CN113278340A - 一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料及其制备方法，涉及一种高分子复合材料，组成部分包括抗老化环氧树脂、片状填料、重质防腐填料、缓蚀剂、偶联剂、溶剂和助剂。本发明提供的沿海地区充电桩用抗老化防腐涂料兼具出色的防腐性能与优异的抗老化性能；同时将偶联剂与缓蚀剂联合使用，确保涂层针对未喷砂等粗糙基材表面仍具有较好的连接强度与腐蚀防护能力。与传统环氧防腐涂料相比，该发明具有更好的耐蚀性能（中性盐雾4000~5000h涂层无锈蚀现象）与更优的抗老化性能（紫外灯照射1500~1800h涂层不失色），同时采用高速分散的简单制备工艺，适合大面积生产应用。

Description

一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子复合材料，尤其是涉及一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料及其制备方法。
背景技术
随着全球能源需求量的持续增加以及环保政策法规的不断加严，动力电池车辆逐渐受到人们的青睐。电动汽车充电桩作为电动汽车的能量补给装置，其充电性能关系到汽车内电池组的使用寿命、充电时间，也是当代消费者在购买电动汽车前最为关心的一个问题。我国电动汽车充电站初始阶段大多局限于电动公交汽车或内部集团汽车，紧接着北京市建设我国第一个集中式电动汽车充电站、上海电力公司投资建设电动汽车充电站、南方电网投产首批电动汽车充电桩落成、国家电网公司唐山南湖充电站建成投运，充电桩的使用也越来越广泛，而确保充电桩外界环境下的稳定运行是充电桩建设中应首要考虑的问题。
充电桩大多安放于户外，常年遭受紫外线的照射与风沙的侵蚀。尤其我国沿海地区，充电桩除了要面对太阳的持续暴晒，还极易受到空气中氯离子、水分子等腐蚀介质的破坏，导致基材腐蚀严重，甚至产生穿孔，严重影响充电桩充电过程中的运行安全。传统防腐涂料以环氧树脂为成膜体系，阳光暴晒下易出现粉化、脱落等现象，难以满足沿海地区充电桩的使用需求。
中国专利CN 108410292 A公开了一种充电桩外层用水性抗紫外线涂料，其采用丙烯酸树脂为成膜物，添加纳米二氧化钛、阻燃剂等填料，制备的涂层无刺激性气味，防腐防火、抗紫外线能力强，耐酸能力强。
中国专利CN 108314952 A公开了一种充电桩外壳用防锈涂料，其采用硅环氧树脂聚合物与聚氯乙烯树脂为基体，选用三聚磷酸铝、纳米氧化锌、纳米二氧化硅等为填料，于基材表面形成一层防锈油膜，具有很好的防锈耐腐蚀性能，且不易开裂脱落、经济环保。
上述发明虽然可有效解决充电桩的使用问题，但是其涂料性能相对单一，难以满足沿海地区充电桩抗老化、耐腐蚀的性能要求。因此，如何研制一种兼具耐蚀性能与抗老化性能的防腐涂料是充电桩领域急需解决的难题，而针对该解决措施，目前尚未有相关研究报道。
发明内容
本发明的目的在于针对沿海地区充电桩常年遭受大紫外线照射强度，长辐射时间，高盐雾侵蚀、且传统防腐涂层受光照及紫外线辐射下易发生黄变、分解、粉化等现象，提供一种兼具出色的防腐性能与优异的抗老化性能的沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料及其制备方法。
所述沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料，其组成按质量份数为：抗老化环氧树脂30~35份；片状填料20~30份；重质防腐填料10~20份；缓蚀剂5~10份；偶联剂3~5份；溶剂10~20份；助剂1～3份；环氧固化剂16~20份。
所述抗老化环氧树脂为紫外线吸收剂接枝抗老化环氧树脂，其结构见附图1。
所述片状填料可选自云母粉、玻璃鳞片、石墨片、铝粉中的一种或几种。
所述重质防腐填料可选自碳酸钙、重晶石、硫酸钡、氧化铁红、氧化铁黑、云母氧化铁红、云母氧化铁黑中的一种或几种。
所述缓蚀剂可选自三聚磷酸铝、石油磺酸钡、邻苯二甲酸二丁酯、氧化石油脂、苯并三唑中的一种或几种。
所述偶联剂可选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
所述溶剂可选自甲苯、二甲苯、正丁醇、醋酸丁酯、环己烷、环戊酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯中的一种或几种。
所述助剂可选自BYK110、BYK530A、气相二氧化硅、玻璃微珠中的两种或两种以上。
所述环氧固化剂选自酰胺基胺固化剂、聚酰胺固化剂、聚酰胺加成物固化剂、腰果酚改性酚醛胺固化剂中的一种或几种。
所述沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料的制备方法，其具体步骤如下。
（1）将抗老化环氧树脂加入分散罐中，再加入助剂后600~1000r/min转速下高速分散0.5h，得到树脂溶液体系。
（2）将片状填料、重质防腐填料、缓蚀剂、偶联剂分批加入步骤（1）中所得的树脂溶液体系中，1000~1200r/min转速下高速分散1~3h后的粘稠状液态混合物。
