CN105295585A - 海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属金属防腐技术领域，尤其涉及一种海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，包括如下组分：环氧树脂15～20份；腐蚀抑制剂1～5份；氟碳树脂15～24份；分散剂1～3份；铝锌镍合金粉15～25份；粘结剂0.6～1份；有机溶剂15～20份；消泡剂2～9份；纳米氧化物或改性纳米氧化物5～10份；增稠剂1～4份；去离子水10～20份，其制备方法包括：（1）按计量依次加入的有机溶剂、去离子水、环氧树脂、氟碳树脂；（2）依次加入消泡剂及分散剂；（3）依次加入铝锌镍合金粉、改性纳米氧化物、腐蚀抑制剂、增稠剂及粘结剂；（5）持续搅拌，即得目的产物。本发明结合力高，腐蚀寿命长，耐湿热性理想，环保效能显著。

Description

海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料及其制备方法

技术领域

本发明属金属防腐技术领域，尤其涉及一种海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料及其制备方法。

背景技术

我国拥有18000多公里海岸线，具有丰富的海洋资源和蓬勃发展的海洋产业，但由于海水环境（含Cl-和大量微生物等）的特殊性，海洋环境非常严酷且具有强腐蚀性。海水具有含盐量高、导电性强，O2和CO2在表层海水中趋于饱和，pH值达到8.2左右，电导率远远超过河水和雨水的电导率，具有腐蚀性的天然电解质溶液，导致海水中的使浸泡在海水中的金属发生电池作用导致电偶腐蚀效应。此外，海水中生活着21万多种的海洋生物有，其中有一些动植物和微生物会附着于海洋工程材料上，形成生物污损。据调查统计，全世界有2000种左右的海洋污损生物，在我国沿海地区，主要的污损生物大约为200种，它们大多栖息在岸边及港湾处，生物污损也会加剧海洋工程材料腐蚀。研究结果表明，海洋生物在船舶表面附着导致的海洋污损将增加船体表面的粗糙度、降低航速、增加燃油消耗量，增加大量无谓的维护与运行成本。我国每年因腐蚀造成的经济损不低于900亿元，海洋腐蚀的比例达到30%以上，其中海洋材料腐蚀总量的30%和海洋微生物附着相关。

近年来，随着科学技术的进步，海洋工业得到迅猛发展，海上钻探、海水捕捞、远洋航运、海岸工程等已成为人们开发建设的重点领域，浩瀚的海洋必将给予更加巨大的财富。但海洋的腐蚀和污染问题又时刻挑战者人们开发利用海洋的手段，同时也是决定开发利用海洋成功与失败的关键之一。在工程构件表面涂刷涂料是解决海洋防污、防腐问题的重要手段，随着海洋事业的兴起，海洋涂料也获得了巨大的发展。但现有涂料中有些含有铜、锡等重金属离子，会在一定程度上污染海洋，有些涂料的机械强度不高，不能满足实际需要，还有一些涂料的成本过高，不适用产业化生产。所以研究开发一类环境友好且能够满足实际生产需要的绿色防腐、防污涂料就显得极为重要。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种结合力高，腐蚀寿命长，耐湿热性理想，环保效能显著的海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

当采用纳米氧化物时，本发明海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，以质量份计，包括如下组分：

