CN113801558A - 一种耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料及其涂覆方法 - Google Patents

一种耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料及其涂覆方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料，包括以下重量份数的组分：二异氰酸酯50‑80份、多元醇40‑100份、有机硅树脂60‑90份、溶剂50‑80份、玄武岩鳞片30‑80份、铁粉10‑20份、镍粉5‑10份、锌粉5‑10份、流平剂10‑15份、分散剂15‑25份。本发明在玄武岩鳞片聚氨酯涂料中添加铁粉和镍粉颗粒，涂覆后用条状磁铁在涂料未凝固前对涂料进行单方向重复刮试可以使其中的铁粉和镍粉颗粒定向移动，从而带动玄武岩鳞片的定向移动，使玄武岩鳞片平行移动，从而实现使用相对较少含量的玄武岩鳞片任然能够达到相同的增加涂料防腐性能的目的。

Description

一种耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料及其涂覆方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯涂料，尤其涉及一种耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料及其涂覆方法。
背景技术
每年因腐蚀所造成的直接经济损失约占GDP的1％-4％，腐蚀生锈的钢铁约占我国每年钢铁产量的20％，损失约为8000亿元，占GDP的3％左右，因此防腐已越来越受到国家的重视。防腐涂料的防腐原理是通过涂料聚合物的致密性隔绝水和空气，切断氧化还原进程。但是由于聚合物本身结构和性能的限制，多数情况下无法达到预期的防腐目的。通常是在聚合物基体中添加还原性比铁强的金属粉末，利用牺牲阳极的原理保护铁质表面。富锌涂料就是采用该理论比较成熟的一种，但是随着涂料中锌粉的消耗，涂料内部出现缺陷，也会影响涂料的附着力。
玄武岩鳞片是一种片状无机物颗粒，具有耐腐蚀和强度高的特性，已经被应用到防腐涂料的添加中。玄武岩鳞片在涂料中堆砌，形成迂回的空间，增加腐蚀因子到达钢材表面的路径，形成“迷宫效应”，实现增加涂料防腐性能的目的。但是，玄武岩鳞片在涂料聚合物中是无规分散的，因此玄武岩鳞片的添加量必须保证足够才能实现上述效果。玄武岩鳞片占比较高会降低涂料的力学性能和寿命。若是在涂料中将玄武岩鳞片形成层叠平铺的有序结构，那么可以在较少的添加量下实现同样的防腐增效作用。
发明内容
现有玄武岩鳞片防腐涂料中玄武岩鳞片添加过多且无规分散，不能在保证涂料具有足够的力学性能和寿命的情况下增加防腐性能，针对该问题，本发明提供一种耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料，包括以下重量份数的组分：二异氰酸酯50-80份、多元醇40-100份、有机硅树脂60-90份、去离子水50-80份、玄武岩鳞片30-80份、铁粉10-20份、镍粉5-10份、锌粉5-10份、流平剂10-15份和分散剂15-25份。
具体地，本发明二异氰酸酯选自MDI、HDI、IPDI或HMDI中的一种；多元醇为乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇中的一种或多种的组合，或者选自聚醚多元醇或聚酯多元醇之一。溶剂为去离子水、二甲苯、甲苯、异丙醇或丁醇中的一种。流平剂为羧甲基纤维素和/或聚二甲基硅氧烷，分散剂为硬脂酸锌、硬脂酸镁、聚乙二醇或丙二醇甲醚中的一种或多种。
为了保证玄武岩尽可能的均匀平铺，玄武岩鳞片的粒径应分布在一定的范围内，本发明所用玄武岩鳞片的平均粒径为150-250μm，厚度均值为5μm；所用铁粉粒径为50-80μm，镍粉粒径为45-90μm，锌粉粒径为5-10μm。
本发明耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料的涂覆方法，包括以下步骤：1)按重量份称取各组分，将铁粉、镍粉和锌粉与二异氰酸酯混合，胶体磨研磨后备用；2)将玄武岩鳞片、多元醇和机硅树脂混合，搅拌均匀后备用；3)将步骤1)和步骤2)所得物质和溶剂均匀混合，加入催化剂、流平剂和分散剂，快速搅拌均匀后涂覆，用条状磁铁在涂覆面上1-3cm的高度单方向重复水平移动；4)将步骤3)涂覆面40-60℃加热成型，自然冷却。
上述步骤3)中的催化剂为DY-5350、DY-5508、DY-5115或二月桂酸二丁基锡中的一种，用量为二异氰酸酯的0.1-2wt％。
本发明的有意效果是：本发明在玄武岩鳞片聚氨酯涂料中添加铁粉和镍粉颗粒，涂覆后用条状磁铁在涂料未凝固前对涂料进行单方向重复刮试可以使其中的铁粉和镍粉粒定向移动，从而带动玄武岩鳞片的定向移动，使玄武岩鳞片平行移动，本发明使用DY-5508等聚氨酯延迟催化剂可以使涂料凝固时间变长，具有更多的时间使玄武岩鳞片在聚氨酯大分子中平铺堆叠，从而实现使用相对较少含量的玄武岩鳞片任然能够达到相同的增加涂料防腐性能的目的。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料，包括IPDI 50份、乙二醇50份、丙二醇50份、水性有机硅树脂60份、去离子水50份、厚度5μm粒径250μm的玄武岩鳞片30份、粒径为50μm的铁粉20份、粒径为90μm的镍粉5份、粒径为10μm的锌粉10份、聚乙二醇15份、羧甲基纤维素10份。
本实施例耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料的制备方法为：1)按重量份称取各组分，将铁粉、镍粉和锌粉与IPDI混合，胶体磨研磨后备用；2)将玄武岩鳞片、乙二醇、丙二醇和水性机硅树脂混合，搅拌均匀后备用；3)将步骤1)和步骤2)所得物质和去离子水均匀混合，加入0.5份二月桂酸二丁基锡和聚乙二醇、羧甲基纤维素，快速搅拌均匀后涂覆，用条状磁铁在涂覆面上1cm的高度单方向重复水平移动；4)将步骤3)涂覆面40℃加热成型，自然冷却。