（3）将溶剂分批加入步骤（2）中所得的粘稠状液态混合物中调节混合物粘度，1200~1500r/min转速下高速分散1~3h，得到预分散涂料。
（4）将步骤（3）所获得的预分散涂料继续≥1500r/min转速下分散至涂料细度≤80μm。
（5）将环氧固化剂按质量份数与步骤（4）所得的混合物混合搅匀，得到沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料。
本发明所制备的沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料具有以下特性。
（1）高连接强度：由附着力测试结果表明，本发明制备的沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料与钢基材附着力可达16~20MPa，普遍高于传统海洋防腐涂料的连接强度。
（2）出色的防腐性能：由耐中性盐雾测试结果表明，本发明制备的沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料可耐4000~5000h中性盐雾，适用于海洋大气等严苛的腐蚀环境。
（3）良好耐候性能：由紫外灯加速老化性能测试结果表明，本发明制备的沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料紫外灯照射1500~1800h不失色，可与传统抗老化聚氨酯涂层相媲美，适用于沿海地区常年的强紫外线照射。
本发明采用紫外线吸收剂接枝抗老化环氧树脂作为涂料用基料体系，同时将偶联剂与缓蚀剂联合使用，确保涂层兼具出色的防腐性能与优异的抗老化性能，满足沿海地区充电桩大紫外线照射强度，长辐射时间以及高盐雾侵蚀的使用特点，并且针对未喷砂等粗糙基材表面仍具有较好的连接强度与腐蚀防护能力，可取代传统性能单一的防腐涂料；采取高速分散的简单制备工艺，适合大面积生产应用。
本发明所制备的沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料在组分方面有以下有益效果。
（1）抗老化环氧树脂：采用结构中含有柔性抗老化性能出色的氨基甲酸酯基团与性能优异的紫外线吸收剂UV-p的高性能抗老化环氧树脂，减少光照对涂层性能的破坏，改善紫外线吸收剂的利用效率，相比同类环氧涂层，具备更优异的耐光照、耐辐照等性能；同时利用氨基与金属基材表面形成氢键，使得涂料保持高附着性、高韧性以及高耐候性。
（2）偶联剂：采用含有功能基团的硅烷偶联剂，可有效提高涂层内部强度，同时提高涂料与基材的连接强度。
（3）缓蚀剂：采用转化型缓蚀剂，利用缓蚀剂对腐蚀粒子的鳌合作用，抑制基材腐蚀的拓展；同时确保涂层针对未喷砂等粗糙基材表面仍具有较好的连接强度与腐蚀防护能力，并适合应用于充电桩防腐涂料的快速维修。
附图说明
图1为紫外线吸收剂接枝抗老化环氧树脂。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施。
实施例1。
30份抗老化环氧树脂；30份云母粉；10份氧化铁红；5份三聚磷酸铝；3份3-氨基丙基三乙氧基硅烷；20份二甲苯；0.5份BYK110；0.5份BYK530A；1份气相二氧化硅；16份聚酰胺固化剂。
采用上述组成制备沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料的具体步骤如下。
（1）将抗老化环氧树脂加入分散罐中，再加入BYK110、BYK530A与气相二氧化硅后600r/min转速下高速分散0.5h，得到树脂溶液体系。
（2）将云母粉、氧化铁红、三聚磷酸铝、3-氨基丙基三乙氧基硅烷分批加入步骤（1）中所得的树脂溶液体系中，1000r/min转速下高速分散1h后的粘稠状液态混合物。
（3）将二甲苯分批加入步骤（2）中所得的粘稠状液态混合物中调节混合物粘度，1200r/min转速下高速分散1h，得到预分散涂料。
（4）将步骤（3）所获得的预分散涂料继续1500r/min转速下分散至涂料细度≤80μm；
（5）将聚酰胺固化剂按质量份数与步骤（4）所得的混合物混合搅匀，得到沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料。
按照上述组分和工艺制得的涂料，与钢基材的附着力为16MPa；4000h中性盐雾测试后无起泡、无脱落、无锈蚀现象；1500h紫外灯加速老化后无变色现象。
实施例2。
30份抗老化环氧树脂；10份云母粉；20份铝粉；10份云母氧化铁灰；5份石油磺酸钡；3份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；10份二甲苯；10份正丁醇；0.5份BYK110；0.5份BYK530A；18份聚酰胺加成物固化剂。
采用上述组成制备沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料的具体步骤如下。
