CN112143340A - 一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料 - Google Patents

一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料及其制备方法，其中所述涂料包括A、B两个组分，所述A组分与B组份按重量比：1：(0.12‑0.4)，并且其中：所述A组分按重量百分比计为：环氧树脂6‑40％，溶剂20‑50％，防沉剂1‑5％，鳞片状锌粉10‑40％，碳纳米管0.03‑3％；所述B组分按重量百分比计为：固化剂3‑9％，溶剂8‑20％。本发明相对于现有技术，具有施工方便、固化快、极好的附着力、优异的耐腐蚀性能、良好的机械性能、良好的贮存稳定性等优点；其可广泛应用于交通、船舶、桥梁、军工、海洋装备等行业。

Description

一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料
技术领域
本发明涉及一种防腐涂料，具体是一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料。
背景技术
腐蚀会造成巨大损失，金属腐蚀的防护主要是通过防腐涂料来实现的，富锌涂料是当前我国重防腐蚀涂料体系中常用的底漆之一，环氧富锌底漆具有良好的机械性能、阴极保护性能，能有效阻止钢结构腐蚀的产生，它的防腐蚀作用是通过牺牲锌粉来达到的，其防腐蚀机理可以归纳为：电化学保护和锌沉积物屏蔽保护，锌粉与钢铁表面之间紧密接触，锌的电位低于铁，和钢铁基材组成原电池，锌为阳极(通常称牺牲阳极)，铁为阴极，电流由锌流向铁，钢铁基材便得到了阴极保护；锌沉积物屏蔽保护发生在腐蚀后期，锌粉漆在应用过程中不断被腐蚀，锌粉间隙和钢铁表面沉积了腐蚀产物，即难溶、不导电且结构致密的碱式碳酸锌，腐蚀产物层能够阻挡和屏蔽腐蚀介质的侵蚀，起到防腐效果。
传统的环氧富锌底漆要有良好的保护作用，应在腐蚀环境中通过腐蚀牺牲锌粉达到保护钢铁基体，即便涂层表面有损坏或划伤也会自我修复。因此，欲使涂膜导电发挥牺牲阳极的作用，涂膜中就要求含有大量的锌粉粒子，他们相互接触，并和钢基体也保持接触。含有大量锌粉的底漆在其漆膜中锌粉互相接触并与钢板接触而导电，使钢板受到阴极保护。
环氧富锌底漆锌粉含量一般在50％以上，涂层中锌粉含量过高，涂层就易多孔，引起横向共聚破坏。锌粉比重较重，在生产和配制涂料时，分散困难，储存、应用时易发生沉淀和结块，目前金属锌资源越来越紧缺，环境保护的压力以及人们对防腐蚀性能的更高要求，传统的环氧富锌底漆在行业发展中没有更好的突破，而单壁碳纳米管及鳞片状锌粉的运用给环氧富锌产品带来了新的升级换代。相比较球状锌粉，鳞片状锌粉具有涂层致密；抗沉降性强；用量少；防腐性能好等优点。单壁碳纳米管的几何结构可以形象的认为是由单层石墨片按一定的螺旋度卷曲而成的无缝纳米级圆筒，基于碳纳米管优异的力学性能及独特的导电、导热等性能，使得其在涂料中具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种防腐性能优异的添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料。
本发明采取的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料，所述涂料包括A、B两个组分，所述A组分与B组份按重量比：1：(0.12-0.4)，并且其中：
所述A组分按重量百分比计为：环氧树脂6-40％，溶剂20-50％，防沉剂1-5％，鳞片状锌粉10-40％，碳纳米管0.03-3％；
所述B组分按重量百分比计为：固化剂3-9％，溶剂8-20％。
优选的，所述环氧树脂是固体份为70-80％的环氧树脂，所述树脂含量为A组分的8-30％。
优选的，所述防沉剂为聚酰胺蜡、气相二氧化硅、蒙脱土中的一种或几种的混合物，其含量为A组分的2-3％。
优选的，所述鳞片状锌粉的片厚为0.1-0.5μm，平均片径为5-20μm，其含量为A组分的15-30％。
优选的，所述固化剂为酚醛胺固化剂或聚酰胺环氧固化剂，其含量为B组分的4-8％。
优选的，所述溶剂为二甲苯、正丁醇、甲基异丁基酮的一种或几种的混合物，其含量为A组分的25-40％，B组分的6-10％。
优选的，所述碳纳米管为经过表面化学改性的单壁碳纳米管，其含量为A组分的0.05-2％。
另一方面，本发明还提供一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料的制备方法；包括：
