CN110643259A - 一种输电铁塔专用防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于防腐技术领域，具体涉及一种输电铁塔专用防腐涂料及其制备方法。该防腐涂料所述底漆为：环氧树脂、钛酸正丁酯、乙酰丙酮铬、聚乙烯醇缩甲醛、锌粉；所述面漆为：四氟乙烯、二环己基甲烷二异氰酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸、甲基异丁基甲酮、偶氮二异丁腈、二月桂酸二丁基锡。本发明通过改性环氧树脂，制备的底漆同输电铁塔的钢组件附着力好，黏附性好，具有优良的电化学或化学防腐功能，提高涂层的耐候性、耐腐蚀性，且固化时间短，持久性好；本发明提供的面漆，喷涂简单，厚度可控性好，抗紫外线的破坏，且适用范围广。

Description

一种输电铁塔专用防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于防腐技术领域，具体涉及一种输电铁塔专用防腐涂料及其制备方法。
背景技术
输电塔是架空线路的支撑点，由于经济飞速发展，对电力的需求与日俱增，安全可靠的电力供应非常重要。电力输送网络承担着全国电力传输的任务，其中输电铁塔的安全可靠运行对于保障电力可靠输送至关重要。输电铁塔运行时，出于各种自然环境中，遭遇到各种各样的腐蚀破坏，输电铁塔构建锈蚀是工程中经常出现的问题，而锈蚀的输电铁塔力学性能大幅度降低。
目前，大约80%的金属部件在大气环境中使用，因环境腐蚀而损失的金属占金属总腐蚀量的一半以上。全世界因腐蚀报废的钢结构和设备相当于钢年产量的约20-30%，全球每年因大气腐蚀造成的经济损失约7000亿美元，其中的部分腐蚀可通过技术进步和改善防腐蚀措施加以避免。钢结构在大气中使用时，钢材与大气中的水分、氧和其它污染物相互作用发生化学和电化学反应而造成腐蚀。当空气湿度在50%-70%（称作临界湿度）以上时，钢材表面形成完整的薄液膜，钢材发生在薄液膜下的电化学腐蚀。影响钢大气腐蚀的主要环境因素有：温度、相对湿度、二氧化硫含量、盐粒子含量等。由于输电铁塔处于不同的自然环境，目前的防腐涂料仅仅在某些地区防腐性能较好，普适性较差。
在各种防腐技术中，涂料防腐技术应用最广泛。它施工方便，着色性好，适用性强，不受结构、形状的限制，且费用较低；而且它可以与其它防腐措施配合使用，获得更好的防腐效果。影响涂料防腐效果的有表面处理果、涂料品种及配套体系、涂料施工质量等方面。我国对于涂料的开发还处于初始阶段，而现有技术中的涂料进行喷涂时：涂料体系选择不当，不适合输电铁塔；涂层厚度易造成不均匀，同金属基体的附着力较差等。现有技术中，长效防腐涂料一般由底漆、中间漆及面漆组成，使用时过程繁琐，且施工要求较高。因此，急需开发一种专用于输电电网的防腐涂料。对于输电铁塔的防护，关键是防腐涂料的选择和前期的表面处理。
中国专利申请（CN201110403868.2）提供了一种新型防腐输电特塔制备方法，其涂料采用氟树脂和聚苯硫醚树脂为主要成分的复合涂料，其涂层使用寿命能够达到30年以上，但是，该涂料中聚苯硫醚树脂含量高，聚苯硫醚的分子结构使其硬而脆，同时面漆采用纯氟涂料，纯氟涂料的表面张力小，润湿困难，使用时不容易被分散，流平性差，导致制备的涂层厚度不均一，且现有的涂料需要底漆、中间漆及面漆，涂抹厚度较大。现有的环氧富锌底漆由于锌层的表面能低，使其在钢结构表面的附着力差，往往短时间内就需要重新涂刷。现有的富锌环氧树脂，由于锌含量高，初始附着力好，但是持久性差；同时，通过无机填料改性环氧树脂，由于加入纳米无机填料，容易吸附而发生团聚，降低涂料的性能。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种输电铁塔专用防腐涂料。
本发明还提供了一种输电铁塔专用防腐涂料的制备方法。
本发明为了实现上述目的所采用的技术方案为：
本发明提供了一种输电铁塔专用防腐涂料，包括底漆和面漆；
所述底漆是由以下重量份原料组成：环氧树脂50-60份、钛酸正丁酯10-15份、乙酰丙酮铬5-8份、聚乙烯醇缩甲醛12-15份、锌粉70-80份；
