CN115044286A - 一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法 - Google Patents

一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115044286A
CN115044286A CN202210664532.XA CN202210664532A CN115044286A CN 115044286 A CN115044286 A CN 115044286A CN 202210664532 A CN202210664532 A CN 202210664532A CN 115044286 A CN115044286 A CN 115044286A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
parts
corrosion
stirring
ultraviolet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210664532.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN115044286B (zh
Inventor
梁又绿
汪海涛
梁的
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Paint Color New Material Co ltd
Original Assignee
Baishikunyu Energy Technology Chengdu Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baishikunyu Energy Technology Chengdu Co ltd filed Critical Baishikunyu Energy Technology Chengdu Co ltd
Priority to CN202210664532.XA priority Critical patent/CN115044286B/zh
Publication of CN115044286A publication Critical patent/CN115044286A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115044286B publication Critical patent/CN115044286B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08—Anti-corrosive paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/65—Additives macromolecular
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/221—Oxides; Hydroxides of metals of rare earth metal
    • C08K2003/2213—Oxides; Hydroxides of metals of rare earth metal of cerium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法。本发明防腐蚀抗紫外线涂料的制备方法包括以下步骤：采用无水乙酸锌和2‑甲基咪唑在乙二醇辛基苯基醚、正庚烷和正己醇的混合水溶液反应生成多孔聚合物，然后将七水氯化铈接枝在多孔聚合物和树脂中，再将3,4,5‑三羟基苯甲酸和三乙醇胺生成的保护填充剂填充在多孔聚合物中，添加粘度剂制备成防腐蚀抗紫外线涂料。与现有技术相比，本发明制备的防腐蚀抗紫外线涂料具有较好的分散性和机械性能，而且，耐蚀性和抗紫外效果优异。

Description

一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法。
背景技术
涂料涂覆在物体表面能够起到保护物体不受外界环境侵蚀，并且具有装饰作用。涂料的早期发展主要是采用植物油为原料。随着高分子技术领域的突破，合成树脂开始逐渐进入了涂料领域。涂料因其优异的机械性能、与基体的良好附着力、优异的耐化学性和低廉的成本而在市场上有很大的需求。常用的环氧树脂由于研究技术成熟且综合性能优异，被广泛应用于涂料领域。随着合成树脂产业的发展，越来越多的具备价格和性能优势的合成树脂被应用于涂料产业中，然而伴随技术的发展和应用领域的拓展，单一功能的涂料已无法满足社会需求，涂料必然要向着“多功能”的方向前进。“多功能”通常包括导电、防腐、防污、防火等特殊性能。
