CN107513348A - 一种埋地钢构件用防腐蚀涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及埋地金属构件的防护技术，具体为一种埋地钢构件用防腐蚀涂料及其制备方法与应用。按质量份数计，涂料的组成为：有机硅树脂30～100份，环氧树脂20～80份，耐高温防腐蚀填料5～60份，固化剂与环氧树脂的比例为1:3～9，稀释剂0～50份。将防腐蚀填料放入研磨粉碎机中混合搅拌5～10min，将有机硅树脂、环氧树脂、防腐蚀填料和二甲苯按比例放入搅拌罐中搅拌均匀即得到A组分。按比例将A组分和固化剂B组分混合并搅拌均匀，在经过表面喷砂处理的金属零部件表面制备涂层，涂层在150±5℃烘箱中保温2～3h后空冷至室温，即获得防腐蚀涂层。本发明涂料防腐蚀性能优良，解决在高湿、高盐份土壤环境中服役的金属构件的腐蚀问题。

Description

一种埋地钢构件用防腐蚀涂料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及金属构件的防腐蚀技术，具体为一种埋地钢构件用防腐蚀涂料及其制备方法与应用，属于精细化工领域。

背景技术

埋设在地下的油、气、水管线、钢轨及其连接件和电缆等在土壤的作用下常发生腐，以致管线穿孔而漏油、漏水或漏气，或使电讯发生故障。而且这些设备往往很难检修，给生产造成很大的损失和危害。金属材料在高湿度土壤中的腐蚀是很严重的，土壤腐蚀导致埋地金属材料及构件损坏，不但造成重大经济损失，而且造成设备的运行事故。

土壤是由各种颗粒状的矿物质、有机物质及水分、空气和微生物等组成的多相的且具有生物学活性和离子导电性的、多孔的毛细管胶体体系。其含有固体颗粒，如：砂、灰、泥渣和腐殖土，在此体系中有许多弯弯曲曲的微孔(毛细管)，水和空气可以通过这些微孔到达土壤深处。

金属在土壤中的腐蚀受土壤含水量、含盐量(包括Cl^-、等)、土壤电阻率、pH值、温度、土壤颗粒度、氧化还原电位、细菌等因素的影响，情况十分复杂，土壤腐蚀过程的控制方法主要有阳极控制、阴极控制、电阻控制等。

随着城市化进程加快，有轨电车是近年来开发建设的新型公共交通方式，有效减缓城市交通压力。有轨电车的钢轨一般采用耐腐蚀性能较好的耐候钢，钢轨之间以夹板和螺栓连接的方式埋于地下。土壤较强的腐蚀性对钢轨及其连接件造成一定的腐蚀，特别是螺栓的腐蚀破坏更为严重。螺栓腐蚀后不仅影响钢轨之间的有效结合给有轨电车的安全运行带来隐患，同时造成维护困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种埋地钢构件用防腐蚀涂料及其制备方法与应用，解决在潮湿和高盐份土壤环境中服役的金属构件的腐蚀问题，保障埋地钢构件的安全运行，降低生产和维护成本。

本发明的技术方案是：

一种埋地钢构件用防腐蚀涂料，该涂料包括A组分和B组分，A组分包括有机硅树脂、环氧树脂、防腐蚀填料和稀释剂，B组分为环氧树脂固化剂；按质量份数计，有机硅树脂30～100份，环氧树脂20～80份，防腐蚀填料5～60份，固化剂与环氧树脂的质量比例为1:(3～9)，稀释剂0～50份；其中，防腐蚀填料为铝粉、浮型铝粉、锌粉、氧化铝粉、二氧化钛粉、铜铬黑粉、云母粉、磷铁粉、三聚磷酸铝粉中两种以上的任意混合。

所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料，优选的，按质量份数计，涂料的组成为：有机硅树脂50～80份，环氧树脂30～60份，防腐蚀填料10～40份，固化剂与环氧树脂的质量比例为1:(4～5)，稀释剂2～30份。

所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料，有机硅树脂包括：甲基有机硅树脂、苯基有机硅树脂和甲基苯基有机硅树脂之一种或两种以上，环氧树脂为E44、E51之一种或二者的混合，环氧树脂固化剂为反应型固化剂，溶剂为二甲苯。

