CN115851129A - 一种耐腐蚀生漆涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐腐蚀生漆涂料及其制备方法和应用，属于生漆利用技术领域。所述耐腐蚀生漆涂料由30～50份改性生漆、20～30份环氧树脂、6～12份改性凹凸棒土、4～8份改性玻璃鳞片、3～6份改性二氧化硅、0.8～1.5份KH550制备得到。本发明提供的一种耐腐蚀生漆涂料，以改性生漆为主要成膜物质，辅以部分环氧树脂，降低生漆的用量；同时掺入改性凹凸棒土、改性玻璃鳞片、改性二氧化硅，所得涂料的耐候性好、耐腐蚀性好，综合性能佳。
Description
技术领域
本发明属于生漆利用技术领域，具体涉及一种耐腐蚀生漆涂料及其制备方法和应用。
背景技术
生漆是我国最古老的经济树种之一，全身都是宝，从其树皮所采割之粘稠状液体树脂-生漆，是一种天然涂料，素有“涂料之王”的美誉。我国年产生漆约为3000多吨，占世界总量的80％以上，出口居世界之首。生漆除了用作一般建筑材料的涂料外，还广泛用作国防、机械、石油、化工、采矿、纺织、印染等工业设备器材的防腐蚀涂料。
但是，直接利用生漆可能存在着耐候性不足、成膜性不好的问题，现有技术中对生漆的改性后再利用得到了广泛的研究，如在生漆中加入桐油、颜料、紫外线吸收剂、纳米粒子、耐候性树脂等，如专利文献CN114273183A、CN108129989A等；也有将生漆中的漆酚提取出来进行改性的，如专利文献CN110041825B、CN113265034A等，但其存在着提取精炼的麻烦，不能将原始生漆直接利用。
同时，专利文献CN1055550A、CN100398618C、CN104177895A提供了生漆在防腐涂料中的应用，但大都是生漆直接进行应用，其使用效果有待进一步提高，且所得涂料的防腐性能及综合性能有待进一步提高。
鉴于此，提出本发明的一种耐腐蚀生漆涂料及其制备方法和应用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供了一种耐腐蚀生漆涂料及其制备方法和应用，通过各物质的使用，强化了各物质间的作用，共同促进了涂料优良耐腐蚀性、高耐候性和高机械性能的实现。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种耐腐蚀生漆涂料，以重量份计，由如下原料制备得到：
改性生漆30～50份；
环氧树脂20～30份；
改性凹凸棒土6～12份；
改性玻璃鳞片4～8份；
改性二氧化硅3～6份；
KH550 0.8～1.5份。
作为本发明技术方案的进一步优选，改性生漆的制备包括如下步骤：将生漆原料置于过滤袋中，离心得滤液；接着将所得滤液流经垫有脱脂棉的450目滤网，得精滤液；最后，将精滤液于室温、60rpm的条件下搅拌8～12h，搅拌完成后，得精制生漆；随后向所得精制生漆中加入含壳聚糖的柠檬酸溶液，搅拌1～3h；搅拌完成后，即得所述改性生漆。
作为本发明技术方案的进一步优选，精制生漆与含壳聚糖的柠檬酸溶液的用量比为1g：1～3mL，柠檬酸溶液的浓度为6wt％，柠檬酸溶液中壳聚糖的含量为3wt％。
作为本发明技术方案的进一步优选，所述改性凹凸棒土的制备包括如下步骤：将凹凸棒土置于含氯化钠的水溶液中，随后加热搅拌；搅拌完成后，过滤、烘干，即得改性凹凸棒土；其中，氯化钠的浓度为6～10wt％；凹凸棒土与含氯化钠的水溶液的用量比为1g：10～15mL。
作为本发明技术方案的进一步优选，改性凹凸棒土的制备过程中，加热搅拌的温度为75～90℃，加热搅拌时间为2～5h。
作为本发明技术方案的进一步优选，改性玻璃鳞片的制备包括如下步骤：将玻璃鳞片加入到氢氟酸中，搅拌5～8min；搅拌完成后过滤，并用无水乙醇洗涤至中性，最后干燥，即得改性玻璃鳞片；其中，玻璃鳞片和氢氟酸的质量比为1:2～3。
作为本发明技术方案的进一步优选，改性二氧化硅的制备包括如下步骤：将二氧化硅加入到含三甲氧基乙烯基硅烷的乙醇溶液中，随后于65℃下搅拌4～8h；搅拌完成后，过滤、干燥，即得改性二氧化硅。
