包含改性陶瓷廢料的防腐涂料組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包含改性陶瓷廢料的防腐涂料組合物及其制備方法，具體是一種環(huán)保 防腐涂料。 技術(shù)背景
[0002] 材料腐蝕給全球經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了巨大的損失，是全世界面臨的嚴(yán)重問(wèn)題。為了減少腐 蝕的損失，人們采取了許多措施，但仍以防腐涂料最為有效、最經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用最普遍。
[0003] 目前市場(chǎng)上常用的防腐涂料用防銹顏料主要有鋅粉、磷酸鹽、鉬酸鹽、硼酸鹽、偏 硼酸鹽和聚磷酸鹽等，其防腐性能優(yōu)良，但是其生產(chǎn)成本和價(jià)格較高，從而制得的防腐涂料 成本較高。
[0004] 隨著我國(guó)陶瓷工業(yè)的迅猛發(fā)展，陶瓷制品廢料越來(lái)越多。這些廢棄物目前仍以填 埋的方式簡(jiǎn)單處理為主，占用土地并影響生態(tài)環(huán)境。如何科學(xué)地對(duì)陶瓷廢料進(jìn)行處理利用， 使其達(dá)到無(wú)害化和資源化，已成為迫切需要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。陶瓷廢料的化學(xué)組成基本 以硅鋁為主，如廢拋光磚其化學(xué)成分為Si0 2:69. 14%，Al 203:21.20%，F(xiàn)e 203:0. 89%，CaO: 0· 24%，MgO :0· 48%，K2O :1. 95%，Na2O :1. 12%等。陶瓷廢料一般都經(jīng)過(guò) 700-1200°C的高 溫?zé)?，化學(xué)穩(wěn)定性極佳。Si02& Al 203在陶瓷燒制過(guò)程中與SiO 2結(jié)合形成的鋁硅酸鹽都 是化學(xué)惰性非常強(qiáng)的優(yōu)異的防銹填料。將陶瓷廢料粉料經(jīng)過(guò)水洗、干燥后，粉體中的水溶物 極少，可以提供優(yōu)異防銹性能。
[0005] 陶瓷廢料防銹顏料采用陶瓷廢料為主要原料，用云母氧化鐵與磷礦粉為輔助增強(qiáng) 材料，屬于環(huán)保無(wú)害低價(jià)的防銹顏料。以環(huán)保無(wú)害的陶瓷廢料防銹顏料為防腐涂料的主要 防銹顏料，所制備的涂料其防腐性能優(yōu)異并且環(huán)保低價(jià)。
[0006] 在某些特殊的使用場(chǎng)合，還需要防腐涂料具有良好的耐熱性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是要提供一種環(huán)保防腐涂料，一種具有良好的耐鹽水鹽霧腐蝕性、 耐熱的涂料。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施方案，提供一種包含改性陶瓷廢料的防腐涂料組合物， 該組合物包括以下組分：
[0009] 樹(shù)脂類(lèi)成膜物質(zhì)40-80重量份，優(yōu)選45-75重量份，進(jìn)一步優(yōu)選50-70重量份；
[0010] 陶瓷廢料防銹顏料20-60重量份，優(yōu)選25-55重量份，進(jìn)一步優(yōu)選30-50重量份；
[0011] 多孔炭粉5-30重量份，優(yōu)選8-26重量份，進(jìn)一步優(yōu)選12-20重量份；
[0012] 填料3-20重量份，優(yōu)選5-18重量份，進(jìn)一步優(yōu)選8-15重量份；
[0013] 助劑0. 3-3重量份，優(yōu)選0. 5-2. 5重量份，進(jìn)一步優(yōu)選0. 8-2. 0重量份；
[0014] 有機(jī)溶劑10-80重量份，優(yōu)選12-70重量份，進(jìn)一步優(yōu)選15-60重量份；
[0015] 其中陶瓷廢料防銹顏料是由60_80wt%陶瓷廢料粉料、5_30wt%云母氧化鐵粉、 5-20wt%磷礦粉和0. 2-lOwt%偶聯(lián)劑通過(guò)混合所形成的，其中百分比是基于陶瓷廢料防銹 顏料的總重量。通過(guò)混合這些組分所獲得的該混合物在本申請(qǐng)中被稱(chēng)作"一次改性的陶瓷 廢料防銹顏料"。
[0016] 優(yōu)選的是，陶瓷廢料防銹顏料是由60_80wt%陶瓷廢料粉料、10_25wt%云母氧化 鐵粉、l〇 -15wt%磷礦粉和0. 5-5wt%偶聯(lián)劑通過(guò)混合所形成的。
