CN115216210A - 一种防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种防腐涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。包括A组分和B组分；所述A组分包括闪锈抑制剂、分散剂、消泡剂、水性环氧固化剂、纳米碳酸钙、膨润土、磷酸锌、颜料、水；所述B组分为改性环氧乳液。本发明制得的改性环氧树脂乳液，与A组分混合后，能快速固化，得到的涂料具有较好的的防水、防腐性能，耐盐雾性、耐水性、耐酸、耐碱性好，力学性能得到增强，同时，该涂料无VOC排放，更加环保安全。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种防腐涂料及其制备方法。
背景技术
对于某些基材，当其裸露在外时，因受到空气中的物质侵蚀，基材很容易被硫化，从而影响基材的力学、耐热、耐候、耐磨和耐腐蚀性能等。针对这一技术问题，现在有很多人在研究如何减少对基材的硫化。
目前常用的防腐涂料含有大量的有机物(VOC)，对环境产生有害作用，并且限于有机物本身的特性，防腐涂料耐环境性较差，长时间使用容易老化失效。此外，现有涂料通常将铝合金(比如以2A12为例)腐蚀电流从10-6次方左右降低1-2个数量级，有些报道指出能够将腐蚀电流降至10-9次方左右。但是，当金属开路电位附近发生电位波动时，随着电位偏离初始电位，腐蚀电流将逐渐增加，特别是电位偏离较远的时候更为显著。
申请号为200610078245.1的专利文献中公开了一种抗硫化涂料，尽管现在有很多人在研究该方面的涂料，但是目前涂料的抗硫化性还有待改进。对于涂料来说，如果防腐性能差，则涂料的有效期难以保证。
发明内容
本发明的目的在于提出一种防腐涂料及其制备方法，制得的改性后的环氧树脂乳液，与A组分混合后，能快速固化，得到的涂料具有较好的的防水、防腐性能，耐盐雾性、耐水性、耐酸、耐碱性好，力学性能得到增强，同时，该涂料无VOC排放，更加环保安全。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种防腐涂料，包括A组分和B组分；所述A组分包括闪锈抑制剂、分散剂、消泡剂、水性环氧固化剂、纳米碳酸钙、膨润土、磷酸锌、颜料、水；所述B组分为改性环氧乳液。
优选地，所述闪锈抑制剂选自亚硝酸钠、钼酸钠、铬酸锶中的至少一种；所述分散剂为聚乙二醇或丙烯酸酯共聚物羧酸盐；所述消泡剂选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的至少一种；所述水性环氧固化剂选自EA-15、EA-31中的至少一种，购于惠州市水性环氧新材料有限公司；所述颜料选自永固红F2R、永固红F4R、3132大红粉、耐晒大红、永固紫RL、颜料黄2GLT、永固橙HSL中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：A组分45-50份和B组分40-45份；所述A组分由以下原料按重量份制备而成：闪锈抑制剂0.5-1份、分散剂0.7-1.2份、消泡剂0.1-0.5份、水性环氧固化剂10-15份、纳米碳酸钙5-10份、膨润土0.5-2份、磷酸锌5-8份、颜料2-4份、水5-10份。
作为本发明的进一步改进，所述改性环氧乳液由以下方法制备而成：
S1.将正硅酸烷基酯溶于有机溶剂中，加入水中，调节溶液pH值为8-9，乳化，搅拌反应，离心，喷雾干燥，得到纳米二氧化硅微球；
S2.将步骤S1制得的纳米二氧化硅微球分散于含有硅烷偶联剂和长链烷基胺的乙醇溶液中，加热反应，得到改性纳米二氧化硅微球；
S3.将聚乙二醇、甲基六氢苯酐混合后，加热搅拌，加入第一环氧树脂，搅拌反应，控制酸价为0，加水稀释至固含量为50-55％，得到乳化剂树脂；
