水型防腐蚀涂料具有强疏水性，有效阻隔腐蚀介质，抑制腐蚀离子的渗透，具有突出的防腐效果。并且在高盐雾、高湿环境中，漆膜的憎水表面可使水汽对漆膜的渗透性大幅降低，在该腐蚀环境中，具有极其优异的耐腐蚀性能，该涂料生产工艺简单、加工成本低，容易大规模商业化生产。

Description

一种疏水型防腐蚀涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及防腐蚀涂料技术领域，特别涉及一种疏水型防腐蚀涂料及其制备方法。

背景技术

金属腐蚀对科技与经济建设造成了巨大的损失，在金属基材表面涂覆有防腐蚀涂料是金属腐蚀防护，延长金属材料使用寿命最有效的手段之一。

在海洋环境中雨雾频发、腐蚀性气体存在情况下，沉积在涂层表面的灰尘中含有的无机盐溶解也在涂层表面的积水中形成盐溶液，在渗透压的驱动下，腐蚀性液体易加速向涂层内部渗透，快速降低涂层使用寿命，无法满足实际防腐需求。因此，提升涂层涂料在高盐雾、高湿环境中的防腐蚀性能是重点解决的问题。

目前涂料市场，针对应用于高盐雾、高湿强腐蚀环境中的防腐涂料产品，主要以传统涂料体系为主，传统防腐体系主要为富锌类防腐涂料体系，该产品体系对基材处理等级要求较高，施工环境要求苛刻，并且需与中间漆配套使用，导致施工要求高、成本高、施工周期长。

优异的疏水性涂层是解决该问题的重要手段之一。涂层的优异的疏水性既可阻止水分在涂料表面的滞留，减少水分通过漆膜渗透至基材的可能性，又可使水汽在涂层上难以润湿，减少空气中腐蚀性气体溶解于水中对漆膜产生腐蚀性破坏。由于本身具有对水的不浸润性，能较好地抑制腐蚀离子和自由电子的转移以及水分子的渗入，所以可大幅提高涂层的防腐性能。

中国专利公开号为CN109021774A，公开了一种硅烷偶联剂参与脂环族环氧树脂共聚的涂料，硅树脂中间体的加入，向结构中引入了硅氧键，降低涂料的吸湿性，然而其仍然存在防腐效果不佳问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提及的，现有涂料的防腐效果不佳的问题，本发明提供一种疏水型防腐蚀涂料，包括甲组分和乙组分；

其中，所述甲组分包括以下制备原料：混合树脂、改性氧化锌、填料、分散剂、偶联剂、触变剂、消泡剂、溶剂；

所述乙组分包括以下制备原料：脂环胺固化剂。

在上述方案的基础上，进一步地，所述甲组分包括以下质量份数的原料：

在上述方案的基础上，进一步地，所述乙组分包括以下质量份的原料：

脂环胺固化剂 100份。

在上述方案的基础上，进一步地，所述混合树脂为双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂的混合物，其中所述环氧树脂的环氧值优选为0.41～0.47，所述环氧改性有机硅树脂的环氧值优选为0.03～0.08，固含量优选为50％，所述双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂质量比优选为1:1～10:1。

在上述方案的基础上，进一步地，所述改性氧化锌为四角椎体，尺寸为5～30μm。

在上述方案的基础上，进一步地，所述的纳米功能填料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌中的一种或多种。

在上述方案的基础上，进一步地，所述的填料为滑石粉、硅灰石、三聚磷酸铝、磷铁粉、重晶石粉、绢云母、铝粉浆的中一种或多种；所述分散剂为具有酸性基团的共聚体溶液、长链多元酰胺和极性酸式酯的盐溶液、低分子量不饱和多元羧酸聚合物溶液中的一种或多种，优选但不限于BYK-101、BYK-102、BYK-P104、BYK-108、BYK-110中一种或多种；所述触变剂为聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、有机膨润土、气相二氧化硅中的一种或多种；所述消泡剂为破泡共聚物、聚硅氧烷溶液、改性聚硅氧烷溶液中的一种或多种，优选为BYK-A530、TEGO900、BYK-066N、BYK-141中的一种或多种；所述溶剂为二甲苯、正丁醇、丁内酯、环氧氯丙烷中的一种或多种。