所述面漆是由以下重量份原料组成：四氟乙烯55-60份、二环己基甲烷二异氰酸酯5-10份、丙烯酸酯8-10份、丙烯酸1-2份、甲基异丁基甲酮10-15份、偶氮二异丁腈0.2-0.5份、二月桂酸二丁基锡0.1-0.2份。
本发明还提供了一种输电铁塔专用防腐涂料的制备方法：
所述底漆的制备方法为：
（1）将正丁醇加入乙酰丙酮铬，然后在搅拌状态下滴加钛酸正丁酯，滴加结束后，加入巯丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后加入反应釜，进行反应，反应结束后得混合液；
（2）将环氧树脂升温至100-120℃，然后缓慢加入上述混合液，并不断搅拌，保温搅拌1-2h，得改性环氧树脂；
（3）将改性环氧树脂、聚丁烯纯缩甲醛、锌粉及混合液混合均匀即可；
所述面漆的制备方法为：
①将聚合反应釜进行抽真空、氮气置换，将二环己基甲烷二异氰酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸混合，搅拌条件下缓慢加入偶氮二异丁腈及二月桂酸二丁基锡，搅拌得均匀混合溶液；
②将甲基异丁基甲酮真空吸入反应釜中，升温至70℃，然后将混合溶液加入到反应釜，搅拌，将重量份四氟乙烯单体通入反应釜内，反应，反应结束后降至室温，停止搅拌，即得产物。
进一步的，步骤（1）中，所述正丁醇和钛酸正丁酯的体积比为20：1。
进一步的，所述巯丙基三乙氧基硅烷加入量占钛酸正丁酯、乙酰丙酮铬及正丁醇混合液的0.025%。
进一步的，所述反应为分段反应：首先以1℃/min的升温速率升温至70-80℃，然后以5℃/min的升温速率升温至110-120℃，保温反应12h。
进一步的，步骤②中，所述反应为在真空气氛中，温度为70-75℃，压力为10-15MPa的条件下保温反应25-28h。
本发明提供的涂料可以采用钢结构喷涂的方法进行。
本发明首先制备二氧化钛的溶胶凝胶溶液，将巯丙基三乙氧基硅烷对二氧化钛进行表面改性，然后加入到环氧树脂中，通过巯丙基三乙氧基硅烷作为连接剂，制备的环氧树脂涂料，二氧化钛在环氧树脂体系中不团聚，分散性能好，而制备的环氧树脂涂料，通过环氧树脂与二氧化钛形成化学键，提高其相容性。
本发明制备的面漆，采用等温等压聚合，本发明采用较高温度下，引发剂的分解速率比链生长速率增加的快，自由基增多，有利于双基歧化,温度太低时，引发剂分解产生初级自由基的速率慢，使得后期反应体系的平衡难以形成，温度过高，则短时间内引发剂分解，后期可控性丧失。本发明在较高的反应压力下，使聚合反应趋向于理想共聚合，提高反应体系压力，促使分子间碰撞，加速聚合反应，提高聚合物的产率和分子量，在温度、压力等作用下，形成的支链型高分子靠范德华力聚集在一起分子间力较弱，提高溶解性能。本发明通过等温等压聚合，聚合物的结构，分子量，黏度一致，聚合物质量稳定，真正达到交替聚合，聚合物性能更好。
本发明的有益效果为：
（1）本发明通过改性环氧树脂，制备的底漆同输电铁塔的钢组件附着力好，黏附性好，具有优良的电化学或化学防腐功能，提高涂层的耐候性、耐腐蚀性，且固化时间短，持久性好；
（2）本发明提供的面漆涂料，喷涂简单，涂层厚度可控性好，耐候性好，抗紫外线破坏，且适应性广。
（3）本发明通过溶胶凝胶的无机填料形式加入到环氧树脂中，得到最终的无机物和聚合物的互传网络结构，增强键结合力。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的解释和说明。
实施例1
一种输电铁塔专用防腐涂料：底漆配方：环氧树脂58份、钛酸正丁酯12份、乙酰丙酮铬8份、聚乙烯醇缩甲醛12份、锌粉70份；
制备方法如下：
（1）将240份正丁醇加入乙酰丙酮铬，然后在搅拌状态下滴加钛酸正丁酯，滴加结束后，加入0.065份巯丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后加入反应釜，首先以1℃/min的升温速率升温至70-80℃，然后以5℃/min的升温速率升温至110-120℃，保温反应12h
，反应结束后得混合液；
（2）将环氧树脂升温至100-120℃，然后缓慢加入上述混合液，并不断搅拌，保温搅拌2h，得改性环氧树脂；
（3）将改性环氧树脂、聚丁烯纯缩甲醛、锌粉及混合液混合均匀即可；
面漆配方：四氟乙烯60份、二环己基甲烷二异氰酸酯8份、丙烯酸酯8份、丙烯酸2份、甲基异丁基甲酮15份、偶氮二异丁腈0.5份、二月桂酸二丁基锡0.1份；
制备方法如下：
①将聚合反应釜进行抽真空、氮气置换，将二环己基甲烷二异氰酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸混合，搅拌条件下缓慢加入偶氮二异丁腈及二月桂酸二丁基锡，搅拌得均匀混合溶液；
②将甲基异丁基甲酮真空吸入反应釜中，升温至70℃，然后将混合溶液加入到反应釜，搅拌，将重量份四氟乙烯单体通入反应釜内，在温度为70-75℃，压力为10-15MPa的条件下保温反应25h，反应结束后降至室温，停止搅拌，即得产物。
实施例2
一种输电铁塔专用防腐涂料：底漆配方：环氧树脂50份、钛酸正丁酯11份、乙酰丙酮铬5份、聚乙烯醇缩甲醛12-15份、锌粉75份；
制备方法如下：
（1）将220份正丁醇加入乙酰丙酮铬，然后在搅拌状态下滴加钛酸正丁酯，滴加结束后，加入0.059份巯丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后加入反应釜，首先以1℃/min的升温速率升温至70-80℃，然后以5℃/min的升温速率升温至110-120℃，保温反应12h，反应结束后得混合液；
（2）将环氧树脂升温至100-120℃，然后缓慢加入上述混合液，并不断搅拌，保温搅拌2h，得改性环氧树脂；
（3）将改性环氧树脂、聚丁烯纯缩甲醛、锌粉及混合液混合均匀即可；
面漆配方：四氟乙烯55份、二环己基甲烷二异氰酸酯5份、丙烯酸酯10份、丙烯酸2份、甲基异丁基甲酮10份、偶氮二异丁腈0.3份、二月桂酸二丁基锡0.2份；
制备方法同实施例1。
实施例3
一种输电铁塔专用防腐涂料：底漆配方：环氧树脂60份、钛酸正丁酯15份、乙酰丙酮铬8份、聚乙烯醇缩甲醛12-15份、锌粉80份；
制备方法如下：
（1）将300份正丁醇加入乙酰丙酮铬，然后在搅拌状态下滴加钛酸正丁酯，滴加结束后，加入0.081份巯丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后加入反应釜，首先以1℃/min的升温速率升温至70-80℃，然后以5℃/min的升温速率升温至110-120℃，保温反应12h，
反应结束后得混合液；
（2）将环氧树脂升温至100-120℃，然后缓慢加入上述混合液，并不断搅拌，保温搅拌2h，得改性环氧树脂；
（3）将改性环氧树脂、聚丁烯纯缩甲醛、锌粉及混合液混合均匀即可；
面漆配方：四氟乙烯58份、二环己基甲烷二异氰酸酯10份、丙烯酸酯8份、丙烯酸1份、甲基异丁基甲酮13份、偶氮二异丁腈0.2份、二月桂酸二丁基锡0.2份；
制备方法同实施例1。
对比例1
一种输电铁塔专用防腐涂料：底漆配方：环氧树脂58份、钛酸正丁酯12份、乙酰丙酮铬8份、锌粉70份；
制备方法如下：
（1）将240份正丁醇加入乙酰丙酮铬，然后在搅拌状态下滴加钛酸正丁酯，滴加结束后，加入0.065份巯丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后加入反应釜，首先以1℃/min的升温速率升温至70-80℃，然后以5℃/min的升温速率升温至110-120℃，保温反应12h，反应结束后得混合液；
（2）将环氧树脂升温至100-120℃，然后缓慢加入上述混合液，并不断搅拌，保温搅拌2h，得改性环氧树脂；
（3）将改性环氧树脂、锌粉及混合液混合均匀即可；
面漆配方：四氟乙烯60份、二环己基甲烷二异氰酸酯8份、丙烯酸酯8份、丙烯酸2份、甲基异丁基甲酮15份、偶氮二异丁腈0.5份；
制备方法如下：
①将聚合反应釜进行抽真空、氮气置换，将二环己基甲烷二异氰酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸混合锡，搅拌得均匀混合溶液；
②将甲基异丁基甲酮真空吸入反应釜中，升温至70℃，然后将混合溶液加入到反应釜，搅拌，将重量份四氟乙烯单体通入反应釜内，在温度为70-75℃，压力为10-15MPa的条件下保温反应25h，反应结束后降至室温，停止搅拌，即得产物。
对比例2
一种输电铁塔专用防腐涂料：底漆配方：环氧树脂58份、钛酸正丁酯12份、乙酰丙酮铬8份、聚乙烯醇缩甲醛12份、锌粉70份；
制备方法如下：
（1）将240份乙醇加入乙酰丙酮铬，然后在搅拌状态下滴加钛酸正丁酯，滴加结束后，加入0.065份巯丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后加入反应釜，以5℃/min的升温速率升温至110-120℃反应12h，反应结束后得混合液；
（2）将环氧树脂升温至100-120℃，然后缓慢加入上述混合液，并不断搅拌，保温搅拌2h，得改性环氧树脂；
（3）将改性环氧树脂、聚丁烯纯缩甲醛、锌粉及混合液混合均匀即可；
面漆配方：四氟乙烯60份、丙烯酸酯8份、丙烯酸2份、甲基异丁基甲酮15份、偶氮二异丁腈0.5份、二月桂酸二丁基锡0.1份；
制备方法如下：
①将聚合反应釜进行抽真空、氮气置换，将二环己基甲烷二异氰酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸混合，搅拌条件下缓慢加入偶氮二异丁腈及二月桂酸二丁基锡，搅拌得均匀混合溶液；
②将甲基异丁基甲酮真空吸入反应釜中，升温至70℃，然后将混合溶液加入到反应釜，搅拌，将重量份四氟乙烯单体通入反应釜内，在温度为70-75℃，压力为10-15MPa的条件下保温反应25h，反应结束后降至室温，停止搅拌，即得产物。
对比例3
一种输电铁塔专用防腐涂料：底漆配方及制备方法同实施例1。
面漆配方：四氟乙烯60份、二环己基甲烷二异氰酸酯8份、丙烯酸酯8份、丙烯酸2份、甲基异丁基甲酮15份、偶氮二异丁腈0.5份；
制备方法如下：
①将聚合反应釜进行抽真空、氮气置换，将二环己基甲烷二异氰酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸混合锡，搅拌得均匀混合溶液；
②将甲基异丁基甲酮真空吸入反应釜中，然后将混合溶液加入到反应釜，搅拌，将重量份四氟乙烯单体通入反应釜内，然后升温，在温度为70-75℃，压力为10-15MPa的条件下保温反应25h，反应结束后降至室温，停止搅拌，即得产物。
对比例4
一种输电铁塔专用防腐涂料：底漆配方：环氧树脂58份、钛酸正丁酯20份、聚乙烯醇缩甲醛12份、锌粉70份；
制备方法如下：
（1）将240份正丁醇在搅拌状态下滴加钛酸正丁酯，滴加结束后，加入0.065份巯丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后加入反应釜，首先以1℃/min的升温速率升温至70-80℃，然后以5℃/min的升温速率升温至110-120℃，保温反应12h
，反应结束后得混合液；
（2）将环氧树脂升温至100-120℃，然后缓慢加入上述混合液，并不断搅拌，保温搅拌2h，得改性环氧树脂；
（3）将改性环氧树脂、聚丁烯纯缩甲醛、锌粉及混合液混合均匀即可。
面漆配方及制备方法同实施例1。
对比例5
一种输电铁塔专用防腐涂料：底漆配方：环氧树脂58份、乙酰丙酮铬20份、聚乙烯醇缩甲醛12份、锌粉70份；
制备方法如下：
（1）将240份正丁醇加入乙酰丙酮铬，加入0.065份巯丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后加入反应釜，首先以1℃/min的升温速率升温至70-80℃，然后以5℃/min的升温速率升温至110-120℃，保温反应12h
，反应结束后得混合液；
（2）将环氧树脂升温至100-120℃，然后缓慢加入上述混合液，并不断搅拌，保温搅拌2h，得改性环氧树脂；
（3）将改性环氧树脂、聚丁烯纯缩甲醛、锌粉及混合液混合均匀即可；
面漆配方及制备方法同实施例1。
效果实施例
将本发明提供的底漆和面漆对输电铁塔的钢架构组件进行喷涂，采用空气喷涂底漆2道，面漆2道，每道漆膜厚度为30-50μm。
（一）对实施例及对比例喷涂底漆后进行抗冲击性、附着力及硬度进行检测，具体结果见表1。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
（二）对喷涂底漆和面漆后形成的漆膜进行检测，具体检测方法如下：
（1）漆膜外观：目测检查
（2）抗紫外：采用荧光紫外灯辐照样品，波长340nm，辐照2000h；
（3）耐碱性：NaOH，0.2M，室温下，静止浸泡；
（4）耐酸性：硫酸，0.1M，室温下，静止浸泡；
（5）耐溶剂性：用二甲苯浸泡脱脂棉球，置于涂膜上，接触面积不小于1平方厘米，达到规定试验时间后，移开棉球；
（6）耐盐雾性：对于涂层总厚度大于200μm的涂层曾用2mm格法测量；
（7）耐冷热循环：910℃，4h→室温，0.5h→-30℃，1.5h→室温，0.5h为一个循环，往复进行
具体检测结果见表2。
表2
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（三）将实施例1-3及对比例1-5制备的底漆进行电化学试验，测试其腐蚀电流密度，同时，将涂覆涂料的钢结构在3.5%氯化钠溶液中浸泡20d后，进行阻抗值检测，具体结果见表3。
表3

Claims (6)

1.一种输电铁塔专用防腐涂料，其特征在于，包括底漆和面漆；
所述底漆是由以下重量份原料组成：环氧树脂50-60份、钛酸正丁酯10-15份、乙酰丙酮铬5-8份、聚乙烯醇缩甲醛12-15份、锌粉70-80份；
所述面漆是由以下重量份原料组成：四氟乙烯55-60份、二环己基甲烷二异氰酸酯5-10份、丙烯酸酯8-10份、丙烯酸1-2份、甲基异丁基甲酮10-15份、偶氮二异丁腈0.2-0.5份、二月桂酸二丁基锡0.1-0.2份。
2.一种如权利要求1所述的输电铁塔专用防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述底漆的制备方法为：
（1）将正丁醇加入乙酰丙酮铬，然后在搅拌状态下滴加钛酸正丁酯，滴加结束后，加入巯丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后加入反应釜，进行反应，反应结束后得混合液；
（2）将环氧树脂升温至100-120℃，然后缓慢加入上述混合液，并不断搅拌，保温搅拌1-2h，得改性环氧树脂；
（3）将改性环氧树脂、聚丁烯纯缩甲醛、锌粉及混合液混合均匀即可；
所述面漆的制备方法为：
①将聚合反应釜进行抽真空、氮气置换，将二环己基甲烷二异氰酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸混合，搅拌条件下缓慢加入偶氮二异丁腈及二月桂酸二丁基锡，搅拌得均匀混合溶液；
②将甲基异丁基甲酮真空吸入反应釜中，升温至70℃，然后将混合溶液加入到反应釜，搅拌，将重量份四氟乙烯单体通入反应釜内，反应，反应结束后降至室温，停止搅拌，即得产物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述正丁醇和钛酸正丁酯的体积比为20：1。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述巯丙基三乙氧基硅烷加入量占钛酸正丁酯、乙酰丙酮铬及正丁醇混合液的0.025%。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述反应为分段反应：首先以1℃/min的升温速率升温至70-80℃，然后以5℃/min的升温速率升温至110-120℃，保温反应12h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤②中，所述反应为在真空气氛中，温度为70-75℃，压力为10-15MPa的条件下保温反应25-28h。
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