[0017] 所述陶瓷廢料粉料是用陶瓷制品在生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的大量固體廢棄物，經(jīng)過(guò)分選、 粉碎、水洗、干燥、篩分后制成細(xì)度為325-1250目（45 μπι-12μπι)的粉料。將陶瓷廢料粉料 經(jīng)過(guò)水洗、干燥后，粉體中的水溶物極少，可以提供較好的防銹性能。
[0018] 更優(yōu)選的是，陶瓷廢料防銹顏料是通過(guò)如下過(guò)程制備的：由60_80wt %陶瓷廢料 粉料、5_30wt% (優(yōu)選10_25wt% )云母氧化鐵粉、5_20wt% (優(yōu)選10_15wt% )磷礦粉 和0. 2-10wt% (優(yōu)選0. 5-5wt% )偶聯(lián)劑進(jìn)行混合而獲得一次改性的陶瓷廢料防銹顏料， 然后將它與另外的氨基硅烷改性的氣相法硅石一起添加到磨機(jī)或球磨機(jī)中（優(yōu)選的是或 任選地，還添加潤(rùn)濕量的有機(jī)溶劑如丙酮、丁酮、乙醇、乙酸乙酯或乙酸仲丁醋、苯、甲苯、二 甲苯；所述"潤(rùn)濕量"是指足以潤(rùn)濕混合物的量，例如是基于混合物總重量或全部投料總重 量的3-12wt%，更優(yōu)選5-8wt% )進(jìn)行粉碎，任選地進(jìn)行干燥和粉碎（當(dāng)添加潤(rùn)濕量的有 機(jī)溶劑時(shí)，進(jìn)行該干燥和粉碎；而當(dāng)不添加時(shí)，則不進(jìn)行該干燥和粉碎），從而獲得二次改 性的陶瓷廢料防銹顏料產(chǎn)品，其中氨基硅烷改性的氣相法硅石的用量是基于一次改性陶瓷 廢料防銹顏料的總重量的l_12wt%、優(yōu)選2-9wt%和更優(yōu)選3-7wt% ;優(yōu)選的是，二次改性 的陶瓷廢料防銹顏料產(chǎn)品的細(xì)度的小于50 μm，優(yōu)選細(xì)度小于45 μm，進(jìn)一步優(yōu)選細(xì)度小于 40 μ m，更優(yōu)選小于35 μ m，例如在5-28 μ m范圍內(nèi)。
[0019] 進(jìn)一步優(yōu)選的是，以上所述的氨基硅烷改性的氣相法硅石是通過(guò)用氨基硅烷對(duì)具 有100-300m 2/g的BET比表面積的氣相法二氧化硅進(jìn)行表面改性而獲得的。一般，氨基硅 烷是選自于氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基）-3-氨基丙 基甲基二甲氧基硅烷或3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷中的一種或多種。
[0020] 優(yōu)選的是，氣相法二氧化硅的所述表面改性是通過(guò)包括以下步驟的過(guò)程來(lái)進(jìn)行 的：
[0021] A)氣相法二氧化硅粉體與所述氨基硅烷的預(yù)混合：1)具有100-300m2/g的BET比 表面積的氣相法二氧化硅粉體在攪拌下用由水和所述氨基硅烷組成的且氨基硅烷濃度為 5-40wt %、優(yōu)選7-30wt %、更優(yōu)選8-20wt %的氨基硅烷水溶液噴灑，其中氨基硅烷水溶液 的噴灑量使得所述氨基硅烷的用量是硅石粉體的總重量的2-20wt %、優(yōu)選4-15wt %、更優(yōu) 選6-lOwt%，或II)在容器內(nèi)攪拌具有100-300m2/g的BET比表面積的氣相法二氧化硅粉 體的同時(shí)，向容器內(nèi)通入蒸氣形式的所述氨基硅烷進(jìn)行處理；其中所述氨基硅烷的用量是 娃石粉體的總重量的2-20wt%、優(yōu)選4-15wt%、更優(yōu)選6-10wt% ;從而獲得娃石預(yù)混物；
[0022] B)熱處理：所獲得的硅石預(yù)混物在40-800°C、優(yōu)選50-600°C和更優(yōu)選55-400°C的 溫度下熱處理0. 1-6小時(shí)，優(yōu)選0. 3-5小時(shí)，更優(yōu)選0. 5-4小時(shí)，更優(yōu)選1-3小時(shí)；優(yōu)選的是 在惰性氣體如氮?dú)獾姆諊羞M(jìn)行該熱處理；和
[0023] C)粉碎：將熱處理后的混合物進(jìn)行粉碎，例如在球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，獲得氨基硅 烷改性的氣相法硅石產(chǎn)品。
[0024] 通常，步驟C)獲得的氨基硅烷改性的氣相法硅石產(chǎn)品具有：110-290m2/g、優(yōu)選 115-250m 2/g、更優(yōu)選120-200m2/g的BET比表面積；和/或