制备A组分：称取一定量的溶剂，按上述方案中所述的重量百分比加入碳纳米管，超声分散5-10min，然后按上述方案中所述的重量百分比加入防沉剂，高速搅拌分散20-30min，再缓慢加入环氧树脂，用溶剂冲洗容器壁，然后加入鳞片状锌粉中速分散60-120min，细度小于30μm后停止搅拌，用100目滤网过滤后包装；
制备B组分：按上述方案中称取固化剂，加入溶剂，中速搅拌成浆料；
使用时将A、B按上述方案中所述的重量百分比组分混合，低速搅拌均匀。
本发明的技术效果如下：
本发明所述环氧防腐涂料以环氧树脂主要基料，搭配合适的环氧固化剂可在室温下交联固化，固化速度快，在潮湿环境下施工也可以得到良好的涂层性能，克服了无机富锌底漆必须充分固化后才可喷涂面漆的缺陷，并且不会影响附着力，配套性可比环氧富锌漆更好，因此使用场合或应用没有限制。
同时，在使用过程中，也克服了必须要对基材表面进行严格处理的要求，不但应用方便，且在使用过程中进一步提高了效率，降低了应用成本。
另外，本发明中采用鳞片状锌粉来代替常用的球状锌粉，相比较球状锌粉而言，片状锌粉在涂层中平行交替排列，呈落叶状平铺于被涂金属表面，涂层致密，孔隙率极低，大大减少了水和腐蚀介质在涂膜中的渗透，因而具有极佳的抗渗透性、耐腐蚀性，延长了涂层的使用寿命。
同时，鳞片状锌粉具有较大的比表面积，具有较好的漂浮性，同时配合防沉剂的使用，可有效避免富锌漆中锌粉的沉淀、结块现象的发生。
综上所述，本发明的涂料具有施工方便、固化快、极好的附着力、优异的耐腐蚀性能、良好的机械性能、良好的贮存稳定性等优点。可广泛应用于交通、船舶、桥梁、军工、海洋装备等行业。
具体实施方式
实施例1
A组分：称取二甲苯20g、正丁醇7g、碳纳米管0.1g，超声分散5min，然后加入聚酰胺蜡2g，高速搅拌20-30min，注意搅拌速度，不要让物料飞溅。再缓慢加入环氧树脂20g，然后再添加25g鳞片状锌粉，添加过程中注意不要引起严重的扬尘和粉料堆积，用5.9g二甲苯冲洗容器壁，然后调整分散盘的位置，避免搅拌中产生气泡，然后高速分散15-20min，检查细度小于30μm后停止搅拌，保持中速搅拌60min。用100目滤网过滤后包装。
B组分：称取5g固化剂，加入12g二甲苯，3g正丁醇，中速搅拌成浆料。
使用时将A、B组分混合，低速搅拌均匀后应在2h内使用。且喷涂前用100目滤网过滤。
实施例2
A组分：称取二甲苯25g、正丁醇10g、碳纳米管1g，超声分散10min，然后加入蒙脱土3g，高速搅拌20-30min，注意搅拌速度，不要让物料飞溅。再缓慢加入环氧树脂30g，然后再添加20g鳞片状锌粉，添加过程中注意不要引起严重的扬尘和粉料堆积，用11g二甲苯冲洗容器壁，然后调整分散盘的位置，避免搅拌中产生气泡，然后高速分散15-20min，检查细度小于30μm后停止搅拌，保持中速搅拌60min。用100目滤网过滤后包装。
B组分：称取7g固化剂，加入10.4g二甲苯，2.6g正丁醇，中速搅拌成浆料。
使用时将A、B组分混合，低速搅拌均匀后应在2h内使用。且喷涂前用100目滤网过滤。
下面结合表1给出本发明A，B两种组分之间的优选重量百分比，各组成成分重量百分比的一些优选实施例，但本发明的各组成成分的含量不局限于该表中所列数值，对于本领域的技术人员来说，完全可以在表中所列数值范围的基础上进行合理概括和推理。
表1：A、B的重量百分比含量(％)及其性能参数
Figure BDA0002721555780000041
下面再进一步结合表2给出本发明A各组成成分重量百分比的一些优选实施例，但本发明的各组成成分的含量不局限于该表中所列数值，对于本领域的技术人员来说，完全可以在表中所列数值范围的基础上进行合理概括和推理。
表2：A组分中各组成成分占其总重量的重量百分比含量(％)
Figure BDA0002721555780000042
下面再进一步结合表3进一步给出本发明B各组成成分重量百分比的一些优选实施例，但本发明的各组成成分的含量不局限于该表中所列数值，对于本领域的技术人员来说，完全可以在表中所列数值范围的基础上进行合理概括和推理。
表3：B组分中各组成成分占其总重量的重量百分比含量(％)
Figure BDA0002721555780000043
对本发明的环氧防腐涂料进行了性能测试，测试结果如下表所示，其中对比例为现有3组分环氧富锌底漆，按A(主剂):B(固化剂):C(锌粉)＝40:10:50的比例混合使用。混合后熟化30min，采用空气喷涂方式喷涂，自然干燥后制得涂层。
Figure BDA0002721555780000051
实验对比结论：通过上述实验对比，可以清楚的获知，采用本发明的技术方案，可以在多个方面获得更加明显优越的技术效果，并且制备工艺更加优化，时间成本大大节约，在性能获得显著提高且生产成本大大降低的综合因素影响下，经济效益更加凸显。