S4.将第二环氧树脂和步骤S3制得的乳化剂树脂加入水中，加热搅拌，加入步骤S2制得的改性纳米二氧化硅微球，乳化搅拌反应，得到改性环氧乳液。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述正硅酸烷基酯选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯中的至少一种；所述有机溶剂选自石油醚、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸甲酯中的至少一种；所述正硅酸烷基酯、有机溶剂、水的质量比为10:15-22:35-40；所述乳化的条件为10000-12000r/min转速下乳化3-5min；所述搅拌反应的时间为5-7h。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述含有硅烷偶联剂和长链烷基胺的乙醇溶液中硅烷偶联剂的含量为3-5wt％，长链烷基胺的含量为7-12wt％，乙醇的含量为25-35wt％；所述硅烷偶联剂为带有氨基的硅烷偶联剂，选自KH550、KH560、A-1110、A-1120、KBM-603、KBM-602、南大-42、南大-73、A-1130、Y-5691中的至少一种；所述长链烷基胺选自正十六烷胺、正二十烷胺、正十八烷胺、正二十二烷胺中的至少一种；所述纳米二氧化硅微球和含有硅烷偶联剂和长链烷基胺的乙醇溶液的质量比为10:25-32；所述加热至温度为70-90℃，时间为2-4h。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中所述聚乙二醇为PEG-2000或PEG-4000；所述第一环氧树脂选自EP-12、EP-13、EP-16中的至少一种；所述聚乙二醇、甲基六氢苯酐、第一环氧树脂的质量比为3-5:7-12:10-15；所述加热搅拌的温度为120-140℃，所述搅拌反应的时间为1-3h。
作为本发明的进一步改进，步骤S4中所述第二环氧树脂、乳化剂树脂、改性纳米二氧化硅微球的质量比为50:2-5:5-12；所述加热搅拌的温度为40-50℃，所述乳化搅拌反应的转速为2000-2500r/min，时间为3-5h，所述第二环氧树脂为E-20环氧树脂。
作为本发明的进一步改进，所述改性环氧乳液由以下方法具体制备而成：
S1.将10重量份正硅酸烷基酯溶于15-22重量份有机溶剂中，加入35-40重量份水中，调节溶液pH值为8-9，10000-12000r/min转速下乳化3-5min，搅拌反应5-7h，离心，喷雾干燥，得到纳米二氧化硅微球；
S2.将10重量份步骤S1制得的纳米二氧化硅微球分散于25-32重量份含有硅烷偶联剂和长链烷基胺的乙醇溶液中，所述含有硅烷偶联剂和长链烷基胺的乙醇溶液中硅烷偶联剂的含量为3-5wt％，长链烷基胺的含量为7-12wt％，乙醇的含量为25-35wt％，加热至70-90℃反应2-4h，得到改性纳米二氧化硅微球；
S3.将3-5重量份聚乙二醇、7-12重量份甲基六氢苯酐混合后，加热至120-140℃搅拌，加入10-15重量份第一环氧树脂，搅拌反应1-3h，控制酸价为0，加水稀释至固含量为50-55％，得到乳化剂树脂；
S4.将50重量份第二环氧树脂和2-5重量份步骤S3制得的乳化剂树脂加入100重量份水中，加热搅拌至40-50℃，加入5-12重量份步骤S2制得的改性纳米二氧化硅微球，2000-2500r/min乳化搅拌反应3-5h，得到改性环氧乳液。
本发明进一步保护一种上述防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：将水、闪锈抑制剂、分散剂、消泡剂、水性环氧固化剂、纳米碳酸钙、膨润土、磷酸锌、颜料搅拌，2000-2500r/min搅拌混合15-20min，球磨研细至细度小于60微米出料，得到A组分；与B组分混合使用。
本发明进一步保护一种上述防腐涂料的使用方法，将A组分和B组分按照合适比例混合，300-500r/min转速下搅拌5-10min，然后涂覆。
本发明具有如下有益效果：本发明经过带有氨基的硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅微球后，进一步通过氢键与长链烷基胺的氨基部分键连从而使得微球表面带有大量的长链疏水烷基，与乳化剂树脂一同加入环氧树脂乳液中，经过该长链疏水烷基改性微球改性后的环氧树脂乳液，与A组分混合后，能快速固化，得到的涂料具有较好的的防水、防腐性能，耐盐雾性、耐水性、耐酸、耐碱性好，力学性能得到增强，同时，该涂料无VOC排放，更加环保安全。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中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。
