CN113881292B - 一种稳定性好附着性强的抗渗防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稳定性好附着性强的抗渗防腐涂料及其制备方法，由以下重量份数的原料组成：苯丙乳液40‑60份、乙二醇单丁醚1‑3份、增稠剂4‑6份、消泡剂1‑3份、抗闪锈剂0.3‑0.5份、流平剂0.5‑2份、去离子水35‑40份、氨水1‑3份、硅烷偶联剂2‑5份、填料5‑10份、固化剂8‑15份、石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物10‑15份和二甲基环硅氧烷10‑20份。本发明创新性地制备和应用了石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物，大大提高涂料的防锈性和抗渗性；并且，本发明的硅烷偶联剂制备过程中，与二甲基环硅氧烷进行开环聚合反应，并对其封端，使涂料稳定性更好，附着性更强。

Description

一种稳定性好附着性强的抗渗防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性防腐涂料，特别是一种稳定性好附着性强的抗渗防腐涂料及其制备方法。
背景技术
金属防锈最有效的方法就是在金属表面涂覆防腐涂料，以隔绝腐蚀介质与金属基体的接触，但现有的防腐涂料稳定性和抗渗性较差，不利于贮存和应用，与此同时，现有的苯丙乳液水性防锈涂料由于乳液颗粒分布不均匀，导致涂料的附着性较差，易掉落。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种稳定性好附着性强的抗渗防腐涂料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种稳定性好附着性强的抗渗防腐涂料，所述防腐涂料由以下重量份数的原料组成：苯丙乳液40-60份、乙二醇单丁醚1-3份、增稠剂4-6份、消泡剂1-3份、抗闪锈剂0.3-0.5份、流平剂0.5-2份、去离子水35-40份、氨水1-3份、硅烷偶联剂2-5份、填料5-10份、固化剂8-15份、石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物10-15份和二甲基环硅氧烷10-20份。
所述石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物由以下重量份数的原料组成：苯胺30-40份、石墨烯10-20份、改性磷酸锌10-20份和盐酸5-10份。
所述石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物的制备方法为：
(1)、苯胺的预处理：将上述重量份数的苯胺加入到蒸馏装置中，加热至100-110℃并进行蒸馏，蒸馏至无油状液滴产生，重复蒸馏提取三次，得处理后的苯胺。
(2)、改性磷酸锌的预处理：将上述重量份数的改性磷酸锌研磨至细度为40-50μm。
(3)、混合分散：将上述重量份数的石墨烯、盐酸、步骤(1)得到的苯胺以及步骤(2)得到的改性磷酸锌加入到超声仪器中进行超声分散，分散1-2小时。
(4)、冰浴搅拌：将步骤(3)的分散液转移到冰浴装置中，温度设置为-5℃-0℃，开启搅拌，搅拌速度为200-300r/min，边搅拌边加入上述重量份数的无水乙醇和过硫酸铵，搅拌至溶液呈深绿色，得深绿色溶液。
(5)、静置；将上述重量份数的深绿色溶液静置5-6h。
(6)、抽滤烘干：将静置后的溶液进行抽滤，先用无水乙醇反复清洗滤饼三次，再用纯净水反复冲洗滤饼三次，将抽滤后的固体放置干燥机中进行干燥，干燥温度为100-120℃，得到石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物。
所述的硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
所述增稠剂为羟甲基纤维素；所述消泡剂为二甲基硅油、有机硅、聚醋酸乙烯酯中的一种；所述抗闪锈剂为亚硝酸钠；所述流平剂为丙烯酸；所述的填料为钛白粉、碳酸钙、滑石粉中的一种或两种任意比例的混合物；所述的固化剂为乙二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的一种或两种任意比例的混合物。