腐蚀和老化问题广泛存在于工业生产和社会生活的各个领域。到目前为止，有许多方法和理论来减缓腐蚀和老化问题的发生及其带来的危害，如有机和无机涂层的应用，电化学保护方法和缓蚀。传统涂料在进行防腐时，需要面对一些问题。首先，腐蚀表面必须彻底除锈并达到一定水平。其次，传统涂料采用底漆+面漆的形式。在这种情况下，为了保证保护效果，除了考虑底漆与基材之间的附着力外，还必须考虑底漆与面漆之间的附着力。但是，底漆与面漆的界面会存在一些物质，如铁锈、填料等，造成较大的局部应力，这自然会削弱整个涂层的粘附性能。换句话说，传统涂料往往不容易达到更好的保护。
专利号CN106433376A公开了一种防腐蚀涂料，属于精细化工领域。该涂料由以下重量份数的原料制成：长石粉1.2～2.4份、三苄基酚聚氧乙烯醚0.8～1.6份、磷酸锌1.4～2.9份、聚硅氧乙烷2.6～4.7份、环氧接枝丙烯酸树脂6～12份、聚醚砜1.8～3.9份、硫氰酸钠1.6～3.2份和二异丙基萘磺酸钠1.2～2.9份。该发明与现有的防腐蚀涂料相比，具有抗腐蚀，防老化，耐高温、耐低温、延展性好和断裂伸长率高的优点，适用于涂覆在多种基材表面，有很好的抗摩擦性能，同时具有优异的储存稳定性。但是该防腐蚀涂料在阳光下容易降解，而且存在挥发性有害物质，不利于环境保护。
CN104592861A公开了一种钢结构表面防污防腐蚀涂料。所述钢结构表面防污防腐蚀涂料，包括下述重量份的组分：环氧树脂10～30份，过氯乙烯树脂10～30份，滑石粉4～8份，钛白粉1～3份，纳米二氧化硅0.4～1份，正硅酸丁酯4～8份，成膜助剂0.5～3份，抗污除菌剂0.2～2份，溶剂15～35份。该发明的钢结构表面防污防腐蚀涂料，具有良好的抗污防腐蚀效果，尤其具有抗菌效果，形成的涂膜有良好的耐冲击性，能够广泛应用于厂房、仓库、居民楼、医院、办公楼、商场、候车厅等诸多场所及器械。但是该发明中成份之间存在相容性差，难以混合的缺点，而且加工出来的涂料附着力差，耐久性低。
专利号为CN101597455A的专利涉及一种可抗光老化的环氧聚氨酯防腐蚀涂料及制造方法，是采用中等分子量环氧树脂、含羟基聚酯树脂、二甲苯、醋酸丁酯、钛白粉、紫外光吸收剂、滑石粉、云母粉、有机硅氧烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、聚有机羧酸盐等经混合、搅拌、研磨制成A组分；二苯基甲烷二异氰酸酯、缩二脲经混合搅拌制成B组分。两者按A∶B＝4∶1(重量比)混合均匀后使用。是一种可抗光老化的环氧聚氨酯类防腐蚀涂料，该涂料具有优异的抗酸、碱、盐的侵蚀性能和耐盐雾性能。是化工厂、炼油厂等恶劣环境条件下钢结构物的外防腐蚀优选涂料品种。但是该发明的涂料生产过程复杂，机械强度低。
发明内容
现有技术中的涂料存在制备过程复杂、污染大、机械性能低、耐蚀性和抗紫外差的缺点。为解决上述缺点，本发明采用2-甲基咪唑、七水氯化铈、3,4,5-三羟基苯甲酸进行一系列化学反应构造了一种防腐蚀抗紫外线涂料。
一种防腐蚀抗紫外线涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将无水乙酸锌加入水中，搅拌溶解，制成水溶液；将2-甲基咪唑加入聚乙二醇辛基苯基醚、正庚烷和正己醇的混合溶液中，搅拌反应，制成反应溶液；然后将水溶液加入反应溶液中，搅拌反应；然后将溶液静置后离心分离，收集离心液；
S2、将步骤S1制备的离心液加入树脂中，搅拌分散，得到环氧混合物；然后将七水氯化铈、3,4,5-三羟基苯甲酸、三乙醇胺和催化剂添加到环氧混合物中，在油浴中搅拌反应，得到涂料基质；添加粘度剂，制备成防腐蚀抗紫外线涂料。
进一步优选的，一种防腐蚀抗紫外线涂料的制备方法，包括如下步骤，所述份数均为重量份：
S1、将0.5～2份无水乙酸锌加入8～15份水中，搅拌溶解，制成水溶液；将1～3份2-甲基咪唑加入20～25份聚乙二醇辛基苯基醚、80～100份正庚烷和20～40份正己醇的混合溶液中，搅拌反应20～40min，搅拌速度为100～300r/min，制成反应溶液；然后将水溶液加入反应溶液中，搅拌反应10～30min，搅拌速度为300～600r/min；然后将溶液在20～30℃下静置10～40min，离心分离，收集离心液；
S2、将步骤S1制备的20～40份离心液加入80～120份树脂中，以400～800r/min分散5～20min，得到环氧混合物；然后将1～5份七水氯化铈、3～8份3,4,5-三羟基苯甲酸、1～5份三乙醇胺和0.1～1份催化剂缓慢添加到环氧混合物中，在油浴中搅拌反应，得到涂料基质；加入20～40份粘度剂调整涂料的粘度，制备成防腐蚀抗紫外线涂料。
优选的，所述步骤S1中离心速度为10000～15000r/min，离心时间为20～60min。
优选的，所述步骤S2中的树脂为双酚A型环氧树脂、水性聚氨酯树脂中的一种。
优选的，所述步骤S2中催化剂是4-二甲氨基吡啶。
优选的，所述步骤S2中油浴搅拌反应的油浴温度为100～130℃，搅拌速度为1500～3000r/min，反应时间为1～3h。
优选的，所述步骤S2中粘度剂由以下重量比成份组成：二甲苯：正丁醇为1：(0.3～0.8)。