制备例1
改性环氧乳液由以下方法制备而成：
S1.将10重量份正硅酸甲酯溶于15重量份乙酸甲酯中，加入35重量份水中，调节溶液pH值为8，10000r/min转速下乳化3min，搅拌反应5h，3000r/min离心15min，喷雾干燥，得到纳米二氧化硅微球；
S2.将10重量份步骤S1制得的纳米二氧化硅微球分散于25重量份含有硅烷偶联剂KBM-603和正十六烷胺的乙醇溶液中，所述含有硅烷偶联剂KBM-603和正十六烷胺的乙醇溶液中硅烷偶联剂KBM-603的含量为3wt％，正十六烷胺的含量为7wt％，乙醇的含量为25wt％，余量为水，加热至70℃反应2h，3000r/min离心15min，得到改性纳米二氧化硅微球；
S3.将3重量份PEG-4000、7重量份甲基六氢苯酐混合后，加热至120℃搅拌，加入10重量份EP-16环氧树脂，搅拌反应1h，通过加入NaOH，控制酸价为0，加水稀释至固含量为50％，得到乳化剂树脂；
S4.将50重量份E-20环氧树脂和2重量份步骤S3制得的乳化剂树脂加入100重量份水中，加热搅拌至40℃，加入5重量份步骤S2制得的改性纳米二氧化硅微球，2000r/min乳化搅拌反应3h，得到改性环氧乳液。
制备例2
改性环氧乳液由以下方法制备而成：
S1.将10重量份正硅酸乙酯溶于22重量份石油醚中，加入40重量份水中，调节溶液pH值为9，12000r/min转速下乳化5min，搅拌反应7h，3000r/min离心15min，喷雾干燥，得到纳米二氧化硅微球；
S2.将10重量份步骤S1制得的纳米二氧化硅微球分散于32重量份含有硅烷偶联剂KH560和正二十二烷胺的乙醇溶液中，所述含有硅烷偶联剂KH560和正二十二烷胺的乙醇溶液中硅烷偶联剂KH560的含量为5wt％，正二十二烷胺的含量为12wt％，乙醇的含量为35wt％，余量为水，加热至90℃反应4h，3000r/min离心15min，得到改性纳米二氧化硅微球；
S3.将5重量份PEG-2000、12重量份甲基六氢苯酐混合后，加热至140℃搅拌，加入15重量份EP-13环氧树脂，搅拌反应3h，通过加入NaOH，控制酸价为0，加水稀释至固含量为55％，得到乳化剂树脂；
S4.将50重量份E-20环氧树脂和5重量份步骤S3制得的乳化剂树脂加入100重量份水中，加热搅拌至50℃，加入12重量份步骤S2制得的改性纳米二氧化硅微球，2500r/min乳化搅拌反应5h，得到改性环氧乳液。
制备例3
改性环氧乳液由以下方法制备而成：
S1.将10重量份正硅酸乙酯溶于20重量份乙酸乙酯中，加入37重量份水中，调节溶液pH值为8.5，11000r/min转速下乳化4min，搅拌反应6h，3000r/min离心15min，喷雾干燥，得到纳米二氧化硅微球；
S2.将10重量份步骤S1制得的纳米二氧化硅微球分散于27重量份含有硅烷偶联剂KH550和正十八烷胺的乙醇溶液中，所述含有硅烷偶联剂KH550和正十八烷胺的乙醇溶液中硅烷偶联剂KH550的含量为4wt％，正十八烷胺的含量为10wt％，乙醇的含量为30wt％，余量为水，加热至80℃反应3h，3000r/min离心15min，得到改性纳米二氧化硅微球；
S3.将4重量份PEG-2000、10重量份甲基六氢苯酐混合后，加热至130℃搅拌，加入12重量份EP-12环氧树脂，搅拌反应2h，通过加入NaOH，控制酸价为0，加水稀释至固含量为52％，得到乳化剂树脂；
S4.将50重量份E-20环氧树脂和3.5重量份步骤S3制得的乳化剂树脂加入100重量份水中，加热搅拌至45℃，加入9重量份步骤S2制得的改性纳米二氧化硅微球，2200r/min乳化搅拌反应4h，得到改性环氧乳液。
对比制备例1
与制备例3相比，步骤S2中未添加正十八烷胺，其他条件均不改变。
对比制备例2
与制备例3相比，步骤S2中未添加硅烷偶联剂KH550，其他条件均不改变。
实施例1
本实施例提供一种防腐涂料。
原料组成(重量份)：A组分45份和B组分40份；
A组分由以下原料按重量份制备而成：铬酸锶0.5份、丙烯酸酯共聚物羧酸盐0.7份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.1份、EA-31水性环氧固化剂10份、纳米碳酸钙5份、膨润土0.5份、磷酸锌5份、3132大红粉2份、水5份；
B组分为制备例1制得的改性环氧乳液。
