CN1709994A - 防腐、防水纳米工业涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新的工业涂料，该涂料由以下重量份的两种原料组成：A组分95～105份、B组分2～8份；其中，A组分由以下原料制成：成膜物、颜料、填充剂、助剂、复合纳米分散液和溶剂；B组分由以下两种原料制成：纳米级Sb2O3和混合有机溶剂载体。本发明涂料具有下述优点：在常温下具有显著的重防腐性能，耐酸性、耐碱性、耐盐雾、耐油性、耐化学试剂、耐候性、抗紫外线等性能优异；具有优异的防火性和防水性；涂膜附着力好，成膜速度快，性能稳定，能够有效的满足海上设施、船舶、沿海钢铁构件、水泥等防腐蚀要求以及桥梁、桥墩、涵洞、地下工程的防腐防水要求和化工厂、石油、天然气的贮罐、管道等的重防腐要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业涂料，尤其涉及一种防腐、防水工业涂料及其制备方法，属于化工领域。
背景技术
随着现代工业的发展，一批新兴工业领域的出现和许多现代工程的兴建，对防腐涂料承受环境的能力和使用寿命提出了更高的要求。常用的防腐涂料已不能满足这些需要。近年来国内外针对大型设备的重防腐问题，研发出许多新型防腐蚀涂料，如氯磺化聚乙烯、氯化橡胶等。这些涂料虽然各具优点，但仍属于封闭性的防护涂层，一旦涂层破坏，材料很快就被腐蚀。而且，这些涂料普遍存在易老化、不耐有机溶剂、有毒、污染环境等弊病，因此其使用范围受到限制。自九十年代起，涂料工作者开始尝试将纳米材料引入涂料中，但由于纳米材料粒径小，比表面积很大，在使用中易发生团聚，因而大大阻碍纳米性能的发挥。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种纳米工业涂料，该纳米工业涂料以防腐、防火、防水为主要功能，兼有其他一般涂料的功能。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术途径来实现的：
一种纳米防腐、防水工业涂料，由以下重量份的原料制成：
A组分95～105份、B组分2～8份。A组分和B组分单独包装。A组分和B组分单独包装。优选为：A组分100份、B组分5份。
其中，A组分由以下重量百分比的原料制成：成膜物30～50％、颜料10～25％、填充剂5～20％、助剂0.1～5.0％、复合纳米分散液1～10％、溶剂20～30％。
优选为：成膜物40～50％、颜料12～20％、填充剂9～15％、助剂0.1～1.0％、复合纳米分散液4～6％、溶剂20～30％。
B组分由以下重量百分比的原料制成：纳米Sb2O3(粒径小于100nm)1～5％，载体95～99％。优选为：纳米Sb2O3 1～3％，载体99～97％。
上述原料中，所述的成膜物为高氯化聚乙烯、环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、邻苯二甲酸二丁酯中的任一种或它们混合物的任一种。
所述的颜料为超细锌粉、玻璃鳞片、聚磷酸铝、磷酸锌、氧化铁红、氧化铁黄中的任一种或它们混合物的任一种。优选为玻璃鳞片、磷酸锌、氧化铁红和氧化铁黄中的任一种或它们混合物的任一种。
所述的填充剂为超细硅酸铝、云母粉、滑石粉、钛白粉、立德粉、轻质碳酸钙、氧化锌、氧化铝中的任一种或它们混合物的任一种。优选为滑石粉、轻质碳酸钙、钛白粉中的任一种或它们混合物的任一种。
所述的复合纳米分散液，包括纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米二氧化钛等多种纳米材料及其润湿剂、分散剂等。该分散液可购自于浙江省上虞市宇达化工有限公司，其商品名为“宇达牌”复合纳米分散液。
所述的助剂包括成膜助剂、防沉剂、消泡剂、增稠剂、流平剂、阻燃剂、抗菌剂等。优选为消泡剂(PRS-6A)和硅烷偶联剂(KH-550)。
所述的溶剂可以是有机溶剂之异丙醇、乙酸乙酯、二甲苯、乙二醇、丁醇中的任一种或它们混合物的任一种。优选为二甲苯与丁醇的混合溶剂，其中二甲苯与丁醇的重量比例为3～6∶7～4。
所述的载体为二甲苯、乙二醇、丁醇等有机溶剂中的任一种或它们混合物的任一种。优选为将二甲苯、乙二醇和丁醇按4∶3∶3重量比例配制的混合溶剂。
本发明所用到的原料均可从市场购买得到，其规格符合化工标准。
本发明的另一目的是提供一种制备本发明涂料的方法，包括以下步骤：
1、按以下方法制备A组分：
1)将成膜物和溶剂用量的40-50％混合在一起高速搅拌，得混合液1；
2)将颜料、填充剂和其余溶剂搅拌，得混合液2；
3)将混合液1和混合液2混合在一起后均匀搅拌，再加入助剂、复合纳米分散液，高速均匀分散，并研磨至涂料细度达到30-40μm备用；
