CN102277042A - 一种防腐钢管用聚乙烯粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涂料领域，具体涉及一种防腐钢管用聚乙烯粉末涂料及其制备方法，其特征在于包含以下组分(重量份)：聚乙烯树脂100份；改性纳米SiO22～4份；抗氧化剂2～10份；光稳定剂1～5份；改性剂5～10份；流平剂0.1～0.5份；颜料5～20份。本发明中选用纳米SiO2对涂料进行改性，提高聚乙烯粉末涂料与金属基体的附着力。为了实现纳米SiO2在基体材料中稳定、均匀，本发明采用硅烷偶联剂KH-550对纳米材料进行了改性。本发明粉末涂料与金属刚才具有良好的附着性，不易开裂，防腐耐候性好，使用寿命长；其涂膜表面平整光滑，装饰与防护效果好；具有良好的流动性，施工简单，具有广阔的市场空间。

Description

一种防腐钢管用聚乙烯粉末涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料领域，具体涉及一种防腐钢管用聚乙烯粉末涂料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯粉末涂料是典型的热塑性粉末涂料，无毒，原料便宜，吸水率低，涂膜防腐性能好，可耐酸、碱，能耐60℃以下的一般有机溶剂。耐温性也较好，在-70～80℃仍能保持稳定。室温下能抵抗任何溶剂和酸碱侵蚀，具有优异的电绝缘性，良好的耐辐射性，因此广泛用于金属防腐蚀领域。可用于高速公路护栏杆和保护网、饮用水管道及输送设备的涂装，并且使用寿命长。此外，由于它能抵抗高腐蚀介质以及恶劣环境，寿命长，特别适用于涂装免维护的、长距离天然气及石油管道输送管道的内外壁。
一般涂层的防腐失败大都从涂层脱皮开始，因此涂层的粘附性是防腐涂层最基本的特性，要求附着力越强越好。但由于聚乙烯是非极性的高分子材料，涂层在金属基体上的附着力很低，涂层和金属之间容易发生开裂现象，从而剥离、脱落，不能有效地起到防腐耐蚀作用，限制了它在金属防腐方面更广泛的应用。因此，提高聚乙烯粉末涂料的附着力是使其在金属防腐蚀领域得到更广泛使用的先决条件。
研究发现通过在聚乙烯粉末涂料中添加纳米颗粒，可显著提高聚乙烯粉末涂料与金属基体的附着力。但由于添加在涂料中的纳米材料粒径小，表面活性和自由能较高，热力学状态不稳定，极易凝聚成团，大大影响了纳米材料优势的发挥。
发明内容
本发明针对现有聚乙烯粉末涂料在金属防腐领域上的缺陷，通过长期研究，制备出一种防腐钢管用聚乙烯粉末涂料，该防腐涂料与钢管层之间附着力强，不容易产生剥离现象。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术手段是：
防腐钢管用聚乙烯粉末涂料包含以下组分(重量份)：
本发明中选用熔融指数为18～25g/10min、密度为0.917～0.918g/cm3、伸长率为450％～530％、断裂强度为9.0～9.6MPa、分子量是2.4×104的低密度聚乙烯树脂作基料。低密度聚乙烯吸水性小，在水中浸泡24h，吸水量也只有0.01％，浸泡一个月，吸水量约为0.03％，浸泡一年，吸水量也仅有0.15％。
本发明中选用纳米SiO2对涂料进行改性，提高聚乙烯粉末涂料与金属基体的附着力。为了实现纳米SiO2在基体材料中稳定、均匀，本发明采用硅烷偶联剂KH-550对纳米材料进行了改性。所述纳米SiO2改性方法为：将纳米SiO2、硅烷偶联剂KH-550和丙酮按一定比例加入到反应容器中，其中硅烷偶联剂的用量为纳米二氧化硅质量的4％～4.5％，纳米SiO2与丙酮的重量比为1∶3，水浴加热，逐渐升温到60℃，搅拌并超声振荡，恒温回流30min，抽滤，用无水乙醇洗涤三次，烘干得到表面改性后的纳米SiO2。上述方法中偶联剂除了能降低无机粒子的表面能，改善其分散状况外，它和有机物基体有很强的相互作用，这一相互作用可以是共价键结合，可以是吸附在粒子上的偶联剂形成环将基体聚合物的链段捕捉在其中，也可以是聚合物的链段和表面活性剂的交联网络相互贯穿。
本发明中选用的抗氧化剂为DLTP，CA，1010，330，TNP，DOPP中的一种或几种。如在聚乙烯塑料粉末中添加抗氧化剂，防止聚乙烯粉末涂料成膜后成为氧化(老化)状态，增强钢管塑膜的防腐蚀性能和使用寿命。
本发明中选用光稳定剂为UV-327，UV-531，BAD中的一种或几种。加入适量的光稳定剂，提高聚乙烯涂层的自然环境耐候性。