Claims (9)

1.一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料，其特征在于，所述涂料包括A、B两个组分，所述A组分与B组份按重量百分比计：1：(0.12-0.4)，并且其中：
所述A组分按重量百分比计为：环氧树脂6-40％，溶剂20-50％，防沉剂1-5％，鳞片状锌粉10-40％，碳纳米管0.03-3％；
所述B组分按重量百分比计为：固化剂3-9％，溶剂8-20％。
2.如权利要求1所述一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料，其特征在于，所述环氧树脂是固体份为70-80％的环氧树脂，所述环氧树脂含量为A组分的8-30％。
3.如权利要求1所述一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料，其特征在于，所述溶剂为二甲苯，正丁醇，甲基异丁基酮的一种或几种的混合物，其含量为A组分的25-40％，B组分的6-10％。
4.如权利要求1所述一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料，其特征在于，所述防沉剂为聚酰胺蜡、气相二氧化硅、蒙脱土中的一种或几种的混合物，其含量为A组分的2-3％。
5.如权利要求1所述一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料，其特征在于，所述鳞片状锌粉含量为A组分的15-30％。
6.如权利要求5所述一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料，其特征在于，所述鳞片状锌粉的片厚为0.1-0.5μm，平均片径为5-20μm。
7.如权利要求1所述一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料，其特征在于，所述固化剂为酚醛胺固化剂或聚酰胺环氧固化剂，其含量为B组分的4-8％。
8.如权利要求1所述一种添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料，其中所述碳纳米管为经过表面化学改性的单壁碳纳米管，其含量为A组分的0.05-2％。
9.一种如权利要求1至8中任一项所述添加碳纳米管和鳞片状锌粉的环氧防腐涂料的制备方法；包括：
制备A组分：称取一定量的溶剂，按比例加入碳纳米管，超声分散5-10min，然后按比例加入防沉剂，高速搅拌分散20-30min，再缓慢加入环氧树脂，用溶剂冲洗容器壁，然后加入鳞片状锌粉中速分散60-120min，细度小于30μm后停止搅拌，用100目滤网过滤后包装；
制备B组分：按比例称取固化剂，加入溶剂，中速搅拌成浆料；
使用时将A、B按比例组分混合，低速搅拌均匀。
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