CN114933840B - 一种核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

一种核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的新型涂层及其制备方法和应用，属于耐腐蚀涂层材料技术领域，按重量份计，所述涂层由以下原料制备而成：改性纳米锌粉80‑90份、聚酯20‑30份、封闭型多异氰酸酯10‑15份、分散剂1‑3份、流平剂3‑5份、改性二氧化钛2‑4份、光稳定剂1‑3份、改性鳞片石墨5‑10份。本发明提供的核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的新型涂层，将材料与各助剂混合均匀，随后再通过溶剂沉淀法将改性锌粉与聚酯进行混合，得到粉末涂料，与传统的机械混合相比，溶剂沉淀法得到的粉末涂料使锌粉末表面粘接上聚酯材料，也可避免锌粉在静电喷涂时分散不均，从而导致涂层表面形成针眼和缩孔。

Description

一种核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层及其制备方 法和应用
技术领域
本发明属于耐腐蚀涂层材料技术领域，具体涉及一种核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层及其制备方法和应用。
背景技术
金属材料在经济生活中扮演着非常重要的角色；金属材料在腐蚀环境中发生物理变化、化学变化和电化学变化而使得性能变化直至最后完全损坏的现象称为金属材料腐蚀。然而，金属材料腐蚀是全世界面临的严重问题，腐蚀不仅消耗了宝贵的则富，而且破坏了正常的生活、生产秩序，腐蚀和环境污染越来越引起人们的关注，采用防腐涂层保护金属是最有效和最经济的方法，其中，金属结构设备防腐涂料是目前最快捷且最有效的方法。涂料主要是通过化学机制和阻隔作用对钢铁材料进行保护。
传统的热镀锌表面涂层工艺流程复杂、污染严重、表面毛刺聚集、厚薄差距大，难以确保技术要求；并且传统热镀锌电缆桥架在热镀锌完毕后，桥架表面存在许多毛刺和堆积的锌层，供货厂家在处理毛刺和堆积锌层时用电动磨光机进行打磨，凡是打磨的很多部位镀锌层都遭到破坏，然后这些厂家用自喷锌进行补光修补、自喷锌的修补严重影响到质量要求达不到设计规范。货到现场后短期即出现氧化脱落现象，况且桥架在运抵现场后不久整体发黑。
现在，富锌涂料已成为保护钢铁最普遍、最重要的涂层，已广泛应用到工业防腐的各个领域。富锌涂料的防腐蚀机理主要是锌起到阴极保护的作用，即在腐蚀环境中牺牲锌粉（阳极）而保护钢铁（阴极）。为了使富锌涂层充分有效的发挥阴极保护作用，涂料中添加大量的锌粉。锌粉的片径越大，抵抗水蒸气和腐蚀介质渗透的能力就越强，越能延缓介质对涂层的浸蚀速度，即耐腐蚀能力增强。随着人们对环保意识的加强以及免维护涂装体系的发展，长效、环保、节能的无溶剂防腐涂料越来越多地被工程建设所采用，而溶剂型环氧富锌涂料的不足是：施工的操作性和涂料储存的稳定性较差，漆膜容易起泡，更主要的是，VOC含量高，溶剂型涂料通常不环保，并且溶剂的挥发会对涂层的致密性造成损害，同时易形成针眼和缩孔，使得水和介质离子很容易通过扩散和传递到达基底表面，产生腐蚀物质膨胀后使涂层破裂，最终致使涂层脱落，从而失去防护作用。同时，施工过程中过高含量的锌粉沉淀也容易堵枪而影响涂装质量和施工效率。
公开号为CN106147539A的专利申请公开了一种纳米耐海洋防腐底漆，由以下重量份数的原料制成 ：线性酚醛环氧树脂20-30份、三硬脂酸甘油酯2-4份、酚醛胺固化剂5-7份、聚酰胺固化剂4-6份、二氧化钛2-4份、镍合金粉8-12份、纳米生物防污剂3-5份、氧化锌1-3份、丙酮15-18份、填料12-14份、醋2-5份。该发明具有可施工性和储存稳定性，具有一定的防腐蚀、耐磨、耐水及耐化学品性能，但是在实际应用中，该发明的防腐性能不是很好，耐碱性能差，且该发明机械性能差，抵御不了海水的冲击。