实施例2
一种耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料，包括MDI 65份、1,4-丁二醇70份、日本信越有机硅树脂KR-31175份、二甲苯60份、厚度5μm粒径200μm的玄武岩鳞片65份、粒径为50μm的铁粉15份、粒径为70μm的镍粉8份、粒径为5μm的锌粉10份、丙二醇甲醚20份和聚二甲基硅氧烷12份。
本实施例耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料的制备方法为：1)按重量份称取各组分，将铁粉、镍粉和锌粉与MDI混合，胶体磨研磨后备用；2)将玄武岩鳞片、1,4-丁二醇和机硅树脂加入到二甲苯中，搅拌均匀后备用；3)将步骤1)和步骤2)所得物质均匀混合，加入1.3份DY-5508和丙二醇甲醚、聚二甲基硅氧烷，快速搅拌均匀后涂覆，用条状磁铁在涂覆面上2cm的高度单方向重复水平移动；4)将步骤3)涂覆面55℃加热成型，自然冷却。
实施例3
一种耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料，包括HDI 80份、聚醚多元醇40份、日本信越有机硅树脂ES-1001N 90份、正丁醇80份、厚度5μm粒径150μm的玄武岩鳞片80份、粒径为80μm的铁粉10份、粒径为45μm的镍粉10份、粒径为7μm的锌粉8份、硬脂酸锌25份、羧甲基纤维素5份和聚二甲基硅氧烷10份。
本实施例耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料的制备方法为：1)按重量份称取各组分，将铁粉、镍粉和锌粉与HDI混合，胶体磨研磨后备用；2)将玄武岩鳞片、聚醚多元醇和机硅树脂加入到正丁醇中，搅拌均匀后备用；3)将步骤1)和步骤2)所得物质均匀混合，加入1份DY-5350和硬脂酸锌、羧甲基纤维素、聚二甲基硅氧烷，快速搅拌均匀后涂覆，用条状磁铁在涂覆面上3cm的高度单方向重复水平移动；4)将步骤3)涂覆面60℃加热成型，自然冷却。
对比例1
一种玄武岩鳞片聚氨酯涂料，和实施例2的区别在于制备方法步骤3)未进行条状磁铁处理。
对比例2
一种聚氨酯涂料，在实施例2的基础上不含玄武岩鳞片。
将实施例和对比例的涂料涂覆在相同的钢板上，涂覆厚度为3mm，进行相关性能测试，结果入表1所示。
表1.涂料的性能测试结果
Figure BDA0003331362850000051
从表1检测结果看出，本发明采用磁吸的方式将玄武岩鳞片定向平行排列，在含量相同的情况下能够明显提升涂料的防腐性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：二异氰酸酯50-80份、多元醇40-100份、有机硅树脂60-90份、溶剂50-80份、玄武岩鳞片30-80份、铁粉10-20份、镍粉5-10份、锌粉5-10份、流平剂10-15份、分散剂15-25份。
2.根据权利要求1所述耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料，其特征在于，所述二异氰酸酯选自MDI、HDI、IPDI或HMDI中的一种。
3.根据权利要求1所述耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料，其特征在于，所述多元醇为乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇中的一种或多种的组合，或者选自聚醚多元醇或聚酯多元醇之一。
4.根据权利要求1所述耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料，其特征在于，所述溶剂为去离子水、二甲苯、甲苯、异丙醇或丁醇中的一种。
5.根据权利要求1所述耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料，其特征在于，所述玄武岩鳞片厚度为5μm，粒径为150-250μm。
6.根据权利要求1所述耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料，其特征在于，所述铁粉粒径为50-80μm，所述镍粉粒径为45-90μm，所述锌粉粒径为5-10μm。
7.根据权利要求1所述耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料，其特征在于，所述流平剂为羧甲基纤维素和/或聚二甲基硅氧烷。
8.根据权利要求1所述耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料，其特征在于，所述分散剂为硬脂酸锌、硬脂酸镁、聚乙二醇或丙二醇甲醚中的一种或多种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述耐腐蚀玄武岩鳞片聚氨酯涂料的涂覆方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按重量份称取各组分，将铁粉、镍粉和锌粉与二异氰酸酯混合，胶体磨研磨后备用；
2)将玄武岩鳞片、多元醇和机硅树脂混合，搅拌均匀后备用；
3)将步骤1)和步骤2)所得物质和溶剂均匀混合，加入催化剂、流平剂和分散剂，快速搅拌均匀后涂覆，用条状磁铁在涂覆面上1-3cm的高度单方向重复水平移动；
4)将步骤3)涂覆面40-60℃加热成型，自然冷却。
10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，所述催化剂为DY-5350、DY-5508、DY-5115或二月桂酸二丁基锡中的一种，用量为二异氰酸酯的0.1-2wt％。
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