（1）将抗老化环氧树脂加入分散罐中，再加入BYK110、BYK530A后1000r/min转速下高速分散0.5h，得到树脂溶液体系。
（2）将云母粉、铝粉、云母氧化铁灰、石油磺酸钡、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷分批加入步骤（1）中所得的树脂溶液体系中，1000r/min转速下高速分散2h后的粘稠状液态混合物。
（3）将二甲苯、正丁醇分批加入步骤（2）中所得的粘稠状液态混合物中调节混合物粘度，1200r/min转速下高速分散1h，得到预分散涂料。
（4）将步骤（3）所获得的预分散涂料继续1500r/min转速下分散至涂料细度≤80μm。
（5）将聚酰胺加成物固化剂按质量份数与步骤（4）所得的混合物混合搅匀，得到沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料。
按照上述组分和工艺制得的涂料，与钢基材的附着力为18MPa；4200h中性盐雾测试后无起泡、无脱落、无锈蚀现象；1600h紫外灯加速老化后无变色现象。
实施例3。
35份抗老化环氧树脂；10份云母粉；10份玻璃鳞片；10份重晶石；2份三聚磷酸铝；3份石油磺酸钡；5份γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷；10份二甲苯；0.5份BYK110；0.5份BYK530A；1份玻璃微珠；18份酰胺基胺固化剂。
采用上述组成制备沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料的具体步骤如下。
（1）将抗老化环氧树脂加入分散罐中，再加入BYK110、BYK530A与玻璃微珠后800r/min转速下高速分散0.5h，得到树脂溶液体系。
（2）将云母粉、玻璃鳞片、重晶石、三聚磷酸铝、石油磺酸钡、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷分批加入步骤（1）中所得的树脂溶液体系中，1100r/min转速下高速分散1h后的粘稠状液态混合物。
（3）将二甲苯分批加入步骤（2）中所得的粘稠状液态混合物中调节混合物粘度，1300r/min转速下高速分散1h，得到预分散涂料。
（4）将步骤（3）所获得的预分散涂料继续1600r/min转速下分散至涂料细度≤80μm。
（5）将酰胺基胺固化剂按质量份数与步骤（4）所得的混合物混合搅匀，得到沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料。
按照上述组分和工艺制得的涂料，与钢基材的附着力为15MPa；4400h中性盐雾测试后无起泡、无脱落、无锈蚀现象；1600h紫外灯加速老化后无变色现象。
实施例4。
33份抗老化环氧树脂；10份云母粉；5份玻璃鳞片；10份铝粉；10份重晶石；5份硫酸钡；
5份三聚磷酸铝；2份苯并三唑；4份γ-巯丙基三甲氧基硅烷；10份醋酸丁酯；5份环己烷；1份BYK110；1份BYK530A；1份气相二氧化硅；18份腰果酚改性酚醛胺固化剂。
采用上述组成制备沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料的具体步骤如下。
（1）将抗老化环氧树脂加入分散罐中，再加入BYK110、BYK530A与气相二氧化硅后800r/min转速下高速分散0.5h，得到树脂溶液体系。
（2）将云母粉、玻璃鳞片、重晶石、硫酸钡、三聚磷酸铝、苯并三唑、γ-巯丙基三甲氧基硅烷分批加入步骤（1）中所得的树脂溶液体系中，1000r/min转速下高速分散3h后的粘稠状液态混合物。
（3）将醋酸丁酯、环己烷分批加入步骤（2）中所得的粘稠状液态混合物中调节混合物粘度，1500r/min转速下高速分散3h，得到预分散涂料。
（4）将步骤（3）所获得的预分散涂料继续1800r/min转速下分散至涂料细度≤80μm。
（5）将腰果酚改性酚醛胺固化剂按质量份数与步骤（4）所得的混合物混合搅匀，得到沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料。
按照上述组分和工艺制得的涂料，与钢基材的附着力为20MPa；5000h中性盐雾测试后无起泡、无脱落、无锈蚀现象；1600h紫外灯加速老化后无变色现象。
实施例5。
35份抗老化环氧树脂；5份云母粉；10份石墨片；15份铝粉；10份碳酸钙；10份重晶石；5份邻苯二甲酸二丁酯；5份氧化石油脂；2份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；3份3-氨基丙基三乙氧基硅烷；10份二甲苯；0.5份BYK110；0.5份BYK530A；0.5份气相二氧化硅；10份聚酰胺加成物固化剂；10份腰果酚改性酚醛胺固化剂。
采用上述组成制备沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料的具体步骤如下。
（1）将抗老化环氧树脂加入分散罐中，再加入BYK110、BYK530A与气相二氧化硅后1000r/min转速下高速分散0.5h，得到树脂溶液体系。