2、按以下方法制备B组分：
将纳米级Sb2O3和载体按以下重量比例混合：1～5∶99～95，搅拌即得，备用；
3、将A、B双组分按95～105∶2～8的重量比例混合均匀，即得本发明涂料。
本发明在涂料的生产过程中，将不同的纳米材料分别引入到涂料中。其中，纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米二氧化钛等多种纳米材料及其润湿剂、分散剂等是通过复合纳米分散液的形式，在A组分引入的；而纳米级三氧化二锑则是通过其特定的载体，即二甲苯、乙二醇、丁醇等溶剂中的一种或多种引入到涂料的B组分之中。
本发明首次将纳米Sb2O3以催化剂的形式应用于涂料成膜过程中。在纳米Sb2O3结构中，由于材料处于纳米尺度范围，材料表面的比表面积很大，导致材料表面电子配位不足，从而极大地增加了材料的表面活性；另一方面，由于锑原子的电子构型为〔Kr〕4d105s25p3，处于半稳定状态，在涂膜的交联固化反应过程中，可以实现Sb+5、Sb+3相互间的转化，因此，纳米Sb2O3在涂膜固化过程中可起到显著的催化作用。
本发明涂料具有以下主要优点：
1、在常温下具有显著的重防腐性能，涂膜耐酸性、耐碱性、耐盐雾、耐油性、耐化学试剂、耐候性、抗紫外线性能优异。
2、具有优异的防火性和防水性。
3、涂膜附着力好，成膜速度快，性能稳定。
总之，本发明涂料是一种复合型重防腐涂料，涂膜具有高效保温、重防腐等多种功能，能够有效满足常温环境下(低于100℃)海上设施、船舶、沿海钢铁构件、水泥等防腐蚀要求，桥梁、桥墩、涵洞、地下工程防腐防水要求以及化工厂、石油、天然气的贮罐、管道等的防腐要求。
以下通过实施例来进一步描述本发明的有益效果，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的范围。
具体实施方式
[实施例1]
1、A组分的制备：
按下述重量(单位：Kg)称取各原料：
高氯化聚乙烯24Kg、环氧树脂10Kg、邻苯二甲酸二丁酯6Kg、磷酸锌9Kg、轻质碳酸钙3.3Kg、钛白粉6Kg、混合溶剂(二甲苯∶丁醇＝5∶5)30Kg、氧化铁红6Kg、复合纳米分散液5Kg、硅烷偶联剂(KH-550)0.4Kg、消泡剂(PRS-6A)0.3Kg。
制备工艺：
1)将高氯化聚乙烯、环氧树脂、邻苯二甲酸二丁酯溶于40％用量的混合溶剂中，搅拌静置4小时后，高速分散20-30分钟(转速800rpm)后，得混合液1；
2)将玻璃鳞片、磷酸锌、轻质碳酸钙、钛白粉、氧化铁红等溶于60％用量的混合溶剂中，静置1小时后，得混合液2；
3)将混合液1与混合液2混合，搅拌均匀后，分别加入复合纳米分散液、硅烷偶联剂、消泡剂等，高速分散20-30分钟(转速1000rpm)；
4)用三辊研磨机研磨至涂料细度达到30-40μm。
2、B组分的制备：
按下述重量称取各原料：粒径为40nm的Sb2O3 2Kg，载体(混合溶剂：二甲苯∶丁醇∶乙二醇＝4∶3∶3)98Kg。
具体配制方法为：
1)将二甲苯、乙二醇、丁醇按以下重量比例混合：4∶3∶3。搅拌后得载体；
2)将纳米级Sb2O3和载体按以下重量比例混合：2∶98。搅拌后即得。
3、将10kgA组分和0.5kgB组分混合均匀即得本发明涂料，在24小时内使用。
本实施例涂料颜色为淡红色，漆膜柔韧性好，附着力强，耐酸性、耐碱性、耐油性、耐盐雾性、耐候性、抗紫外线性能优异，防火防水性好，在腐蚀环境严重的海洋被用作船底防锈底漆，效果良好。
[实施例2]
1、A组分的制备：
按下述重量称取各原料：有机硅26Kg、邻苯二甲酸二丁酯6Kg、混合溶剂(二甲苯∶丁醇＝4∶6)20Kg、玻璃鳞片12Kg、滑石粉9Kg、钛白粉6Kg、高氯化聚乙烯15Kg、氧化铁黄0.3Kg、复合纳米分散液5Kg、硅烷偶联剂(KH-550)0.4Kg、消泡剂(PRS-6A)0.3Kg。
制备工艺：
1)将有机硅、高氯化聚乙烯、邻苯二甲酸二丁酯溶于45％用量的混合溶剂中，静置4小时后，高速分散20-30分钟(转速800rpm)，得混合液1；
2)将玻璃鳞片、滑石粉、钛白粉、氧化铁黄等溶于55％用量的混合溶剂中，搅拌均匀后，得混合液2；
3)将混合液1和混合液2混合，搅拌均匀后，加入复合纳米分散液、硅烷偶联剂、消泡剂等，高速分散20-30分钟(转速1000rpm)。
4)用三辊研磨机研磨至涂料细度达到30-40μm。
2、B组分的制备：
按下述重量称取各原料：粒径为40nm的Sb2O3 2Kg，载体(混合溶剂：二甲苯∶丁醇∶乙二醇＝4∶3∶3)98Kg。
具体配制方法为：
1)将二甲苯、乙二醇、丁醇按以下重量比例混合：4∶3∶3搅拌，得混合有机溶剂；
