本發(fā)明涉及一種防腐涂料技術(shù)，具體說，涉及一種納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹脂材料應用在防腐涂料中時，例如在最為典型的腐蝕環(huán)境時由于海水和海洋性大氣的嚴重腐蝕性，在鹽水浸泡和紫外輻射的聯(lián)合作用下，復合涂層會失去防腐的效果，其失效過程分為四個階段：電解質(zhì)溶液快速滲入；熱輻射引起的涂層孔隙率增加；紫外線誘導產(chǎn)生的涂層內(nèi)高分子鍵斷裂破壞；末期光降解緩慢以及生成的腐蝕產(chǎn)物堵塞涂層空隙。其中紫外輻射對涂層的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：失效初期以紫外輻射所產(chǎn)生的熱輻射破壞作用為主，后期則表現(xiàn)為紫外線誘導有機涂層內(nèi)自由基反應，涂層會很快失效。因此，針對金屬的防腐涂料，急需解決防腐涂層在高腐蝕環(huán)境下的穩(wěn)定性，特別是降低紫外輻射對涂層的破壞作用。
為了提高防腐涂料的耐腐蝕能力，需要研究多種不同材料之間的配比組合，并開發(fā)新的制備方法。目前，氧化硅、氧化鋅、氧化鋁、蒙脫土、氧化鈦、碳酸鈣等納米粉體以及碳納米管等材料成功應用于有機涂料的改性，然而不同材料各有優(yōu)劣勢，特別是增強改性后的失效時間的長短，直接影響改性后防腐涂層的有效使用壽命。
納米稀土氧化物，是一種新型多功能精細無機產(chǎn)品。由于其表現(xiàn)出許多不同于微米級塊體稀土氧化物的特殊性質(zhì)，例如小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應、宏觀量子效應等等，可以用于提高和改善結(jié)構(gòu)陶瓷的強度、韌性，也可以改善功能陶瓷的陽離子遷移率，在半導體微波介質(zhì)、氣敏元件中也起到重要作用，同時其具有的較大的比表面積可以明顯增強其光吸收特性。因此可極大的發(fā)揮稀土本征的活性同時減少稀土的使用量。
但是，現(xiàn)在涂料中對于納米稀土氧化物的應用是一個空白。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料，具有良好的抗紫外性和耐氣候性。
技術(shù)方案如下：
一種納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料，包括：環(huán)氧樹脂、納米稀土氧化物、硅烷偶聯(lián)劑、助劑，按重量百份比計，環(huán)氧樹脂100％，納米稀土氧化物占環(huán)氧樹脂重量的0.5％～5％；硅烷偶聯(lián)劑占環(huán)氧樹脂重量的0.01％～0.5％；助劑占環(huán)氧樹脂重量的0.5％～5％。
進一步：納米稀土氧化物粉體選用稀土元素釔、鈰、鑭、釹、鐠、銪組成的單元素或雙元素的納米稀土氧化物。
進一步：環(huán)氧樹脂選用水性環(huán)氧樹脂；助劑選用分散劑、消泡劑、增強劑、催化劑、抗氧劑中的一種或幾種。
進一步：硅烷偶聯(lián)劑選用KH550、KH560、KH151或者KH171中至少一種。
本發(fā)明所解決的另一個技術(shù)問題是提供一種納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料及其制備方法，得到的納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料具有良好的抗紫外性和耐氣候性。
技術(shù)方案如下：
一種納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料的制備方法，包括：
將硅烷偶聯(lián)劑水解，得到硅醇溶液；
將納米稀土氧化物按計量比加入硅醇溶液，加熱并均勻攪拌，過濾，洗滌，烘干得到改性納米稀土氧化物粉體；
準確稱量環(huán)氧樹脂和各種助劑，連同表面處理的納米稀土氧化物加入高速攪拌混合機內(nèi)，充分混合和分散，得到納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料；納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料包括環(huán)氧樹脂、納米稀土氧化物、硅烷偶聯(lián)劑、助劑，按重量百份比計，環(huán)氧樹脂100％，納米稀土氧化物占環(huán)氧樹脂重量的0.5％～5％；硅烷偶聯(lián)劑占環(huán)氧樹脂重量的0.01％～0.5％；助劑占環(huán)氧樹脂重量的0.5％～5％。
進一步：水解比例為體積比1％～10％，水解溫度50～80℃。
進一步：硅烷偶聯(lián)劑選用KH550、KH560、KH151或者KH171中至少一種。
進一步：加熱溫度為60～120℃，攪拌時間為1～4小時；烘干溫度為80℃～120℃，干燥時間為2～24小時。
進一步：納米稀土氧化物粉體選用稀土元素釔、鈰、鑭、釹、鐠、銪組成的單元素或雙元素的納米稀土氧化物。
