專利名稱：一種海洋重防腐環(huán)氧富鋁納米涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂料技術(shù)，尤其是一種海洋重防腐環(huán)氧富鋁納米涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，金屬腐蝕是當(dāng)前面臨的一個(gè)十分嚴(yán)重的問題。粗略估計(jì)，每年因腐蝕而造成的金屬結(jié)構(gòu)、設(shè)備及材料的損失，大約相當(dāng)于當(dāng)年金屬產(chǎn)量的20%-40%，全世界每年因腐蝕而報(bào)廢的金屬達(dá)I億噸以上，經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的1.5%-3.5%。在中國(guó)，由于金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失每年高達(dá)300億元以上，占國(guó)民生產(chǎn)總值的4%。尤其在海洋環(huán)境中的海洋腐蝕，金屬等構(gòu)件在海洋環(huán)境中發(fā)生的腐蝕，它造成的危害十分嚴(yán)重。隨著近些年我國(guó)海洋戰(zhàn)略的布局，在海洋大氣環(huán)境中的石油平臺(tái)等金屬設(shè)備腐蝕問題日益受到重視。對(duì)于常規(guī)的金屬設(shè)備防腐蝕最有效、最常用的方法之一是在金屬表面涂敷防腐蝕涂層，以隔絕腐蝕介質(zhì)與金屬基體。富鋅涂料是一種耐腐蝕性能優(yōu)異的重防腐涂料，己廣泛應(yīng)用到工業(yè)防腐的各個(gè)領(lǐng)域。隨著人類向海洋大舉挺進(jìn)，海洋經(jīng)濟(jì)和海洋產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步升級(jí)和向多元化發(fā)展，人們對(duì)于環(huán)氧富鋅涂料提出了更高的要求，例如高防護(hù)性能、低資源消耗及環(huán)境生態(tài)友好等。目前，防腐涂料的開發(fā)已不再是僅僅注重涂料的防護(hù)性，科研人員一直試圖在提高防腐涂料防護(hù)性能的同時(shí)提高其綜合性能。比如涂料成膜后涂層整體的質(zhì)量，高耐海水腐蝕性、抗劃傷性能等是其重要的特征。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01010591241公開了一種含鎂-鎳的耐海洋氣候防腐處理用的涂料，涂料配方涉及一種耐海洋氣候工程零件防腐處理用的涂料，所述涂料配方以下述配比:鋁鋅硅合金粉:有機(jī)溶劑:納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑:去離子水:粘結(jié)劑:腐蝕抑制劑:分散劑:增稠劑=30.0-50.0g: 10.0-25.0mL: 1.0-4.0g: 15.0-30.0mL: 2.0-5.0g: 1.0-3.0g: 0.1-2.0mL: 0.1-2.0g,其中所述鋁鋅硅合金粉由 Al、Zn、S1、Mg、Ni 組成。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01110008770公開了一種含鎳的耐海洋氣候防腐處理用的涂料，涂料配方以下述配比:鋁鋅硅合金粉:有機(jī)溶劑:納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑:去離子水:粘結(jié)劑:腐蝕抑制劑:分散劑:增稠劑=30.0-50.0g: 10.0-25.0mL: 1.0-4.0g: 15.0-30.0mL: 2.0-5.0g: 1.0-3.0g: 0.1-2.0mL: 0.1-2.0g,其中所述鋁鋅硅合金粉由 Al、Zn、S1、Ni 組成。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01110008863公開了一種含鎳-錳的耐海洋氣候防腐處理用的涂料，涂料配方以下述配比:鋁鋅硅合金粉:有機(jī)溶劑:納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑:去離子水:粘結(jié)劑:腐蝕抑制劑:分散劑:增稠劑=30.0-50.0g: 10.0-25.0mL: 1.0-4.0g:15.0-30.0mL: 2.0-5.0g: 1.0-3.0g: 0.1-2.0mL: 0.1-2.0g,其中所述鋁鋅硅合金粉由