所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料，防腐蚀填料的粒径为1μm～80μm，形状为球形或纤维状。

所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料的制备方法，首先，将防腐蚀填料放入研磨粉碎机中以500～5000rpm的转速混合搅拌5～10min后取出；按比例称取有机硅树脂、环氧树脂、防腐蚀填料及稀释剂并充分混合均匀后，用100～400目筛网过滤即得到A组分；按比例称取B组分环氧树脂固化剂，与A组分充分搅拌均匀，形成埋地钢构件用防腐蚀涂料。

所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料的应用，取埋地钢构件用防腐蚀涂料，采用喷涂、刷涂或浸涂的方式，在经过喷砂处理的钢构件表面制备涂层，在150±5℃的烘箱中保温2～3h后空冷至室温，即得到防腐蚀涂层。

所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料的应用，其特征在于，一道防腐蚀涂层厚度为10～100μm，根据需要进行一道或一道以上多道涂装，每道涂装间隔10～20min。

所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料的应用，防腐蚀涂料适用于潮湿、高盐份、高腐蚀性的土壤环境中对金属构件的防护。

本发明的优点及有益效果如下：

1、本发明研制出的防腐蚀涂层，制备工艺简单，容易实现工业化生产。

2、本发明中以有机硅树脂和环氧树脂作为成膜物，有机硅涂料是一类广泛应用的涂料品种，从20世纪50年代开始广大科技工作者研发各种各样的产品。有机硅树脂的特点在于耐高温、优异的柔韧性、电气性能以及防水性能，常作为耐高温涂料，但有机硅树脂涂料与金属基体的附着力较差。环氧树脂涂料是另一类常用的防腐蚀涂料，具有耐腐蚀性能优良、与基材附着力高等优点，但存在较高的脆性。本发明采用有物理混合的方法制备机硅树脂-环氧树脂复合涂料，兼具有机硅树脂涂料的高柔韧性、防水性能以及良好的电气性能和环氧树脂涂料的高附着力和优异的防腐蚀性能。

3、本发明适用于潮湿和腐蚀性土壤环境中金属构件的防护，采用喷涂、刷涂或浸涂的方式在经过喷砂处理的金属构件表面制备涂层，涂层固化后，在有轨电车***运行1年后，涂层完好，涂层下的金属构件不腐蚀，金属基体得到有效防护。

附图说明

图1-图3为有轨电车钢轨夹板及其紧固件螺栓、螺母和垫片经埋地运行1年后的宏观形貌，其中：图1为夹板腐蚀后宏观形貌；图2为螺栓及螺母腐蚀后宏观形貌；图3为垫片腐蚀后宏观形貌(图中破损处为安装时造成的破坏)。

具体实施方式

在具体实施过程中，本发明埋地钢构件用防腐蚀涂料，包括A组分和B组分，A组分包括有机硅树脂、环氧树脂、防腐蚀填料和稀释剂，B组分为环氧树脂固化剂。各组分按质量份数计分别为：有机硅树脂30～100份，环氧树脂20～80份，防腐蚀填料5～60份，固化剂与环氧树脂的比例为1:(3～9)，稀释剂0～50份。其中：有机硅树脂为甲基有机硅树脂、苯基有机硅树脂和甲基苯基有机硅树脂之一种或两种以上的混合，环氧树脂为E44、E51之一种或二者的混合，环氧树脂固化剂为反应型固化剂，溶剂为二甲苯。防腐蚀填料的粒径为1μm～80μm，形状为球形或纤维状的铝粉、浮型铝粉、锌粉、氧化铝粉、二氧化钛粉、铜铬黑粉、云母粉、磷铁粉、三聚磷酸铝粉中两种以上的混合。

上述埋地钢构件用防腐蚀涂料成分的设计思想是：利用有机硅树脂优异的柔韧性和防水性能以及环氧树脂与金属基体良好的附着力和防腐蚀功能，获得高柔韧性、高附着力和优良防腐蚀性能的有机硅-环氧树脂复合材料。单纯的有机硅-环氧树脂清漆涂层具有较多的微观缺陷不能满足使用要求，采用在复合材料中添加多尺度、多类型填料在减少涂层微观缺陷的基础上显著提高涂层的防护性能。同时电负性较低的金属粉填料的阴极保护作用、纤维状填料的“迷宫”效应、多尺度填料的增强作用使涂层具有优良的防腐蚀功能和力学性能。