因此，本领域开发一种环保、长期耐盐雾性好、在户外耐老化且流平性好的高防腐涂料极具现实意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层及其制备方法和应用，针对现有热镀锌电缆桥架涂层工艺存在的很多问题与无法避免的难关而设计发明的一种电缆桥架涂层，克服了现有热镀锌涂层和富锌涂层的不足之处。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层，按重量份计，由以下原料制备而成：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
优选的，所述分散剂为BYK-190、BYK-996、VOK-DS 330、聚丙烯酰胺中的一种或几种；所述流平剂为羧甲基纤维素钠、苯乙醇油酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯蜡中的一种或几种；所述光稳定剂为UV3853、UV944、UV531中的一种或几种。
优选的，所述改性纳米锌粉的制备方法，包括以下步骤：
（a）将纳米锌粉依次用无水乙醇和去离子水洗涤并烘干，随后加入质量分数为40%的氢氟酸中浸泡2-5h，浸泡完成后经过滤、洗涤处理，接着加入质量分数为5-10%的氢氧化钠水溶液中，反应1-2min，反应完成后经过滤、洗涤得到预处理纳米锌粉；
（b）将步骤（a）中得到的预处理纳米锌粉加入质量分数为70-80%的磷酸水溶液中，随后加入全氟癸硫醇、十二烷基硫酸钠，进行反应，反应完成后经洗涤、干燥处理，得到所述改性纳米锌粉。
优选的，步骤（b）中所述预处理纳米锌粉、全氟癸硫醇、十二烷基硫酸钠的质量比为100：3-6：5-8，反应温度为50-80℃，反应时间为5-8h。
优选的，所述改性鳞片石墨的制备方法，包括以下步骤：
S1、将鳞片石墨加入质量分数为10%的KMnO4水溶液，浸渍1-2h，接着进行过滤，得到预处理鳞片石墨；
S2、将γ-巯丙基三甲氧基硅烷加入甲苯中，再加入步骤S1中得到的预处理鳞片石墨，超声分散，搅拌反应，得到巯基化鳞片石墨；
S3、将步骤S2中得到的巯基化鳞片石墨、3-吡咯羧酸、吡咯加入去离子水中，在氮气下继续加入FeCl3，搅拌均匀，进行原位聚合反应，反应完成后经过滤、洗涤、干燥处理，得到所述改性鳞片石墨。
优选的，步骤S2中所述预处理鳞片石墨、γ-巯丙基三甲氧基硅烷的质量比为10：15-20，所述搅拌反应温度为40-60℃，反应时间为3-5h；步骤S3中所述巯基化鳞片石墨、3-吡咯羧酸、吡咯、FeCl3的质量比为10：30-40：20-30：6-8，所述聚合反应温度为50-60℃，反应时间为8-12h。
优选的，所述改性二氧化钛的制备方法如下：
将二氧化钛粉末加入无水乙醇中浸泡2-4h，随后过滤干燥，接着将干燥后的粉末加入去离子水中，然后再加入端羟基含氟聚硅氧烷，搅拌条件下，在70-90℃水热反应2-5h，反应完成后室温陈化2-3h，经抽滤、洗涤、干燥处理，得到所述改性二氧化钛。
本发明还保护一种所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚酯、封闭型多异氰酸酯、分散剂、流平剂、改性二氧化钛、光稳定剂和改性鳞片石墨按配方加入高速混合机，搅拌均匀，随后加入双螺杆挤出机中在120℃-140℃下熔融挤出，造粒，得到树脂母粒；
（2）将步骤（1）中得到的树脂母粒加入反应釜中，随后加入二甲基亚砜，接着加入改性纳米锌粉，通入氮气后进行加热至一定温度，进行保温，保温完成后降温，降至室温后经过滤、洗涤、干燥处理，得到富锌聚酯粉末涂料；
（3）将步骤（2）中得到的富锌聚酯粉末涂料通过静电喷涂至钢板上，然后进行高温固化，即得所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层。
优选的，步骤（2）中所述保温温度为100-130℃，保温时间为2-4h，保温压力为3-5MPa；所述降温速率为1-2℃/min；步骤（3）中所述高温固化温度为120-200℃，固化时间为20-40min。