作为本发明技术方案的进一步优选，三甲氧基乙烯基硅烷的浓度为4.5～5wt％，二氧化硅和含三甲氧基乙烯基硅烷的乙醇溶液的用量比为1g：10～15mL。
第二方面，本发明还提供一种上述耐腐蚀生漆涂料的制备方法，包括如下步骤：将改性凹凸棒土、改性玻璃鳞片加入到改性生漆中，随后加入KH550，搅拌5～10min；随后加入环氧树脂，再次搅拌5～10min；最后，加入改性二氧化硅，搅拌5～10min，搅拌完成后，即得耐腐蚀生漆涂料。
第三方面，本发明还请求保护上述耐腐蚀生漆涂料在金属防腐中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供的一种耐腐蚀生漆涂料，以改性生漆为主要成膜物质，辅以部分环氧树脂，降低生漆的用量；同时掺入改性凹凸棒土、改性玻璃鳞片、改性二氧化硅，所得涂料的干燥速度快、耐候性好、耐腐蚀性好，综合性能佳。
(2)生漆单独使用时，具有硬度大、机械性能好、耐磨性好的优点，但是仍存在着抗冲击性差、金属附着力差、耐候性差的不足；因此，本发明中使用壳聚糖对生漆进行了改性，壳聚糖中的氨基能够和酚羟基发生作用，形成大的互连分子结构，提高生漆成膜性、干燥速度和耐候性；同时，壳聚糖的正电性能够改善生漆的附着力，易于涂料的整体附着；此外，壳聚糖的使用本身能够提高环氧树脂类涂料的耐碱性，达到综合提高涂料的性能；
改性凹凸棒土、改性玻璃鳞片、改性二氧化硅作为改性填料加入到改性生漆和环氧树脂中，穿插到膜间，具体来说：凹凸棒土是一种链层状结构的物质，具备良好的防腐潜质，通过将凹凸棒土部分钠离子化，有利于凹凸棒土形成更大的比表面积，使得其在涂料中的分散作用更加紧致，提高防腐性能；
改性玻璃鳞片是非常好的防腐材料，直接使用存在着分散性和浸润性差的不足，通过用氢氟酸对玻璃鳞片进行改性后，有利于在其表面形成丰富的基团，经过硅烷偶联剂的作用，可以与环氧树脂作用，形成致密的膜结构，进一步提高涂料的防腐性能；
二氧化硅在涂料中应用的非常广泛，通过使用三甲氧基乙烯基硅烷进行改性，能够极大地降低其极性，利于其分散；同时，通过三甲氧基乙烯基硅烷的使用，引入少量的乙烯基，能够与生漆中的双键发生潜在的作用，进一步强化二氧化硅在涂料体系中的作用，提高涂料的防腐性能。
总之，本发明通过各物质的使用，强化了各物质间的作用，共同促进了涂料优良耐腐蚀性、高耐候性和高机械性能的实现。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
本发明中，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，牌号为1007F；生漆原料为湖北恩施毛坝坝漆；壳聚糖分子量为35kDa。
实施例1
一种耐腐蚀生漆涂料，以重量计，由如下原料制备得到：
改性生漆45g；
环氧树脂25g；
改性凹凸棒土8g；
改性玻璃鳞片5g；
改性二氧化硅3g；
KH550 0.8g。
其中，改性生漆的制备包括如下步骤：将生漆原料置于过滤袋中，离心得滤液；接着将所得滤液流经垫有脱脂棉的450目滤网，得精滤液；最后，将精滤液于室温、60rpm的条件下搅拌8h，搅拌完成后，得精制生漆；随后向所得精制生漆(10g)中加入15mL含壳聚糖(浓度为3wt％)的柠檬酸溶液(浓度为6wt％)，搅拌3h；搅拌完成后，即得所述改性生漆。
其中，所述改性凹凸棒土的制备包括如下步骤：将10g凹凸棒土置于100mL含氯化钠的水溶液(浓度为7wt％)中，随后于75℃下加热搅拌3h；搅拌完成后，过滤、烘干，即得改性凹凸棒土。
其中，改性玻璃鳞片的制备包括如下步骤：将10g玻璃鳞片加入到25g氢氟酸中，搅拌5min；搅拌完成后过滤，并用无水乙醇洗涤至中性，最后干燥，即得改性玻璃鳞片。
其中，改性二氧化硅的制备包括如下步骤：将10g二氧化硅加入到110mL含三甲氧基乙烯基硅烷的乙醇溶液(浓度为4.5wt％)中，随后于65℃下搅拌5h；搅拌完成后，过滤、干燥，即得改性二氧化硅。