一种制备如上所抗渗防腐涂料的方法，其特征在于其步骤如下：
(1)、在反应釜中添加上述重量份数的去离子水、抗闪锈剂、苯丙乳液、二甲基环硅氧烷以及硅烷偶联剂，开启搅拌，搅拌速度为100-120r/min，边搅拌边逐渐升温至40-50℃，然后滴加氨水直至混合溶液呈弱碱性，继续搅拌1-2小时，得混合乳液A。
(2)、在步骤(1)得到的混合乳液A中加入墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物、流平剂、增稠剂、乙二醇单丁醚，加快搅拌速度，搅拌速度为150-200r/min，搅拌30-40分钟，得混合液B。
(3)、在步骤(2)得到的混合乳液B中加入填料和消泡剂，继续搅拌，搅拌速度为150-200r/min，搅拌30-40分钟得混合液C。
(4)、在步骤(3)得到的混合乳液C中加入固化剂，继续搅拌，搅拌速度为150-200r/min，即得到抗渗防腐涂料。
本发明的有益效果是：本发明创新性地制备了石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物，并将其应用在了乳液体系中，制成的涂料可与金属络合，在接触面形成一层致密的薄膜，大大提高涂料的防锈性和抗渗性。并且，本发明的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在涂料制备过程中，与二甲基环硅氧烷进行开环聚合反应，并对二甲基环硅氧烷进行封端，从而降低乳液体系中的乳液颗粒的粒径，使乳液粒子分布更加均匀，稳定性更好，附着性更强。
具体实施方式
一种稳定性好附着性强的抗渗防腐涂料，所述防腐涂料由以下重量份数的原料组成：苯丙乳液(为成膜剂，选自山东开普勒生物科技有限公司生产的苯丙乳液)40-60份、乙二醇单丁醚(化学式为C6H14O2)1-3份、增稠剂4-6份、消泡剂1-3份、抗闪锈剂0.3-0.5份、流平剂0.5-2份、去离子水35-40份、氨水1-3份、硅烷偶联剂2-5份、填料5-10份、固化剂8-15份、石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物(自制)10-15份和二甲基环硅氧烷(分子式是[(CH3)2SiO]n)10-20份，在本发明所有实施例中，关于温度和压力没有特别强调的，均为常温常压。
所述石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物由以下重量份数的原料组成：苯胺(分子式为C6H7N)30-40份、石墨烯(选自广州市延信贸易有限公司生产的高纯石墨烯)10-20份、改性磷酸锌(选自济宁三石生物科技有限公司生产的改性磷酸锌)10-20份和盐酸(化学式为HCl，浓度为30％)5-10份。
本发明创新性地制备了石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物，并将其应用在了乳液体系中，制成的涂料可与金属络合，在接触面形成一层致密的薄膜，大大提高涂料的防锈性和抗渗性，并且，石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物配合乳液的粒子分布窄的特点，能显著提高了涂料的附着性。
所述石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物的制备方法为：
(1)、苯胺的预处理：将上述重量份数的苯胺加入到蒸馏装置中，加热至100-110℃并进行蒸馏，蒸馏至无油状液滴产生，重复蒸馏提取三次，得处理后的苯胺。
(2)、改性磷酸锌的预处理：将上述重量份数的改性磷酸锌研磨至细度为40-50μm。
(3)、混合分散：将上述重量份数的石墨烯、盐酸、步骤(1)得到的苯胺以及步骤(2)得到的改性磷酸锌加入到超声仪器中进行超声分散，分散1-2小时。
(4)、冰浴搅拌：将步骤(3)的分散液转移到冰浴装置中，温度设置为-5℃-0℃，开启搅拌，搅拌速度为200-300r/min，边搅拌边加入上述重量份数的无水乙醇和过硫酸铵，搅拌至溶液呈深绿色，得深绿色溶液。
