CN114316654B - 一种防腐用涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及涂料领域，具体公开了一种防腐用涂料及其制备方法，所述原料按重量份包括以下组分：环氧树脂32‑41份，柠檬酸7‑11份，六水合氯化铝3‑7份，聚丙烯酰胺10‑16份，羟磺基甜菜碱3‑5份，二氧化硅11‑15份，壳聚糖13‑18份，乙醇10‑16份，渗透剂6‑13份，固化助剂1‑3份，溶剂55‑71份；所述渗透剂按重量份包括以下组分：木质素纤维12‑22份，纳米硅溶胶20‑36份。本申请可以提高涂料和铝板之间的附着力，具有良好的防腐效果。

Description

一种防腐用涂料及其制备方法

技术领域

本申请涉及涂料领域，更具体地说，它涉及一种防腐用涂料及其制备方法。

背景技术

涂料是一种涂敷在基体表面而形成涂层的材料，涂层可以起到装饰和保护等作用。对于列车而言，设备舱底板多由铝板制备而成，为了提高铝板的防腐性和耐冲击性等性能，会在铝板表面涂覆防腐涂料。

常用的防腐涂料有环氧树脂涂料，环氧树脂具有很好的粘结性能、耐腐蚀性能等，因此在铝板上涂覆环氧树脂涂料，可以很好地提高铝板的使用性能。

但是，发明人发现，常用的环氧树脂涂料仍然存在着，涂层和铝板之间粘结力不够，导致涂层脱落的现象。

发明内容

为了提高涂层和铝板之间的粘结性能，本申请提供一种防腐用涂料及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种防腐用涂料，采用如下的技术方案：

一种防腐用涂料，原料按重量份包括以下组分：环氧树脂32-41份，柠檬酸7-11份，六水合氯化铝3-7份，聚丙烯酰胺10-16份，羟磺基甜菜碱3-5份，二氧化硅11-15份，壳聚糖13-18份，乙醇10-16份，渗透剂6-13份，固化助剂1-3份，溶剂55-71份；

所述渗透剂按重量份包括以下组分：木质素纤维12-22份，纳米硅溶胶20-36份。

通过采取上述技术方案，柠檬酸可以对铝板形成腐蚀，适量的柠檬酸加入，可以在铝板表面形成不影响铝板使用的微小纹缝，从而可以提高涂料体系和铝板的接触面积和粘结强度；形成的柠檬酸铝可以和聚丙烯酰胺形成凝胶，从而可以填充腐蚀纹缝，也可以提高涂料在铝板上的附着力；另外二氧化硅的加入可以提高涂层的力学性，而且发明人发现二氧化硅可以和柠檬酸铝作用而沉降在腐蚀纹缝附近，对腐蚀纹缝进行填补的同时提高腐蚀纹缝附近的强度；六水合氯化铝可以补充铝离子，提高聚丙烯酰胺和柠檬酸铝以及二氧化硅和柠檬酸铝的作用；壳聚糖则可以吸附多余的氢离子和金属离子，减少多余氢离子和金属离子对涂料体系的影响，并且壳聚糖可以和柠檬酸根交联，起到填补腐蚀纹缝和提高涂料性能的作用。

羟磺基甜菜碱有一定的增稠能力，提高涂层的粘附力，而且发明人发现，虽然羟磺基甜菜碱增加了涂料的粘稠度，但是羟磺基甜菜碱的加入也提高了涂料体系在铝板上的渗透性和润湿性，使得腐蚀纹缝可以更好地被填充。

渗透剂的加入则是有助于柠檬酸铝、聚丙烯酰胺和二氧化硅等向腐蚀纹缝中的渗透，有利于对腐蚀纹缝的填补，也可以提高涂料在铝板上的附着力。固化助剂则是作为功能性助剂来提高涂料的性能。渗透剂中，木质素纤维分散在涂料体系中，利用毛细管作用可以提高涂料体系中组分的渗透性，纳米硅溶胶粘度低，渗透力优异，有利于提高涂料体系的渗透性，而且纳米硅溶胶固化后，具有很好的粘结力，可以进一步提高涂层在铝板上的粘结性能。