环氧树脂15～20份；腐蚀抑制剂1～5份；

氟碳树脂15～24份；分散剂1～3份；

铝锌镍合金粉15～25份；粘结剂0.6～1份；

有机溶剂15～20份；消泡剂2～9份；

纳米氧化物5～10份；增稠剂1～4份；

去离子水10～20份。

作为优选方案，本发明所述纳米氧化物为纳米氧化铝、纳米氧化钛、纳米氧化锌中的一种或两种以上的混合物。

进一步地，本发明所述有机溶剂为乙二醇；所述消泡剂为正丁醇；所述腐蚀抑制剂为硼酸；所述分散剂为二丙二醇。

上述海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，可按如下步骤实施。

（1）按计量在搅拌条件下依次加入的有机溶剂、去离子水、环氧树脂、氟碳树脂。

（2）依次加入消泡剂及分散剂。

（3）继续搅拌后依次加入铝锌镍合金粉、纳米氧化物、腐蚀抑制剂、增稠剂及粘结剂。

（4）持续搅拌，即得目的产物。

进一步地，本发明所述步骤（1）中，在搅拌速度为200r/min的条件下依次加入有机溶剂、去离子水、环氧树脂、氟碳树脂；所述步骤（2）中，搅拌60～80min后，依次加入消泡剂、分散剂；所述步骤（3）中，继续搅拌80～120min后，依次加入铝锌镍合金粉、纳米氧化物、腐蚀抑制剂、增稠剂及粘结剂；所述步骤（4）中，持续搅拌30～60min，即得目的产物。

当采用改性纳米氧化物时，本发明海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，以质量份计，包括如下组分：

环氧树脂15～20份；腐蚀抑制剂1～5份；

氟碳树脂15～24份；分散剂1～3份；

铝锌镍合金粉15～25份；粘结剂0.6～1份；

有机溶剂15～20份；消泡剂2～9份；

改性纳米氧化物5～10份；增稠剂1～4份；

去离子水10～20份。

进一步地，本发明所述改性纳米氧化物为改性纳米氧化铝、改性纳米氧化钛、改性纳米氧化锌中的一种或两种以上的混合物。

进一步地，本发明所述有机溶剂为乙二醇；所述消泡剂为正丁醇；所述腐蚀抑制剂为硼酸；所述分散剂为二丙二醇。

进一步地，本发明所述改性纳米氧化物的制备方法按如下步骤实施：按质量配比依次为6.5:0.1:1的比例分别称取丙醇、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯及纳米氧化物；先将丙醇和异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯混合均匀，然后加入纳米氧化物，在室温条件下将所得混合物以250r/min的搅拌速度搅拌2小时后，利用真空抽滤进行固液分离，将固体在70℃条件下烘干后即得改性纳米氧化物。

上述海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，其特征在于，按如下步骤实施：

（1）按计量在搅拌条件下依次加入的有机溶剂、去离子水、环氧树脂、氟碳树脂；

（2）依次加入消泡剂及分散剂；

（3）继续搅拌后依次加入铝锌镍合金粉、改性纳米氧化物、腐蚀抑制剂、增稠剂及粘结剂；

（4）持续搅拌，即得目的产物。

本发明结合力高，腐蚀寿命长，耐湿热性理想，环保效能显著。采用本发明的涂料在Q235钢片上涂覆形成80μm厚的涂层，经加速腐蚀模拟试验结果表明在海水飞溅带环境中其结合力高于70N，中性盐雾腐蚀寿命大于1800小时，300℃耐湿热性大于260小时，硝酸铵快速腐蚀寿命大于10小时，耐海洋气候腐蚀寿命大于22年（快速寿命）。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。

实施例1。

海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，以质量份计，包括如下组分：

有机溶剂（乙二醇）15份；改性棒状纳米氧化铝5份；

去离子水20份；环氧树脂15份；

氟碳树脂24份；消泡剂（正丁醇）2份；

分散剂（二丙二醇）1份；增稠剂（硅藻土）1份；

铝锌镍合金粉（合金中金属铝、锌、镍的质量比3：2：5）15份；

腐蚀抑制剂（硼酸）1份；粘结剂（硼酸偶联剂）1份。

上述海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料的制备方法，可按如下步骤实施。

①在搅拌速度为200r/min的条件下依次加入15份的有机溶剂（乙二醇）、20份的去离子水、15份的环氧树脂、24份的氟碳树脂；②搅拌80min后依次加入2份消泡剂（正丁醇）、1份分散剂（二丙二醇）；③继续搅拌80min后依次加入15份铝锌镍合金粉（合金中金属铝、锌、镍的质量比3：2：5）、5份改性棒状纳米氧化铝、1份腐蚀抑制剂（硼酸）、1份增稠剂（硅藻土）、1份粘结剂（硼酸偶联剂）；④所有成分添加完毕后持续搅拌60min获得合格涂料。