本发明还保护一种所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层在电缆桥架上的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明提供的核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层，先后用氢氟酸对纳米锌粉进行预处理，使其表面生成一层氟化膜层，提高锌粉的耐腐蚀性，随后在氢氧化钠溶液下将过量的氢氟酸进行中和，接着在磷酸水溶液中与全氟癸硫醇、十二烷基硫酸钠反应，使全氟癸硫醇对锌粉表面进行修饰，同时十二烷基硫酸钠作为表面活性剂，包覆在纳米锌粉的表面，降低了锌粉的比重，使其在后续与聚酯混合的过程中不易下沉，提高了锌粉在聚酯中分散性，并且表面修饰后的锌粉提供了良好的功能化表面，提高了锌粉与聚酯的相容性，使锌粉与聚酯的粘接强度更好，提高了涂层的力学性能和稳定性。
（2）本发明提供的核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层，将鳞片石墨在高锰酸钾溶液中进行浸渍氧化，使表面产生更多的反应位点，随后再加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷进行巯基化，然后与3-吡咯羧酸、吡咯进行原位聚合反应，得到聚吡咯/鳞片石墨；改性鳞片石墨上的聚吡咯使得石墨在聚酯中高度分散，并提高了聚酯基体和鳞片石墨的界面粘合力和相容性，改善了涂层的流平性，同时引入的聚吡咯为导电高分子，不会影响鳞片石墨的导电性能，可以使得制备的涂料更加有利于静电喷涂，且在后续保护基体材料时发挥更强的阴极保护作用。
（3）本发明提供的核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层，通过加入改性二氧化钛，二氧化钛具有很强的紫外吸收能力，可屏蔽紫外线，提高涂层中有机物的耐老化性能，同时在二氧化钛表面接枝端羟基含氟聚硅氧烷，在提高其与聚酯相容性的同时也提高了材料的疏水性能，保护涂层不会被水分腐蚀。
（4）本发明提供的核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层，本发明先通过熔融挤出法制备得到聚酯母粒，使得材料与各助剂混合均匀，随后再通过溶剂沉淀法将改性锌粉与聚酯进行混合，得到粉末涂料，与传统的机械混合相比，溶剂沉淀法得到的粉末涂料使锌粉末表面粘接上聚酯材料，同时也可避免大量锌粉在静电喷涂时分散不均，从而导致涂层表面形成针眼和缩孔。
附图说明
图1为本发明实施例1耐辐照试验测试结果。
其中，上面4块为辐照后的样品，下面一块为未辐照的样品。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
其中，所述聚酯为购自杭州中法化学有限公司，牌号为P9335TG；封闭型多异氰酸酯为德国赢创B1358A；所述二氧化钛粉牌号为R706，目数为3000目；所述聚乙烯牌号为巴斯夫Luwax AH3，数均分子量为3500；所述鳞片石墨购自尔屿(石家庄)新材料科技有限公司，型号为BLER-02A；所述端羟基含氟聚硅氧烷购自东莞市晟邦高分子材料有限公司，牌号为FKM26；所述锌粉为800目，呈片状，购自江苏科成有色金属新材料有限公司。
实施例1
一种所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）将200g聚酯、100g封闭型多异氰酸酯、10gBYK-190、30g羧甲基纤维素钠、20g改性二氧化钛、10gUV3853和50g改性鳞片石墨按配方加入高速混合机，搅拌均匀，随后加入双螺杆挤出机中在120℃-140℃下熔融挤出，造粒，得到树脂母粒；
（2）将步骤（1）中得到的树脂母粒（420g）加入反应釜中，随后加入5L二甲基亚砜，接着加入800g改性纳米锌粉，在搅拌条件下通入氮气后进行加热至100℃，进行保温，保温时间为4h，保温压力为3MPa，保温完成后降温，降温速率为1℃/min，降至室温后经过滤、洗涤、干燥处理，得到富锌聚酯粉末涂料；