涂层的附着强度是用来评价涂层防止金属腐蚀的能力，这一强度是腐蚀防护的基本要求，锈蚀层附着力差是由于锈蚀物成分复杂，结构疏松、多孔、脆弱。2-甲基咪唑和无水乙酸锌通过反应形成多孔聚合物，多孔聚合物与环氧树脂的开环反应对涂层的抗拉强度有显著提高。主要是因为多孔聚合物与环氧树脂基体之间的化学交联，从而增加环氧涂层的内聚力。而且，多孔聚合物颗粒的存在可以显著提高复合涂层的耐磨性。因为多孔聚合物涂层具有较高的交联密度，有效抑制了摩擦过程中微裂纹的产生，涂层的磨损深度和宽度减小。通过掺杂多孔聚合物纳米填料可以显著提高环氧涂层的耐腐蚀性能，原因在于多孔聚合物的添加使电子向正方向移动，而且，提高了环氧涂层的致密性，从而抑制了腐蚀介质向涂层/基材界面的传输，增强了表面的保护能力。其中交联密度的提升主要因为如下两方面的原因，(1)在固化过程中引入多孔聚合物填充孔隙。(2)多孔聚合物表面的氨基与环氧涂料发生反应，延长了固化过程。从而提高了环氧涂料的交联密度，阻碍了腐蚀介质通过涂层的运输，延迟了其与金属基体的接触。多孔聚合物的引入提高了环氧涂层的交联密度，从而也增强了涂层与碳钢基体之间的结合强度。
由于涂层中多孔聚合物的添加，涂层的交联密度提高，抗氧渗透能力增强，显著提高涂层的耐盐雾性能。普通的纯环氧涂层使用中内部出现许多裂纹，使得腐蚀介质很容易渗透到有缺陷的部件，最终到达碳钢表面形成腐蚀产物。相比之下，多孔聚合物涂层表现出了优异的耐腐蚀性能，这可能归因于两个原因。首先，多孔聚合物作为纳米填料可以堵塞涂层制备过程中固化过程中产生的微孔，从而显著降低了腐蚀电解质溶液的渗透路径；此外，多孔聚合物中的氨基与环氧基发生反应，不仅增加了涂层的交联密度，而且还提高了涂层的性能，防止了多孔聚合物的团聚，同时提高了多孔聚合物在涂层中的分散性。因此，这种效应可以进一步增加腐蚀介质的扩散路径，降低金属的腐蚀。基于这些优点，与纯环氧涂层相比，多孔聚合物的引入改善了复合涂层的机械性能，显著提高了复合涂层的防腐性能。
锈蚀主要是由于金属发生的电化学反应，涂料进一步经过铈离子的改性对金属材料具有有效的保护能力。对金属的锈蚀具有明显的抑制作用，在锈蚀过程中，由于铈离子从涂料中释放到电解质溶液中，腐蚀电位发生了变化，电流密度降低，所以电化学反应的速率变低，锈蚀过程变慢，还有一部分铈离子存在于多孔聚合物结构中，铈离子与多孔聚合物之间的相互作用比铈离子与外层之间的相互作用更强。掺杂了铈改性的多孔聚合物的厚度更高。当铈改性多孔聚合物沉积在基体上时，基体阻抗行为发生了变化，提高了低频阻抗模量，溶胶凝胶涂层提供了一个较好的腐蚀保护。但是，单独的溶胶凝胶层不足以保护金属材料长时间的浸泡。金属材料界面在水解过程中，表面的羟基与硅烷醇基团之间的相互作用促进了界面处的硅烷化反应。另一方面，铈离子与硅烷基团之间形成的稳定交联膜有利于阻止电化学反应的进行，这可以归因于铈离子形成的纳米颗粒的存在所产生的强化效应。另一方面，铈离子改性多孔聚合物对应的模量值高于其他涂层，这种增强是由于将铈改性涂料掺入溶胶凝胶配方所产生的屏障效应，以及铈离子掺杂对界面处的增强，这可能与铈离子释放形成氢氧化铈有关。
进一步的，以3,4,5-三羟基苯甲酸为原料，在反应制备中能与三乙醇胺通过酯化反应制备成保护填充剂。保护填充剂进一步在多孔聚合物上附着，形成增强材料，当用这些增强材料处理原锈层时，锈转化物和填料会渗入锈层。因为保护填充剂和多孔聚合物的协同效应，一方面，锈蚀元件被锈蚀转化作用牢牢锁住；另一方面填充了原有的松锈结构，减少了裂缝的产生。这两方面的综合作用显著提高了涂料的附着力。产生这种作用的主要机理是增强材料中的酚羟基能够与锈蚀进行螯合吸附，使锈蚀层转化为致密稳定的螯合保护膜；而且，与常用的单宁酸和磷酸涂层不同，增强材料涂层是一种集成涂层，只需要在生锈的表面上涂一次。常用的单宁酸和磷酸涂料应用在防锈领域时，虽然单宁酸和磷酸可以将生锈物质转化为稳定的螯合保护膜，构成涂料底漆+面漆的形式。但是，粘结的强度受到底漆、面漆和生锈的衬底的强力限制。而且，一旦锈蚀或锈蚀转化产物存在于上述两个界面处，就会产生局部应力，这自然会导致涂层附着力的下降。增强材料处理后，生锈的表面的粗糙度明显降低，松散的多孔结构被涂料覆盖，形成非晶致密层和裂纹层。此外，涂层表面的完整性得到了提高，但仍存在一些凹槽。然而，这些凹槽的存在会导致腐蚀介质的渗透，凹槽的深度在某种程度上这将影响涂层的防腐效果。由于存在增强材料，原锈可以不断转换通过酚羟基的螯合增强材料很长一段时间，并完全包裹原有的锈层。同时，增强材料中的树脂材料也可以通过固化交联形成保护膜，进一步使涂料与基材紧密结合。增强了涂层附着力。也就是说，增强材料不仅具有防锈转化的功能，还具有一定的缓蚀剂功能。通过与原锈材料螯合，原锈组分转化为稳定、无害的螯合物，从而保护基体不受腐蚀介质进一步影响而继续腐蚀。其次，增强材料较好的附着力也使其在盐雾测试时不易脱落，腐蚀性介质不易连续渗透到涂层与基体的接触面造成腐蚀。而且，该增强材料制备的涂料，在长期使用中是没有粉化和生锈现象，主要原因是涂层成分分布均匀，没有填料颗粒的沉淀。同时，成膜材料成膜效果好，腐蚀介质难以渗透到涂层中。但在紫外线照射下，涂料中树脂材料的化学键会受到一定程度的破坏，导致涂层保护膜的完整性遭到破坏，同时也加速了涂层的老化破坏，涂料会出现龟裂和起泡现象。但是，由于增强材料含有较多的酚羟基，能够以螯合的方式紧密包裹活性成分，如原锈中的金属离子，原锈中金属离子逐渐转化为稳定的大分子螯合物，减少了原锈中暴露的活性成分，抑制了其进一步膨胀。同时，由于无定形大分子螯合物紧紧包裹原锈层，疏松多孔的锈层变得更加致密完整。结合非晶态大分子螯合物之间的相互连接，形成了致密稳定的保护层结构，并均匀地分布在基体表面和涂层内部；而且，增强材料中填充的铈离子和扩散的铈离子能够抵抗紫外的影响。