進一步：環(huán)氧樹脂選用水性環(huán)氧樹脂，助劑選用分散劑、消泡劑、增強劑、催化劑、抗氧劑中的一種或幾種。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)效果包括：
1、本發(fā)明采用納米稀土氧化物對環(huán)氧樹脂涂料進行改性，利用納米氧化稀土氧化物特殊的納米尺寸和結(jié)構(gòu)，顯著提高防腐涂料的抗紫外性能、耐氣候老化性能以及電化學腐蝕性能，相比同樣條件下制備的純氧化鈰的抗紫外性能提高25％以上，耐電化學腐蝕阻抗提高2-3個數(shù)量級以上，有利于提高涂層運行的可靠性和延長正常的保護運行周期。
2、本發(fā)明利用納米氧化稀土氧化物特殊的納米尺寸和結(jié)構(gòu)，對環(huán)氧基防腐涂料的抗紫外性能、耐氣候老化性能以及電化學腐蝕性能提高顯著，相比同樣條件下制備的純氧化鈰的抗紫外性能提高25％以上，耐電化學腐蝕阻抗提高2-3個數(shù)量級以上，有利于提高防腐涂層工作的可靠性和延長正常的有效周期。
具體實施方式
下面參考示例實施方式對本發(fā)明技術(shù)方案作詳細說明。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實施方式的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料的制備方法，具體步驟如下：
步驟1：將硅烷偶聯(lián)劑水解，得到硅醇溶液；
硅烷偶聯(lián)劑選用KH550、KH560、KH151和KH171中至少一種，水解比例為體積比1％～10％，水解溫度50～80℃。
步驟2：將納米稀土氧化物按計量比加入硅醇溶液，加熱并均勻攪拌，過濾，洗滌，烘干得到改性納米稀土氧化物粉體；
加熱溫度為60～120℃，攪拌時間為1～4小時。烘干溫度為80℃～120℃，干燥時間為2～24小時。
納米稀土氧化物粉體為以釔、鈰、鑭、釹、鐠、銪等稀土元素組成的單元素或雙元素的納米稀土氧化物其中的一種或幾種的混合物。
納米稀土氧化物，任一種納米稀土氧化物，其在三維空間尺度上，至少一個維度小于100nm，具有納米結(jié)構(gòu)。
步驟3：準確稱量環(huán)氧樹脂和各種助劑，連同表面處理的納米稀土氧化物加入高速攪拌混合機內(nèi)，充分混合和分散，得到納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
環(huán)氧樹脂為水性環(huán)氧樹脂，助劑為分散劑、消泡劑、增強劑、催化劑、抗氧劑的一種或幾種的混合物。
生產(chǎn)得到的納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料，包括：環(huán)氧樹脂、納米稀土氧化物、硅烷偶聯(lián)劑、助劑，按重量百份比計，環(huán)氧樹脂100％，納米稀土氧化物占環(huán)氧樹脂重量的0.5％～5％；硅烷偶聯(lián)劑占環(huán)氧樹脂重量的0.01％～0.5％；助劑占環(huán)氧樹脂重量的0.5％～5％。
實施例1
本實施例中，納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料制備步驟如下：
步驟11：將0.1％硅烷偶聯(lián)劑KH171水解，水解體積比例為4％，水解溫度80℃得到硅醇溶液；
步驟12：將按1％納米稀土氧化物加入硅醇溶液，80℃加熱并均勻攪拌2小時，過濾，洗滌，90℃烘干12小時得到改性無機填料粉體；
步驟13：環(huán)氧樹脂100％和2％助劑，連同表面處理的納米稀土氧化物加入高速混合機內(nèi)，充分混合，得到納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
得到的納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料涂料包括以下組分：
環(huán)氧樹脂100％；
納米稀土氧化物1％；
硅烷偶聯(lián)劑0.1％；
助劑2％。
實施例2
本實施例中，納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料制備步驟如下：
步驟21：將0.2％硅烷偶聯(lián)劑KH151水解，水解體積比例為5％，水解溫度85℃得到硅醇溶液；
步驟22：將按1.5％納米稀土氧化物加入硅醇溶液，75℃加熱并均勻攪拌2.5小時，過濾，洗滌，80℃烘干8小時得到改性無機填料粉體；
步驟23：環(huán)氧樹脂100％和2.5％助劑，連同表面處理的納米稀土氧化物加入高速混合機內(nèi)，充分混合，得到納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
本實施例得到的納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料包括以下組分：
環(huán)氧樹脂100％；
納米稀土氧化物1.5％；
硅烷偶聯(lián)劑0.2％；
助劑2.5％。
實施例3
本實施例的一種納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料制備步驟如下：
