CN104774523B - 一种新型抗腐蚀纳米复合涂料及其制备方法 - Google Patents

一种新型抗腐蚀纳米复合涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种新型抗腐蚀纳米复合涂料，该复合涂料由如下组分按如下质量百分比组成：25％～35％改性树脂、13％～15％玻璃鳞片、30％～40％二甲苯和环己酮的混合物、2％～4％滑石粉、5％～6％磷酸锌、1％～2％膨润土、3％～5％邻苯二甲酸二丁酯、2％～3％对羟基苯磺酸和1％～2％纳米级二氧化钛，其中改性树脂采用先进的环氧酚醛改性方法合成得到；本发明还公开了该复合涂料的制备方法；本发明纳米复合涂料对金属基体附着力强且抗腐蚀性能优异，避免了因设备腐蚀失效导致的经济损失及环境污染等问题，具有非常重要的工程应用价值。

Description

一种新型抗腐蚀纳米复合涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂料，具体涉及一种新型抗腐蚀纳米复合涂料及其制备方法。
背景技术
在国内外含硫油气田的开发过程中，通常会由于SO2、H+、Cl-等腐蚀性物质的存在，使金属制输送管道和压力容器产生严重的腐蚀破损及腐蚀穿孔等现象并造成不可估计的严重后果。除此之外，高温、高湿度和高盐雾条件下，也会加速金属设备的腐蚀，大大降低其结构强度，造成材料及设备失效，严重影响其使用寿命和安全性。
而在海洋中工作的金属管道及设备也会因为海水含盐量高、导电率大，出现腐蚀损伤及腐蚀失效等问题，使材料的使用寿命缩短，能耗增加。
目前针对这些现象应用最广泛的技术是采用涂料防护措施对金属基体材料进行防腐保护，传统的抗腐蚀涂料如环氧防腐涂料、聚氨酯防腐涂料、橡胶防腐涂料等大都因为不溶于水或难溶于水而分散在价格昂贵的有机溶剂中，在施工过程中，大量的有机溶剂挥发，造成原料浪费、涂层疏松、性能降低及环境污染等问题；且海洋中使用的管道、设备等由于所处海域的特点，不具备直接进行重涂或返岸的施工条件，所以对其使用寿命的要求更为严苛。
随着纳米技术的发展，VOC零排放、健康环保的防腐涂料的研发越来越受到人们的关注，高效、环保、安全、低成本、耐久性强的新型涂料成为抗腐蚀涂料发展的新方向。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种新型抗腐蚀纳米复合涂料及其制备方法，该纳米复合涂料对金属基体附着力强且抗腐蚀性能优异，有效降低了现场事故发生率和管道检修率，避免了因设备腐蚀失效导致的经济损失及环境污染等问题，具有非常重要的工程应用价值。
为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种新型抗腐蚀纳米复合涂料，由如下组分按如下质量百分比组成：25％～35％改性树脂、13％～15％玻璃鳞片、30％～40％二甲苯和环己酮的混合物、2％～4％滑石粉、5％～6％磷酸锌、1％～2％膨润土、3％～5％邻苯二甲酸二丁酯、2％～3％对羟基苯磺酸和1％～2％纳米级二氧化钛，其中改性树脂采用环氧酚醛改性方法合成得到。
所述改性树脂主要利用化学方法或物理方法对酚醛树脂进行改性而得，该方法可以实现分子水平互穿，从而形成互穿网络(IPN)结构，并产生协同效应。
所述化学方法为共聚法，所述物理方法为机械混合法。
所述改性树脂为聚酰胺改性酚醛树脂、双氰胺改性酚醛树脂、环氧改性酚醛树脂或聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂。
所述二甲苯和环己酮的混合物中二甲苯和环己酮的质量百分比为60％：40％。
上述所述的一种新型抗腐蚀纳米复合涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：利用化学或物理方法对酚醛树脂进行改性得到改性树脂；
步骤2：将二甲苯和环己酮按照质量百分比为60％：40％进行混合搅拌，得到二甲苯和环己酮的混合物；
步骤3：将步骤1制得的改性树脂、步骤2制得的二甲苯和环己酮的混合物以及玻璃鳞片按照权利要求1所述质量百分比进行混合，用无极变频分散机进行有效分散，转速为200～800转/分钟，搅拌2～3小时；
步骤4：在步骤3得到的混合液中按照权利要求1所述质量百分比加入滑石粉、磷酸锌、膨润土、邻苯二甲酸二丁酯、对羟基苯磺酸和纳米级二氧化钛，再利用无极变频分散机进行分散，转速为500～800转/分钟，搅拌1～2小时即得到新型抗腐蚀纳米复合涂料。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)由于该纳米复合涂层具有优异的抗腐蚀性能，将避免因管设备腐蚀穿孔失效导致的经济损失、安全隐患及环境污染等问题，具有广阔的应用前景。
(2)通过酚醛改性技术得到的新型树脂既保留了环氧树脂的粘结性，又具有酚醛树脂的耐热性，因此对金属基体有着很强的附着能力，不会轻易剥落。
(3)该涂料中添加的纳米级二氧化钛颗粒尺寸比一般的高聚物、化合物涂料的颗粒尺寸小2～3个数量级，将其加入改性树脂中，将大大提高涂层的致密性，彻底杜绝了腐蚀介质与金属基体的直接接触。
附图说明
图1为本发明的涂料制作的挂片在实验前和试验后的比较图。
图2为从市场购买的涂料制作的挂片在实验前和试验后的比较图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明做进一步详细说明。
实施例一
本实施例一种新型抗腐蚀纳米复合涂料，由以下质量百分比的原料组成：35％改性树脂、15％玻璃鳞片、30％二甲苯和环己酮的混合物、3％滑石粉、5％磷酸锌、2％膨润土、5％邻苯二甲酸二丁酯、3％对羟基苯磺酸和2％纳米级二氧化钛。其中改性树脂为环氧改性酚醛树脂，主要利用机械混合法将酚醛树脂进行改性，实现分子水平互穿，从而形成互穿网络(IPN)结构，并产生协同效应。
制备本实施例的抗腐蚀纳米复合涂料，包括如下步骤：
步骤1：利用机械混合法对酚醛树脂进行改性得到改性树脂；
步骤2：将二甲苯和环己酮按照质量百分比为60％：40％进行混合搅拌，得到二甲苯和环己酮的混合物；
步骤3：将步骤1制得的新型改性树脂、步骤2制得的二甲苯和环己酮的混合物以及玻璃鳞片按照35％：30％：15％进行混合，用无极变频分散机进行有效分散，转速为500转/分钟，搅拌2～3小时；
步骤4：在步骤3得到的混合液中加入3％滑石粉、5％磷酸锌、2％膨润土、5％邻苯二甲酸二丁酯、3％对羟基苯磺酸和2％纳米级二氧化钛，再利用无极变频分散机进行分散，转速为800转/分钟，搅拌1～2小时即可使用。
对该方法制得的纳米复合涂料进行抗腐蚀模拟测试，将纳米复合涂料漆涂于基体碳钢上制成实验挂片，将实验挂片置于高温高压釜中进行耐腐蚀性能测试。在高温高压釜中加入总矿化度为67800的油田凝析水溶液中，添加质量分数为5％的柴油，补充2MPa H2S气体、1.5MPa CO2气体及一定量的氮气至总压为15MPa，调节温度为70℃，线速度为3m/s，进行720小时的纳米涂层耐腐蚀性测试。
同样对从市场上购买的普通涂料漆涂于碳钢上制成实验挂片，在相同环境下进行抗腐蚀测试。
取出两组实验的实验挂片，进行划格法附着力测试。如图1所示为本发明的涂料制作的挂片在实验前和试验后的比较图，从图中可以看出，用本发明制得的涂料在实验后附着完好，未出现腐蚀和剥落现象，按照国家标准其附着力等级为0～1级，抗腐蚀性能非常好。
如图2所示为从市场购买的涂料制作的挂片在实验前和试验后的比较图，从图中可以很明显的发现在实验后出现了严重的脱落现象，其附着力等级为4级，抗腐蚀性能很差。
实施例二
一种新型抗腐蚀纳米复合涂料及其制备方法，由以下质量百分比的原料制成：25％新型改性树脂、13％玻璃鳞片、40％二甲苯和环己酮的混合物、4％滑石粉、6％磷酸锌、1％膨润土、6％邻苯二甲酸二丁酯、2％对羟基苯磺酸和3％纳米级二氧化钛。其中改性树脂为聚酰胺改性酚醛树脂，主要利用共聚法将酚醛树脂进行改性，实现分子水平互穿，从而形成互穿网络(IPN)结构，并产生协同效应。
实施例三
一种新型抗腐蚀纳米复合涂料及其制备方法，由以下质量百分比的原料制成：28％新型改性树脂，14％玻璃鳞片，35％二甲苯和环己酮的混合物，3％滑石粉，8％磷酸锌，2％膨润土，5％邻苯二甲酸二丁酯，3％对羟基苯磺酸和2％纳米级二氧化钛。其中新型改性树脂为聚酰胺改性酚醛树脂，主要利用共聚法将酚醛树脂进行改性，实现分子水平互穿，从而形成互穿网络(IPN)结构，并产生协同效应。