由于采用了以上的技术方案，与现有技术相比，本发明的防腐蚀抗紫外线涂料，其优点在于：1)通过2-甲基咪唑和无水乙酸锌反应形成多孔聚合物，供铈离子和3,4,5-三羟基苯甲酸与三乙醇胺生成的填料附着，提高了涂料的分散性、增强了涂料的附着力。2)铈离子在腐蚀介质中释放和形成的氢氧化铈增强了材料的耐蚀性和抗紫外效果。3)增强材料改性的涂料可以形成致密完整的保护膜，起到长期的保护作用。4)该合成工艺简单，材料易得，具备大规模制备的可行性。
具体实施方式
实施例中主要原料的来源：
2-甲基咪唑：武汉吉业升化工有限公司，分子量：82.1，CAS号：693-98-1。
聚乙二醇辛基苯基醚：江苏省海安石油化工厂，粘度：240，CAS号：9036-19-5。
水性聚氨酯树脂：安徽中恩化工有限公司，分子量：88.1084，CAS号：9009-54-5。
七水氯化铈：山东德盛新材料有限公司，分子量：372.59，CAS号：18618-55-8。
3,4,5-三羟基苯甲酸：武汉富鑫远科技有限公司，分子量：170.12，CAS号：149-91-7。
4-二甲氨基吡啶：济南万得丰环保科技有限公司，纯度：99％，分子式：C7H10N2，CAS号：1122-58-3。
实施例1
一种防腐蚀抗紫外线涂料的制备方法，包括如下步骤，所述份数均为重量份：
S1、将1份无水乙酸锌加入10份水中，搅拌溶解，制成水溶液；将2份2-甲基咪唑加入23份聚乙二醇辛基苯基醚、90份正庚烷和30份正己醇的混合溶液中，搅拌反应30min，搅拌速度为200r/min，制成反应溶液，然后将水溶液加入反应溶液中，搅拌反应20min，搅拌速度为400r/min；然后将溶液在25℃下静置30min，离心分离，离心速度为12000r/min，离心时间为40min，收集离心液；
S2、将步骤S1制备的30份离心液加入100份水性聚氨酯树脂中，以500r/min分散10min，得到环氧混合物；然后将3份七水氯化铈、5份3,4,5-三羟基苯甲酸、3份三乙醇胺和0.4份4-二甲氨基吡啶缓慢添加到环氧混合物中，在油浴中搅拌反应，油浴温度为120℃，采用高速剪切分散机以2000转/分的速度连续搅拌反应2h，得到涂料基质；加入30份二甲苯：正丁醇重量比为(1：0.5)的粘度剂调整涂料的粘度，制备成防腐蚀抗紫外线涂料。
实施例2
一种防腐蚀抗紫外线涂料的制备方法，包括如下步骤，所述份数均为重量份：
S1、将1份无水乙酸锌加入10份水中，搅拌溶解，制成水溶液；将23份聚乙二醇辛基苯基醚、90份正庚烷和30份正己醇的混合溶液中，搅拌反应30min，搅拌速度为200r/min，制成反应溶液，然后将水溶液加入反应溶液中，搅拌反应20min，搅拌速度为400r/min；然后将溶液在25℃下静置30min，离心分离，离心速度为12000r/min，离心时间为40min，收集离心液；
S2、将步骤S1制备的30份离心液加入100份水性聚氨酯树脂中，以500r/min分散10min，得到环氧混合物；然后将3份七水氯化铈、5份3,4,5-三羟基苯甲酸、3份三乙醇胺和0.4份4-二甲氨基吡啶缓慢添加到环氧混合物中，在油浴中搅拌反应，油浴温度为120℃，采用高速剪切分散机以2000转/分的速度连续搅拌反应2h，得到涂料基质；加入30份二甲苯：正丁醇重量比为(1：0.5)的粘度剂调整涂料的粘度，制备成防腐蚀抗紫外线涂料。
实施例3
一种防腐蚀抗紫外线涂料的制备方法，包括如下步骤，所述份数均为重量份：
S1、将1份无水乙酸锌加入10份水中，搅拌溶解，制成水溶液；将2份2-甲基咪唑加入23份聚乙二醇辛基苯基醚、90份正庚烷和30份正己醇的混合溶液中，搅拌反应30min，搅拌速度为200r/min，制成反应溶液，然后将水溶液加入反应溶液中，搅拌反应20min，搅拌速度为400r/min；然后将溶液在25℃下静置30min，离心分离，离心速度为12000r/min，离心时间为40min，收集离心液；
S2、将步骤S1制备的30份离心液加入100份水性聚氨酯树脂中，以500r/min分散10min，得到环氧混合物；然后将5份3,4,5-三羟基苯甲酸、3份三乙醇胺和0.4份4-二甲氨基吡啶缓慢添加到环氧混合物中，在油浴中搅拌反应，油浴温度为120℃，采用高速剪切分散机以2000转/分的速度连续搅拌反应2h，得到涂料基质；加入30份二甲苯：正丁醇重量比为(1：0.5)的粘度剂调整涂料的粘度，制备成防腐蚀抗紫外线涂料。
实施例4
一种防腐蚀抗紫外线涂料的制备方法，包括如下步骤，所述份数均为重量份：
S1、将1份无水乙酸锌加入10份水中，搅拌溶解，制成水溶液；将2份2-甲基咪唑加入23份聚乙二醇辛基苯基醚、90份正庚烷和30份正己醇的混合溶液中，搅拌反应30min，搅拌速度为200r/min，制成反应溶液，然后将水溶液加入反应溶液中，搅拌反应20min，搅拌速度为400r/min；然后将溶液在25℃下静置30min，离心分离，离心速度为12000r/min，离心时间为40min，收集离心液；