（3）将步骤（2）中得到的富锌聚酯粉末涂料通过静电喷涂至钢板上，然后进行高温固化，高温固化温度为120℃，固化时间为40min，即得所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层。
其中，所述改性纳米锌粉的制备方法，包括以下步骤：
（a）将纳米锌粉（100g）依次用无水乙醇和去离子水洗涤并烘干，随后加入500mL质量分数为40%的氢氟酸中浸泡2h，浸泡完成后过滤、洗涤，接着加入500mL质量分数为5%的氢氧化钠水溶液中，反应2min，得到预处理纳米锌粉；
（b）将步骤（a）中得到的预处理纳米锌粉（100g）加入600mL质量分数为70%的磷酸水溶液中，随后加入3g全氟癸硫醇、5g十二烷基硫酸钠，在50℃下反应8h，反应完成后经洗涤、干燥处理，得到所述改性纳米锌粉。
所述改性鳞片石墨的制备方法，包括以下步骤：
S1、将鳞片石墨（100g）加入400mL质量分数为10%的KMnO4水溶液，浸渍1h，接着进行过滤，得到预处理鳞片石墨；
S2、将15g γ-巯丙基三甲氧基硅烷加入300mL甲苯中，再加入10g步骤S1中得到的预处理鳞片石墨，超声分散，在40℃下搅拌反应5h，得到巯基化鳞片石墨；
S3、将步骤S2中得到的巯基化鳞片石墨（10g）、30g 3-吡咯羧酸、20g吡咯加入300mL去离子水中，在氮气下继续加入6g FeCl3，搅拌均匀，在50℃下聚合反应12h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到所述改性鳞片石墨。
所述改性二氧化钛的制备方法如下：
将100g二氧化钛粉末加入400mL无水乙醇中浸泡2h，随后过滤干燥，接着将干燥后的粉末加入去500mL离子水中，然后再加入5g端羟基含氟聚硅氧烷，搅拌条件下，在70℃水热反应5h，反应完成后室温陈化2h，经抽滤、洗涤、干燥处理，得到所述改性二氧化钛。
实施例2
一种所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）将250g聚酯、130g封闭型多异氰酸酯、20gBYK-996、40g聚乙烯蜡、30g改性二氧化钛、20gUV531和80g改性鳞片石墨按配方加入高速混合机，搅拌均匀，随后加入双螺杆挤出机中在130℃下熔融挤出，造粒，得到树脂母粒；
（2）将步骤（1）中得到的树脂母粒（570g）加入反应釜中，随后加入5L二甲基亚砜，接着加入900g改性纳米锌粉，在搅拌条件下通入氮气后进行加热至120℃，进行保温，保温时间为3h，保温压力为4MPa，保温完成后降温，降温速率为1.5℃/min，降至室温后经过滤、洗涤、干燥处理，得到富锌聚酯粉末涂料；
（3）将步骤（2）中得到的富锌聚酯粉末涂料通过静电喷涂至钢板上，然后进行高温固化，高温固化温度为160℃，固化时间为30min，即得所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层。
其中，所述改性纳米锌粉的制备方法，包括以下步骤：
（a）将纳米锌粉（100g）依次用无水乙醇和去离子水洗涤并烘干，随后加入500mL质量分数为40%的氢氟酸中浸泡4h，浸泡完成后过滤、洗涤，接着加入500mL质量分数为8%的氢氧化钠水溶液中，反应1min，得到预处理纳米锌粉；
（b）将步骤（a）中得到的预处理纳米锌粉（100g）加入600mL质量分数为75%的磷酸水溶液中，随后加入4g全氟癸硫醇、7g十二烷基硫酸钠，在60℃下反应7h，反应完成后经洗涤、干燥处理，得到所述改性纳米锌粉。
所述改性鳞片石墨的制备方法，包括以下步骤：
S1、将鳞片石墨（100g）加入400mL质量分数为10%的KMnO4水溶液，浸渍1.5h，接着进行过滤，得到预处理鳞片石墨；
S2、将18g γ-巯丙基三甲氧基硅烷加入300mL甲苯中，再加入10g步骤S1中得到的预处理鳞片石墨，超声分散，在50℃下搅拌反应4h，得到巯基化鳞片石墨；