本实施例中，还提供一种上述耐腐蚀生漆涂料的制备方法，包括如下步骤：将改性凹凸棒土、改性玻璃鳞片加入到改性生漆中，随后加入KH550，搅拌6min；随后加入环氧树脂，再次搅拌6min；最后，加入改性二氧化硅，搅拌6min，搅拌完成后，即得耐腐蚀生漆涂料。
实施例2
一种耐腐蚀生漆涂料，以重量计，由如下原料制备得到：
改性生漆40g；
环氧树脂25g；
改性凹凸棒土9g；
改性玻璃鳞片6g；
改性二氧化硅4g；
KH550 1g。
其中，改性生漆的制备包括如下步骤：将生漆原料置于过滤袋中，离心得滤液；接着将所得滤液流经垫有脱脂棉的450目滤网，得精滤液；最后，将精滤液于室温、60rpm的条件下搅拌9h，搅拌完成后，得精制生漆；随后向所得精制生漆(10g)中加入20mL含壳聚糖(浓度为3wt％)的柠檬酸溶液(浓度为6wt％)，搅拌2h；搅拌完成后，即得所述改性生漆。
其中，所述改性凹凸棒土的制备包括如下步骤：将10g凹凸棒土置于110mL含氯化钠的水溶液(浓度为6wt％)中，随后于80℃下加热搅拌4h；搅拌完成后，过滤、烘干，即得改性凹凸棒土。
其中，改性玻璃鳞片的制备包括如下步骤：将10g玻璃鳞片加入到28g氢氟酸中，搅拌6min；搅拌完成后过滤，并用无水乙醇洗涤至中性，最后干燥，即得改性玻璃鳞片。
其中，改性二氧化硅的制备包括如下步骤：将10g二氧化硅加入到110mL含三甲氧基乙烯基硅烷的乙醇溶液(浓度为5wt％)中，随后于65℃下搅拌6h；搅拌完成后，过滤、干燥，即得改性二氧化硅。
本实施例中，还提供一种上述耐腐蚀生漆涂料的制备方法，包括如下步骤：将改性凹凸棒土、改性玻璃鳞片加入到改性生漆中，随后加入KH550，搅拌6min；随后加入环氧树脂，再次搅拌6min；最后，加入改性二氧化硅，搅拌6min，搅拌完成后，即得耐腐蚀生漆涂料。
实施例3
一种耐腐蚀生漆涂料，以重量计，由如下原料制备得到：
改性生漆50g；
环氧树脂25g；
改性凹凸棒土10g；
改性玻璃鳞片4g；
改性二氧化硅5g；
KH550 0.8g。
其中，改性生漆的制备包括如下步骤：将生漆原料置于过滤袋中，离心得滤液；接着将所得滤液流经垫有脱脂棉的450目滤网，得精滤液；最后，将精滤液于室温、60rpm的条件下搅拌10h，搅拌完成后，得精制生漆；随后向所得精制生漆(10g)中加入25mL含壳聚糖(浓度为3wt％)的柠檬酸溶液(浓度为6wt％)，搅拌3h；搅拌完成后，即得所述改性生漆。
其中，所述改性凹凸棒土的制备包括如下步骤：将10g凹凸棒土置于120mL含氯化钠的水溶液(浓度为9wt％)中，随后于85℃下加热搅拌2h；搅拌完成后，过滤、烘干，即得改性凹凸棒土。
其中，改性玻璃鳞片的制备包括如下步骤：将10g玻璃鳞片加入到30g氢氟酸中，搅拌5min；搅拌完成后过滤，并用无水乙醇洗涤至中性，最后干燥，即得改性玻璃鳞片。
其中，改性二氧化硅的制备包括如下步骤：将10g二氧化硅加入到140mL含三甲氧基乙烯基硅烷的乙醇溶液(浓度为4.8wt％)中，随后于65℃下搅拌6h；搅拌完成后，过滤、干燥，即得改性二氧化硅。
本实施例中，还提供一种上述耐腐蚀生漆涂料的制备方法，包括如下步骤：将改性凹凸棒土、改性玻璃鳞片加入到改性生漆中，随后加入KH550，搅拌6min；随后加入环氧树脂，再次搅拌6min；最后，加入改性二氧化硅，搅拌6min，搅拌完成后，即得耐腐蚀生漆涂料。
对比例1
一种耐腐蚀生漆涂料，以重量计，由如下原料制备得到：
精制生漆45g；
环氧树脂25g；
改性凹凸棒土8g；
改性玻璃鳞片5g；
改性二氧化硅3g；
KH550 0.8g。
其中，精制生漆的制备包括如下步骤：将生漆原料置于过滤袋中，离心得滤液；接着将所得滤液流经垫有脱脂棉的450目滤网，得精滤液；最后，将精滤液于室温、60rpm的条件下搅拌8h，搅拌完成后，得精制生漆。
其中，所述改性凹凸棒土的制备包括如下步骤：将10g凹凸棒土置于100mL含氯化钠的水溶液(浓度为7wt％)中，随后于75℃下加热搅拌3h；搅拌完成后，过滤、烘干，即得改性凹凸棒土。
其中，改性玻璃鳞片的制备包括如下步骤：将10g玻璃鳞片加入到25g氢氟酸中，搅拌5min；搅拌完成后过滤，并用无水乙醇洗涤至中性，最后干燥，即得改性玻璃鳞片。