在上述方案的基础上，进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或多种。

在上述方案的基础上，进一步地，所述脂环胺固化剂粘度为100～600mPa·s，胺值为180～220mgKOH/g。

本发明提供一种所述的疏水型防腐蚀涂料的制备方法，包括以下甲组分制备方法：

步骤一、将混合树脂加入反应容器内混合并搅拌均匀，所述搅拌的转速优选为500-800rpm，优选加入搅拌机中进行搅拌并达到均匀；

步骤二、边搅拌边将消泡剂、分散剂、偶联剂和溶剂加入所述反应容器内，所述搅拌的转速优选为500-800rpm，优选将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤三、将触变剂加入所述反应容器内进行搅拌分散，优选将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤四、向所述反应容器内加入填料、纳米功能填料、改性氧化锌进行搅拌分散，所述搅拌的转速优选为2000-2500rpm，所述搅拌分散的时间优选为30-60分钟，检测细度≤80m；

步骤五、所述反应容器内反应物优选为呈均匀状态时过滤、包装得到成品。

本发明提供的疏水型防腐蚀涂料及其制备方法与现有技术相比，具有以下技术原理和有益效果：

(1)通过双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂及纳米功能填料混合搭配使用。纳米功能填料，由于其具有的尺寸特点，可有效填补漆膜大尺寸填料间空隙，提升涂层致密性，有效阻止腐蚀介质的渗透作用。同时提升漆膜柔韧性和疏水性能。

(2)采用疏水改性氧化锌与纳米二氧化硅复合填料体系。提升漆膜疏水性的主要手段之一是构筑微/纳粗糙表面，由于粗糙表面空隙间有空气，形成一个个的气囊，起到隔离液体的作用。气囊内的空气与超疏水表面高低起伏的形貌形成毛细管体系，而这毛细作用的压力又能阻止气、液界面的液体，与气囊的隔离效果协同作用。因此，提高表面粗糙度的同时，降低界面表面能来增大气/液界面张力，可以共同作用提高疏水能力。本发明中采用低表面能的改性四角椎体氧化锌，且其大量堆叠、穿插，形成三维网状骨架结构，在涂层表面构建微纳尺度粗糙表面，使其具有强疏水作用，提高自清洁性及耐腐蚀性。同时纳米二氧化硅在四角椎体组成的网状骨架中，起到填补涂层中因不规则形貌填料产生的空隙，大幅提升涂层致密性的作用，并具有一定的疏水功能，二者结合提升涂层的疏水性和抗渗透性，对漆膜的屏蔽性的大幅提升起到关键性作用。

(3)通过将疏水改性四角椎体氧化锌、纳米功能填料及混合树脂体系复配使用，使得涂层相比于传统防腐涂料及疏水型防腐涂料，在耐水性、耐盐雾性提高的基础上，本发明产品其附着力、耐介质性、耐湿热性等性能均大幅提升。使其在高盐雾、高湿环境中具有极其优异的防腐特性。并且该涂料生产工艺简单、原材料选择性广泛，具有大规模生产优势和成本优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的改性氧化锌的SEM图；

图2为本发明提供的改性氧化锌的SEM图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明还提供如下表所示实施例、对比例：

表1实施例具体情况表

表2对比例具体情况表

其中，疏水改性氧化锌的制备方法为:将聚乙二醇缩丁醛溶解于无水乙醇中，配置成混合溶液，其质量固含为20％-60％。将锌粉与配置完成的聚乙二醇缩丁醛与无水乙醇的混合溶液相混合，其中聚乙二醇缩丁醛和无水乙醇的混合溶液与锌粉的质量比为1:1-1:5。然后进行升温加热处理，加热温度范围为400-900℃、加热时间为30-120min。然后将产物置于冷水浸泡至室温，烘干，得到白色粉末。将白色粉末与硅烷偶联剂进行混合改性处理，最终得到改性四角椎体型氧化锌。

