CN112300614B - 一种纳米镀锌防腐涂料及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种纳米镀锌防腐涂料及其施工方法。其中的纳米镀锌防腐涂料，包括A组分和B组分，A组分包括乙酸乙脂4‑8份、改性丙稀酸50‑70份、纳米锌粉4‑10份、纳米钛粉0.5‑1.5份、纳米氧化锌4‑6份、乙醇8‑12份；B组分为脂肪族聚异氰酸酯8‑12份。本申请提供的纳米镀锌防腐涂料具有施工工艺简单、防腐性能持久、涂层薄、硬度高、抗老化强、环保安全的优点。

Description

一种纳米镀锌防腐涂料及其施工方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种纳米镀锌防腐涂料及其施工方法。

背景技术

热镀锌是将已清洗洁净的铁件，经由助镀剂的润湿作用，浸入锌浴中，使钢铁与熔融锌反应生成一合金化的皮膜。热镀锌或热浸锌工件存在抗老化性能差、易脱落、表面受氧化会变黑，受腐蚀部位维护难度大，并且施工工艺复杂，能源消耗大、污染排放大、对大气有很大影响，同时热锌产生的烟气对人体健康也有一定的伤害。

纳米镀锌涂料本身的VOC含量低，不对环境或人员产生污染。实施纳米镀锌涂料的工件，后期维扩简单，哪个部位需要维护可以直接针对该部位进行维护。基于此，有必要提出纳米镀锌涂料的配方和施工方法。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种纳米镀锌防腐涂料及其施工方法，解决现有技术中热镀锌工艺具有的表面施工难、易氧化变黑，维护难的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种纳米镀锌防腐涂料，按重量份计，包括A组分和B组分：

A组分：乙酸乙脂4-8份、改性丙稀酸50-70份、纳米锌粉4-10份、纳米钛粉0.5-1.5份、纳米氧化锌4-6份、乙醇8-12份；

B组分：脂肪族聚异氰酸酯8-12份。

根据优选实施例的技术方案，一种纳米镀锌防腐涂料，按重量份计，包括A组分和B组分：

A组分：乙酸乙脂6份、改性丙稀酸60份、纳米锌粉8份、纳米钛粉1份、纳米氧化锌5份、乙醇10份；

B组分：脂肪族聚异氰酸酯10份。

根据本发明的具体实施方案，所述纳米锌粉粒径为5nm-10nm；所述纳米钛粉的粒径为5nm-10nm；所述纳米氧化锌的粒径为5nm-10nm。

根据本发明的具体实施方案，所述纳米锌粉粒径为5nm；所述纳米钛粉的粒径为5nm；所述纳米氧化锌的粒径为5nm。

根据本发明的具体实施方案，所述乙醇的浓度是95％。

根据本发明的具体实施方案，上述纳米镀锌防腐涂料的制备方法包括以下步骤：

1)制备A组分：将改性丙稀酸、纳米锌粉和纳米氧化锌进行充分混合与分散得到混合物I，将乙酸乙脂与纳米钛粉进行充分混合与分散得到混合物II，将混合物I、混合物II与乙醇充分混合即得；

2)制备B组分：配方量脂肪族聚异氰酸酯作为固化剂。

本发明还提供上述纳米镀锌防腐涂料的施工方法，包括以下步骤：

1)熟化：将A组分和B组分混合搅拌10分钟，搅拌速度为200转/分钟，熟化好的涂料用300目滤布过滤后即可；

2)涂布：工件的表面保持洁净，采用滚涂、喷涂或刷涂的方式将熟化好的涂料在工件表面均匀涂布，如需复涂或增加涂层膜厚，可以在24小时后再次涂布。

根据本发明的具体实施方案，所述涂布方法为刷涂，所述刷涂的步骤采用十字刷涂法均匀地工件表面进行十字涂刷。

在本申请中，各组分分别具有以下作用：

乙酸乙脂：增强溶解，使分子间更易于分散；

改性丙稀酸：增强涂膜保光保色性能好、耐热耐候抗老化、附着力强，增强其耐水性、耐酸碱性和耐粘污性，提升其防腐强度；

纳米锌粉：增强表面的金属质感，耐腐蚀，增加漆膜表面的平整度与亮度；

纳米钛粉：增强漆膜的延展性与搞拉强度，同时生成一层纯氧化物保护膜，阻止氧化持续，增加耐腐蚀作用；

纳米氧化锌：增强漆膜耐紫外线辐射，催化分子间的分散；

乙醇：基本溶剂，提升分散；

脂肪族聚异氰酸酯：固化作用，加速凝固，增强耐化学腐蚀；

本发明通过选用特定粒径的纳米氧化锌、纳米钛粉和纳米锌粉，并采用特定的纳米材料分散工艺技术，首先将改性丙稀酸、纳米锌粉与纳米氧化锌进行充分混合与分散；乙酸乙脂与纳米钛粉充分混合与分散，再将两组分散后的混合物与乙醇充分混合进行第三次分散处理，所得分散体系更均匀稳定，能够将纳米材料均匀分布在分散体系中，增强涂料漆膜的致密性。纳米微观颗粒间结合界面处理高效稳定，确保纳米复合材料涂层与基材结合强度更好性能更优异稳定、附着力更强。