其中，改性二氧化硅的制备包括如下步骤：将10g二氧化硅加入到110mL含三甲氧基乙烯基硅烷的乙醇溶液(浓度为4.5wt％)中，随后于65℃下搅拌5h；搅拌完成后，过滤、干燥，即得改性二氧化硅。
本对比例中，还提供一种上述耐腐蚀生漆涂料的制备方法，包括如下步骤：将改性凹凸棒土、改性玻璃鳞片加入到精制生漆中，随后加入KH550，搅拌6min；随后加入环氧树脂，再次搅拌6min；最后，加入改性二氧化硅，搅拌6min，搅拌完成后，即得耐腐蚀生漆涂料。
对比例2
一种耐腐蚀生漆涂料，以重量计，由如下原料制备得到：
改性生漆45g；
环氧树脂25g；
凹凸棒土8g；
改性玻璃鳞片5g；
改性二氧化硅3g；
KH550 0.8g。
其中，改性生漆的制备包括如下步骤：将生漆原料置于过滤袋中，离心得滤液；接着将所得滤液流经垫有脱脂棉的450目滤网，得精滤液；最后，将精滤液于室温、60rpm的条件下搅拌8h，搅拌完成后，得精制生漆；随后向所得精制生漆(10g)中加入15mL含壳聚糖(浓度为3wt％)的柠檬酸溶液(浓度为6wt％)，搅拌3h；搅拌完成后，即得所述改性生漆。
其中，改性玻璃鳞片的制备包括如下步骤：将10g玻璃鳞片加入到25g氢氟酸中，搅拌5min；搅拌完成后过滤，并用无水乙醇洗涤至中性，最后干燥，即得改性玻璃鳞片。
其中，改性二氧化硅的制备包括如下步骤：将10g二氧化硅加入到110mL含三甲氧基乙烯基硅烷的乙醇溶液(浓度为4.5wt％)中，随后于65℃下搅拌5h；搅拌完成后，过滤、干燥，即得改性二氧化硅。
本对比例中，还提供一种上述耐腐蚀生漆涂料的制备方法，包括如下步骤：将凹凸棒土、改性玻璃鳞片加入到改性生漆中，随后加入KH550，搅拌6min；随后加入环氧树脂，再次搅拌6min；最后，加入改性二氧化硅，搅拌6min，搅拌完成后，即得耐腐蚀生漆涂料。
对比例3
一种耐腐蚀生漆涂料，以重量计，由如下原料制备得到：
改性生漆45g；
环氧树脂25g；
改性凹凸棒土8g；
玻璃鳞片5g；
改性二氧化硅3g；
KH550 0.8g。
其中，改性生漆的制备包括如下步骤：将生漆原料置于过滤袋中，离心得滤液；接着将所得滤液流经垫有脱脂棉的450目滤网，得精滤液；最后，将精滤液于室温、60rpm的条件下搅拌8h，搅拌完成后，得精制生漆；随后向所得精制生漆(10g)中加入15mL含壳聚糖(浓度为3wt％)的柠檬酸溶液(浓度为6wt％)，搅拌3h；搅拌完成后，即得所述改性生漆。
其中，所述改性凹凸棒土的制备包括如下步骤：将10g凹凸棒土置于100mL含氯化钠的水溶液(浓度为7wt％)中，随后于75℃下加热搅拌3h；搅拌完成后，过滤、烘干，即得改性凹凸棒土。
其中，改性二氧化硅的制备包括如下步骤：将10g二氧化硅加入到110mL含三甲氧基乙烯基硅烷的乙醇溶液(浓度为4.5wt％)中，随后于65℃下搅拌5h；搅拌完成后，过滤、干燥，即得改性二氧化硅。
本对比例中，还提供一种上述耐腐蚀生漆涂料的制备方法，包括如下步骤：将改性凹凸棒土、玻璃鳞片加入到改性生漆中，随后加入KH550，搅拌6min；随后加入环氧树脂，再次搅拌6min；最后，加入改性二氧化硅，搅拌6min，搅拌完成后，即得耐腐蚀生漆涂料。
将实施例1～2及对比例1～3制备得到的耐腐蚀生漆涂料进行性能测试。其中，干燥时间参照GB/T 1728-2020测定；附着力参照GB/T 1720-2020测定；耐冲击性参照GB/T1732-2020测定；耐酸碱性能参照GB/T 9274-1988测定；耐盐雾性能参照GB/T 1771-2007测定；耐人工老化参照GB/T 1865-2009测定。测试结果见表1所示。
表1耐腐蚀生漆涂料性能测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 干燥时间/h | 6 | 7h | 18 | 12 | 13 |
| 抗冲击性/(kg/cm) | 75 | 72 | 52 | 62 | 65 |
| 附着力/级 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 耐碱性/h | 168 | 160 | 120 | 132 | 144 |