S2、将步骤S1制备的30份离心液加入100份水性聚氨酯树脂中，以500r/min分散10min，得到环氧混合物；然后将3份七水氯化铈、3份三乙醇胺和0.4份4-二甲氨基吡啶缓慢添加到环氧混合物中，在油浴中搅拌反应，油浴温度为120℃，采用高速剪切分散机以2000转/分的速度连续搅拌反应2h，得到涂料基质；加入30份二甲苯：正丁醇重量比为(1：0.5)的粘度剂调整涂料的粘度，制备成防腐蚀抗紫外线涂料。
对比例1
一种防腐蚀抗紫外线涂料的制备方法，包括如下步骤，所述份数均为重量份：
S1、将1份无水乙酸锌加入10份水中，搅拌溶解，制成水溶液；将23份聚乙二醇辛基苯基醚、90份正庚烷和30份正己醇的混合溶液中，搅拌反应30min，搅拌速度为200r/min，制成反应溶液，然后将水溶液加入反应溶液中，搅拌反应20min，搅拌速度为400r/min；然后将溶液在25℃下静置30min，离心分离，离心速度为12000r/min，离心时间为40min，收集离心液；
S2、将步骤S1制备的30份离心液加入100份水性聚氨酯树脂中，以500r/min分散10min，得到环氧混合物；然后将0.4份4-二甲氨基吡啶缓慢添加到环氧混合物中，在油浴中搅拌反应，油浴温度为120℃，采用高速剪切分散机以2000转/分的速度连续搅拌反应2h，得到涂料基质；加入30份二甲苯：正丁醇重量比为(1：0.5)的粘度剂调整涂料的粘度，制备成防腐蚀抗紫外线涂料。
测试例1
涂层附着力测试
采用十字划格法来作为本实验的附着力测试方法，依据GB/T9286-2021《色漆和清漆划格试验的标准》，将试样涂覆在200mm×200mm×10mm的碳钢底材上进行测试。采用6×6的切割方法，每个试样的涂层都选择3个部位制作切割样，观察整体情况，根据标准评定涂料的附着力指标。测试结果见表1。
表1涂层附着力测试结果
Figure BDA0003691181520000111
从表1中可以看出实施例1的涂层附着强度是最高的，主要原因可能在于锈蚀物成分复杂，结构疏松、多孔、脆弱。2-甲基咪唑和无水乙酸锌通过反应形成多孔聚合物，多孔聚合物与环氧树脂的开环反应，产生化学交联，从而增加环氧涂层的内聚力，而且能有效抑制摩擦过程中微裂纹的产生，对涂层的抗拉强度有显著提高。涂料进一步经过铈离子的改性对金属材料具有有效的保护能力。以3,4,5-三羟基苯甲酸为原料，在反应制备中能与三乙醇胺通过酯化反应制备成保护填充剂。保护填充剂进一步在多孔聚合物上附着填充，形成增强材料，当用这些增强材料处理原锈层时，锈转化物和填料会渗入锈层。因为保护填充剂和多孔聚合物的协同效应，一方面，锈蚀元件被锈蚀转化作用牢牢锁住；另一方面丰富了原有的松锈结构，减少了裂缝的产生。这两方面的综合作用显著提高了涂料的附着力。由于存在增强材料，原锈可以不断转换通过酚羟基的螯合增强材料很长一段时间，并完全包裹原有的锈层。同时，增强材料中的树脂材料也可以通过固化交联形成保护膜，进一步使涂料与基材紧密结合，增强了涂层附着力。
测试例2
涂层硬度测试
针对涂膜硬度测试的方法很多，出于简单迅速结果有效等多方面考虑，选择利用GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》划痕硬度法中的铅笔硬度法来作为本次实验的硬度测试方法。将试样涂覆在200mm×200mm×10mm的碳钢底材上进行测试，垂直握住铅笔，与砂纸保持90°在砂纸上前后移动铅笔，把铅笔芯尖端磨平(成直角)，持续移动铅笔直至获得一个平整光滑的圆形横截面，且边缘没有碎屑和缺口。每次使用铅笔前都要重复这个步骤。将铅笔插人试验仪器中并用夹子将其固定，使仪器保持水平，铅笔的尖端放在漆膜表面上，当铅笔的尖端刚接触到涂层后立即推动试板，以0.5mm/s～1mm/s的速度朝离开操作者的方向推动至少7mm的距离。每个涂层测试5次，取涂层上3次及以上不留下划痕的铅笔型号作为硬度值。测试结果见表2。
表2涂层硬度测试结果
实验方案 铅笔硬度
实施例1 2H
实施例2 1H
实施例3 1H
实施例4 1H
对比例1 HB
从表2中可以看出，实施例1的硬度是最高的，可能原因在于添加的2-甲基咪唑和无水乙酸锌通过反应形成多孔聚合物，铈离子和3,4,5-三羟基苯甲酸与三乙醇胺通过酯化反应制备成保护填充剂附着在多孔聚合物中，成为增强材料，增强材料含有刚性粒子，自身硬度较高，故加入涂料中使涂层硬度增加。同时由于增强材料在树脂涂层中分散较为均匀，涂层遭受外界冲击时，增强材料会吸收涂层体系中部分的变形功，从而使得裂纹在涂层基体中扩散时遇到增强材料的阻挡而停止，阻止了涂层破坏性的开裂，进而实现了对涂层的增韧。
测试例3
涂层耐酸碱盐水性能测试
本实验按照测定标准GB/T 9274-1988《色漆和清漆耐液体介质的测定》对涂层耐盐水性展开测试，采用试样涂料涂敷普通碳素冷轧钢，配制10wt％的稀硫酸水溶液和10wt％氢氧化钠水溶液作为酸碱测试介质，测定涂料的耐酸碱性，配置10wt％的氯化钠水溶液作为盐水测试介质，测试前将涂覆涂层的测试钢板两侧用石蜡：松香1:1的混合物封边，钢板的2/3面积浸入所配溶液中，并将容器加盖，酸碱测试介质处理24h后取出擦干观察，盐水测试介质处理10d后取出擦干观察，目测涂层的宏观变化并随时记录。测试结果如表3。