（2）将云母粉、石墨片、铝粉、碳酸钙、重晶石、邻苯二甲酸二丁酯、氧化石油脂、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷分批加入步骤（1）中所得的树脂溶液体系中，1200r/min转速下高速分散2h后的粘稠状液态混合物。
（3）将二甲苯分批加入步骤（2）中所得的粘稠状液态混合物中调节混合物粘度，1500r/min转速下高速分散2h，得到预分散涂料。
（4）将步骤（3）所获得的预分散涂料继续1800r/min转速下分散至涂料细度≤80μm。
（5）将聚酰胺加成物固化剂、腰果酚改性酚醛胺固化剂按质量份数与步骤（4）所得的混合物混合搅匀，得到沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料。
按照上述组分和工艺制得的涂料，与钢基材的附着力为20MPa；4800h中性盐雾测试后无起泡、无脱落、无锈蚀现象；1800h紫外灯加速老化后无变色现象。
以上仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的保护范围的限定，凡依本案的设计思路所做的各种修改、结合、部分结合和替换，均落入本案的保护范围。

Claims (10)

1.一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料及其制备方法，其特征在于其组成按质量份数为：抗老化环氧树脂30~35份；片状填料20~30份；重质防腐填料10~20份；缓蚀剂5~10份；偶联剂3~5份；溶剂10~20份；助剂1～3份；环氧固化剂16~20份。
2.如权利要求1所述的一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料，其特征在于所述抗老化环氧树脂为紫外线吸收剂接枝抗老化环氧树脂，其结构式见附图1。
3.如权利要求1所述的一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料，其特征在于所述片状填料选自云母粉、玻璃鳞片、石墨片、铝粉中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料，其特征在于所述重质防腐填料选自碳酸钙、重晶石、硫酸钡、氧化铁红、氧化铁黑、云母氧化铁红、云母氧化铁黑中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料，其特征在于所述缓蚀剂选自三聚磷酸铝、石油磺酸钡、邻苯二甲酸二丁酯、氧化石油脂、苯并三唑中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料，其特征在于所述偶联剂选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料，其特征在于所述溶剂选自甲苯、二甲苯、正丁醇、醋酸丁酯、环己烷、环戊酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料，其特征在于所述助剂选自BYK110、BYK530A、气相二氧化硅、玻璃微珠中的两种或两种以上。
9.如权利要求1所述的一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料，其特征在于所述环氧固化剂选自酰胺基胺固化剂、聚酰胺固化剂、聚酰胺加成物固化剂、腰果酚改性酚醛胺固化剂中的一种或几种。
10.如权利要求1所述的一种沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料的制备方法，其特征在于其具体步骤如下：（1）将抗老化环氧树脂加入分散罐中，再加入助剂后600~1000r/min转速下高速分散0.5h，得到树脂溶液体系；（2）将片状填料、重质防腐填料、缓蚀剂、偶联剂分批加入步骤（1）中所得的树脂溶液体系中，1000~1200r/min转速下高速分散1~3h后的粘稠状液态混合物；（3）将溶剂分批加入步骤（2）中所得的粘稠状液态混合物中调节混合物粘度，1200~1500r/min转速下高速分散1~3h，得到预分散涂料；（4）将步骤（3）所获得的预分散涂料继续≥1500r/min转速下分散至涂料细度≤80μm；（5）将环氧固化剂按质量份数与步骤（4）所得的混合物混合搅匀，得到沿海地区充电桩用抗老化长效防腐涂料。
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CN115286767A (zh) * 2022-06-30 2022-11-04 海洋化工研究院有限公司 一种抗菌氟改性环氧乙烯基酯树脂及其制备方法和多机制协同通用防腐涂料
CN116606576A (zh) * 2023-05-30 2023-08-18 深圳市一鸣色宝科技有限公司 一种高温防腐涂层及其制备方法

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