(5)、静置；将上述重量份数的深绿色溶液静置5-6h。
(6)、抽滤烘干：将静置后的溶液进行抽滤，先用无水乙醇反复清洗滤饼三次，再用纯净水反复冲洗滤饼三次，将抽滤后的固体放置干燥机中进行干燥，干燥温度为100-120℃，得到石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物。
所述的硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(分子式是CH2＝C(CH3)COOCH2CH2CH2Si(OCH3)3)，而在本发明中硅烷偶联剂只能采用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在涂料制备过程中，与二甲基环硅氧烷进行开环聚合反应，并对二甲基环硅氧烷进行封端，降低乳液体系中的乳液颗粒的粒径，使乳液粒子分布更加均匀，稳定性更好，其中，在此步骤中不需要添加催化剂，也不能添加催化剂，若加入催化剂会使催化剂混杂在反应体系中，难分离。
所述增稠剂为羟甲基纤维素(选自江苏久佳生物科技有限公司生产的羟甲基纤维素钠)；所述消泡剂为二甲基硅油(化学式为(C2H6OSi)n)、有机硅(选自深圳市红叶杰科技有限公司生产的工艺品有机硅材料)、聚醋酸乙烯酯(化学式(C4H6O2)n)中的一种；所述抗闪锈剂为亚硝酸钠(化学式NaNO2)；所述流平剂为丙烯酸(化学式C3H4O2)；所述的填料为钛白粉(主要成分是TiO2)、碳酸钙(化学式CaCO3)、滑石粉(选自灵寿县海滨矿产品贸易有限公司生产的滑石粉)中的一种或两种任意比例的混合物；所述的固化剂为乙二胺(化学式C2H8N2)、二乙烯三胺(分子式C4H13N3)和三乙烯四胺(化学式C6H18N4)中的一种或两种任意比例的混合物。
一种制备如所抗渗防腐涂料的方法，其特征在于其步骤如下：
(1)、在反应釜中添加上述重量份数的去离子水、抗闪锈剂、苯丙乳液、二甲基环硅氧烷以及硅烷偶联剂，开启搅拌，搅拌速度为100-120r/min，边搅拌边逐渐升温至40-50℃，然后滴加氨水直至混合溶液呈弱碱性，继续搅拌1-2小时，得混合乳液A。
(2)、在步骤(1)得到的混合乳液A中加入墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物、流平剂、增稠剂、乙二醇单丁醚，加快搅拌速度，搅拌速度为150-200r/min，搅拌30-40分钟，得混合液B。
(3)、在步骤(2)得到的混合乳液B中加入填料和消泡剂，继续搅拌，搅拌速度为150-200r/min，搅拌30-40分钟得混合液C。
(4)、在步骤(3)得到的混合乳液C中加入固化剂，继续搅拌，搅拌速度为150-200r/min，即得到抗渗防腐涂料。
其中步骤(1)尤为重要，经多次实验摸索，发现该涂料在搅拌速度为110r/min，温度为45℃时，混合乳液A中乳液颗粒分布最为均匀，稳定性最好。
实施例1：苯丙乳液40份、乙二醇单丁醚1份、增稠剂4份、消泡剂1份、抗闪锈剂0.3份、流平剂0.5份、去离子水35份、氨水1份、硅烷偶联剂2份、填料5份、固化剂8份、石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物10份和二甲基环硅氧烷10份。
制备方法：(1)、在反应釜中添加上述重量份数的去离子水、抗闪锈剂、苯丙乳液、二甲基环硅氧烷以及硅烷偶联剂，开启搅拌，搅拌速度为100r/min，边搅拌边逐渐升温至40℃，然后滴加氨水直至混合溶液呈弱碱性，继续搅拌1小时，得混合乳液A。
(2)、在步骤(1)得到的混合乳液A中加入墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物、流平剂、增稠剂、乙二醇单丁醚，加快搅拌速度，搅拌速度为150r/min，搅拌30分钟，得混合液B。
(3)、在步骤(2)得到的混合乳液B中加入填料和消泡剂，继续搅拌，搅拌速度为150r/min，搅拌30分钟得混合液C。
(4)、在步骤(3)得到的混合乳液C中加入固化剂，继续搅拌，搅拌速度为150r/min，即得到实施例1。
实施例2：苯丙乳液50份、乙二醇单丁醚2份、增稠剂5份、消泡剂2份、抗闪锈剂0.4份、流平剂1份、去离子水37份、氨水2份、硅烷偶联剂3份、填料7份、固化剂10份、石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物12份和二甲基环硅氧烷15份。
制备方法：(1)、在反应釜中添加上述重量份数的去离子水、抗闪锈剂、苯丙乳液、二甲基环硅氧烷以及硅烷偶联剂，开启搅拌，搅拌速度为110r/min，边搅拌边逐渐升温至45℃，然后滴加氨水直至混合溶液呈弱碱性，继续搅拌1.5小时，得混合乳液A。
(2)、在步骤(1)得到的混合乳液A中加入墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物、流平剂、增稠剂、乙二醇单丁醚，加快搅拌速度，搅拌速度为170r/min，搅拌35分钟，得混合液B。
(3)、在步骤(2)得到的混合乳液B中加入填料和消泡剂，继续搅拌，搅拌速度为170r/min，搅拌35分钟得混合液C。
(4)、在步骤(3)得到的混合乳液C中加入固化剂，继续搅拌，搅拌速度为170r/min，即得到实施例2。
实施例3：苯丙乳液60份、乙二醇单丁醚3份、增稠剂6份、消泡剂3份、抗闪锈剂0.5份、流平剂2份、去离子水40份、氨水3份、硅烷偶联剂5份、填料10份、固化剂15份、石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物15份和二甲基环硅氧烷20份。
制备方法：(1)、在反应釜中添加上述重量份数的去离子水、抗闪锈剂、苯丙乳液、二甲基环硅氧烷以及硅烷偶联剂，开启搅拌，搅拌速度为120r/min，边搅拌边逐渐升温至50℃，然后滴加氨水直至混合溶液呈弱碱性，继续搅拌1-2小时，得混合乳液A。
(2)、在步骤(1)得到的混合乳液A中加入墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物、流平剂、增稠剂、乙二醇单丁醚，加快搅拌速度，搅拌速度为200r/min，搅拌40分钟，得混合液B。
(3)、在步骤(2)得到的混合乳液B中加入填料和消泡剂，继续搅拌，搅拌速度为200r/min，搅拌40分钟得混合液C。
(4)、在步骤(3)得到的混合乳液C中加入固化剂，继续搅拌，搅拌速度为200r/min，即得到实施例3。
对比例1：苯丙乳液60份、乙二醇单丁醚3份、增稠剂6份、消泡剂3份、抗闪锈剂0.5份、流平剂2份、去离子水40份、氨水3份、硅烷偶联剂5份、填料10份、固化剂15份、石墨烯/聚苯胺二元聚合物15份和二甲基环硅氧烷20份。
制备方法：(1)、在反应釜中添加上述重量份数的去离子水、抗闪锈剂、苯丙乳液、二甲基环硅氧烷以及硅烷偶联剂，开启搅拌，搅拌速度为110r/min，边搅拌边逐渐升温至45℃，然后滴加氨水直至混合溶液呈弱碱性，继续搅拌1.5小时，得混合乳液A。
(2)、在步骤(1)得到的混合乳液A中加入石墨烯/聚苯胺二元聚合物15份、流平剂、增稠剂、乙二醇单丁醚，加快搅拌速度，搅拌速度为170r/min，搅拌35分钟，得混合液B。
(3)、在步骤(2)得到的混合乳液B中加入填料和消泡剂，继续搅拌，搅拌速度为170r/min，搅拌35分钟得混合液C。
(4)、在步骤(3)得到的混合乳液C中加入固化剂，继续搅拌，搅拌速度为170r/min，即得到对比例1。
对比例2：苯丙乳液40份、乙二醇单丁醚1份、增稠剂4份、消泡剂1份、抗闪锈剂0.3份、流平剂0.5份、去离子水35份、氨水1份、填料5份、固化剂8份、石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物10份。
制备方法：(1)、在反应釜中添加上述重量份数的去离子水、抗闪锈剂和苯丙乳液，开启搅拌，搅拌速度为100r/min，边搅拌边逐渐升温至40℃，然后滴加氨水直至混合溶液呈弱碱性，继续搅拌1小时，得混合乳液A。
(2)、在步骤(1)得到的混合乳液A中加入墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物、流平剂、增稠剂、乙二醇单丁醚，加快搅拌速度，搅拌速度为150r/min，搅拌30分钟，得混合液B。
(3)、在步骤(2)得到的混合乳液B中加入填料和消泡剂，继续搅拌，搅拌速度为150r/min，搅拌30分钟得混合液C。
(4)、在步骤(3)得到的混合乳液C中加入固化剂，继续搅拌，搅拌速度为150r/min，即得到对比例2。
以下是实施例1-3与对比例1-2的性能对比
Figure BDA0003345923640000101
Figure BDA0003345923640000111
以上数据充分表明，本发明由于添加了石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及二甲基环硅氧烷，使得本发明获得较好地附着性、耐盐水性、贮存稳定性、抗冲击性以及耐水性。
以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。

Claims (3)

1.一种稳定性好附着性强的抗渗防腐涂料，其特征在于所述防腐涂料由以下重量份数的原料组成：苯丙乳液40-60份、乙二醇单丁醚1-3份、增稠剂4-6份、消泡剂1-3份、抗闪锈剂0.3-0.5份、流平剂0.5-2份、去离子水35-40份、氨水1-3份、硅烷偶联剂2-5份、填料5-10份、固化剂8-15份、石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物10-15份和二甲基环硅氧烷10-20份，所述的硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物由以下重量份数的原料组成：苯胺30-40份、石墨烯10-20份、改性磷酸锌10-20份和盐酸5-10份；所述石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物的制备方法为：
（1）、苯胺的预处理：将上述重量份数的苯胺加入到蒸馏装置中，加热至100-110℃并进行蒸馏，蒸馏至无油状液滴产生，重复蒸馏提取三次，得处理后的苯胺；
（2）、改性磷酸锌的预处理：将上述重量份数的改性磷酸锌研磨至细度为40-50μm；
（3）、混合分散：将上述重量份数的石墨烯、盐酸、步骤（1）得到的苯胺以及步骤（2）得到的改性磷酸锌加入到超声仪器中进行超声分散，分散1-2小时；
（4）、冰浴搅拌：将步骤（3）的分散液转移到冰浴装置中，温度设置为-5℃-0℃，开启搅拌，搅拌速度为200-300r/min，边搅拌边加入无水乙醇和过硫酸铵，搅拌至溶液呈深绿色，得深绿色溶液；
（5）、静置：将上述重量份数的深绿色溶液静置5-6h；
（6）、抽滤烘干：将静置后的溶液进行抽滤，先用无水乙醇反复清洗滤饼三次，再用纯净水反复冲洗滤饼三次，将抽滤后的固体放置干燥机中进行干燥，干燥温度为100-120℃，得到石墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物。
2.根据权利要求1所述的抗渗防腐涂料，其特征在于所述增稠剂为羟甲基纤维素；所述消泡剂为有机硅、聚醋酸乙烯酯中的一种；所述抗闪锈剂为亚硝酸钠；所述流平剂为丙烯酸；所述的填料为钛白粉、碳酸钙、滑石粉中的一种或两种任意比例的混合物；所述的固化剂为乙二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的一种或两种任意比例的混合物。
3.一种制备如权利要求1至2任一所述的 抗渗防腐涂料的方法，其特征在于其步骤如下：
（1）、在反应釜中添加上述重量份数的去离子水、抗闪锈剂、苯丙乳液、二甲基环硅氧烷以及硅烷偶联剂，开启搅拌，搅拌速度为100-120r/min，边搅拌边逐渐升温至40-50℃，然后滴加氨水直至混合溶液呈弱碱性，继续搅拌1-2小时，得混合乳液A；
（2）、在步骤（1）得到的混合乳液A中加入墨烯/聚苯胺/改性磷酸锌三元聚合物、流平剂、增稠剂、乙二醇单丁醚，加快搅拌速度，搅拌速度为150-200r/min，搅拌30-40分钟，得混合液B；
（3）、在步骤（2）得到的混合乳液B中加入填料和消泡剂，继续搅拌，搅拌速度为150-200r/min，搅拌30-40分钟得混合液C；
（4）、在步骤（3）得到的混合乳液C中加入固化剂，继续搅拌，搅拌速度为150-200r/min，即得到抗渗防腐涂料。
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