S3、将步骤S2中得到的巯基化鳞片石墨（10g）、35g 3-吡咯羧酸、25g吡咯加入300mL去离子水中，在氮气下继续加入7g FeCl3，搅拌均匀，在55℃下聚合反应10h，反应完成后经过滤、洗涤、干燥处理，得到所述改性鳞片石墨。
所述改性二氧化钛的制备方法如下：
将100g二氧化钛粉末加入400mL无水乙醇中浸泡3h，随后过滤干燥，接着将干燥后的粉末加入去500mL离子水中，然后再加入8g端羟基含氟聚硅氧烷，搅拌条件下，在80℃水热反应4h，反应完成后室温陈化2.5h，经抽滤、洗涤、干燥处理，得到所述改性二氧化钛。
实施例3
一种所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）将300g聚酯、150g封闭型多异氰酸酯、30gVOK-DS 330、50g苯乙醇油酸酯、40g改性二氧化钛、30gUV944和100g改性鳞片石墨按配方加入高速混合机，搅拌均匀，随后加入双螺杆挤出机中在140℃下熔融挤出，造粒，得到树脂母粒；
（2）将步骤（1）中得到的树脂母粒（700g）加入反应釜中，随后加入5L二甲基亚砜，接着加入1100g改性纳米锌粉，在搅拌条件下通入氮气后进行加热至130℃，进行保温，保温时间为2h，保温压力为5MPa，保温完成后降温，降温速率为2℃/min，降至室温后经过滤、洗涤、干燥处理，得到富锌聚酯粉末涂料；
（3）将步骤（2）中得到的富锌聚酯粉末涂料通过静电喷涂至钢板上，然后进行高温固化，高温固化温度为200℃，固化时间为20min，即得所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层。
其中，所述改性纳米锌粉的制备方法，包括以下步骤：
（a）将纳米锌粉（100g）依次用无水乙醇和去离子水洗涤并烘干，随后加入500mL质量分数为40%的氢氟酸中浸泡5h，浸泡完成后过滤、洗涤，接着加入500mL质量分数为10%的氢氧化钠水溶液中，反应1min，得到预处理纳米锌粉；
（b）将步骤（a）中得到的预处理纳米锌粉（100g）加入600mL质量分数为80%的磷酸水溶液中，随后加入6g全氟癸硫醇、8g十二烷基硫酸钠，在80℃下反应5h，反应完成后经洗涤、干燥处理，得到所述改性纳米锌粉。
所述改性鳞片石墨的制备方法，包括以下步骤：
S1、将鳞片石墨（100g）加入400mL质量分数为10%的KMnO4水溶液，浸渍2h，接着进行过滤，得到预处理鳞片石墨；
S2、将20g γ-巯丙基三甲氧基硅烷加入300mL甲苯中，再加入10g步骤S1中得到的预处理鳞片石墨，超声分散，在60℃下搅拌反应3h，得到巯基化鳞片石墨；
S3、将步骤S2中得到的巯基化鳞片石墨（10g）、40g 3-吡咯羧酸、30g吡咯加入300mL去离子水中，在氮气下继续加入8g FeCl3，搅拌均匀，在60℃下聚合反应8h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到所述改性鳞片石墨。
所述改性二氧化钛的制备方法如下：
将100g二氧化钛粉末加入400mL无水乙醇中浸泡4h，随后过滤干燥，接着将干燥后的粉末加入去500mL离子水中，然后再加入10g端羟基含氟聚硅氧烷，搅拌条件下，在90℃水热反应2h，反应完成后室温陈化3h，经抽滤、洗涤、干燥处理，得到所述改性二氧化钛。
对比例1
一种所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）将200g聚酯、100g封闭型多异氰酸酯、10gBYK-190、30g羧甲基纤维素钠、20g改性二氧化钛、10gUV3853和50g改性鳞片石墨按配方加入高速混合机，搅拌均匀，随后加入双螺杆挤出机中在120℃-140℃下熔融挤出，造粒，得到树脂母粒；
（2）将步骤（1）中得到的树脂母粒（420g）加入反应釜中，随后加入5L二甲基亚砜，接着加入800g纳米锌粉，在搅拌条件下通入氮气后进行加热至100℃，进行保温，保温时间为4h，保温压力为3MPa，保温完成后降温，降温速率为1℃/min，降至室温后经过滤、洗涤、干燥处理，得到富锌聚酯粉末涂料；