所述改性棒状纳米氧化铝的制备方法按如下步骤实施：按质量配比依次为6.5:0.1:1的比例分别称取丙醇、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯及棒状纳米氧化铝；先将丙醇和异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯混合均匀，然后加入棒状纳米氧化铝，在室温条件下将所得混合物以250r/min的搅拌速度搅拌2小时后，利用真空抽滤进行固液分离，将固体在70℃条件下烘干后即得改性棒状纳米氧化铝。

采用本发明的涂料在Q235钢片上涂覆形成80μm厚的涂层，经加速腐蚀模拟试验结果表明在海水飞溅带环境中其结合力高于70N，中性盐雾腐蚀寿命大于1800小时，300℃耐湿热性大于260小时，硝酸铵快速腐蚀寿命大于10小时，耐海洋气候腐蚀寿命大于22年（快速寿命）。

实施例2。

海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，以质量份计，包括如下组分：

有机溶剂（乙二醇）20份；去离子水10份；

环氧树脂20份；氟碳树脂15份；

消泡剂（正丁醇）9份；分散剂（二丙二醇）3份；

铝锌镍合金粉（合金中金属铝、锌、镍的质量比2：5：3）15份；

改性片状纳米氧化钛5份；腐蚀抑制剂（硼酸）1份；

增稠剂（硅藻土）1份；粘结剂（硼酸偶联剂）1份。

上述海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料的制备方法，可按如下步骤实施。

①在搅拌速度为200r/min的条件下依次加入20份的有机溶剂（乙二醇）、10份的去离子水、20份的环氧树脂、15份的氟碳树脂；②搅拌60min后依次加入9份消泡剂（正丁醇）、3份分散剂（二丙二醇）；③继续搅拌120min后依次加入15份铝锌镍合金粉（合金中金属铝、锌、镍的质量比2：5：3）、5份改性片状纳米氧化钛、1份腐蚀抑制剂（硼酸）、1份增稠剂（硅藻土）、1份粘结剂（硼酸偶联剂）；④所有成分添加完毕后持续搅拌50min获得合格涂料。

所述改性片状纳米氧化钛的制备方法按如下步骤实施：按质量配比依次为6.5:0.1:1的比例分别称取丙醇、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯及片状纳米氧化钛；先将丙醇和异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯混合均匀，然后加入片状纳米氧化钛，在室温条件下将所得混合物以250r/min的搅拌速度搅拌2小时后，利用真空抽滤进行固液分离，将固体在70℃条件下烘干后即得改性片状纳米氧化钛。

采用本发明的涂料在Q235钢片上涂覆形成80μm厚的涂层，经加速腐蚀模拟试验结果表明在海水飞溅带环境中其结合力高于70N，中性盐雾腐蚀寿命大于1800小时，300℃耐湿热性大于260小时，硝酸铵快速腐蚀寿命大于10小时，耐海洋气候腐蚀寿命大于22年（快速寿命）。

实施例3。

海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，以质量份计，包括如下组分：

有机溶剂（乙二醇）15份；去离子水10份；

环氧树脂15份氟碳树脂15份；

消泡剂（正丁醇）3份；分散剂（二丙二醇）2.4份；

铝锌镍合金粉（合金中金属铝、锌、镍的质量比1：5：4）25份；

改性片状纳米氧化锌5份；腐蚀抑制剂（硼酸）5份；

增稠剂（硅藻土）4份；粘结剂（硼酸偶联剂）0.6份。

上述海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料的制备方法，可按如下步骤实施。

①在搅拌速度为200r/min的条件下依次加入15份的有机溶剂（乙二醇）、10份的去离子水、15份的环氧树脂、15份的氟碳树脂；②搅拌60min后依次加入3份消泡剂（正丁醇）、2.4份分散剂（二丙二醇）；③继续搅拌120min后依次加入25份铝锌镍合金粉（合金中金属铝、锌、镍的质量比1：5：4）、5份改性片状纳米氧化锌、5份腐蚀抑制剂（硼酸）、4份增稠剂（硅藻土）、0.6份粘结剂（硼酸偶联剂）；④所有成分添加完毕后持续搅拌60min获得合格涂料。