| 耐酸性/h | >120 | >120 | 90 | 100 | 106 |
| 耐盐雾/h | ≥1200 | ≥1200 | 840 | 890 | 900 |
| 耐人工老化/h | ≥700 | ≥700 | 390 | 450 | 470 |
其中，耐碱性的测试具体条件为：100℃下，30％氢氧化钠浸泡；
耐酸性的测试具体条件为：常温下，5％硫酸浸泡。
从表1中可以看到，本发明实施例制备得到的耐腐蚀生漆涂料综合性能优良。
本发明通过上述实施例来说明本发明的技术构思，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品个别原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种耐腐蚀生漆涂料，其特征在于，以重量份计，由如下原料制备得到：
改性生漆30～50份；
环氧树脂20～30份；
改性凹凸棒土6～12份；
改性玻璃鳞片4～8份；
改性二氧化硅3～6份；
KH550 0.8～1.5份。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀生漆涂料，其特征在于，改性生漆的制备包括如下步骤：将生漆原料置于过滤袋中，离心得滤液；接着将所得滤液流经垫有脱脂棉的450目滤网，得精滤液；最后，将精滤液于室温、60rpm的条件下搅拌8～12h，搅拌完成后，得精制生漆；随后向所得精制生漆中加入含壳聚糖的柠檬酸溶液，搅拌1～3h；搅拌完成后，即得所述改性生漆。
3.根据权利要求2所述的一种耐腐蚀生漆涂料，其特征在于，精制生漆与含壳聚糖的柠檬酸溶液的用量比为1g：1～3mL，柠檬酸溶液的浓度为6wt％，柠檬酸溶液中壳聚糖的含量为3wt％。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀生漆涂料，其特征在于，所述改性凹凸棒土的制备包括如下步骤：将凹凸棒土置于含氯化钠的水溶液中，随后加热搅拌；搅拌完成后，过滤、烘干，即得改性凹凸棒土；其中，氯化钠的浓度为6～10wt％；凹凸棒土与含氯化钠的水溶液的用量比为1g：10～15mL。
5.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀生漆涂料，其特征在于，改性凹凸棒土的制备过程中，加热搅拌的温度为75～90℃，加热搅拌时间为2～5h。
6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀生漆涂料，其特征在于，改性玻璃鳞片的制备包括如下步骤：将玻璃鳞片加入到氢氟酸中，搅拌5～8min；搅拌完成后过滤，并用无水乙醇洗涤至中性，最后干燥，即得改性玻璃鳞片；其中，玻璃鳞片和氢氟酸的质量比为1:2～3。
7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀生漆涂料，其特征在于，改性二氧化硅的制备包括如下步骤：将二氧化硅加入到含三甲氧基乙烯基硅烷的乙醇溶液中，随后于65℃下搅拌4～8h；搅拌完成后，过滤、干燥，即得改性二氧化硅。
8.根据权利要求7所述的一种耐腐蚀生漆涂料，其特征在于，三甲氧基乙烯基硅烷的浓度为4.5～5wt％，二氧化硅和含三甲氧基乙烯基硅烷的乙醇溶液的用量比为1g：10～15mL。
9.一种权利要求1～8任一项所述耐腐蚀生漆涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将改性凹凸棒土、改性玻璃鳞片加入到改性生漆中，随后加入KH550，搅拌5～10min；随后加入环氧树脂，再次搅拌5～10min；最后，加入改性二氧化硅，搅拌5～10min，搅拌完成后，即得耐腐蚀生漆涂料。
10.一种权利要求1～8任一项所述耐腐蚀生漆涂料在金属防腐中的应用。
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