[0025] 70-250g/L、優(yōu)選 90-200g/L 和更優(yōu)選 110-170g/L 的壓實(shí)密度。
[0026] 在本申請(qǐng)中，各個(gè)環(huán)節(jié)或各個(gè)步驟中所使用的有機(jī)溶劑彼此可相同或不同，例如 是丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸仲丁酯、苯、甲苯、二甲苯等。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員容易做出選 擇。
[0027] 本申請(qǐng)的發(fā)明人出乎預(yù)料地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用氨基硅烷改性的氣相法硅石、尤其具有 110-290m 2/g的BET比表面積的氨基硅烷改性的氣相法硅石對(duì)于一次改性的陶瓷廢料防 銹顏料進(jìn)行二次改性時(shí)，硅烷改性的氣相法硅石微粒子粘附于一次改性的陶瓷廢料防銹顏 料粉體的顆粒表面上，使得所獲得的二次改性的陶瓷廢料防銹顏料產(chǎn)品的表面性質(zhì)得到改 變，后者能夠在液體形式的樹(shù)脂漆料中均勻地分散或懸浮，表現(xiàn)出良好的觸變性能，并且在 固化的漆膜中形成致密的防腐、防銹顏料膜層（即阻隔層），能夠阻斷水分和氧氣的滲透， 顯著提高涂層的防腐、防銹性能。
[0028] 對(duì)于本發(fā)明中所使用的樹(shù)脂類(lèi)成膜物質(zhì)沒(méi)有特殊要求。一般來(lái)說(shuō)，樹(shù)脂類(lèi)成膜物 質(zhì)是選自于環(huán)氧樹(shù)脂、聚丙烯酸酯樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、氟碳樹(shù)脂、聚氯 乙烯樹(shù)脂、氯化聚乙烯樹(shù)脂或改性有機(jī)硅樹(shù)脂中的一種或多種；優(yōu)選的是，改性有機(jī)硅樹(shù)脂 是選自于環(huán)氧樹(shù)脂改性有機(jī)硅樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂改性有機(jī)硅樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂改性有機(jī)硅樹(shù)脂 中的一種或兩種。
[0029] 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于可固化型的樹(shù)脂類(lèi)成膜物質(zhì)，還使用或所述涂料組合物還包括：與 固化型的樹(shù)脂類(lèi)成膜物質(zhì)相對(duì)應(yīng)的固化劑。這是本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員容易作出的選擇。 例如，當(dāng)使用環(huán)氧樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂改性有機(jī)硅樹(shù)脂作為樹(shù)脂類(lèi)成膜物質(zhì)時(shí)，能夠使用通常 用于環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑如多胺類(lèi)固化劑。例如，當(dāng)使用聚氨酯樹(shù)脂作為樹(shù)脂類(lèi)成膜物質(zhì)時(shí)， 能夠使用多異氰酸酯單體作為固化劑。
[0030] 優(yōu)選的是，所述多孔炭粉的比表面積大于800m2/g，優(yōu)選大于900m 2/g，進(jìn)一步優(yōu)選 大于950m2/g，更優(yōu)選大于1000m2/g。平均粒徑為5-30 μ m，優(yōu)選7-25 μ m，更優(yōu)選9-20 μ m。
[0031] 所述填料選自于石墨粉、膨潤(rùn)土、硫酸鋇、玻璃空心微珠或玻璃粉中的一種或多 種。
[0032] 所述助劑選自于流平劑、消泡劑、分散劑或防沉劑中的一種或兩種或三種或四種。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案，提供制備以上所述的涂料組合物的方法，該方法 包括包括以下步驟：
[0034] (1)制備清漆：將樹(shù)脂類(lèi)成膜物質(zhì)和溶劑加入容器內(nèi)，攪拌分散均勻，再加入助劑 攪拌均勻，得到清漆；
[0035] (2)制備漆