所述改性片状纳米氧化锌的制备方法按如下步骤实施：按质量配比依次为6.5:0.1:1的比例分别称取丙醇、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯及片状纳米氧化锌；先将丙醇和异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯混合均匀，然后加入片状纳米氧化锌，在室温条件下将所得混合物以250r/min的搅拌速度搅拌2小时后，利用真空抽滤进行固液分离，将固体在70℃条件下烘干后即得改性片状纳米氧化锌。

采用本发明的涂料在Q235钢片上涂覆形成80μm厚的涂层，经加速腐蚀模拟试验结果表明在海水飞溅带环境中其结合力高于70N，中性盐雾腐蚀寿命大于1800小时，300℃耐湿热性大于260小时，硝酸铵快速腐蚀寿命大于10小时，耐海洋气候腐蚀寿命大于22年（快速寿命）。

实施例4。

海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，以质量份计，包括如下组分：

有机溶剂（乙二醇）15份；去离子水10份；

环氧树脂17份；氟碳树脂16份；

消泡剂（正丁醇）5份；分散剂（二丙二醇）2份。

铝锌镍合金粉（合金中金属铝、锌、镍的质量比2：3：5）18份、

改性纳米氧化物（改性纳米氧化铝、改性纳米氧化钛、改性纳米氧化锌的混合物，其中改性纳米氧化铝、改性纳米氧化钛、改性纳米氧化锌的质量比值为1:3:1）10份。

腐蚀抑制剂（硼酸）2份；增稠剂（硅藻土）4份；粘结剂（硼酸偶联剂）1份。

上述海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料的制备方法，可按如下步骤实施。

①在搅拌速度为200r/min的条件下依次加入15份的有机溶剂（乙二醇）、10份的去离子水、17份的环氧树脂、16份的氟碳树脂；②搅拌70min后依次加入5份消泡剂（正丁醇）、2份分散剂（二丙二醇）；③继续搅拌100min后依次加入18份铝锌镍合金粉（合金中金属铝、锌、镍的质量比2：3：5）、10份改性纳米氧化物（氧化铝、氧化钛、氧化锌的混合物，其中氧化铝、氧化钛、氧化锌的质量比值为1:3:1）、2份腐蚀抑制剂（硼酸）、4份增稠剂（硅藻土）、1份粘结剂（硼酸偶联剂）；④所有成分添加完毕后持续搅拌50min获得合格涂料。

所述改性纳米氧化铝、改性纳米氧化钛或改性纳米氧化锌的制备方法按如下步骤实施：按质量配比依次为6.5:0.1:1的比例分别称取丙醇、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯及纳米氧化铝、纳米氧化钛或纳米氧化锌；先将丙醇和异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯混合均匀，然后加入纳米氧化铝、纳米氧化钛或纳米氧化锌，在室温条件下将所得混合物以250r/min的搅拌速度搅拌2小时后，利用真空抽滤进行固液分离，将固体在70℃条件下烘干后即得改性纳米氧化铝、改性纳米氧化钛或改性纳米氧化锌。采用本发明的涂料在Q235钢片上涂覆形成80μm厚的涂层，经加速腐蚀模拟试验结果表明在海水飞溅带环境中其结合力高于70N，中性盐雾腐蚀寿命大于1800小时，300℃耐湿热性大于260小时，硝酸铵快速腐蚀寿命大于10小时，耐海洋气候腐蚀寿命大于22年（快速寿命）。

实施例5。

海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，其特征在于，以质量份计，包括如下组分：

环氧树脂18份；腐蚀抑制剂3份；

氟碳树脂18份；分散剂2份；

铝锌镍合金粉17份；粘结剂（硼酸偶联剂）0.8份；

有机溶剂16份；消泡剂6份；

纳米氧化锌8份；增稠剂（硅藻土）3份；

去离子水12份。

上述海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料的制备方法，可按如下步骤实施。

①在搅拌速度为200r/min的条件下依次加入16份有机溶剂（乙二醇）、12份的去离子水、18份的环氧树脂、18份的氟碳树脂；②搅拌60min后依次加入6份消泡剂（正丁醇）、2份分散剂（二丙二醇）；③继续搅拌120min后依次加入17份铝锌镍合金粉（合金中金属铝、锌、镍的质量比1：5：4）、8份纳米氧化锌、3份腐蚀抑制剂（硼酸）、3份增稠剂、0.8份粘结剂；④所有成分添加完毕后持续搅拌60min获得合格涂料。