上述耐高温防腐蚀、耐核辐射涂料纳米改性有机硅涂料的制备方法为：

首先，将防腐蚀填料放入研磨粉碎机中以(500～5000)rpm的转速混合搅拌(5～10)min后取出；按比例称取有机硅树脂、环氧树脂、防腐蚀填料及二甲苯并充分混合均匀后用(100～400)目筛网过滤即得到A组分；按比例称取B组分环氧树脂固化剂，与A组分充分搅拌均匀，形成埋地钢构件用防腐蚀涂料。

上述耐高温防腐蚀、耐核辐射涂料纳米改性有机硅涂料的应用为：

取埋地钢构件用防腐蚀涂料，采用喷涂、刷涂或浸涂的方式，在经过喷砂处理的钢构件表面制备涂层，在(150±5)℃的烘箱中保温(2～3)h后空冷至室温，即得到埋地钢构件用防腐蚀涂层。一道涂层厚度为(10～100)μm，根据需要进行一道或一道以上多道涂装，每道涂装间隔(10～20)min。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的说明：

实施例1

本实施例中，称取粒径为10μm的锌粉2kg，粒径为50μm的浮型铝粉1kg，粒径为50μm的云母粉0.2kg，放入研磨粉碎机中以2500rpm的转速研磨8min后取出。称取甲基有机硅树脂30kg、E44环氧树脂15kg和二甲苯5kg，连同研磨后的颜料一同放入搅拌罐中搅拌均匀后用200目筛网过滤，制得防腐蚀涂料组分A。称取650聚酰胺树脂固化剂3kg，与组分A混合并搅拌均匀后，采用喷涂的方式将涂料喷涂到经过喷砂处理的钢轨夹板及其紧固件螺栓、螺母和垫片表面。喷涂两道，每道喷涂间隔15min，第一道涂层厚度40μm，第二道涂层厚度20μm。将喷涂后的构件在室温环境中放置20min后，放入预加热到(150±5)℃的烘箱中保温2h后取出空冷，即制得埋地钢构件用防腐蚀涂层。

本实施例中，防腐蚀涂层的性能参数如下：

涂装上述60μm防腐蚀涂层的有轨电车钢轨夹板及紧固件螺栓、螺母和垫片经实际埋地运行1年后，涂层完好，未出现大面积剥落等破坏，钢制件得到有效防护，如图1-图3所示。而现役涂层经1年埋地实际运行后，钢构件发生较为严重的腐蚀。

实施例2

本实施例中，称取粒径为80μm的球形铝粉1kg，粒径为50μm的二氧化钛粉2kg，粒径为20μm的磷铁粉0.5kg，粒径为5μm的三聚磷酸铝粉0.8kg放入研磨粉碎机中以1500rpm的转速研磨6min后取出。称取苯基有机硅树脂40kg、E51环氧树脂30kg和二甲苯10kg，连同研磨后的颜料一同放入搅拌罐中搅拌均匀后用120目筛网过滤，制得防腐蚀涂料组分A。称取5772改性聚胺6kg，与组分A混合并搅拌均匀后，采用喷涂的方式将涂料喷涂到经过喷砂处理的钢轨夹板及其紧固件螺栓、螺母和垫片表面。喷涂两道，每道喷涂间隔16min，第一道涂层厚度50μm，第二道涂层厚度30μm。将喷涂后的构件在室温环境中放置20min后，放入预加热到(150±5)℃的烘箱中保温2.5h后取出空冷，即制得埋地钢构件用防腐蚀涂层。

本实施例中，防腐蚀涂层的性能参数如下：

涂装上述80μm防腐蚀涂层的有轨电车钢轨夹板及紧固件螺栓、螺母和垫片经实际埋地运行1年后，涂层完好，未出现大面积剥落等破坏，钢制件得到有效防护。而现役涂层经1年埋地实际运行后，钢构件发生较为严重的腐蚀。