表3：涂层耐酸碱盐水性测试结果
Figure BDA0003691181520000141
从表3中可以看出实施例1的耐酸碱盐水性能最优异，可能原因在于由于多孔聚合物的引入提高了环氧涂层的致密性，从而抑制了腐蚀介质向涂层/基材界面的传输，增强了表面的保护能力，致密性的提升主要因为如下两方面的原因，(1)在固化过程中引入多孔聚合物填充孔隙，从而显著降低了腐蚀电解质溶液的渗透路径。(2)多孔聚合物表面的氨基与环氧涂料发生反应，提高了多孔聚合物在涂层中的分散性，延长了固化过程。从而提高了环氧涂料的交联密度和致密性，阻碍了腐蚀介质通过涂层的运输，延迟了其与金属基体的接触。从而也增强了涂层与碳钢基体之间的结合强度。抗氧渗透能力增强，通过掺杂多孔聚合物和填料可以显著提高环氧涂层的耐腐蚀性能。
涂料进一步经过铈离子的改性对金属材料具有有效的保护能力。对金属的锈蚀具有明显的抑制作用，锈蚀主要是由于金属发生的电化学反应，在锈蚀过程中，由于铈离子从涂料中释放到电解质溶液中，腐蚀电位发生了变化，电流密度降低，所以电化学反应的速率变低，锈蚀过程变慢，还有一部分铈离子存在于多孔聚合物结构中，铈离子与多孔聚合物之间的相互作用比铈离子与外层之间的相互作用更强。掺杂了铈改性的多孔聚合物的厚度更高。当铈改性多孔聚合物沉积在基体上时，基体阻抗行为发生了变化，提高了低频阻抗模量，溶胶凝胶涂层提供了一个较好的腐蚀保护。另一方面，铈离子改性多孔聚合物对应的模量值高于其他涂层，这种增强是由于将铈改性涂料掺入溶胶凝胶配方所产生的屏障效应，以及铈离子掺杂对界面处的增强，这可能与铈离子释放形成氢氧化铈有关。
测试例4
抗紫外强度测试
使用涂敷器在尺寸为60mm×60mm×0.5mm的玻璃载物片上涂布试样涂料，将涂敷了涂料的试样在60℃的恒温干燥箱中干燥，用紫外分光光度计在300nm、360nm和560nm处测定不同试样的光线透过率，所有试样光线透过率的测试均以无涂层的同一载物片作为参比试样。测试结果如表4。
表4：抗紫外强度测试结果
实验方案 300nm透过率％ 360nm透过率％ 560nm透过率％
实施例1 2.3 3.5 5.4
实施例2 9.8 10.3 13.4
实施例3 8.4 8.8 9.9
实施例4 8.2 8.4 9.7
对比例1 40.4 50.1 55.6
从表4中可以看出实施例1的吸收紫外性能最好，可能原因在于在紫外线照射下，涂料中树脂材料的化学键会受到一定程度的破坏，导致涂层保护膜的完整性遭到破坏，同时也加速了涂层的老化破坏，涂料会出现龟裂和起泡现象。但是，由于增强材料含有较多的酚羟基，能够以螯合的方式紧密包裹活性成分，原锈中金属离子逐渐转化为稳定的大分子螯合物，减少了原锈中暴露的活性成分，抑制了其进一步膨胀。同时，由于无定形大分子螯合物紧紧包裹原锈层，疏松多孔的锈层变得更加致密完整，产生这种作用的主要机理是增强材料中的酚羟基能够与锈蚀进行螯合吸附，使锈蚀层转化为致密稳定的螯合保护膜。结合非晶态大分子螯合物之间的相互连接，形成了致密稳定的保护层结构，并均匀地分布在基体表面和涂层内部。而且，增强材料中填充的铈离子和扩散的铈离子能够抵抗紫外的影响，当紫外线照射到铈离子表面时，处于价带上的电子吸收紫外线的能量跃迁到导带上，同时在价带上产生空穴-电子对，通过这个过程，照射到涂料上的紫外线便被铈离子吸收。

Claims (8)

1.一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将无水乙酸锌加入水中，搅拌溶解，制成水溶液；将2-甲基咪唑加入聚乙二醇辛基苯基醚、正庚烷和正己醇的混合溶液中，搅拌反应，制成反应溶液；然后将水溶液加入反应溶液中，搅拌反应；然后将溶液静置后离心分离，收集离心液；
S2、将步骤S1制备的离心液加入树脂中，搅拌分散，得到环氧混合物；然后将七水氯化铈、3,4,5-三羟基苯甲酸、三乙醇胺和催化剂添加到环氧混合物中，在油浴中搅拌反应，得到涂料基质；添加粘度剂，制备成防腐蚀抗紫外线涂料。
2.根据权利要求1所述的一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤，所述份数均为重量份：
S1、将0.5～2份无水乙酸锌加入8～15份水中，搅拌溶解，制成水溶液；将1～3份2-甲基咪唑加入20～25份聚乙二醇辛基苯基醚、80～100份正庚烷和20～40份正己醇的混合溶液中，搅拌反应20～40min，搅拌速度为100～300r/min，制成反应溶液；然后将水溶液加入反应溶液中，搅拌反应10～30min，搅拌速度为300～600r/min；然后将溶液在20～30℃下静置10～40min，离心分离，收集离心液；
S2、将步骤S1制备的20～40份离心液加入80～120份树脂中，以400～800r/min分散5～20min，得到环氧混合物；然后将1～5份七水氯化铈、3～8份3,4,5-三羟基苯甲酸、1～5份三乙醇胺和0.1～1份催化剂缓慢添加到环氧混合物中，在油浴中搅拌反应，得到涂料基质；加入20～40份粘度剂调整涂料的粘度，制备成防腐蚀抗紫外线涂料。
