CN112694804A - 一种抗污渍镀锌涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抗污渍镀锌涂料及其制备方法，属于防腐蚀材料技术领域，本发明以含纳米石墨烯和纳米锌粉的混合纳米材料、有机氟硅烷、丙烯酸树脂为原料，通过控制各原料的比例，经过加热、离心、碾磨等一系列步骤，制得抗污渍镀锌涂料，解决现有技术中耐污性能差、防腐蚀效果不理想、附着力不好等技术缺陷。本发明所制得的抗污渍镀锌涂料具有优良的抗胶贴、耐污性能、附着力、耐冲击性和耐中性盐雾腐蚀能力，能大力推广于建筑、交通、电力输送等领域的防腐蚀、抗污渍应用。

Description

一种抗污渍镀锌涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防腐蚀材料技术领域，具体涉及一种抗污渍镀锌涂料及其制备方法。
背景技术
钢构件因其自重较轻，施工方便，广泛应用于建筑、运输、交通、电力传输等领域中，但由于其防护性能差，在实际运用中都对其进行表面处理，以延长其寿命。镀锌是较为普遍的表面处理方式，但由于锌较活泼，容易氧化，同时其耐酸碱腐蚀、耐胶渍和抗污能力较差。
为了适应日益广泛的用途，常在镀锌钢构件表面喷涂一层涂料，以进一步增加其防腐蚀能力。醇酸涂料、环氧涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸涂料常用作镀锌钢构件的防腐涂料。醇酸涂料、丙烯酸涂料为单组分涂料，使用方便，但防护性能差，一般使用寿命约为三年。环氧涂料、聚氨酯涂料具有较好的防护性能，但它们都是双组分涂料，需要按比例把两组分混合、搅拌均匀后才能使用，而且具有适用期要求，超过适用期的涂料不能使用，易造成浪费。针对现有涂料的缺陷，现有技术中已公开较多的镀锌涂料技术方案。
因独特的性能，镀锌钢构件常用于城市建筑中。随着人们生活水平的日益提高，对于所居住的城市市容市貌的要求也逐步提高。在城市管理中，恶意涂鸦是城市管理者的切肤之痛。如何提高城市建筑用材-镀锌钢构件的耐污性已成为涂料技术领域中的研究热点。
目前，防涂鸦最为有效的技术是采用防涂鸦树脂形成的涂层，使涂鸦难以进行或易于清除。中国专利CN 102676034公开了一种适用于户外设施的抗涂鸦涂料及其制备方法，该涂料主要组分的质量份数为：含氟丙烯酸酯改性大豆油聚氨酯树脂30-65份，助剂1-10份，颜料及填料15-30份，水10-25份；这些防涂鸦涂料在短时间内的防涂鸦效果十分良好，但是经过多次涂鸦清除及物理磨损，其防涂鸦性能会急剧下降。同时，由于镀锌层钢构件独特的化学特性，要求表面喷涂的涂料水分含量低，pH为8-10，以确保其使用寿命。
目前暂未有适用于镀锌钢构件的防涂鸦涂料技术方案公开。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种抗污渍镀锌涂料，其以含纳米石墨烯的混合纳米材料、有机氟硅烷、丙烯酸树脂为原料，通过控制加热、离心、碾磨等步骤，制得抗污渍镀锌涂料，以解决现有技术中耐污性能差、防腐蚀效果不理想、附着力不好等技术缺陷。
本发明通过以下技术方案进行实现：
一方面，本发明提供一种抗污渍镀锌涂料，按照重量份计，其由如下原料制成：
丙烯酸树脂为100-500重量份，有机硅氟烷100-300重量份，混合纳米材料10-200重量份，有机溶剂100-400重量份，分散剂1-20重量份，消泡剂1-20重量份，流平剂1-10重量份，防沉剂1-10重量份。
进一步地，所述抗污渍镀锌涂料，按照重量份计，其由如下原料制成：有机硅氟烷100-200重量份，纳米材料10-100重量份，有机溶剂100-350重量份，分散剂1-15重量份，消泡剂1-10重量份，流平剂1-8重量份，防沉剂1-8重量份。
进一步地，所述有机硅氟烷为含10个氟以上的硅烷烃，具体地，所述有机硅氟烷为含10个氟以上的甲氧基硅烷烃，优选地，所述有机硅氟烷为十三氟辛基三甲氧基硅烷、全氟癸烷基三乙氧基硅烷、十七氟癸烷基三甲氧基硅烷。