采用本发明的涂料在Q235钢片上涂覆形成80μm厚的涂层，经加速腐蚀模拟试验结果表明在海水飞溅带环境中其结合力高于70N，中性盐雾腐蚀寿命大于1800小时，300℃耐湿热性大于260小时，硝酸铵快速腐蚀寿命大于10小时，耐海洋气候腐蚀寿命大于22年（快速寿命）。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，其特征在于，以质量份计，包括如下组分：

环氧树脂15～20份；腐蚀抑制剂1～5份；

氟碳树脂15～24份；分散剂1～3份；

铝锌镍合金粉15～25份；粘结剂0.6～1份；

有机溶剂15～20份；消泡剂2～9份；

纳米氧化物5～10份；增稠剂1～4份；

去离子水10～20份。

2.根据权利要求1所述的海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，其特征在于：所述纳米氧化物为纳米氧化铝、纳米氧化钛、纳米氧化锌中的一种或两种以上的混合物。

3.根据权利要求2所述的海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，其特征在于：所述有机溶剂为乙二醇；所述消泡剂为正丁醇；所述腐蚀抑制剂为硼酸；所述分散剂为二丙二醇。

4.一种如权利要求1所述海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，其特征在于：按如下步骤实施：

（1）按计量在搅拌条件下依次加入的有机溶剂、去离子水、环氧树脂、氟碳树脂；

（2）依次加入消泡剂及分散剂；

（3）继续搅拌后依次加入铝锌镍合金粉、纳米氧化物、腐蚀抑制剂、增稠剂及粘结剂；

（5）持续搅拌，即得目的产物。

5.根据权利要求4所述的海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，在搅拌速度为200r/min的条件下依次加入有机溶剂、去离子水、环氧树脂、氟碳树脂；所述步骤（2）中，搅拌60～80min后，依次加入消泡剂、分散剂；所述步骤（3）中，继续搅拌80～120min后，依次加入铝锌镍合金粉、纳米氧化物、腐蚀抑制剂、增稠剂及粘结剂；所述步骤（4）中，持续搅拌30～60min，即得目的产物。

6.一种海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，其特征在于，以质量份计，包括如下组分：

环氧树脂15～20份；腐蚀抑制剂1～5份；

氟碳树脂15～24份；分散剂1～3份；

铝锌镍合金粉15～25份；粘结剂0.6～1份；

有机溶剂15～20份；消泡剂2～9份；

改性纳米氧化物5～10份；增稠剂1～4份；

去离子水10～20份。

7.根据权利要求6所述的海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，其特征在于：所述改性纳米氧化物为改性纳米氧化铝、改性纳米氧化钛、改性纳米氧化锌中的一种或两种以上的混合物。

8.根据权利要求7所述的海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，其特征在于：所述有机溶剂为乙二醇；所述消泡剂为正丁醇；所述腐蚀抑制剂为硼酸；所述分散剂为二丙二醇。

9.根据权利要求8所述的海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，其特征在于：所述改性纳米氧化物的制备方法按如下步骤实施：按质量配比依次为6.5:0.1:1的比例分别称取丙醇、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯及纳米氧化物；先将丙醇和异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯混合均匀，然后加入纳米氧化物，在室温条件下将所得混合物以250r/min的搅拌速度搅拌2小时后，利用真空抽滤进行固液分离，将固体在70℃条件下烘干后即得改性纳米氧化物。

10.根据权利要求9所述的海洋金属构件防污、防腐处理用新型涂料，其特征在于，按如下步骤实施：

（1）按计量在搅拌条件下依次加入的有机溶剂、去离子水、环氧树脂、氟碳树脂；

（2）依次加入消泡剂及分散剂；

（3）继续搅拌后依次加入铝锌镍合金粉、改性纳米氧化物、腐蚀抑制剂、增稠剂及粘结剂；

（5）持续搅拌，即得目的产物。