步驟31：將0.05％硅烷偶聯(lián)劑KH550水解，水解體積比例為2％，水解溫度50℃得到硅醇溶液；
步驟32：將按0.5％納米稀土氧化物加入硅醇溶液，60℃加熱并均勻攪拌3小時，過濾，洗滌，100℃烘干12小時得到改性無機填料粉體；
步驟33：環(huán)氧樹脂100％和1.5％助劑，連同表面處理的納米稀土氧化物加入高速混合機內(nèi)，充分混合，得到納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
本實施例中，得到的納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料包括以下組分：
環(huán)氧樹脂100％；
納米稀土氧化物0.5％；
硅烷偶聯(lián)劑0.05％；
助劑1.5％。
實施例4
本實施例中，納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料制備步驟如下：
步驟41：將0.5％硅烷偶聯(lián)劑KH560水解，水解體積比例為10％，水解溫度80℃得到硅醇溶液；
步驟42：將按5％納米稀土氧化物加入硅醇溶液，120℃加熱并均勻攪拌1小時，過濾，洗滌，80℃烘干24小時得到改性無機填料粉體；
步驟43：環(huán)氧樹脂100％和5％助劑，連同表面處理的納米稀土氧化物加入高速混合機內(nèi)，充分混合，得到納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
本實施例中，得到的納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料包括以下組分：
環(huán)氧樹脂100％；
納米稀土氧化物5％；
硅烷偶聯(lián)劑0.5％；
助劑5％。
實施例5
本實施例中納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料制備步驟如下：
步驟51：將0.01％硅烷偶聯(lián)劑KH171水解，水解體積比例為1％，水解溫度60℃得到硅醇溶液；
步驟52：將按0.5％納米稀土氧化物加入硅醇溶液，120℃加熱并均勻攪拌1.5小時，過濾，洗滌，80℃烘干14小時得到改性無機填料粉體；
步驟53：環(huán)氧樹脂100％和0.5％助劑，連同表面處理的納米稀土氧化物加入高速混合機內(nèi)，充分混合，得到納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
本實施例中，得到的納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料包括以下組分：
環(huán)氧樹脂100％；
納米稀土氧化物0.5％；
硅烷偶聯(lián)劑0.01％；
助劑0.5％。
實施例6
本實施例中，納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料制備步驟如下：
步驟61：將0.3％硅烷偶聯(lián)劑KH151水解，水解體積比例為6％，水解溫度80℃得到硅醇溶液；
步驟62：將按1.2％納米稀土氧化物加入硅醇溶液，85℃加熱并均勻攪拌2.5小時，過濾，洗滌，85℃烘干12小時得到改性無機填料粉體；
步驟63：環(huán)氧樹脂100％和2.4％助劑，連同表面處理的納米稀土氧化物加入高速混合機內(nèi)，充分混合，得到納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
本實施例中，得到的納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料包括以下組分：
環(huán)氧樹脂100％；
納米稀土氧化物1.2％；
硅烷偶聯(lián)劑0.3％；
助劑2.4％。
實施例7
本實施例的一種納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料制備步驟如下：
步驟71：將0.1％硅烷偶聯(lián)劑KH560水解，水解體積比例為4％，水解溫度90℃得到硅醇溶液；
步驟72：將按1％納米稀土氧化物加入硅醇溶液，70℃加熱并均勻攪拌4小時，過濾，洗滌，90℃烘干10小時得到改性無機填料粉體；
步驟73：環(huán)氧樹脂100％和2％助劑，連同表面處理的納米稀土氧化物加入高速混合機內(nèi)，充分混合，得到納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料；
本實施例中，得到的納米稀土改性環(huán)氧樹脂防腐涂料包括以下組分：
環(huán)氧樹脂100％；
納米稀土氧化物1％；
硅烷偶聯(lián)劑0.1％；
助劑2％。
本發(fā)明所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應當理解，上述實施例不限于任何前述的細節(jié)，而應在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應為隨附權(quán)利要求所涵蓋。