纳米复合材料，呈现良好的微纳结构，纳米颗粒(纳米锌粉、纳米钛粉、纳米氧化锌)均匀地分散到改性丙稀酸、乙酸乙脂中，形成完好包裹微米颗粒，微米颗粒间隙被纳米颗粒填充，形成致密涂层。纳米颗粒渗透填充修复基材表面，形成大量稳定的防腐漆膜,从而改变涂层的惰性。有效地把水、各种腐蚀性盐份、空气隔离开来，形成闭环，涂膜惰化效果大大增强以达到防腐功能。

从施工工艺上看，纳米镀锌防腐涂料作为一种新型材料可采用：喷涂、刷涂、滚涂、辊涂等工艺，工艺简单易学，对施工人员的技术要求低。纳米镀锌涂料本身的VOC含量低，不对环境或人员产生污染。实施纳米镀锌涂料的工件，后期维扩简单，哪个部位需要维护可以直接针对该部位进行维护。尤其适合喷涂的方法进行施工，纳米镀锌防腐涂料是一种可以直接替代传统的热镀锌、热浸锌工艺的，具有施工工艺简单、防腐性能持久、涂层薄、硬度高、抗老化强、环保安全的新型纳米涂料。

具体实施方式

下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉及的原料若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得。下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1

本实施例提供一种纳米镀锌防腐涂料，按重量份计，包括以下组分：

A组分：乙酸乙脂6份、改性丙稀酸60份、纳米锌粉8份、纳米钛粉1份、纳米氧化锌5份、乙醇10份；

B组分：脂肪族聚异氰酸酯10份。

其制备方法包括以下步骤：

1)制备A组分：将改性丙稀酸、纳米锌粉和纳米氧化锌进行充分混合与分散得到混合物I，将乙酸乙脂与纳米钛粉进行充分混合与分散得到混合物II，将混合物I、混合物II与乙醇充分混合即得；

2)制备B组分：配方量脂肪族聚异氰酸酯作为固化剂。

以下通过试验验证本申请中的纳米镀锌防腐涂料的性能测试，首先，采用不同粒径下的纳米锌粉、纳米钛粉和纳米氧化锌对涂料的性能影响，试验条件设置如表1所示，各试验组的测试结果如表2所示，该试验采用的组分配比和制备方法如实施例1所示，试验同时设置对照例1-5，其中对照例1-4中按下表1中不添加某物质，其余配方和制备方法同实施例1，对照例5中采用的配方同试验例5，但是其制备方法与实施例1不同，其制备方法为：

1)制备A组分：将改性丙稀酸、纳米锌粉、纳米氧化锌和纳米钛粉进行充分混合后，加入乙酸乙酯和乙醇充分混合通过分散技术即得；

2)制备B组分：配方量脂肪族聚异氰酸酯作为固化剂。

以下试验中，耐盐雾测试方法(GB/T1771-2007)，硬度测试方法采用涂膜硬度铅笔测定法测试(GB/T6739-2006)，附着力测试方法(GB/T9286-1998)，拉拔测试(GB/T5210-2006)。

表1：试验条件设置

编号	锌粉粒径	钛粉粒径	氧化锌粒径
				试验例1	5nm	10nm	10nm
试验例2	10nm	10nm	10nm
				试验例3	15nm	15nm	15nm
试验例4	20nm	20nm	20nm
				试验例5	5nm	5nm	5nm
试验例6	50nm	50nm	50nm
				对照例1	5nm	5nm	/
对照例2	10nm	/	10nm
				对照例3	/	15nm	15nm
对照例4	20nm	20nm	/

注：表1中/表示不含该物质

表2：试验结果

编号	耐盐雾	硬度	附着力	拉拔(最高)
					试验例1	2160小时	6H	0级	17MPa
试验例2	2160小时	6H	0级	15.5MPa
					试验例3	2160小时	6H	0级	18.5MPa
试验例4	2160小时	6H	0级	18MPa
					试验例5	3000小时	6H	0级	19.5MPa
试验例6	1440小时	6H	0级	11MPa
					对照例1	1440小时	6H	0级	11MPa
对照例2	1440小时	6H	0级	10.5MPa
					对照例3	960小时	6H	0级	11MPa
对照例4	960小时	6H	0级	9.5MPa
					对照例5	960小时	5H	0级	12MPa