Claims (2)

1.一种新型抗腐蚀纳米复合涂料，其特征在于：由如下组分按如下质量百分比组成：25％～35％改性树脂、13％～15％玻璃鳞片、30％～40％二甲苯和环己酮的混合物、2％～4％滑石粉、5％～6％磷酸锌、1％～2％膨润土、3％～5％邻苯二甲酸二丁酯、2％～3％对羟基苯磺酸和1％～2％纳米级二氧化钛，所述改性树脂为环氧改性酚醛树脂，所述二甲苯和环己酮的混合物中二甲苯和环己酮的质量百分比为60％：40％。
2.根据权利要求1所述的一种新型抗腐蚀纳米复合涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：利用化学或物理方法对酚醛树脂进行改性得到环氧改性酚醛树脂；
步骤2：将二甲苯和环己酮按照质量百分比为60％：40％进行混合搅拌，得到二甲苯和环己酮的混合物；
步骤3：将步骤1制得的改性树脂、步骤2制得的二甲苯和环己酮的混合物以及玻璃鳞片按照权利要求1所述质量百分比进行混合，用无极变频分散机进行有效分散，转速为200～800转/分钟，搅拌2～3小时；
步骤4：在步骤3得到的混合液中按照权利要求1所述质量百分比加入滑石粉、磷酸锌、膨润土、邻苯二甲酸二丁酯、对羟基苯磺酸和纳米级二氧化钛，再利用无极变频分散机进行分散，转速为500～800转/分钟，搅拌1～2小时即得到新型抗腐蚀纳米复合涂料。
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