3.根据权利要求1或2所述的一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法，其特征在于：所述步骤S1中离心速度为10000～15000r/min，离心时间为20～60min。
4.根据权利要求1或2所述的一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的树脂为双酚A型环氧树脂、水性聚氨酯树脂中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法，其特征在于：所述步骤S2中催化剂是4-二甲氨基吡啶。
6.根据权利要求1或2所述的一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法，其特征在于：所述步骤S2中油浴搅拌反应的油浴温度为100～130℃，搅拌速度为1500～3000r/min，反应时间为1～3h。
7.根据权利要求1或2所述的一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法，其特征在于：所述步骤S2中粘度剂由以下重量比成份组成：二甲苯：正丁醇为1：(0.3～0.8)。
8.一种防腐蚀抗紫外线涂料，其特征在于：采用如权利要求1～7任一项所述的一种防腐蚀抗紫外线涂料的制备方法制备而成。
CN202210664532.XA 2022-06-13 2022-06-13 一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法 Active CN115044286B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210664532.XA CN115044286B (zh) 2022-06-13 2022-06-13 一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210664532.XA CN115044286B (zh) 2022-06-13 2022-06-13 一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115044286A true CN115044286A (zh) 2022-09-13
CN115044286B CN115044286B (zh) 2023-05-02

Family

ID=83162216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210664532.XA Active CN115044286B (zh) 2022-06-13 2022-06-13 一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115044286B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116731571A (zh) * 2023-05-05 2023-09-12 上海三银涂料科技股份有限公司 一种低表面处理钢结构用水性转锈底漆及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101597455A (zh) * 2009-06-26 2009-12-09 天津中油渤星工程科技有限公司 抗光老化的环氧聚氨酯防腐蚀涂料及制造方法
CN109679445A (zh) * 2018-11-22 2019-04-26 安徽吉露科技有限公司 石墨烯导电涂料
CN113480919A (zh) * 2021-07-01 2021-10-08 苏州嘉乐威新材料股份有限公司 一种低voc高耐腐蚀环保型环氧涂料及其制备方法
CN114032018A (zh) * 2021-11-26 2022-02-11 厦门昕钢防腐工程科技有限公司 一种钝性金属耐腐蚀涂料及其制备方法及应用方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101597455A (zh) * 2009-06-26 2009-12-09 天津中油渤星工程科技有限公司 抗光老化的环氧聚氨酯防腐蚀涂料及制造方法
CN109679445A (zh) * 2018-11-22 2019-04-26 安徽吉露科技有限公司 石墨烯导电涂料
CN113480919A (zh) * 2021-07-01 2021-10-08 苏州嘉乐威新材料股份有限公司 一种低voc高耐腐蚀环保型环氧涂料及其制备方法