制备方法包括以下步骤：将水、铬酸锶、丙烯酸酯共聚物羧酸盐、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、EA-31水性环氧固化剂、纳米碳酸钙、膨润土、磷酸锌、3132大红粉搅拌，2000r/min搅拌混合15min，球磨研细至细度小于60微米出料，得到A组分；与B组分混合使用。
使用方法包括以下步骤：将A组分和B组分按照合适比例混合，300r/min转速下搅拌5min，然后涂覆。
实施例2
本实施例提供一种防腐涂料。
原料组成(重量份)：A组分50份和B组分45份；
A组分由以下原料按重量份制备而成：钼酸钠1份、丙烯酸酯共聚物羧酸盐1.2份、高碳醇脂肪酸酯复合物0.5份、EA-31水性环氧固化剂15份、纳米碳酸钙10份、膨润土2份、磷酸锌8份、永固橙HSL4份、水10份；
B组分为制备例2制得的改性环氧乳液。
制备方法包括以下步骤：将水、钼酸钠、丙烯酸酯共聚物羧酸盐、高碳醇脂肪酸酯复合物、EA-31水性环氧固化剂、纳米碳酸钙、膨润土、磷酸锌、永固橙HSL搅拌，2500r/min搅拌混合20min，球磨研细至细度小于60微米出料，得到A组分；与B组分混合使用。
使用方法包括以下步骤：将A组分和B组分按照合适比例混合，500r/min转速下搅拌10min，然后涂覆。
实施例3
本实施例提供一种防腐涂料。
原料组成(重量份)：A组分47份和B组分42份；
A组分由以下原料按重量份制备而成：亚硝酸钠0.7份、聚乙二醇1份、乳化硅油0.3份、EA-15水性环氧固化剂10-15份、纳米碳酸钙7份、膨润土1份、磷酸锌7份、永固红F2R 3份、水7份；
B组分为制备例3制得的改性环氧乳液。
制备方法包括以下步骤：将水、亚硝酸钠、聚乙二醇、乳化硅油、EA-15水性环氧固化剂、纳米碳酸钙、膨润土、磷酸锌、永固红F2R搅拌，2200r/min搅拌混合17min，球磨研细至细度小于60微米出料，得到A组分；与B组分混合使用。
使用方法包括以下步骤：将A组分和B组分按照合适比例混合，400r/min转速下搅拌7min，然后涂覆。
对比例1
与实施例3相比，由E-20环氧树脂替代制备例3制得的改性环氧乳液，其他条件均不改变。
对比例2
与实施例3相比，由对比制备例1制得的改性环氧乳液替代制备例3制得的改性环氧乳液，其他条件均不改变。
对比例3
与实施例3相比，由对比制备例2制得的改性环氧乳液替代制备例3制得的改性环氧乳液，其他条件均不改变。
测试例1
将实施例1-3和对比例1-3制得的防腐涂料进行防腐性能测试，均匀涂覆在Q235耐候钢表面，并浸泡在10％的NaCl溶液中，不定期的观察在盐水浸泡下涂层表面的鼓泡状况和腐蚀情况，实验结果如表1所示。
表1
由表1可知，实施例1-3制备的防腐涂料的防腐性能好。
测试例2
将实施例1-3和对比例1-3制得的防腐涂料进行性能测试，结果见表2。
耐盐雾性、耐水性、耐酸、耐碱性、附着力和冲击强度按照HG/T 4759-2014标准规定分别进行测试。
表2
由上表可知，本发明制得的防腐涂料具有较好的耐盐雾性、耐水性、耐酸、耐碱性，附着力佳，冲击强度高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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)
1.一种防腐涂料，其特征在于，包括A组分和B组分；所述A组分包括闪锈抑制剂、分散剂、消泡剂、水性环氧固化剂、纳米碳酸钙、膨润土、磷酸锌、颜料、水；所述B组分为改性环氧乳液。
2.根据权利要求1所述防腐涂料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：A组分45-50份和B组分40-45份；所述A组分由以下原料按重量份制备而成：闪锈抑制剂0.5-1份、分散剂0.7-1.2份、消泡剂0.1-0.5份、水性环氧固化剂10-15份、纳米碳酸钙5-10份、膨润土0.5-2份、磷酸锌5-8份、颜料2-4份、水5-10份。
3.根据权利要求1或2所述防腐涂料，其特征在于，所述改性环氧乳液由以下方法制备而成：
S1.将正硅酸烷基酯溶于有机溶剂中，加入水中，调节溶液pH值为8-9，乳化，搅拌反应，离心，喷雾干燥，得到纳米二氧化硅微球；
S2.将步骤S1制得的纳米二氧化硅微球分散于含有硅烷偶联剂和长链烷基胺的乙醇溶液中，加热反应，得到改性纳米二氧化硅微球；