由图1和图2可以看出改性四角椎体型氧化锌互为堆叠，形成三维网状结构，该网状结构在漆膜表面构建微纳米粗糙表面，进一步提升漆膜表面的疏水性能。

实施例1：

所述混合树脂是由双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂组成，所述双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂的质量比为2：1，所述纳米功能填料为纳米二氧化硅，所述触变剂为膨润土，所述分散剂为BYK110，所述消泡剂为BYK141，所述偶联剂为KH560，所述溶剂为二甲苯，所述固化剂为改性脂环胺固化剂。

并按照以下制备方法：

所述甲组分的制备方法为：

步骤一、将混合树脂加入反应容器内混合并搅拌均匀，所述搅拌的转速为500rpm，加入搅拌机中进行搅拌并达到均匀；

步骤二、边搅拌边将消泡剂、分散剂、偶联剂和溶剂加入所述反应容器内，所述搅拌的转速为500rpm，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤三、将触变剂加入所述反应容器内进行搅拌分散，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤四、向所述反应容器内加入填料、纳米功能填料、改性氧化锌进行搅拌分散，所述搅拌的转速为2500rpm，所述搅拌分散的时间为40分钟，检测细度≤80m；

步骤五、所述反应容器内反应物为呈均匀状态时过滤、包装得到成品。

再将上述实施例制备得到的甲组分和乙组分按照等当量配比，混合均匀。

实施例2：

所述混合树脂是由双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂组成，所述双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂的质量比为2：1，所述纳米功能填料为纳米二氧化硅，所述触变剂为膨润土，所述分散剂为BYK110，所述消泡剂为BYK141，所述偶联剂为KH560，所述溶剂为二甲苯，所述固化剂为改性脂环胺固化剂。

并按照以下制备方法：

所述甲组分的制备方法为：

步骤一、将混合树脂加入反应容器内混合并搅拌均匀，所述搅拌的转速为500rpm，加入搅拌机中进行搅拌并达到均匀；

步骤二、边搅拌边将消泡剂、分散剂、偶联剂和溶剂加入所述反应容器内，所述搅拌的转速为500rpm，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤三、将触变剂加入所述反应容器内进行搅拌分散，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤四、向所述反应容器内加入填料、纳米功能填料、改性氧化锌进行搅拌分散，所述搅拌的转速为2500rpm，所述搅拌分散的时间为40分钟，检测细度≤80m；

步骤五、所述反应容器内反应物为呈均匀状态时过滤、包装得到成品。

再将上述实施例制备得到的甲组分和乙组分按照等当量配比，混合均匀。

实施例3:

所述混合树脂是由双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂组成，所述双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂的质量比为2：1，所述纳米功能填料为纳米二氧化硅，所述触变剂为膨润土，所述分散剂为BYK110，所述消泡剂为BYK141，所述偶联剂为KH560，所述溶剂为二甲苯，所述固化剂为改性脂环胺固化剂。

并按照以下制备方法：

所述甲组分的制备方法为：

步骤一、将混合树脂加入反应容器内混合并搅拌均匀，所述搅拌的转速为500rpm，加入搅拌机中进行搅拌并达到均匀；

步骤二、边搅拌边将消泡剂、分散剂、偶联剂和溶剂加入所述反应容器内，所述搅拌的转速为500rpm，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤三、将触变剂加入所述反应容器内进行搅拌分散，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤四、向所述反应容器内加入填料、纳米功能填料、改性氧化锌进行搅拌分散，所述搅拌的转速为2500rpm，所述搅拌分散的时间为40分钟，检测细度≤80m；

步骤五、所述反应容器内反应物为呈均匀状态时过滤、包装得到成品。

再将上述实施例制备得到的甲组分和乙组分按照等当量配比，混合均匀。

实施例4

所述混合树脂是由双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂组成，所述双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂的质量比为2：1，所述纳米功能填料为纳米二氧化硅，所述触变剂为膨润土，所述分散剂为BYK110，所述消泡剂为BYK141，所述偶联剂为KH560，所述溶剂为二甲苯，所述固化剂为改性脂环胺固化剂。