实施例3

本实施例中，称取粒径为30μm的锌粉2kg，粒径为10μm的铜铬黑粉0.5kg，粒径为3μm的氧化铝粉0.1kg，粒径为60μm的浮型铝粉3kg放入研磨粉碎机中以4500rpm的转速研磨10min后取出。称取甲基有机硅树脂20kg、苯基有机硅树脂30kg，E44环氧树脂35kg、E51环氧树脂5kg和二甲苯8kg，连同研磨后的颜料一同放入搅拌罐中搅拌均匀后用150目筛网过滤，制得防腐蚀涂料组分A。称取5772环氧树指固化剂6kg，与组分A混合并搅拌均匀后，采用喷涂的方式将涂料喷涂到经过喷砂处理的钢轨夹板及其紧固件螺栓、螺母和垫片表面。喷涂一道，涂层厚度80μm。将喷涂后的构件在室温环境中放置15min后，放入预加热到(150±5)℃的烘箱中保温3h后取出空冷，即制得埋地钢构件用防腐蚀涂层。

本实施例中，防腐蚀涂层的性能参数如下：

涂装上述80μm防腐蚀涂层的有轨电车钢轨夹板及紧固件螺栓、螺母和垫片经实际埋地运行1年后，涂层完好，未出现大面积剥落等破坏，钢制件得到有效防护。而现役涂层经1年埋地实际运行后，钢构件发生较为严重的腐蚀。

实施例4

本实施例中，称取粒径为5μm的磷铁粉2kg，粒径为10μm的锌粉0.5kg，粒径为20μm的二氧化钛粉0.2kg，放入研磨粉碎机中以5000rpm的转速研磨6min后取出。称取甲基有机硅树脂30kg、E44环氧树脂5kg、E51环氧树脂5kg和二甲苯2kg，连同研磨后的颜料一同放入搅拌罐中搅拌均匀后用400目筛网过滤，制得防腐蚀涂料组分A。称取二乙胺固化剂2.5kg，与组分A混合并搅拌均匀后，采用喷涂的方式将涂料喷涂到经过喷砂处理的钢轨夹板及其紧固件螺栓、螺母和垫片表面。喷涂三道，每道喷涂间隔10min，第一道涂层厚度50μm，第二道涂层厚度40μm，第三道涂层厚度30μm。将喷涂后的构件在室温环境中放置15min后放入预加热到(150±5)℃的烘箱中保温2.5h后取出空冷，即制得埋地钢构件用防腐蚀涂层。

本实施例中，防腐蚀涂层的性能参数如下：

涂装上述120μm防腐蚀涂层的有轨电车钢轨夹板及紧固件螺栓、螺母和垫片经实际埋地运行1年后，涂层完好，未出现大面积剥落等破坏，钢制件得到有效防护。而现役涂层经1年埋地实际运行后，钢构件发生较为严重的腐蚀。

实施例5

本实施例中，称取粒径为70μm的纤维状铝粉3kg，粒径为40μm的三聚磷酸铝粉0.4kg，粒径为30μm的磷铁粉1.5kg，粒径为50μm的二氧化钛粉2kg放入研磨粉碎机中以2100rpm的转速研磨6min后取出。称取甲基有机硅树脂30kg、苯基有机硅树脂20kg、E44环氧树脂15kg和二甲苯2kg，连同研磨后的颜料一同放入搅拌罐中搅拌均匀后用120目筛网过滤，制得防腐蚀涂料组分A。称取乙二胺固化剂3kg，与组分A混合并搅拌均匀后，采用喷涂的方式将涂料喷涂到经过喷砂处理的钢轨夹板及其紧固件螺栓、螺母和垫片表面。喷涂两道，每道喷涂间隔15min，第一道涂层厚度40μm，第二道涂层厚度30μm。将喷涂后的构件在室温环境中放置12min后放入预加热到(150±5)℃的烘箱中保温2h后取出空冷，即制得埋地钢构件用防腐蚀涂层。

本实施例中，防腐蚀涂层的性能参数如下：

涂装上述70μm防腐蚀涂层的有轨电车钢轨夹板及紧固件螺栓、螺母和垫片经实际埋地运行1年后，涂层完好，未出现大面积剥落等破坏，钢制件得到有效防护。而现役涂层经1年埋地实际运行后，钢构件发生较为严重的腐蚀。