Al、Zn、S1、Ni 和 Mn 組成。以上三個(gè)公開的發(fā)明中的涂料均為水溶性 鋁鋅硅涂料，雖然突破了目前鋁鋅硅涂層主要采用熱鍍方法制備的約束。但是制備溫度仍然較高。
中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01210254110公開了一種水性環(huán)氧富鋅底漆及其制備方法，所述水性丙烯酸聚氨酯面漆包括A組分、B組分和C組分，按照重量份配比，所述A組分包括:水性環(huán)氧樹脂17-20份，去離子水0.3-0.5份，消泡劑0.1-0.2份，基材潤(rùn)濕劑0.02-0.03份；所述B組包括:改性多元胺固化劑5-6份，消泡劑0.04-0.07份，防沉觸變劑0.2-0.4份，去離子水4-6份，水性偶聯(lián)劑0.03-0.08份；所述C組分包括:納米級(jí)鋅粉68-70 份。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01210374279公開了一種水性環(huán)氧富鋅底漆及其制備方法，水性環(huán)氧富鋅底漆由主劑和固化劑組成，主劑和固化劑的質(zhì)量配比為4:1 ;主劑的組成為:成膜助劑，防沉劑一，防沉劑二，胺類環(huán)氧固化劑，分散劑，消泡劑，填料和鋅粉；固化劑的組成為:環(huán)氧乳液，防沉劑三，防閃銹劑和去離子水。制備方法包括如下步驟:主劑和固化劑的制備以及主 劑和固化劑按照質(zhì)量配比=4/1的比例進(jìn)行配漆。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01210486877公開了環(huán)氧富鋅重防腐涂料的制備方法包括以下步驟:制備主漆，稱取水性環(huán)氧樹脂500-550公斤至反應(yīng)釜中，啟動(dòng)高速分散機(jī)，控制轉(zhuǎn)速在700-800r/min ;稱取去離子10-12公斤，聚氨酯流平劑(PUR — 40) 3-4公斤；消泡劑(T4505) 2-3公斤；基材潤(rùn)濕劑(BYK346) 1-2公斤，依次投入反應(yīng)釜中，控制轉(zhuǎn)速在800-1000r/min,攪拌 30_40min，取出。以上三個(gè)發(fā)明專利主要為水性防腐涂料，水性防腐涂料目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格較高，實(shí)際應(yīng)用市場(chǎng)目前仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于雙組份溶劑型防腐涂料，另外以上三個(gè)發(fā)明專利公開的涂料中防腐主要組成部分為鋅粉，由于鋅的電極電位低于鐵的電極電位，故環(huán)氧富鋅涂料中的鋅可起到犧牲陽極保護(hù)作用，另一方面，環(huán)氧富鋅涂層也阻礙了腐蝕介質(zhì)的滲透，使環(huán)氧富鋅涂料具有非常好的防腐蝕作用，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)由于鋁的電極電位同樣低于鐵的電極電位，故鋁同樣可起到犧牲陽極保護(hù)作用，在起到保護(hù)作用的同時(shí)，由于鋁在室溫時(shí)的理論密度為2.69克/立方厘米，鋅密度為7.14克/立方厘米，同樣體積的情況下采用鋁作為犧牲陽極保護(hù)材料的成本更低，而其效果等同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種海洋重防腐環(huán)氧富鋁納米涂料及其制備方法，該涂料能夠顯著提高涂層在海洋大氣環(huán)境中的抗腐蝕能力。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種海洋重防腐環(huán)氧富鋁納米涂料，其由甲乙兩種組分按照質(zhì)量配比為18:1構(gòu)成，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，甲組分包括以下組分和含量:
環(huán)氧樹脂14-18份；
羥基丙烯酸樹脂3-6份；
納米鋁粉125-145份；
滑石粉3-6份；
硫酸鋇2-4份；
防沉助劑3-5份；
分散助劑1-2份；溶劑10-13份；
按質(zhì)量份數(shù)比計(jì)，乙組分包括以下組分和含量:
固化劑50-60份；
溶劑40-50份。所述環(huán)氧樹脂為E44環(huán)氧樹脂。所述納米鋁粉粒徑為100納米。所述防沉助劑為有機(jī)膨潤(rùn)土粉。所述分散助劑為大豆卵磷脂。所述甲乙組分中使用同一種溶劑，甲乙組分中，所述溶劑均為二甲苯和正丁醇按照體積比5:1配制而成 。所述固化劑為腰果酚改性聚酰胺樹脂。海洋重防腐環(huán)氧富鋁納米涂料的按照以下方法配制，步驟包括:
(1)按配方量將環(huán)氧樹脂和羥基丙烯酸樹脂加入攪拌器中，在300r/min的速度的攪拌下，按照順序依次加入溶劑、滑石粉、硫酸鋇、防沉助劑、分散助劑，再以1500r/min的速度攪拌下緩慢加入納米鋁粉，攪拌時(shí)間為30分鐘，得到甲組分；
(2)按配方量將固化劑腰果酚改性聚酰胺樹脂加入備料鍋中，在1000r/min的速度的攪拌下，加入溶劑，高速分散10分鐘，得到乙組分；
(3)施工時(shí)需將所述甲組分、乙組分按配方量質(zhì)量配比為18:1，混合，均勻攪拌，靜置10分鐘后即可使用。本發(fā)明中，環(huán)氧樹脂和羥基丙烯酸樹脂作為環(huán)氧富鋁納米涂料的主要成膜物質(zhì)，利用兩種樹脂協(xié)同作用，既能起到對(duì)鋼鐵基體很好的無論隔絕封閉作用，阻擋和隔離侵蝕性介質(zhì)，提高鋼鐵基體抗腐蝕能力，環(huán)氧樹脂和羥基丙烯酸樹脂作為主要成膜物質(zhì)在鋼鐵基體表面形成的涂層中能夠阻斷陰極反應(yīng)，提高涂料涂層耐腐效果。納米鋁粉作為防銹主體成分加入，因?yàn)殇X的電位相對(duì)與鋼鐵基體較負(fù)，我們加入納米鋁粉的作用就是起到犧牲陽極作用，因?yàn)殡S著電流的不斷流動(dòng)，陽極材料不斷消耗掉.鋁粉作為犧牲陽極材料，能夠有效的通過電化學(xué)作用保護(hù)鋼鐵基體免遭電化學(xué)腐蝕。另外鋁粉相比較鋅粉，雖然都起到犧牲陽極保護(hù)作用，但同等質(zhì)量情況下鋁粉體積更大，也就是說相對(duì)成本會(huì)更低。形成的涂層中的鋁粉為納米材料，具有小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，能夠形成致密的漆膜，可同時(shí)從物理作用上有效阻隔空氣等對(duì)鋼鐵表面的侵蝕?；酆土蛩徜^作為顏料填料加入，兩者的協(xié)同加入能有效提高涂層一次噴涂的厚度，并有效的改善涂層表面的耐損傷能力，有效降低整體涂料成本。有機(jī)膨潤(rùn)土粉的加入主要作用是防止金屬粉、滑石粉和硫酸鋇這些主要固體成分在涂料中的沉降，能夠改善金屬粉、滑石粉和硫酸鋇的穩(wěn)定性和相容性。大豆卵磷脂的加入使得金屬粉、滑石粉和硫酸鋇微小顆粒更容易分散和攪拌均勻，大豆卵磷脂能夠完善金屬粉、滑石粉和硫酸鋇的親水親油平衡值，有效的控制出現(xiàn)凝絮，并有效提高鋁粉、滑石粉和硫酸鋇形成涂層后的遮蓋力，以及在涂料漿液中的穩(wěn)定性和黏度。腰果酚改性聚酰胺樹脂作為固化劑最后加入，主要考慮本涂料中主要成膜物質(zhì)為環(huán)氧樹脂和羥基丙烯酸樹脂，腰果酚改性聚酰胺樹脂表面能低，對(duì)底材潤(rùn)濕性好，其作為固化劑加入后的涂料形成的涂層與鋼鐵基體附著力優(yōu)異。以上所有物質(zhì)的按順序和質(zhì)量比混合攪拌而成涂料，其中各物質(zhì)能最大限度的發(fā)生協(xié)同效應(yīng)，在鋼鐵基體形成的涂層具有較強(qiáng)的防腐蝕效果。實(shí)例效果，按照ISO 9227-2006鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行中性鹽霧測(cè)試的耐中性鹽霧時(shí)間