并按照以下制备方法：

所述甲组分的制备方法为：

步骤一、将混合树脂加入反应容器内混合并搅拌均匀，所述搅拌的转速为500rpm，加入搅拌机中进行搅拌并达到均匀；

步骤二、边搅拌边将消泡剂、分散剂、偶联剂和溶剂加入所述反应容器内，所述搅拌的转速为500rpm，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤三、将触变剂加入所述反应容器内进行搅拌分散，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤四、向所述反应容器内加入填料、纳米功能填料、改性氧化锌进行搅拌分散，所述搅拌的转速为2500rpm，所述搅拌分散的时间为40分钟，检测细度≤80m；

步骤五、所述反应容器内反应物为呈均匀状态时过滤、包装得到成品。

再将上述实施例制备得到的甲组分和乙组分按照等当量配比，混合均匀。

对比例1、2：

采用市售的重防腐涂料。

对比例3、4：

采用市售的具有疏水效果的防腐涂料。

对比例5：

所述单组分树脂是双酚A环氧树脂，所述纳米功能填料为纳米二氧化硅，所述触变剂为膨润土，所述分散剂为BYK110，所述消泡剂为BYK141，所述偶联剂为KH560，所述溶剂为二甲苯，所述固化剂为改性脂环胺固化剂。

并按照以下制备方法：

所述甲组分的制备方法为：

步骤一、将单组分树脂加入反应容器内混合并搅拌均匀，所述搅拌的转速为500rpm，加入搅拌机中进行搅拌并达到均匀；

步骤二、边搅拌边将消泡剂、分散剂、偶联剂和溶剂加入所述反应容器内，所述搅拌的转速为500rpm，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤三、将触变剂加入所述反应容器内进行搅拌分散，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤四、向所述反应容器内加入填料、纳米功能填料、改性氧化锌进行搅拌分散，所述搅拌的转速为2500rpm，所述搅拌分散的时间为40分钟，检测细度≤80m；

步骤五、所述反应容器内反应物为呈均匀状态时过滤、包装得到成品。

再将上述实施例制备得到的甲组分和乙组分按照等当量配比，混合均匀。

对比例6

所述混合树脂是由双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂组成，所述双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂的质量比为2：1，所述纳米功能填料为纳米二氧化硅，所述触变剂为膨润土，所述分散剂为BYK110，所述消泡剂为BYK141，所述偶联剂为KH560，所述溶剂为二甲苯，所述固化剂为改性脂环胺固化剂。

并按照以下制备方法：

所述甲组分的制备方法为：

步骤一、将混合树脂加入反应容器内混合并搅拌均匀，所述搅拌的转速为500rpm，加入搅拌机中进行搅拌并达到均匀；

步骤二、边搅拌边将消泡剂、分散剂、偶联剂和溶剂加入所述反应容器内，所述搅拌的转速为500rpm，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤三、将触变剂加入所述反应容器内进行搅拌分散，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤四、向所述反应容器内加入填料、纳米功能填料进行搅拌分散，所述搅拌的转速为2500rpm，所述搅拌分散的时间为40分钟，检测细度≤80m；

步骤五、所述反应容器内反应物为呈均匀状态时过滤、包装得到成品。

再将上述实施例制备得到的甲组分和乙组分按照等当量配比，混合均匀。

对比例7

所述混合树脂是由双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂组成，所述双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂的质量比为2：1，所述触变剂为膨润土，所述分散剂为BYK110，所述消泡剂为BYK141，所述偶联剂为KH560，所述溶剂为二甲苯，所述固化剂为改性脂环胺固化剂。

并按照以下制备方法：

所述甲组分的制备方法为：

步骤一、将混合树脂加入反应容器内混合并搅拌均匀，所述搅拌的转速为500rpm，加入搅拌机中进行搅拌并达到均匀；

步骤二、边搅拌边将消泡剂、分散剂、偶联剂和溶剂加入所述反应容器内，所述搅拌的转速为500rpm，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤三、将触变剂加入所述反应容器内进行搅拌分散，将所述反应容器内的反应物搅拌至分散均匀；