2)将纳米Sb2O3和混合有机溶剂按以下重量比例混合：2∶98，搅拌即得，备用。
3、将10kgA组分和0.5kgB组分混合均匀即得本发明涂料，在24小时内使用。
本实施例涂料颜色为黄色，漆膜干燥时间快(表干20-30分钟，实干8-9小时)，附着力强，柔韧性好，耐酸性、耐碱性、耐油性、耐盐雾性、耐候性、抗紫外线性能优异，防火防水性好，可作为常温环境下(低于100℃)使用的各种输送管道、贮存罐的防护涂层。
本发明实施例1和2所制备的涂料经国家建筑材料测试中心检验各项防腐蚀指标，测试结果如下：
| 检验项目 | 检验值 | 参照标准 | |
| 耐酸性(10％HCl，288h) | 漆膜无起泡、剥落、裂纹 | GB/T 1763-1989 | |
| 耐碱性(15％NaOH，288h) | 漆膜无起泡、剥落、裂纹 | ||
| 耐水性(288h) | 漆膜无起泡、剥落、裂纹 | GB/T 1733-1993 | |
| 耐油性(120#溶剂油，168h) | 无异常 | ||
| 耐中性盐雾(600h) | 漆膜无起泡、剥落、裂纹 | GB/T 1771-1991 | |
| 耐人工老化(500h) | 外观 | 无开裂、起泡、剥落 | GB/T 1865-1997 |
Claims (9)
1.一种防腐、防水的纳米工业涂料，由以下重量份的两种组分组成：A组分95～105份、B组分2～8份；两种组分单独包装；其中，A组分由以下重量百分比的原料制成：成膜物30～50％、颜料10～25％、填充剂5～20％、助剂0.1～5.0％、复合纳米分散液1～10％、溶剂20～30％；B组分由以下重量百分比的原料制成：粒径小于100nm的Sb2O3 1～5％、载体95～99％；
所述的成膜物为下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：高氯化聚乙烯、环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、邻苯二甲酸二丁酯；所述的颜料为下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：超细锌粉、玻璃鳞片、聚磷酸铝、磷酸锌、氧化铁红、氧化铁黄；所述的填充剂为下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：超细硅酸铝、云母粉、滑石粉、钛白粉、立德粉、轻质碳酸钙、氧化锌、氧化铝；所述的助剂包括消泡剂和硅烷偶联剂；所述溶剂为下述有机溶剂中的任一种或它们混合物的任一种：异丙醇、乙酸乙酯、二甲苯、乙二醇、丁醇；所述的B组分中的载体为下述溶剂中的任一种或它们混合物的任一种：二甲苯、乙二醇、丁醇。
2.按照权利要求1的工业涂料，其特征是两种组分的重量份是：A组分100份、B组分5份；其中A组分由以下重量百分比的原料制成：成膜物40％、颜料15％、填充剂9.3％、助剂0.7％、复合纳米分散液5％、溶剂30％；B组分由以下重量百分比的原料制成：粒径小于100nm的Sb2O3 2％，载体98％。
3.按照权利要求1的工业涂料，其特征是所述的成膜物选自下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：高氯化聚乙烯、环氧树脂、有机硅树脂、邻苯二甲酸二丁酯。
4.按照权利要求1的工业涂料，其特征是所述的颜料选自下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：磷酸锌、氧化铁红、玻璃鳞片、氧化铁黄。
5.按照权利要求1的工业涂料，其特征是所述的填充剂选自下述材料中的任一种或它们混合物的任一种：轻质碳酸钙、钛白粉、滑石粉。
6.按照权利要求1的工业涂料，其特征是所述的助剂为硅烷偶联剂和消泡剂。
7.按照权利要求1的工业涂料，其特征是所述的溶剂为二甲苯与丁醇组成的混合溶剂。
8.按照权利要求1的工业涂料，其特征是所述的载体为二甲苯、乙二醇和丁醇组成的混合溶剂。
9.一种制备权利要求1所述涂料的方法，包括如下步骤：
(1)按以下方法制备A组分：
1)取40-50％体积的溶剂与成膜物混合在一起，高速搅拌，得混合液1；
2)将颜料、填充剂和其余溶剂混合、搅拌，得混合液2；
3)将混合液1和混合液2混合在一起，均匀搅拌后，再加入助剂、复合纳米分散液，高速均匀分散，并研磨至涂料细度达到30-40μm，备用；
(2)按以下方法制备B组分：
将纳米级Sb2O3和载体按1～5∶99～95重量比例混合后，搅拌均匀备用；
(3)将A、B双组分按95～105∶2～8的重量份比例混合均匀，即得本发明涂料。
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