六水合氯化铝可以溶解分散在乙醇中，在涂料制备过程和使用初期，减少六水合氯化铝和柠檬酸作用，而且也有利于涂料使用后期，六水合氯化铝提供铝离子；并且发明人发现，将乙醇和纳米硅溶胶先混合后，涂层的力学性能得到提高。从而本申请可以提高涂层和铝板之间的粘结性能。

优选的，原材料按重量份还包括以下组分：埃洛石纳米管13-19份。

通过采取上述技术方案，埃洛石纳米管是一种天然的纳米材料，埃洛石纳米管呈中空的管状结构，而且具有良好的吸附性能，将柠檬酸和埃洛石纳米管预先混合，可以利用埃洛石纳米管吸附柠檬酸，然后起到一定的缓释柠檬酸作用，使得柠檬酸稳定地在铝板上形成腐蚀纹缝，进一步减少对铝板本身性能的影响；而且埃洛石纳米管具有一定的抗菌防腐性，同时埃洛石纳米管还可以有效提高环氧树脂的强度，进一步提高涂层的力学性能；埃洛石纳米管表面还具有大量的硅氧键，埃洛石纳米管可以和柠檬酸铝发生沉降，进一步提高对腐蚀纹缝的补强作用。

优选的，所述固化助剂为3-氯丙基三甲氧基硅烷和咪唑的混合物，3-氯丙基三甲氧基硅烷和咪唑的质量用量比为(3-7)：1。

通过采取上述技术方案，咪唑通过3-氯丙基三甲氧基硅烷可以被偶联到埃洛石纳米管表面，提高了埃洛石纳米管在涂料体系中的分散性；咪唑在环氧树脂固化过程中，可以通过脱烷基反应等来引发环氧树脂的开环聚合，从而使得环氧树脂固环，并且埃洛石纳米管通过咪唑基团以共价键的形式结合到环氧树脂上，可以进一步提高环氧树脂的力学性能。

优选的，所述溶剂为异丙醇和乙二醇单丁醚按质量比为1：(3.5-6.7)配比的混合物。

通过采用上述技术方案，异丙醇属于极性溶剂，便于离子的移动，使得柠檬酸和六水合氯化铝等可以均匀分散在涂料体系中；乙二醇单丁醚也是一种性能优异的溶剂，可以提高涂料体系中各个组分的相容性。

第二方面，本申请提供一种防腐用涂料的制备方法，采用如下的技术方案：

一种防腐用涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

混合柠檬酸、羟磺基甜菜碱、聚丙烯酰胺和二氧化硅，得到第一混合物；

将乙醇、六水合氯化铝和渗透剂加入溶剂中，混合均匀，得到第二混合物；

然后向第二混合物中，加入壳聚糖混合均匀，然后加入环氧树脂、第一混合物、固化助剂，混合均匀得到防腐用涂料。

通过采取上述技术方案，将柠檬酸、羟磺基甜菜碱、聚丙烯酰胺和二氧化硅单独制成第一混合物，将六水合氯化铝和渗透剂单独制成第二混合物，可以减少柠檬酸和六水合氯化铝的作用，使得柠檬酸可以更好地腐蚀铝板，渗透剂也可以包括六水合氯化铝；并且，先加入壳聚糖再加入第一混合物，减少壳聚糖对氢离子的吸附，使得柠檬酸可以更好地腐蚀铝板。

优选的，将乙醇和六水合氯化铝混合均匀，然后加入渗透剂混合均匀得到第一预混物，然后将第一预混物加入溶剂中得到第二混合物。

优选的，将柠檬酸和三分之一至二分之一总质量的埃洛石纳米管混合均匀，得到第二预混物，将第二预混物、羟磺基甜菜碱、聚丙烯酰胺和二氧化硅，混合均匀，得到第一混合物；混合固化助剂和剩余质量的埃洛石纳米管，得到第三预混物；然后加入环氧树脂、第一混合物、第二混合物、第三预混物，混合均匀得到防腐用涂料。