步骤四、向所述反应容器内加入填料、改性氧化锌进行搅拌分散，所述搅拌的转速为2500rpm，所述搅拌分散的时间为40分钟，检测细度≤80m；

步骤五、所述反应容器内反应物为呈均匀状态时过滤、包装得到成品。

再将上述实施例制备得到的甲组分和乙组分按照等当量配比，混合均匀。

本发明的疏水型防腐蚀涂料主要性能指标如表3所示：

表3疏水型防腐蚀涂料的主要性能指标

根据上表所述的疏水型防腐蚀涂料的主要性能指标，将上述实施例与对比例进行性能试验，得到如下表所示数据：

表4实施例性能测试结果

表5与市售重防腐涂料对比例性能测试结果

表6与市售具有疏水效果的防腐涂料对比例性能测试结果

表7对比例性能测试结果

由上表可知，本发明提供了一种疏水型防腐蚀涂料，该涂料具有强疏水性，有效阻隔腐蚀介质，抑制腐蚀离子的渗透，具有突出的防腐效果。并且在高盐雾、高湿环境中，漆膜的憎水表面可使水汽对漆膜的渗透性大幅降低，在该腐蚀环境中，具有极其优异的耐腐蚀性能，相比于传统防腐涂料，防腐性具有较大提升，对基材处理等级要求偏低、适应多种环境下施工，无需中间漆配套，可底面合一使用，极大缩短施工周期、降低涂装成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种疏水型防腐蚀涂料，其特征在于：包括甲组分和乙组分；

其中，所述甲组分包括以下制备原料：混合树脂、改性氧化锌、填料、分散剂、偶联剂、触变剂、消泡剂、溶剂；

所述乙组分包括以下制备原料：脂环胺固化剂。

2.根据权利要求1所述的疏水型防腐蚀涂料，其特征在于，所述甲组分包括以下质量份数的原料：

3.根据权利要求1所述的疏水型防腐蚀涂料，其特征在于，所述乙组分包括以下质量份的原料：

脂环胺固化剂 100份。

4.根据权利要求1所述的疏水型防腐蚀涂料，其特征在于：所述混合树脂为双酚A环氧树脂与环氧改性有机硅树脂的混合物。

5.根据权利要求1所述的疏水型防腐蚀涂料，其特征在于：所述改性氧化锌为四角椎体。

6.根据权利要求1所述的疏水型防腐蚀涂料，其特征在于：所述的纳米功能填料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的疏水型防腐蚀涂料，其特征在于：所述的填料为滑石粉、硅灰石、三聚磷酸铝、磷铁粉、重晶石粉、绢云母、铝粉浆的中一种或多种；所述分散剂为具有酸性基团的共聚体溶液、长链多元酰胺和极性酸式酯的盐溶液、低分子量不饱和多元羧酸聚合物溶液中的一种或多种；所述触变剂为聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、有机膨润土、气相二氧化硅中的一种或多种；所述消泡剂为破泡共聚物、聚硅氧烷溶液、改性聚硅氧烷溶液中的一种或多种，所述溶剂为二甲苯、正丁醇、丁内酯、环氧氯丙烷中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的疏水型防腐蚀涂料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。

9.根据权利要求1所述的疏水型防腐蚀涂料，其特征在于：所述脂环胺固化剂粘度为100～600mPa·s，胺值为180～220mgKOH/g。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的疏水型防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，包括以下甲组分制备方法：

步骤一、将混合树脂加入反应容器内混合并搅拌均匀；

步骤二、边搅拌边将消泡剂、分散剂、偶联剂和溶剂加入所述反应容器内；

步骤三、将触变剂加入所述反应容器内进行搅拌分散；

步骤四、向所述反应容器内加入填料、纳米功能填料、改性氧化锌进行搅拌分散，检测细度≤80m；

步骤五、过滤、包装得到成品。

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