实施例6

本实施例中，称取粒径为20μm的浮型铝粉3kg，粒径为30μm的锌粉2kg放入研磨粉碎机中以550rpm的转速研磨5min后取出。称取苯基有机硅树脂25kg、E44环氧树脂10kg和二甲苯4kg，连同研磨后的颜料一同放入搅拌罐中搅拌均匀后用200目筛网过滤，制得防腐蚀涂料组分A。称取5772环氧树指固化剂1.2kg，与组分A混合并搅拌均匀后，采用喷涂的方式将涂料喷涂到经过喷砂处理的钢轨夹板及其紧固件螺栓、螺母和垫片表面。喷涂两道，每道喷涂间隔12min，第一道涂层厚度50μm，第二道涂层厚度25μm。将喷涂后的构件在室温环境中放置11min后放入预加热到(150±5)℃的烘箱中保温3h后取出空冷，即制得埋地钢构件用防腐蚀涂层。

本实施例中，防腐蚀涂层的性能参数如下：

涂装上述75μm防腐蚀涂层的有轨电车钢轨夹板及紧固件螺栓、螺母和垫片经实际埋地运行1年后，涂层完好，未出现大面积剥落等破坏，钢制件得到有效防护。而现役涂层经1年埋地实际运行后，钢构件发生较为严重的腐蚀。

实施例结果表明，通过该工艺得到的防护涂层技术具有优异的耐腐蚀性能，易于控制，适合工业化生产。

以上所述仅是本发明较佳可行的实施例而已，不能以此局限本发明之权利范围，所述防腐蚀涂料用于有轨电车埋地构件用耐候钢和碳钢等钢铁材料，也可用于石油、化工、电力等行业埋地用钢铁材料和有色金属材料制件。因此，依本发明的技术方案和技术思路做出其它各种相应的改变和变形，仍属本发明所涵盖的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种埋地钢构件用防腐蚀涂料，其特征在于，该涂料包括A组分和B组分，A组分包括有机硅树脂、环氧树脂、防腐蚀填料和稀释剂，B组分为环氧树脂固化剂；按质量份数计，有机硅树脂30～100份，环氧树脂20～80份，防腐蚀填料5～60份，固化剂与环氧树脂的质量比例为1:(3～9)，稀释剂0～50份；其中，防腐蚀填料为铝粉、浮型铝粉、锌粉、氧化铝粉、二氧化钛粉、铜铬黑粉、云母粉、磷铁粉、三聚磷酸铝粉中两种以上的任意混合。

2.按照权利要求1所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料，其特征在于，优选的，按质量份数计，涂料的组成为：有机硅树脂50～80份，环氧树脂30～60份，防腐蚀填料10～40份，固化剂与环氧树脂的质量比例为1:(4～5)，稀释剂2～30份。

3.按照权利要求1或2所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料，其特征在于，有机硅树脂包括：甲基有机硅树脂、苯基有机硅树脂和甲基苯基有机硅树脂之一种或两种以上，环氧树脂为E44、E51之一种或二者的混合，环氧树脂固化剂为反应型固化剂，溶剂为二甲苯。

4.按照权利要求1或2所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料，其特征在于，防腐蚀填料的粒径为1μm～80μm，形状为球形或纤维状。

5.一种权利要求1所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，首先，将防腐蚀填料放入研磨粉碎机中以500～5000rpm的转速混合搅拌5～10min后取出；按比例称取有机硅树脂、环氧树脂、防腐蚀填料及稀释剂并充分混合均匀后，用100～400目筛网过滤即得到A组分；按比例称取B组分环氧树脂固化剂，与A组分充分搅拌均匀，形成埋地钢构件用防腐蚀涂料。

6.一种权利要求1或5所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料的应用，其特征在于，取埋地钢构件用防腐蚀涂料，采用喷涂、刷涂或浸涂的方式，在经过喷砂处理的钢构件表面制备涂层，在150±5℃的烘箱中保温2～3h后空冷至室温，即得到防腐蚀涂层。

7.按照权利要求6所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料的应用，其特征在于，一道防腐蚀涂层厚度为10～100μm，根据需要进行一道或一道以上多道涂装，每道涂装间隔10～20min。

8.按照权利要求6所述的埋地钢构件用防腐蚀涂料的应用，其特征在于，防腐蚀涂料适用于潮湿、高盐份、高腐蚀性的土壤环境中对金属构件的防护。