（3）将步骤（2）中得到的富锌聚酯粉末涂料通过静电喷涂至钢板上，然后进行高温固化，高温固化温度为120℃，固化时间为40min，即得所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层。
其中，所述改性鳞片石墨的制备方法，包括以下步骤：
S1、将鳞片石墨（100g）加入400mL质量分数为10%的KMnO4水溶液，浸渍1h，接着进行过滤，得到预处理鳞片石墨；
S2、将15g γ-巯丙基三甲氧基硅烷加入300mL甲苯中，再加入10g步骤S1中得到的预处理鳞片石墨，超声分散，在40℃下搅拌反应5h，得到巯基化鳞片石墨；
S3、将步骤S2中得到的巯基化鳞片石墨（10g）、30g 3-吡咯羧酸、20g吡咯加入300mL去离子水中，在氮气下继续加入6g FeCl3，搅拌均匀，在50℃下聚合反应12h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到所述改性鳞片石墨。
所述改性二氧化钛的制备方法如下：
将100g二氧化钛粉末加入400mL无水乙醇中浸泡2h，随后过滤干燥，接着将干燥后的粉末加入去500mL离子水中，然后再加入5g端羟基含氟聚硅氧烷，搅拌条件下，在70℃水热反应5h，反应完成后室温陈化2h，经抽滤、洗涤、干燥处理，得到所述改性二氧化钛。
对比例2
一种所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）将200g聚酯、100g封闭型多异氰酸酯、10gBYK-190、30g羧甲基纤维素钠、20g二氧化钛、10gUV3853和50g鳞片石墨按配方加入高速混合机，搅拌均匀，随后加入双螺杆挤出机中在120℃-140℃下熔融挤出，造粒，得到树脂母粒；
（2）将步骤（1）中得到的树脂母粒（420g）加入反应釜中，随后加入5L二甲基亚砜，接着加入800g改性纳米锌粉，在搅拌条件下通入氮气后进行加热至100℃，进行保温，保温时间为4h，保温压力为3MPa，保温完成后降温，降温速率为1℃/min，降至室温后经过滤、洗涤、干燥处理，得到富锌聚酯粉末涂料；
（3）将步骤（2）中得到的富锌聚酯粉末涂料通过静电喷涂至钢板上，然后进行高温固化，高温固化温度为120℃，固化时间为40min，即得所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层。
其中，所述改性纳米锌粉的制备方法，包括以下步骤：
（a）将纳米锌粉（100g）依次用无水乙醇和去离子水洗涤并烘干，随后加入500mL质量分数为40%的氢氟酸中浸泡2h，浸泡完成后过滤、洗涤，接着加入500mL质量分数为5%的氢氧化钠水溶液中，反应2min，得到预处理纳米锌粉；
（b）将步骤（a）中得到的预处理纳米锌粉（100g）加入600mL质量分数为70%的磷酸水溶液中，随后加入3g全氟癸硫醇、5g十二烷基硫酸钠，在50℃下反应8h，反应完成后经洗涤、干燥处理，得到所述改性纳米锌粉。
耐辐照性能
如图1，将实施例1中制备的涂有核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层的钢板试验件（5块，辐照4块，留1块不辐照），涂层厚度为200μm，送往中国原子能研究院辐照中心进行耐辐照试验。
试验依据和试验要求：按NB/T20133.3-2012中5.2（程序a），在不超过60℃条件下进行辐照，要求累积辐照剂量为1.0×107Gy，剂量率为不低于2.8Gy/s。
辐照装置：钴-60γ射线辐照装置。
辐照试验环境：室温，相对温度30-50%，常压大气压，换气次数：辐照大厅内24次/小时。
辐照试验步骤：将试样固定在预算过的辐照大厅的某一位置上，在试样表面放置辐射变色薄膜剂量计，辐照一定时间后，将剂量计取下，测试各部位的辐照剂量率，并计算所需要辐照时间。
辐照试验结果：试样实际辐照剂量率为3.3Gy/s、辐照时间为854h、累积剂量为1.01×107Gy，不均匀度为1.15。从外观观察未见裂纹、剥落、起泡、粉化等现象。