本发明中选用的改性剂为萜烯树脂，焦油树脂或钛酸酯中的一种或几种，目的是改善防腐涂层对钢管基材的附着力以及硬度等其他性能。
本发明中选用的流平剂为高熔点石腊。它可以降低聚乙烯的表面粘度，增加流平性，但它又是润滑剂，会降低涂层对钢竹的附着力，因此本发明对流平剂的加入量作了严格的控制，为聚乙烯量的0.1～0.5％。
本发明中为了满足实际应用中对涂料装饰性能的要求，添加特定的颜料，所述颜料必须具有一定的耐热性、耐晒性、防腐性以及与聚乙烯有一定的互溶性，主要包括钛白、氧化锌、炭黑、石墨、铁黄、铬绿、铁红等。为使钢管的涂塑膜色泽均匀，本发明将所选颜料与少量聚乙烯混合加工成含颜料量高的色母粒，钢管涂塑时，直接加入色母粒即可。
本发明的聚乙烯粉末涂料的制造方法为：将聚乙烯及其他各种助剂按配方混合均匀，放入双螺杆挤出机，进行熔融、挤出和造粒，产物通过塑料粉碎机粉碎成细粉并过筛，取180-200目的组分即得本发明产品。
本发明的有益效果：
(1)本发明的聚乙烯粉末涂料与金属刚才具有良好的附着性，不易开裂，防腐耐候性好，使用寿命长；
(2)本发明的聚乙烯粉末涂料其涂膜表面平整光滑，装饰与防护效果好；
(3)本发明的聚乙烯粉末涂料具有良好的流动性，施工简单，易受到客户青睐，具有广阔的市场空间。
具体实施方式
实施例1
防腐钢管用聚乙烯粉末涂料包含以下组分(重量份)：
Figure BSA00000533726100031
制备：将聚乙烯及其他各种助剂按配方混合均匀，放入双螺杆挤出机，进行熔融、挤出和造粒，产物通过塑料粉碎机粉碎成细粉并过筛，取180-200目的组分即可。
所述纳米SiO2改性方法为：将纳米Si02、硅烷偶联剂KH-550对和丙酮按一定比例加入到反应容器中，其中硅烷偶联剂的用量为纳米二氧化硅质量的4％～4.5％，纳米SiO2与丙酮的重量比为1∶3，水浴加热，逐渐升温到60℃，搅拌并超声振荡，恒温回流30min，抽滤，用无水乙醇洗涤三次，烘干得到表面改性后的纳米SiO2。
实施例2
防腐钢管用聚乙烯粉末涂料包含以下组分(重量份)：
Figure BSA00000533726100032
制备：将聚乙烯及其他各种助剂按配方混合均匀，放入双螺杆挤出机，进行熔融、挤出和造粒，产物通过塑料粉碎机粉碎成细粉并过筛，取180-200目的组分即可。
所述纳米SiO2改性方法为：将纳米SiO2、硅烷偶联剂KH-550对和丙酮按一定比例加入到反应容器中，其中硅烷偶联剂的用量为纳米二氧化硅质量的4％～4.5％，纳米SiO2与丙酮的重量比为1∶3，水浴加热，逐渐升温到60℃，搅拌并超声振荡，恒温回流30min，抽滤，用无水乙醇洗涤三次，烘干得到表面改性后的纳米SiO2。
实施例3
防腐钢管用聚乙烯粉末涂料包含以下组分(重量份)：
Figure BSA00000533726100041
制备：将聚乙烯及其他各种助剂按配方混合均匀，放入双螺杆挤出机，进行熔融、挤出和造粒，产物通过塑料粉碎机粉碎成细粉并过筛，取180-200目的组分即可。
所述纳米SiO2改性方法为：将纳米SiO2、硅烷偶联剂KH-550对和丙酮按一定比例加入到反应容器中，其中硅烷偶联剂的用量为纳米二氧化硅质量的4％～4.5％，纳米SiO2与丙酮的重量比为1∶3，水浴加热，逐渐升温到60℃，搅拌并超声振荡，恒温回流30min，抽滤，用无水乙醇洗涤三次，烘干得到表面改性后的纳米SiO2。
通过对上述实施例的性能检测，其检测数据见下表：
Figure BSA00000533726100042

Claims (2)

1.本发明一种防腐钢管用聚乙烯粉末涂料及其制备方法，其特征在于包含以下组分：聚乙烯树脂100重量份；改性纳米SiO22～4重量份；抗氧化剂2～10重量份；光稳定剂1～5重量份；改性剂5～10重量份；流平剂0.1～0.5重量份；颜料5～20重量份。
2.一种按权利要求1所述聚乙烯粉末涂料，其特征在于所述改性纳米SiO2其改性方法为：将纳米Si02、硅烷偶联剂KH-550和丙酮按一定比例加入到反应容器中，其中硅烷偶联剂的用量为纳米二氧化硅质量的4％～4.5％，纳米SiO2与丙酮的重量比为1∶3，水浴加热，逐渐升温到60℃，搅拌并超声振荡，恒温回流30min，抽滤，用无水乙醇洗涤三次，烘干得到表面改性后的纳米SiO2。
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