注：表2中耐盐雾测试中2160小时的含义为“2160小时，漆膜无开裂，无气泡”，以此类推；对照例1中观察到720小时，表面颜色变暗；

由上表2可知，与试验例6的测试结果相比，试验例1-5所选择锌粉、钛粉和氧化锌粒径在5-10nm范围内时，各项测试性能较好；当组合选择的锌粉、钛粉和氧化锌的粒径均为5nm时，所得涂料在耐盐雾性能显著提升，能够达到3000小时耐盐雾效果，其拉拔力测试数据上，也有一定的提升，达到19.5MPa，测试结果最佳。对照例1中，未添加氧化锌，发现会导致漆膜在720小时后，颜色逐渐变暗，说明漆膜的抗老化性能明显减弱，且拉拔测试的结果下降。对照例2没有选用钛粉，使得拉拔测试结果明显降低，对照例3-4，在耐盐雾的性能上明显减弱，而对照例5采用了其他方法进行制备，结果发现在耐盐雾、硬度和拉拔测试的数据上看，均有明显下降。

实施例2

选用上述试验例5提供的一种纳米镀锌防腐涂料，按照以下施工工艺进行施工：

1)熟化：将A组分和B组分混合搅拌10分钟，搅拌速度为200转/分钟，熟化好的涂料用300目滤布过滤后即可；

2)滚涂：工件的表面保持洁净，采用滚涂的方式用中毛滚简将熟化好的涂料按照自上而下的方式在工件表面均匀涂布，滚涂至达到所需厚度。

测试不同膜厚下的涂料性能，测试结果见表3：

表3

可见，采用滚涂的方法，以膜厚在133μm时，其拉拔数据为13.5MPa，性能最好。

实施例3

选用上述试验例5提供的一种纳米镀锌防腐涂料，按照以下施工工艺进行施工：

1)熟化：将A组分和B组分混合搅拌10分钟，搅拌速度为200转/分钟，熟化好的涂料用300目滤布过滤后即可；

2)喷涂：工件的表面保持洁净，采用十字喷涂法均匀喷涂工件表面后常温放置2-3分钟，再次喷涂直到达到所需厚度。

测试不同膜厚下的涂料性能，测试结果见表4：

表4：

可见，采用喷涂的方法，以膜厚误差小更均匀，其拉拔数据更高，整体性能好。

实施例4

选用上述试验例5提供的一种纳米镀锌防腐涂料，按照以下施工工艺进行施工：

1)熟化：将A组分和B组分混合搅拌10分钟，搅拌速度为200转/分钟，熟化好的涂料用300目滤布过滤后即可；

2)刷涂：工件的表面保持洁净，采用十字刷涂法均匀地工件表面进行十字涂刷至所需厚度。

表5

从实施例2-4的测试结果表3-5上看，以喷涂效果最佳，喷涂所得涂层膜厚相对均匀，拉拨测试指标更高，耐盐雾测试时间更长。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种纳米镀锌防腐涂料，其特征在于，按重量份计，包括A组分和B组分：

A组分：乙酸乙酯4-8份、改性丙稀酸50-70份、纳米锌粉4-10份、纳米钛粉0.5-1.5份、纳米氧化锌4-6份、乙醇8-12份；所述纳米锌粉粒径为5nm-10nm；所述纳米钛粉的粒径为5nm-10nm；所述纳米氧化锌的粒径为5nm-10nm；

B组分：脂肪族聚异氰酸酯8-12份；

其制备方法包括以下步骤：

1）制备A组分：将改性丙稀酸、纳米锌粉和纳米氧化锌进行充分混合与分散得到混合物I，将乙酸乙酯与纳米钛粉进行充分混合与分散得到混合物II，将混合物I、混合物II与乙醇充分混合后分散即得；

2）制备B组分：配方量脂肪族聚异氰酸酯作为固化剂。

2.根据权利要求1所述的一种纳米镀锌防腐涂料，其特征在于，

A组分：乙酸乙酯6份、改性丙稀酸60份、纳米锌粉8份、纳米钛粉1份、纳米氧化锌5份、乙醇10份；

B组分：脂肪族聚异氰酸酯10份。

3.根据权利要求1所述的一种纳米镀锌防腐涂料，其特征在于，所述纳米锌粉粒径为5nm；所述纳米钛粉的粒径为5nm；所述纳米氧化锌的粒径为5nm。

4.根据权利要求1所述的一种纳米镀锌防腐涂料，其特征在于，所述乙醇为工业乙醇，其浓度是95%。

5.权利要求1-4任一项所述一种纳米镀锌防腐涂料的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）熟化：将A组分和B组分混合搅拌10分钟，搅拌速度为200转/分钟，熟化好的涂料用300目滤布过滤后即可；

2）涂布：工件的表面保持洁净，采用滚涂、喷涂或刷涂的方式将熟化好的涂料在工件表面均匀涂布，如需复涂或增加涂层膜厚，可以在24小时后再次涂布。

6.根据权利要求5所述一种纳米镀锌防腐涂料的施工方法，其特征在于，所述涂布方法为刷涂，所述刷涂的步骤采用十字刷涂法均匀地工件表面进行十字涂刷。