通过采取上述技术方案，使得部分埃洛石纳米管和柠檬酸充分结合吸附在一起，有利于后续埃洛石纳米管缓释柠檬酸；混合固化助剂和剩余质量的埃洛石纳米管，使得埃洛石纳米管更好地通过咪唑基团以共价键的形式结合到环氧树脂上。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请中，适量的柠檬酸在铝板表面形成不影响铝板使用的微小纹缝，从而可以提高涂料体系和铝板的接触面积和粘结强度；并且，二氧化硅和柠檬酸铝沉降在腐蚀纹缝附近，对腐蚀纹缝进行填补的同时提高腐蚀纹缝附近的强度；同时羟磺基甜菜碱的加入也提高了涂料体系在铝板上的渗透性和润湿性，使得腐蚀纹缝可以更好地被填充；

2、本申请中，埃洛石纳米管可以缓释柠檬酸，还可以和柠檬酸铝发生沉降，进一步提高对腐蚀纹缝的补强作用；

3、本申请中的固化助剂中，埃洛石纳米管通过咪唑基团以共价键的形式结合到环氧树脂上，提高了埃洛石纳米管在涂料体系中的分散性，埃洛石纳米管也可以提高环氧树脂的力学性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例

本申请实施例中的原材料可以通过市售获得，具体如下：环氧树脂为双酚A型液态环氧树脂；聚丙烯酰胺，购自苏州艾斯林化工科技有限公司，货号ASL-00016；羟磺基甜菜碱,购自浙江大川新材料股份有限公司羟磺基甜菜碱SHB；壳聚糖，购自青岛博智汇力生物科技有限公司，型号：BZ；木质素纤维，购自山东鑫鸿越化工有限公司，货号：xhy-008；纳米硅溶胶，购自：济南海伟化工有限公司，型号：HW-02；埃洛石纳米管，购自石家庄光宁矿产品有限公司，型号：0234。

实施例1

一种防腐用涂料，原料包括以下组分：环氧树脂36kg，柠檬酸10kg，六水合氯化铝5kg，聚丙烯酰胺14kg，二氧化硅13kg，壳聚糖16kg，渗透剂11kg，羟磺基甜菜碱4kg，乙醇13kg,固化助剂2kg，丙烯酸酯消泡剂1.2kg，溶剂66kg。

其中，渗透剂包括以下组分：木质素纤维16kg，纳米硅溶胶27kg。固化助剂为咪唑。溶剂为异丙醇和乙二醇单丁醚按质量比为1：4.4配比的混合物。

一种防腐用涂料的制备方法，包括以下步骤：60转/分钟转速下，混合羟磺基甜菜碱、柠檬酸、聚丙烯酰胺和二氧化硅20分钟，得到第一混合物；

将乙醇和六水合氯化铝，30转/分钟的转速下，混合10分钟，然后加入渗透剂，混合10分钟得到第一预混物，然后将第一预混物加入溶剂中，60转/分钟转速下，混合25分钟，得到第二混合物；

向第二混合物中加入壳聚糖，40转/分钟，混合15分钟，然后加入环氧树脂、第一混合物、固化助剂和丙烯酸酯消泡剂，65转/分钟转速下，混合20分钟，得到防腐用涂料。

实施例2-20

实施例2-20与实施例1的不同之处在于：涂料中的各组分含量不同，详见表1。

表1：实施例1-5组分含量表

表2：实施例6-11组分含量表

表3：实施例12-15组分含量表

表4：实施例16-20组分含量表

实施例21-25

实施例21-25与实施例1的不同之处在于：乙醇含量和渗透剂含量不同。具体见表5。

表5：实施例21-25组分含量表

实施例26

实施例26和实施例1的不同之处在于：原材料还包括以下组分：埃洛石纳米管16kg。固化助剂为3-氯丙基三甲氧基硅烷和咪唑的混合物，3-氯丙基三甲氧基硅烷和咪唑的质量用量比为4：1。