进一步地，所述混合纳米材料为纳米石墨烯、纳米锌粉与纳米滑石粉、纳米石蜡乳液、改性纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米氧化石墨烯中至少一种的组合，具体地，所述纳米材料为纳米石墨烯、纳米锌粉与纳米滑石粉、纳米石蜡乳液、改性纳米二氧化硅、纳米二氧化钛中至少一种的组合合，优选地，所述纳米材料为纳米石墨烯、纳米锌粉与纳米滑石粉、纳米石蜡乳液、改性纳米二氧化硅中至少一种的组合。
进一步地，所述混合纳米材料中纳米锌粉、纳米石墨烯与第三种纳米材料的混合比例为(1-5)∶1∶(1-8)，具体地，所述混合纳米材料中纳米锌粉、纳米石墨烯与第三种纳米材料的混合比例为(1-4)∶1∶(1-6)，优选地，所述混合纳米材料中纳米锌粉、纳米石墨烯与第三种纳米材料的混合比例为(2-4)∶1∶(2-6)。
进一步地，所述有机氟硅烷与混合纳米材料的比例为(1-6)∶1，具体地，所述有机氟硅烷与混合纳米材料的比例为(1-5)∶1，优选地，所述有机氟硅烷与混合纳米材料的比例为(2-5)∶1。
进一步地，所述丙烯酸树脂与所述有机氟硅烷的比例为(1-10)∶1，具体地，所述丙烯酸树脂与所述有机氟硅烷的比例为(1-6)∶1，优选地，所述丙烯酸树脂与所述有机氟硅烷的比例为(1-5)∶1。
进一步地，所述有机溶剂为异丙醇、丙酮、二甲苯、三甲苯、乙酸乙酯、丁醇、甲苯、甲乙酮中至少一种以上的组合，具体地，所述有机溶剂为异丙醇、丙酮、二甲苯、三甲苯、乙酸乙酯中至少一种以上的组合，优选地，所述有机溶剂为异丙醇、丙酮、二甲苯中至少一种以上的组合。
进一步地，所述流平剂为聚硅氧烷，具体地，所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷或聚酯改性聚硅氧烷，优选地，所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷、聚酯改性聚二甲基硅氧烷、聚酯改性聚二苯基硅氧烷中至少一种的组合。
进一步地，所述防沉剂为膨润土、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、气相二氧化硅中至少一种的组合，具体地，所述防沉剂为膨润土、聚乙烯蜡、气相二氧化硅中至少一种的组合，优选地，所述防沉剂为气相二氧化硅。
另一方面，本发明提供一种抗污渍镀锌涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)量取有机溶剂90-150重量份，调整转速，加入有机氟硅烷100-300重量份，混合纳米材料10-200重量份，加热后恒温反应完全；
2)将步骤1)中所得混合物进行离心分离后，取出固体粉体，用30-50重量份有机溶剂漂洗，烘干后研磨成粉末，得到混合粉体A；
3)称取丙烯酸树脂100-500重量份、有机溶剂50-150重量份、分散剂1-20重量份、消泡剂1-20重量份、流平剂1-10重量份、防沉剂1-10重量份，调节转速搅拌，混合均匀后得到混合液B；
4)将步骤3)中得到的混合液B倒入步骤2)中得到的混合粉体A中，调整转速搅拌，混合均匀后过滤，制得所述抗污渍镀锌涂料。
进一步地，步骤1)中所述加热温度为50-200℃，反应时间为1-5小时，具体地，所述加热温度为50-180℃，反应时间为1-3小时，优选地，所述加热温度为50-150℃，反应时间为2小时。
进一步地，步骤2)中所述烘干温度为50-100℃，具体地，步骤2)中所述烘干温度为60-80℃，优选地，步骤2)中所述烘干温度为60℃、70℃、80℃。
进一步地，步骤2)中所述碾磨后粉末粒径为50-200目，具体地，步骤2)中所述碾磨后粉末粒径为50-150目，优选地，步骤2)中所述碾磨后粉末粒径为50-100目。