CN114032018A (zh) * 2021-11-26 2022-02-11 厦门昕钢防腐工程科技有限公司 一种钝性金属耐腐蚀涂料及其制备方法及应用方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116731571A (zh) * 2023-05-05 2023-09-12 上海三银涂料科技股份有限公司 一种低表面处理钢结构用水性转锈底漆及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115044286B (zh) 2023-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7482421B2 (en) Superprimer
KR102110301B1 (ko) 철구조물용 친환경 복합 세라믹코팅제의 조성물 및 그 제조방법
KR101884222B1 (ko) 부식 제어 코팅
KR100951276B1 (ko) 우수한 가공성, 내열성 및 내식성을 갖는 프리코트 강판용수지조성물, 이를 이용한 프리코트 강판 제조방법 및 강판
CN101230224A (zh) 氟硅橡胶纳米复合合金三防涂料及其生产方法
CN109337568B (zh) 一种金属基材长效防腐面漆及其制备方法
US9752046B2 (en) Aqueous hydrophilic coating composition capable of forming coating film having excellent self-cleaning ability against stains adhered thereon, and surface-treated material having formed thereon coating film having excellent self-cleaning ability against stains adhered thereon
WO2009059798A2 (en) A method for producing a coating on a metal substrate and a coating produced thereby
CN115044286B (zh) 一种防腐蚀抗紫外线涂料及其制备方法
CN115044279B (zh) 二维聚多巴胺增强水性环氧复合防腐涂料及其制法与应用
Sang et al. Synthetic polyaniline-boron nitride-aqueous epoxy resin composite coating for improving the corrosion resistance of hot-dip galvanized steel plates
CN113025185A (zh) 一种石墨烯超疏水防腐涂料及其制备方法
CN102786873B (zh) 一种纳米复合防腐涂料及其制备方法
KR102339245B1 (ko) 무용제형 에폭시 도료 조성물 및 이의 도막을 갖는 해양 구조물
CN111647337A (zh) 一种锌烯防腐底漆及其应用
CN109988493A (zh) 一种耐候性修补涂料组合物及其制备方法和用途
CN111826056A (zh) 耐高温耐腐蚀中空轨道铝合金板
CN111822307A (zh) 铝合金蜂窝板
WO2017164438A1 (ko) 금속부품의 부식방지를 위한 친환경 아연 플레이크 표면처리용액 및 그 표면처리방법
KR101146123B1 (ko) 철강구조물용 세라믹계 고방식성 도료
CN115261842A (zh) 一种用于热镀锌板的有机复合钝化处理液及其使用方法
CN101591493B (zh) 一种表面涂层组合物及其制备方法
CN113652131A (zh) 适用于带锈钢结构和钢结构翻新涂装的水性丙烯酸底面合一涂料及其制备方法和应用方法
Kumar et al. Corrosion protection and self-healing by sol-gel process: a review of recent patent literature
CN112876925A (zh) 一种耐低温抗拉伸防腐涂料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230414

Address after: No.61, Fuqiang Road, Hecheng Town, Heshan City, Jiangmen City, Guangdong Province, 529700

Applicant after: Guangdong paint color new material Co.,Ltd.

Address before: 610213 No. 198 Ning'an East Road, Wan'an Street, Tianfu New District, Chengdu City, Sichuan Province, No. OL-03-202105014

Applicant before: Baishikunyu energy technology (Chengdu) Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant