CN110452568B

CN110452568B - 防腐涂料及其制备方法、防腐涂层

Info

Publication number: CN110452568B
Application number: CN201910812356.8A
Authority: CN
Inventors: 温世峰; 王鹏
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2039-08-30
Also published as: CN110452568A

Abstract

本公开涉及防腐蚀技术领域，尤其涉及一种防腐涂料及其制备方法、防腐涂层。该防腐涂料包括基料体系和固化剂体系，按照质量计，基料体系包括气相二氧化硅0.1～1份、树脂40～50份、填料5～15份、助剂2～3份、溶剂10～20份；其中，基料体系与固化剂体系的质量比为100：11.25。该防腐涂料所形成的防腐涂层具有优异的抗刮擦性能和优良的耐腐蚀性能。

Description

防腐涂料及其制备方法、防腐涂层

技术领域

本公开涉及防腐蚀技术领域，尤其涉及一种防腐涂料及其制备方法、防腐涂层。

背景技术

金属结构在暴露环境中经常经受各种腐蚀因素的影响，金属结构腐蚀会造成巨大的经济损失，因此，保护金属结构免受腐蚀环境的腐蚀是至关重要的。目前，开发了多种防腐涂料，包括有机涂料、金属氧化物涂料、有机/无机杂化涂料、陶瓷涂料和纳米涂料等，其中，有机防腐涂层具有简单、高效、易加工等优点，但是也存在抗刮擦性能差、防腐性能不太稳定的问题。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种防腐涂料及其制备方法、防腐涂层，该防腐涂料所形成的防腐涂层具有优异的抗刮擦性能和优良的耐腐蚀性能。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的第一个方面，提供一种防腐涂料，所述防腐涂料包括基料体系和固化剂体系，按照质量计，所述基料体系包括气相二氧化硅0.1～1份、树脂40～50份、填料5～15份、助剂2～3份、溶剂10～20份；其中，所述基料体系与所述固化剂体系的质量比为100：11.25。

在本公开的一种示例性实施例中，所述气相二氧化硅是比表面积为130m2/g的亲水型气相二氧化硅经二甲基二氯硅烷处理后得到的疏水型气相二氧化硅。

在本公开的一种示例性实施例中，所述树脂包括有机硅环氧树脂、有机硅树脂中的一种或两种。

在本公开的一种示例性实施例中，所述填料包括颜料黄、耐高温颜料黄、颜料红、填料红中的一种或任意几种。

在本公开的一种示例性实施例中，所述助剂包括消泡剂、分散剂、流平剂中的一种或任意几种。

在本公开的一种示例性实施例中，所述溶剂包括乙酸丁酯。

在本公开的一种示例性实施例中，所述固化剂体系包括3-氨基丙基三乙基硅烷。

根据本公开的第二个方面，提供一种防腐涂料的制备方法，所述防腐涂料的制备方法包括：

制备基料体系，按照质量计，所述基料体系包括气相二氧化硅0.1～1份、树脂40～50份、填料5～15份、助剂2～3份、溶剂10～20份；

制备固化剂体系；

将所述基料体系和所述固化剂体系按质量比100:11.25混合，并在25～35℃的温度、600～800rpm的转速下搅拌3min～7min，以得到所述防腐涂料。

在本公开的一种示例性实施例中，所述制备基料体系包括：

将2～3质量份助剂加进40～50质量份树脂中混合，并搅拌8min～12min，以得到第一混合物；

将0.1～1质量份气相二氧化硅和5～15质量份填料依次加入所述第一混合物，并在25℃～35℃的温度、1400rpm～1600rpm的转速下搅拌13min～17min，以得到第二混合物；

将10～20质量份溶剂加入所述第二混合物，并在1900rpm～2100rpm的转速下搅拌8min～12min，以得到第三混合物；

将所述第三混合物用球磨机研磨，直至固体颗粒粒径＜10μm，降温至20℃～30℃，并熟化22h～26h，以得到所述基料体系。

根据本公开的第三个方面，提供一种防腐涂层，所述防腐涂层是由权利要求上述任意一项所述的防腐涂料形成的。

本公开提供的防腐涂料及其制备方法、防腐涂层，该防腐涂料中的气相二氧化硅具有较大的比表面积，表面吸附能力强，能够较好地吸附防腐涂料中的树脂、助剂等其他成分，同时，气相二氧化硅的稳定性也较好，所以该防腐涂料具有优良的耐腐蚀性能。另外，气相二氧化硅的颗粒的硬度较高，所以该防腐涂料所形成的防腐涂层还具有优异的抗刮擦性能。

具体实施方式

下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。

本公开提供一种防腐涂料，包括基料体系和固化剂体系，按照质量计，基料体系包括气相二氧化硅0.1～1份，树脂40～50份，填料5～15份，助剂2～3份，溶剂10～20份；其中，基料体系与固化剂体系的质量比为100：11.25。

根据本公开提供的防腐涂料及防腐涂层，该防腐涂料中的气相二氧化硅具有较大的比表面积，表面吸附能力强，能够较好地吸附防腐涂料中的树脂、助剂等其他成分，同时，气相二氧化硅的稳定性也较好，所以该防腐涂料具有优良的耐腐蚀性能。另外，气相二氧化硅的颗粒的硬度较高，所以该防腐涂料所形成的防腐涂层还具有优异的抗刮擦性能。

下面对本发明实施方式的防腐涂料进行详细说明：

基料体系可包括0.1～1质量份气相二氧化硅、40～50质量份树脂、5～15质量份填料、2～3质量份助剂和10～20质量份溶剂，其中：

气相二氧化硅是一种纳米级粉末，其粒径介于7rim～40rim之间，比表面积一般大于100m²/g，由于其纳米效应，所以气相二氧化硅具有较好的补强、增稠、绝缘、防流挂等特性，因而广泛的应用在橡胶、塑料、涂料等高分子工业领域。气相二氧化硅包括亲水型气相二氧化硅和疏水型气相二氧化硅，亲水型二氧化硅可被水润湿，而疏水型气相二氧化硅不能被水所湿润，具有良好的疏水性，并可提高涂料的防腐性。

疏水型气相二氧化硅一般是亲水型气相二氧化硅经处理后得到的产物，举例而言，本公开实施方式的气相二氧化硅可以是比表面积为130m²/g的亲水型气相二氧化硅经二甲基二氯硅烷处理后得到的疏水型气相二氧化硅，具体的处理过程此处不再详细描述。

树脂是组成防腐涂料的基础，本公开实施方式的树脂可以包括有机硅环氧树脂或有机硅树脂中的一种，当然，也可以是包括有机硅环氧树脂和有机硅树脂的混合物，此处不作特殊限定。

溶剂用来对树脂进行稀释，因此可以选用对所应用的树脂具有较好溶解度的有机溶剂，举例而言，本公开实施方式的溶剂可以为乙酸丁酯等。

填料能够改善涂料的性能，具体而言，填料能够在涂料中起到填充作用，并增加漆膜厚度，使漆膜丰满坚实，也能调节涂料的流变性能，如增稠、防沉淀等，还可改善漆膜的机械强度，提高耐磨性和耐久性。另外，填料也可为防腐涂料提供色素，举例而言，本公开实施方式的填料可包括颜料黄、耐高温颜料黄、颜料红、填料红中的一种或多种，对应的涂料的颜色可以为黄色、红色或是黄色和红色混合后的橙色，当然，填料也可包括其他颜色，此处不作特殊限定。

助剂用来对涂料的性能进行改善和提高，举例而言，本公开实施方式的助剂可包括消泡剂、分散剂、流平剂中的一种或多种，其中：

消泡剂用于避免涂料的各个组成成分在混合过程中产生泡沫，进而提高涂料的致密性；分散剂用于防止涂料出现絮凝和沉降现象，进而提高涂料的表面均匀性；流平剂用于帮助涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，进而有效降低涂料的表面张力，提高其流平性和均匀性。

固化剂体系包括固化剂，固化剂能够加快涂料涂抹在金属底材后的固化速度，尤其是在没有光线或光线较弱的环境下，以提高金属构架的涂抹效率。举例而言，本公开实施方式的固化剂可包括3-氨基丙基三乙基硅烷。

本实施方式还提供了提供一种防腐涂料的制备方法，该制备方法包括：

步骤S100，制备基料体系，按照质量计，基料体系包括气相二氧化硅0.1～1份、树脂40～50份、填料5～15份、助剂2～3份、溶剂10～20份；

步骤S200，制备固化剂体系；

步骤S300，将基料体系和固化剂体系按质量比100:11.25混合，并在25～35℃的温度、600～800rpm的转速下搅拌3min～7min，以得到防腐涂料。

根据本公开提供的防腐涂料的制备方法制备出的防腐涂料，具有与上述防腐涂料及防腐涂层相同或者类似的有益效果，此处不再赘述。

下面对本发明实施方式的防腐涂料的制备方法进行详细说明：

在步骤S100中，制备基料体系可包括以下步骤：

步骤S1001，将2～3质量份助剂加进40～50质量份树脂中混合，并搅拌8min～12min，以得到第一混合物。如此，可以保证助剂能够充分分散在树脂中，以使消泡剂、分散剂或流平剂能够充分地发挥效用，进而提高涂料的致密性、表面均匀性或流平性。

步骤S1002，将0.1～1质量份气相二氧化硅和5～15质量份填料依次加入所述第一混合物，并在25℃～35℃的温度、1400rpm～1600rpm的转速下搅拌13min～17min，以得到第二混合物。如此，可以保证气相二氧化硅和调料充分分散在第一混合物中，以使涂料的抗刮擦性均匀，同时也能使涂料的颜色均匀。

步骤S1003，将10～20质量份溶剂加入第二混合物，并在1900rpm～2100rpm的转速下搅拌8min～12min，以得到第三混合物。如此，可以保证溶剂充分分散在第二混合物中，以降低第二混合物的粘稠性。

步骤S1004，将第三混合物用球磨机研磨，直至固体颗粒粒径＜10μm，又因为研磨过程中会发出热量，使得第三混合物的温度升高，所以还需要降温至20℃～30℃，并熟化22h～26h，以使涂料的黏度逐渐下降趋于稳定，透明度也有所改善，并得到基料体系。

在步骤S300中，将制备好的基料体系和固化剂体系(3-氨基丙基三乙基硅烷)按质量比100:11.25混合，并在25～35℃的温度、600～800rpm的转速下搅拌3min～7min，以得到防腐涂料。如此，可以保证固化剂能够充分分散在基料体系中，进而提高涂料涂抹在金属底材后的固化速度。

本公开还提供了一种防腐涂层，该防腐涂层是由上述的防腐涂料形成的。

举例而言，可选用喷枪将防腐涂料涂覆在金属底材的表面，以使涂料能够较好地附着在金属底材的表面，此时，涂层的厚度可以为40μm～60μm，当然，涂层的厚度也可小于40μm或者大于60μm，此处不作特殊限定。

下面，以多个不同的实施例来进一步解释和说明本公开的防腐涂料及其制备方法：

实施例一：

一种防腐涂料，包括基料体系和固化剂体系，其中：基料体系包括气相二氧化硅0.1g、树脂40g、填料5g、助剂2g、溶剂10g，固化剂体系包括固化剂6.45g。

该防腐涂料在制备时，可包括以下步骤：

步骤1)，将2g助剂加进40g树脂中混合，并搅拌8min～12min，以得到第一混合物；

步骤2)，将0.1g气相二氧化硅和5g填料依次加入所述第一混合物，并在25℃～35℃的温度、1400rpm～1600rpm的转速下搅拌13min～17min，以得到第二混合物；

步骤3)，将10g溶剂加入第二混合物，并在1900rpm～2100rpm的转速下搅拌8min～12min，以得到第三混合物；

步骤4)，将第三混合物用球磨机研磨，直至固体颗粒粒径＜10μm，降温至20℃～30℃，并熟化22h～26h，以得到基料体系；

步骤5)，将6.45g固化剂加入基料体系，并在25～35℃的温度、600～800rpm的转速下搅拌3min～7min，以得到防腐涂料。

实施例二：

一种防腐涂料，包括基料体系和固化剂体系，其中：基料体系包括气相二氧化硅0.1g、树脂42g、填料6g、助剂3g、溶剂15g，固化剂体系包括固化剂7.45g。

该防腐涂料在制备时，可包括以下步骤：

步骤1)，将3g助剂加进42g树脂中混合，并搅拌8min～12min，以得到第一混合物；

步骤2)，将0.1g气相二氧化硅和6g填料依次加入所述第一混合物，并在25℃～35℃的温度、1400rpm～1600rpm的转速下搅拌13min～17min，以得到第二混合物；

步骤3)，将15g溶剂加入第二混合物，并在1900rpm～2100rpm的转速下搅拌8min～12min，以得到第三混合物；

步骤5)，将7.45g固化剂加入基料体系，并在25～35℃的温度、600～800rpm的转速下搅拌3min～7min，以得到防腐涂料。

实施例三：

一种防腐涂料，包括基料体系和固化剂体系，其中：基料体系包括气相二氧化硅0.3g、树脂41g、填料5g、助剂2g、溶剂12g，固化剂体系包括固化剂6.78g。

该防腐涂料在制备时，可包括以下步骤：

步骤1)，将2g助剂加进41g树脂中混合，并搅拌8min～12min，以得到第一混合物；

步骤2)，将0.3g气相二氧化硅和5g填料依次加入所述第一混合物，并在25℃～35℃的温度、1400rpm～1600rpm的转速下搅拌13min～17min，以得到第二混合物；

步骤3)，将12g溶剂加入第二混合物，并在1900rpm～2100rpm的转速下搅拌8min～12min，以得到第三混合物；

步骤5)，将6.78g固化剂加入基料体系，并在25～35℃的温度、600～800rpm的转速下搅拌3min～7min，以得到防腐涂料。

实施例四：

一种防腐涂料，包括基料体系和固化剂体系，其中：基料体系包括气相二氧化硅0.8g、树脂42g、填料15g、助剂2.2g、溶剂13g，固化剂体系包括固化剂8.25g。

该防腐涂料在制备时，可包括以下步骤：

步骤1)，将2.2g助剂加进42g树脂中混合，并搅拌8min～12min，以得到第一混合物；

步骤2)，将0.8g气相二氧化硅和15g填料依次加入所述第一混合物，并在25℃～35℃的温度、1400rpm～1600rpm的转速下搅拌13min～17min，以得到第二混合物；

步骤3)，将13g溶剂加入第二混合物，并在1900rpm～2100rpm的转速下搅拌8min～12min，以得到第三混合物；

步骤5)，将8.25g固化剂加入基料体系，并在25～35℃的温度、600～800rpm的转速下搅拌3min～7min，以得到防腐涂料。

实施例五：

一种防腐涂料，包括基料体系和固化剂体系，其中：基料体系包括气相二氧化硅0.5g、树脂44.5g、填料8g、助剂2.5g、溶剂19g，固化剂体系包括固化剂8.1g。

该防腐涂料在制备时，可包括以下步骤：

步骤1)，将2.5g助剂加进44.5g树脂中混合，并搅拌8min～12min，以得到第一混合物；

步骤2)，将0.5g气相二氧化硅和8g填料依次加入所述第一混合物，并在25℃～35℃的温度、1400rpm～1600rpm的转速下搅拌13min～17min，以得到第二混合物；

步骤3)，将19g溶剂加入第二混合物，并在1900rpm～2100rpm的转速下搅拌8min～12min，以得到第三混合物；

步骤5)，将8.1g固化剂加入基料体系，并在25～35℃的温度、600～800rpm的转速下搅拌3min～7min，以得到防腐涂料。

实施例六：

一种防腐涂料，包括基料体系和固化剂体系，其中：基料体系包括气相二氧化硅0.2g、树脂50g、填料15g、助剂3g、溶剂20g，固化剂体系包括固化剂10g。

该防腐涂料在制备时，可包括以下步骤：

步骤1)，将3g助剂加进50g树脂中混合，并搅拌8min～12min，以得到第一混合物；

步骤2)，将0.2g气相二氧化硅和15g填料依次加入所述第一混合物，并在25℃～35℃的温度、1400rpm～1600rpm的转速下搅拌13min～17min，以得到第二混合物；

步骤3)，将20g溶剂加入第二混合物，并在1900rpm～2100rpm的转速下搅拌8min～12min，以得到第三混合物；

步骤5)，将10g固化剂加入基料体系，并在25～35℃的温度、600～800rpm的转速下搅拌3min～7min，以得到防腐涂料。

实施例七：

一种防腐涂料，包括基料体系和固化剂体系，其中：基料体系包括气相二氧化硅1g、树脂50g、填料15g、助剂3g、溶剂20g，固化剂体系包括固化剂10.1g。

该防腐涂料在制备时，可包括以下步骤：

步骤2)，将1g气相二氧化硅和15g填料依次加入所述第一混合物，并在25℃～35℃的温度、1400rpm～1600rpm的转速下搅拌13min～17min，以得到第二混合物；

步骤5)，将10.1g固化剂加入基料体系，并在25～35℃的温度、600～800rpm的转速下搅拌3min～7min，以得到防腐涂料。

实施例八

对实施例一、二、三、四、五、六和七的防腐涂料所形成的防腐涂层进行性能检测，检测结果见表1：

表1：不同实施例的防腐涂料制备的防腐涂层的性能检测结果

其中，盐雾实验为盐水浓度为5％，pH约为7的中性盐雾实验，并在35℃条件下喷雾实验，观察试件的变化。

相较于实施例1、2、3、4、5和6，在实施例7中，气相二氧化硅所占的比重最大，根据表1可知，实施例7中的防腐涂料所形成的防腐涂层在耐冲击性上表现突出，说明气相二氧化硅的加入显著提高了防腐涂料的抗刮擦性能及力学性能。同时，所有实施例中耐盐雾时长均达到了3300小时以上，说明气相二氧化硅的加入也显著提高了防腐涂料的防腐蚀性能。

本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims

1.一种防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括：

制备基料体系，按照质量计，所述基料体系包括气相二氧化硅0.1～1份、树脂40～50份、填料5～15份、助剂2～3份、溶剂10～20份；所述制备基料体系包括：

将10～20质量份溶剂加入第二混合物，并在1900rpm～2100rpm的转速下搅拌8min～12min，以得到第三混合物；

将第三混合物用球磨机研磨，直至固体颗粒粒径＜10μm，降温至20℃～30℃，并熟化22h～26h，以得到基料体系；

制备固化剂体系：

将所述基料体系和所述固化剂体系按质量比100：11.25混合，并在25-35℃的温度、600-800rpm的转速下搅拌3min～7min，以得到所述防腐涂料；其中，

所述气相二氧化硅是比表面积为130m²/g的亲水型气相二氧化硅经二甲基二氯硅烷处理后得到的疏水型气相二氧化硅；所述树脂包括有机硅环氧树脂、有机硅树脂中的一种或两种；

所述溶剂包括乙酸丁酯；

所述固化剂体系包括3-氨基丙基三乙基硅烷。

2.根据权利要求1所述防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述填料包括颜料黄、颜料红中的一种或任意几种。

3.根据权利要求1所述防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述助剂包括消泡剂、分散剂、流平剂中的一种或任意几种。

4.根据权利要求1所述防腐涂料的制备方法制得的防腐涂料，包括基料体系和固化剂体系，其特征在于，按照质量计，所述基料体系包括气相二氧化硅0.1～1份、树脂40-50份、填料5～15份、助剂2～3份、溶剂10-20份；其中，所述基料体系与所述固化剂体系的质量比为100：11.25；其中，

所述气相二氧化硅是比表面积为130m²/g的亲水型气相二氧化硅经二甲基二氯硅烷处理后得到的疏水型气相二氧化硅；

所述树脂包括有机硅环氧树脂、有机硅树脂中的一种或两种。

5.一种防腐涂层，其特征在于，所述防腐涂层是由权利要求1-3任一项所述的防腐涂料制备方法所制得的涂料形成的。