进一步地，所述转速为500rpm-1200rpm，具体地，所述转速为500rpm-1000rpm，优选地，所述转速为500rpm、800rpm、1000rpm。
相对于现有技术，本发明提供的技术方案具备有益效果如下：
1)本发明采用混合纳米材料、有机氟硅烷、丙烯酸树脂、聚硅氧烷为原料，通过控制各原料间的比例，使有机氟硅烷充分与混合纳米材料发生反应，使纳米锌粉由亲水性转变为疏水性，增加纳米锌粉的分散性，改善纳米锌粉与树脂的亲和性，提高本发明的抗粘贴、耐污渍的能力；
2)利用纳米石墨烯独特的片层结构，能对涂层形成屏蔽作用，有效抑制水分子、氧气、酸性物质的渗透和扩散，延缓镀锌件电化学腐蚀，增长镀锌件的使用寿命；
3)石墨烯的层与层间具有良好的润滑作用，其片层结构可将涂层分割为若干各小区间，从而降低涂层外表面的表面能和涂层内部的应力，进一步提高涂层的抗污能力、抗冲击能力和柔韧性；
4)本发明所制得的抗污渍镀锌涂料具有优良的抗胶贴、耐污性能、附着力、耐冲击性和耐中性盐雾腐蚀能力，可应用于建筑、交通、电力输送等领域。
具体实施方式
以下实施例旨在说明本发明内容，而不是对本发明保护范围的进一步限定。
实施例1
一种抗污渍镀锌涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)量取丙酮90重量份，调整转速为500rpm，加入十三氟辛基三甲氧基硅烷120重量份，改性纳米二氧化硅20重量份，纳米石墨烯3重量份，纳米锌粉12重量份，加热到60℃，反应2小时；
2)反应完后将混合物进行离心分离后，取出固体粉体，用30重量份丙酮小心漂洗3次，60℃下烘干后研磨成50目粉末，得到混合粉体A；
3)称取丙烯酸树脂450重量份、丙酮60重量份、苯磺酸钠2重量份、氟化聚醚酯消泡剂3重量份、聚醚改性聚二甲基硅氧烷2重量份、气相二氧化硅1重量份，调节转速为500rpm，搅拌30min，得到混合液B；
4)将混合液B倒入混合粉体A中，调整转速为500rpm，搅拌60min，采用50目滤网过滤后制得抗污渍镀锌涂料。
实施例2
一种抗污渍镀锌涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)量取二甲苯120重量份，调整转速为800rpm，加入全氟癸烷基三乙氧基硅烷150重量份，纳米石蜡乳液30重量份，纳米石墨烯5重量份，纳米锌粉15重量份，加热到120℃，反应2小时；
2)反应完后将混合物进行离心分离后，取出固体粉体，用40重量份二甲苯小心漂洗3次，80℃下烘干后研磨成80目粉末，得到混合粉体A；
3)称取丙烯酸树脂650重量份、二甲苯100重量份、PVA 5重量份、疏水二氧化硅消泡剂5重量份、聚酯改性聚二苯基硅氧烷3重量份、气相二氧化硅3重量份，调节转速为800rpm，搅拌60min，得到混合液B；
4)将混合液B倒入混合粉体A中，调整转速为800rpm，搅拌90min，采用80目滤网过滤后制得抗污渍镀锌涂料。
实施例3
一种抗污渍镀锌涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)量取异丙醇150重量份，调整转速为1000rpm，加入十七氟癸烷基三甲氧基硅烷180重量份，纳米滑石粉40重量份，纳米石墨烯10重量份，纳米锌粉25重量份，加热到150℃，反应2小时；
2)反应完后将混合物进行离心分离后，取出固体粉体，用50重量份异丙醇小心漂洗3次，70℃下烘干后研磨成100目粉末，得到混合粉体A；
3)称取丙烯酸树脂850重量份、异丙醇120重量份、聚乙烯蜡8重量份、聚硅氧烷消泡剂6重量份、聚酯聚二甲基硅氧烷5重量份、气相二氧化硅5重量份，调节转速为1000rpm，搅拌90min，得到混合液B；
4)将混合液B倒入混合粉体A中，调整转速为1000rpm，搅拌120min，采用100目滤网过滤后制得抗污渍镀锌涂料。
比较例1
按照实施例1所述方法，不加有机氟硅烷和纳米材料，其他原料不变制得比较例1。
比较例2
按照实施例2所述方法，不加有机氟硅烷和纳米材料，其他原料不变制得比较例2。