将实施例1-3和对比例1-2制备得到的核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层进行性能测试，测试步骤如下：
底漆拉开法附着力测试根据国标GB/T 5210-2006进行测试；其中，所述钢板厚度为4mm（面积150mmⅹ100mm），钢板预处理：先用二甲苯进行清洗，随后用砂纸打磨表面不平整及溶剂清洗不除去的污渍，使钢板表面平整光滑；随后采用喷涂的方式在钢板表面涂装富锌聚酯粉末涂料，在160℃下固化30min，得到所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层（厚度为200μm）；使用在单面或双面涂漆的底材上进行夹层试验的试验组合（两个试柱，试柱直径为20mm）进行测试。
耐冲击性测试根据国标GB/T 1732-2020进行测试；其中，底材为钢板，钢板尺寸为150mmx70mmx0.5mm，钢板预处理：先用二甲苯进行清洗，随后用砂纸打磨表面不平整及溶剂清洗不除去的污渍，使钢板表面平整光滑；采用喷涂的方式在钢板表面涂装富锌聚酯粉末涂料，在160℃下固化30min，涂层厚度为200μm；
将实施例1-3和对比例1-2得到的带涂层的钢板进行耐盐雾性能测试，根据国标GB/T 2423.17-2008进行测试，其中，涂层厚度为200μm，盐雾试验箱温度为35℃，氯化钠浓度为5%，pH为6.9，喷雾值为1.5mL/h/80cm2，试样表面与竖直平面的倾斜角为45°，测试时间为336h；
耐酸性：配制30%盐酸溶液，钢板预处理：先用二甲苯进行清洗，随后用砂纸打磨表面不平整及溶剂清洗不除去的污渍，使钢板表面平整光滑；随后采用喷涂的方式在钢板表面涂装富锌聚酯粉末涂料，在160℃下固化30min，得到所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层（厚度为200μm）；将涂层钢板浸入溶液中，室温下保持密封环境7天后，取出涂层试样观察薄膜表面的腐蚀情况；
耐水性：取涂层粉末30g于玻璃培养皿中，160℃固化30min，制成2mm薄膜，采用吸水率表征薄膜的耐水性，将薄膜裁剪成15mm×15mm的正方形试样，称取试样质量（精确至0.001g），将其放入装有蒸馏水的培养皿中，蒸馏水没过薄膜的上表面，在室温下浸泡24h后取出。用滤纸轻轻擦拭掉薄膜表面的水分，并立即称重。根据式（1）计算薄膜的吸水率，每个试样测试3次，取平均值。
W=(m1-m0)/m0×100% 式（1）
式中，W-薄膜的吸水率，%；m0-试样的初始质量，g；m1-试样吸水后的质量，g。
测试结果如下表1：
表1 核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层性能测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从表1中可以看出，本发明制备得的核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层具有良好的耐冲击性能、耐盐雾、耐酸性及耐水性能，并且其与钢板的附着力良好，在强腐蚀环境中能保持光亮如新，不会出再氧化脱落现象；并且通过耐辐照测试结果可以看出，本发明制备的涂层具有良好的稳定性，属于可持续发展的环保产品，既保证了产品的性能稳定；也提高资源利用效率，减少资源浪费和提高经济效益，因此，不论对生活还是国民经济有着重要的意义，可替代热镀锌电缆桥架表面涂层。对比例1未对锌粉进行改性，导致其与聚酯相容性不良，所以耐冲击性能与附着力显著下降，同时锌粉未进行氟化改性处理，其耐酸性也有所下降；对比例2中未对鳞片石墨和二氧化钛进行改性，导致其疏水性能有所下降，耐水性明显减弱，不能阻止水分对涂层的腐蚀。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层，其特征在于，按重量份计，由以下原料制备而成：改性纳米锌粉80-110份、聚酯20-30份、封闭型多异氰酸酯10-15份、分散剂1-3份、流平剂3-5份、改性二氧化钛2-4份、光稳定剂1-3份、改性鳞片石墨5-10份；