S3.将聚乙二醇、甲基六氢苯酐混合后，加热搅拌，加入第一环氧树脂，搅拌反应，控制酸价为0，加水稀释至固含量为50-55％，得到乳化剂树脂；
S4.将第二环氧树脂和步骤S3制得的乳化剂树脂加入水中，加热搅拌，加入步骤S2制得的改性纳米二氧化硅微球，乳化搅拌反应，得到改性环氧乳液。
4.根据权利要求3所述防腐涂料，其特征在于，步骤S1中所述正硅酸烷基酯选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯中的至少一种；所述有机溶剂选自石油醚、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸甲酯中的至少一种；所述正硅酸烷基酯、有机溶剂、水的质量比为10:15-22:35-40；所述乳化的条件为10000-12000r/min转速下乳化3-5min；所述搅拌反应的时间为5-7h。
5.根据权利要求3所述防腐涂料，其特征在于，步骤S2中所述含有硅烷偶联剂和长链烷基胺的乙醇溶液中硅烷偶联剂的含量为3-5wt％，长链烷基胺的含量为7-12wt％，乙醇的含量为25-35wt％；所述硅烷偶联剂为带有氨基的硅烷偶联剂，选自KH550、KH560、A-1110、A-1120、KBM-603、KBM-602、南大-42、南大-73、A-1130、Y-5691中的至少一种；所述长链烷基胺选自正十六烷胺、正二十烷胺、正十八烷胺、正二十二烷胺中的至少一种；所述纳米二氧化硅微球和含有硅烷偶联剂和长链烷基胺的乙醇溶液的质量比为10:25-32；所述加热至温度为70-90℃，时间为2-4h。
6.根据权利要求3所述防腐涂料，其特征在于，步骤S3中所述聚乙二醇为PEG-2000或PEG-4000；所述第一环氧树脂选自EP-12、EP-13、EP-16中的至少一种；所述聚乙二醇、甲基六氢苯酐、第一环氧树脂的质量比为3-5:7-12:10-15；所述加热搅拌的温度为120-140℃，所述搅拌反应的时间为1-3h。
7.根据权利要求3所述防腐涂料，其特征在于，步骤S4中所述第二环氧树脂、乳化剂树脂、改性纳米二氧化硅微球的质量比为50:2-5:5-12；所述加热搅拌的温度为40-50℃，所述乳化搅拌反应的转速为2000-2500r/min，时间为3-5h，所述第二环氧树脂为E-20环氧树脂。
8.根据权利要求3所述防腐涂料，其特征在于，所述改性环氧乳液由以下方法具体制备而成：
S1.将10重量份正硅酸烷基酯溶于15-22重量份有机溶剂中，加入35-40重量份水中，调节溶液pH值为8-9，10000-12000r/min转速下乳化3-5min，搅拌反应5-7h，离心，喷雾干燥，得到纳米二氧化硅微球；
S2.将10重量份步骤S1制得的纳米二氧化硅微球分散于25-32重量份含有硅烷偶联剂和长链烷基胺的乙醇溶液中，所述含有硅烷偶联剂和长链烷基胺的乙醇溶液中硅烷偶联剂的含量为3-5wt％，长链烷基胺的含量为7-12wt％，乙醇的含量为25-35wt％，加热至70-90℃反应2-4h，得到改性纳米二氧化硅微球；
S3.将3-5重量份聚乙二醇、7-12重量份甲基六氢苯酐混合后，加热至120-140℃搅拌，加入10-15重量份第一环氧树脂，搅拌反应1-3h，控制酸价为0，加水稀释至固含量为50-55％，得到乳化剂树脂；
S4.将50重量份第二环氧树脂和2-5重量份步骤S3制得的乳化剂树脂加入100重量份水中，加热搅拌至40-50℃，加入5-12重量份步骤S2制得的改性纳米二氧化硅微球，2000-2500r/min乳化搅拌反应3-5h，得到改性环氧乳液。
9.一种如权利要求1-8任一项所述防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将水、闪锈抑制剂、分散剂、消泡剂、水性环氧固化剂、纳米碳酸钙、膨润土、磷酸锌、颜料搅拌，2000-2500r/min搅拌混合15-20min，球磨研细至细度小于60微米出料，得到A组分；与B组分混合使用。
10.一种如权利要求1-8任一项所述防腐涂料的使用方法，其特征在于，将A组分和B组分按照合适比例混合，300-500r/min转速下搅拌5-10min，然后涂覆。
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