比较例3
按照实施例3所述方法，不加有机氟硅烷和纳米材料，其他原料不变制得比较例3。
实施例4
取实施例1-3和比较例1-3制得的涂料，在喷漆后的100cm x100cm的镀锌钢板板上涂抹了500μm厚度涂料，干燥后粘上不同胶状物以后测量标签贴脱落时间，并记录到下面的表1中：
表1
Figure BDA0002888589890000071
由上表可知，本发明所制得的抗污渍镀锌涂料具有优良的抗胶渍能力。
实施例5
取实施例1-3和比较例1-3制得的涂料，按照ASTM D6578、GB/T 9286、GB/T 1732和GB/T 1771分别测试涂层的耐污性、附着力、耐冲击性和耐中性盐雾能力，其测试结果如表2所示：
表2
Figure BDA0002888589890000081
由上述可知，本发明所制得的抗污渍镀锌涂料具有优良的耐污性能、附着力、耐冲击性和耐中性盐雾腐蚀能力。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗污渍镀锌涂料，其特征在于，按照重量份计，其由如下原料制成：
丙烯酸树脂为100-500重量份，有机硅氟烷100-300重量份，混合纳米材料10-200重量份，有机溶剂100-400重量份，分散剂1-20重量份，消泡剂1-20重量份，流平剂1-10重量份，防沉剂1-10重量份。
2.如权利要求1所述的抗污渍镀锌涂料，其特征在于，所述有机硅氟烷为含10个氟以上的硅烷烃。
3.如权利要求1所述的抗污渍镀锌涂料，其特征在于，所述混合纳米材料为纳米石墨烯、纳米锌粉与纳米滑石粉、纳米石蜡乳液、改性纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米氧化石墨烯中至少一种的组合。
4.如权利要求3所述的抗污渍镀锌涂料，其特征在于，所述混合纳米材料中纳米锌粉、纳米石墨烯与第三种纳米材料的混合比例为(1-5)∶1∶(1-8)。
5.如权利要求1所述的抗污渍镀锌涂料，其特征在于，所述有机氟硅烷与混合纳米材料的比例为(1-6)∶1。
6.如权利要求1所述的抗污渍镀锌涂料，其特征在于，所述丙烯酸树脂与所述有机氟硅烷的比例为(1-10)∶1。
7.如权利要求1所述的抗污渍镀锌涂料，其特征在于，所述流平剂为聚硅氧烷，所述防沉剂为膨润土、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、气相二氧化硅中至少一种的组合。
8.一种如权利要求1-7任一项所述抗污渍镀锌涂料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1)量取有机溶剂90-150重量份，调整转速，加入有机氟硅烷100-300重量份，混合纳米材料10-200重量份，加热后恒温反应完全；
2)将步骤1)中所得混合物进行离心分离后，取出固体粉体，用30-50重量份有机溶剂漂洗，烘干后研磨成粉末，得到混合粉体A；
3)称取丙烯酸树脂100-500重量份、有机溶剂50-150重量份、分散剂1-20重量份、消泡剂1-20重量份、流平剂1-10重量份、防沉剂1-10重量份，调节转速搅拌，混合均匀后得到混合液B；
4)将步骤3)中得到的混合液B倒入步骤2)中得到的混合粉体A中，调整转速搅拌，混合均匀后过滤，制得所述抗污渍镀锌涂料。
9.如权利要求8所述抗污渍镀锌涂料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述加热温度为50-200℃，反应时间为1-5小时。
10.如权利要求8所述抗污渍镀锌涂料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述烘干温度为50-100℃，所述碾磨后粉末粒径为50-200目。
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