其中，所述改性纳米锌粉的制备方法，包括以下步骤：
（a）将纳米锌粉依次用无水乙醇和去离子水洗涤并烘干，随后加入质量分数为40%的氢氟酸中浸泡2-5h，浸泡完成后经过滤、洗涤处理，接着加入质量分数为5-10%的氢氧化钠水溶液中，反应1-2min，反应完成后经过滤、洗涤得到预处理纳米锌粉；
（b）将步骤（a）中得到的预处理纳米锌粉加入质量分数为70-80%的磷酸水溶液中，随后加入全氟癸硫醇、十二烷基硫酸钠，进行反应，反应完成后经洗涤、干燥处理，得到所述改性纳米锌粉；
所述改性鳞片石墨的制备方法，包括以下步骤：
S1、将鳞片石墨加入质量分数为10%的KMnO4水溶液，浸渍1-2h，接着进行过滤，得到预处理鳞片石墨；
S2、将γ-巯丙基三甲氧基硅烷加入甲苯中，再加入步骤S1中得到的预处理鳞片石墨，超声分散，搅拌反应，得到巯基化鳞片石墨；
S3、将步骤S2中得到的巯基化鳞片石墨、3-吡咯羧酸、吡咯加入去离子水中，在氮气下继续加入FeCl3，搅拌均匀，进行原位聚合反应，反应完成后经过滤、洗涤、干燥处理，得到所述改性鳞片石墨；
所述改性二氧化钛的制备方法如下：
将100g二氧化钛粉末加入400mL无水乙醇中浸泡2-4h，随后过滤干燥，接着将干燥后的粉末加入500mL去离子水中，然后再加入5-10g端羟基含氟聚硅氧烷，搅拌条件下，在70-90℃水热反应2-5h，反应完成后室温陈化2-3h，经抽滤、洗涤、干燥处理，得到所述改性二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层，其特征在于，所述分散剂为BYK-190、BYK-996、VOK-DS 330、聚丙烯酰胺中的一种或几种；所述流平剂为羧甲基纤维素钠、苯乙醇油酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯蜡中的一种或几种；所述光稳定剂为UV3853、UV944、UV531中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层，其特征在于，步骤（b）中所述预处理纳米锌粉、全氟癸硫醇、十二烷基硫酸钠的质量比为100：3-6：5-8，反应温度为50-80℃，反应时间为5-8h。
4.根据权利要求1所述的核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层，其特征在于，步骤S2中所述预处理鳞片石墨、γ-巯丙基三甲氧基硅烷的质量比为10：15-20，所述搅拌反应温度为40-60℃，反应时间为3-5h；步骤S3中所述巯基化鳞片石墨、3-吡咯羧酸、吡咯、FeCl3的质量比为10：30-40：20-30：6-8，所述聚合反应温度为50-60℃，反应时间为8-12h。
5.一种权利要求1-4任一项所述的核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚酯、封闭型多异氰酸酯、分散剂、流平剂、改性二氧化钛、光稳定剂和改性鳞片石墨按配方加入高速混合机，搅拌均匀，随后加入双螺杆挤出机中在120℃-140℃下熔融挤出，造粒，得到树脂母粒；
（2）将步骤（1）中得到的树脂母粒加入反应釜中，随后加入二甲基亚砜，接着加入改性纳米锌粉，在搅拌条件下通入氮气后进行加热至100-130℃，进行保温，保温完成后降温，降至室温后经过滤、洗涤、干燥处理，得到富锌聚酯粉末涂料；
（3）将步骤（2）中得到的富锌聚酯粉末涂料通过静电喷涂至钢板上，然后进行固化，即得所述核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述保温温度为100-130℃，保温时间为2-4h，保温压力为3-5MPa；所述降温速率为1-2℃/min；步骤（3）中所述固化温度为120-200℃，固化时间为20-40min。
7.一种权利要求1-4任一项所述的核工程电缆桥架用耐腐蚀抗盐雾氧化的涂层在电缆桥架上的应用。
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