实施例26的防腐涂料的制备方法与实施例1的不同之处在于：60转/分钟转速下，将二分之一总质量的埃洛石纳米管和柠檬酸混合10分钟，得到第二预混物，60转/分钟转速下，混合第二预混物、羟磺基甜菜碱、聚丙烯酰胺和二氧化硅20分钟，得到第一混合物；

将乙醇和六水合氯化铝，30转/分钟的转速下，混合10分钟，然后加入渗透剂，混合10分钟得到第一预混物，然后将第一预混物加入溶剂中，60转/分钟转速下，混合25分钟，得到第二混合物；

混合固化助剂和剩余质量的埃洛石纳米管，40转/分钟，混合15分钟，得到第三预混物；向第二混合物中加入壳聚糖，40转/分钟，混合15分钟，然后加入环氧树脂、第一混合物、第三预混物和丙烯酸酯消泡剂，65转/分钟转速下，混合20分钟，得到防腐用涂料。

实施例27-32

实施例27-32和实施例26的不同之处在于：埃洛石纳米管和固化助剂的含量不同，详见表6。

表6：实施例26-32组分含量表

实施例33

实施例33和实施例26的不同之处在于：溶剂为异丙醇和乙二醇单丁醚按质量比为1：3.5配比的混合物。

实施例34

实施例34和实施例26的不同之处在于：溶剂为异丙醇和乙二醇单丁醚按质量比为1：6.7配比的混合物。

实施例35

实施例35和实施例26的不同之处在于：埃洛石纳米管替换成等量的碳纳米管。

实施例36

实施例36和实施例26的不同之处在于：一种防腐涂料的制备方法为：将所有原料一次性混合，在60转/分钟的转速下，混合36分钟，得到防腐涂料。

对比例

对比例1

与实施例1相比，柠檬酸替换成等量的苹果酸。

对比例2

与实施例1相比，将壳聚糖替换成等量的海藻酸钠。

对比例3

一种防腐涂料的制备方法包括以下步骤：

在搅拌机中加入24kg双酚A型液态环氧树脂，边搅拌边加入1.5kg C10芳香基液烃树脂、0.4kg丙烯酸酯消泡剂、0.8kg高分子量烷基铵盐共聚物BYK-9076，混合均匀，然后升温至45℃，加入5kg钛白粉，混合均匀，然后加入3kg正丁醇，0.4kg3-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，混合均匀，制得涂料。

对比例4

对比例4和实施例1的不同之处在于：将乙醇替换成等量的异丙醇。

对比例5

对比例5和实施例1的不同之处在于：将羟磺基甜菜碱替换成甜菜碱。

对比例6

对比例6和实施例1的不同之处在于：不添加羟磺基甜菜碱。

对比例7

对比例7和实施例1的不同之处在于：羟磺基甜菜碱的添加量为6kg。

性能检测试验

1、涂层耐冲击强度

按照标准GB/T1732.93《漆膜耐冲击测定法》，涂层固化后，将样品放在涂膜冲击器的枕垫块凹孔上，涂膜朝上，并使受冲击点距试片边缘不少于15mm。重锤借控制装置固定在滑筒的某一高度，按压控制钮，重锤即自由地落于冲头上，提起重锤，取出试板。用4倍放大镜观察，判断涂层有无裂纹、皱纹及剥落等现象。并记录重锤落于试板上的高度，同一试板进行三次冲击试验。实验在恒温条件下进行。

2、附着力

参照国家标准GB/T1720.79(89)《漆膜附着力测定法》(划圈法)进行。

3、耐化学试剂测试

根据国标GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》，采用表面滴加法测试涂层耐化学试剂的能力。在水平放置的涂层上分别滴2～3滴盐酸(37％)和氢氧化钠(10％)，24h之后，用清水洗清污染物，放置1h后进行外观检验。

4.辊筒剥离强度测试

将涂料喷涂至铝板基体表面，在216-232℃下固化处理，制得12μm的涂层，并测试涂层的辊筒剥离强度。

性能检测结果见表7

表7性能检测结果表

由实施例1-5和对比例3的检测结果可知，本申请的防腐涂料和铝板之间具有良好的结合性能，并且防腐性能优异。

由实施例6-11以及对比例1、对比例5-7的检测结果可知，羟磺基甜菜碱、柠檬酸和聚丙烯酰胺会影响到防腐涂料的性能，其中羟磺基甜菜碱、柠檬酸和聚丙烯酰胺同时改变而引起的涂层性能变化，要大于羟磺基甜菜碱、柠檬酸和聚丙烯酰胺各自的影响，说明适量的羟磺基甜菜碱、柠檬酸和聚丙烯酰胺之间具有一定的配合作用。

由实施例12-15的检测结果可知，柠檬酸和二氧化硅会影响到防腐涂料的性能，其中柠檬酸和二氧化硅同时改变而引起的涂层性能变化，要大于柠檬酸和二氧化硅各自的影响，说明柠檬酸和二氧化硅之间具有一定的配合作用，而且柠檬酸和二氧化硅的配合对涂层的耐冲击强度影响更大。

由实施例16-20以及对比例2的检测结果可知，柠檬酸、六水合氯化铝、壳聚糖和渗透剂之间有一定的配合关系，柠檬酸、六水合氯化铝、壳聚糖和渗透剂含量同时发生改变的时候，对涂料的性能影响更大。

由实施例21-25和对比例4的检测结果可知，乙醇和纳米硅溶胶相互配合，可以提高涂料的力学性能。

由实施例26和实施例35的检测结果可知，加入埃洛石纳米管，并且使用3-氯丙基三甲氧基硅烷和咪唑的混合物作为固化助剂，可以进一步提高涂料的性能；而且由实施例26-32的检测结果可知，3-氯丙基三甲氧基硅烷和咪唑以及埃洛石纳米管之间有一定的配合关系，埃洛石纳米管通过咪唑基团以共价键的形式结合到环氧树脂上，提高环氧树脂的力学性能。

由实施例33和实施例34的检测结果可知，溶剂的选择上会影响到涂料的性能，同时由实施例36的检测结果可知，本申请分步制备涂料，可以提高涂料性能。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (1)

1.一种防腐用涂料，其特征在于：原料按重量份包括以下组分：环氧树脂32-41份，柠檬酸7-11份，六水合氯化铝3-7份，聚丙烯酰胺10-16份，羟磺基甜菜碱3-5份，二氧化硅11-15份，壳聚糖13-18份，乙醇10-16份，渗透剂6-13份，固化助剂1-3份，溶剂55-71份；埃洛石纳米管13-19份；所述渗透剂按重量份包括以下组分：木质素纤维12-22份，纳米硅溶胶20-36份；

所述固化助剂为3-氯丙基三甲氧基硅烷和咪唑的混合物，3-氯丙基三甲氧基硅烷和咪唑的质量用量比为（3-7）：1；

所述溶剂为异丙醇和乙二醇单丁醚按质量比为1：（3.5-6.7）配比的混合物;

所述防腐用涂料的制备方法，包括以下步骤：

将柠檬酸和三分之一至二分之一总质量的埃洛石纳米管混合均匀，得到第二预混物，将第二预混物、羟磺基甜菜碱、聚丙烯酰胺和二氧化硅，混合均匀，得到第一混合物；

将乙醇和六水合氯化铝混合均匀，然后加入渗透剂混合均匀得到第一预混物，然后将第一预混物加入溶剂中得到第二混合物；

混合固化助剂和剩余质量的埃洛石纳米管，得到第三预混物；

然后向第二混合物中，加入壳聚糖混合均匀，然后加入环氧树脂、第一混合物、第三预混物，混合均匀得到防腐用涂料。