權(quán)利要求
1.一種海洋重防腐環(huán)氧富鋁納米涂料，其特征是，其由甲乙兩種組分按照質(zhì)量配比為18:1構(gòu)成，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，甲組分包括以下組分和含量 環(huán)氧樹脂14-18份； 羥基丙烯酸樹脂3-6份； 納米鋁粉125-145份； 滑石粉3-6份； 硫酸鋇2-4份； 防沉助劑3-5份； 分散助劑1-2份； 溶劑10-13份； 按質(zhì)量份數(shù)比計(jì)，乙組分包括以下組分和含量 固化劑50-60份； 溶劑40-50份。
2.一種海洋重防腐環(huán)氧富鋁納米涂料，其特征是，其由甲乙兩種組分按照質(zhì)量配比為18:1構(gòu)成，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，甲組分包括以下組分和含量 環(huán)氧樹脂16份； 羥基丙烯酸樹脂4份； 納米鋁粉140份； 滑石粉4份； 硫酸鋇2份； 防沉助劑6份； 分散助劑I份； 溶劑12份； 按質(zhì)量份數(shù)比計(jì)，乙組分包括以下組分和含量 固化劑60份； 溶劑40份。
3.如權(quán)利要求I或2所述的涂料，其特征是，所述環(huán)氧樹脂為E44環(huán)氧樹脂。
4.如權(quán)利要求I或2所述的涂料，其特征是，所述納米鋁粉粒徑為100納米。
5.如權(quán)利要求I或2所述的涂料，其特征是，所述防沉助劑為有機(jī)膨潤(rùn)土粉。
6.如權(quán)利要求I或2所述的涂料，其特征是，所述分散助劑為大豆卵磷脂。
7.如權(quán)利要求I或2所述的涂料，其特征是，所述甲乙組分中使用同一種溶劑，甲乙組分中，所述溶劑均為二甲苯和正丁醇按照體積比5:1配制而成。
8.如權(quán)利要求I或2所述的涂料，其特征是，所述固化劑為腰果酚改性聚酰胺樹脂。
9.一種如權(quán)利要求I或2所述海洋重防腐環(huán)氧富鋁納米涂料的制備方法，其特征是，步驟包括 (1)按配方量將環(huán)氧樹脂和羥基丙烯酸樹脂加入攪拌器中，在300r/min的速度的攪拌下，按照順序依次加入溶劑、滑石粉、硫酸鋇、防沉助劑、分散助劑，再以1500r/min的速度攪拌下緩慢加入納米鋁粉，攪拌時(shí)間為30分鐘，得到甲組分； (2)按配方量將固化劑腰果酚改性聚酰胺樹脂加入備料鍋中，在1000r/min的速度的攪拌下，加入溶劑，高速分散10分鐘，得到乙組分； (3)施工時(shí)需將所述甲組分、乙組分按配方量質(zhì)量配比為18:1，混合，均勻攪拌，靜置·10分鐘后即可使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海洋重防腐環(huán)氧富鋁納米涂料，由甲乙兩種組分按照質(zhì)量配比為18:1構(gòu)成，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，環(huán)氧樹脂14-18份；羥基丙烯酸樹脂3-6份；納米鋁粉125-145份；滑石粉3-6份；硫酸鋇2-4份；防沉助劑3-5份；分散助劑1-2份；溶劑10-13份；按質(zhì)量份數(shù)比計(jì)，乙組分包括以下組分和含量固化劑50-60份；溶劑40-50份。本發(fā)明還公開了該涂料的制備方法。采用本發(fā)明，漆膜中的納米鋁粉含量高，成本低廉，工藝簡(jiǎn)單，無需特殊設(shè)備。本發(fā)明通過制備的涂層與基體結(jié)合力強(qiáng)，同時(shí)與其它各種附加涂層也有較好的結(jié)合力在海洋大氣環(huán)境中耐腐性能優(yōu)秀，使用壽命長(zhǎng)，可應(yīng)用于海洋大氣環(huán)境的鉆井平臺(tái)、橋梁等鋼鐵構(gòu)造物的重防腐涂料。
文檔編號(hào)C09D163/02GK103254735SQ201310187129
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月20日
發(fā)明者邢士波, 李曉剛, 李麗, 崔國(guó)華, 董超芳, 楊體紹 申請(qǐng)人:邢士波