CN113930146A - 一种防腐材料及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防腐材料，该材料包含以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体50‑80份、氨基丙基三乙氧基硅烷2‑5份、填充料3‑5份、粉煤灰3‑5份、锌粉15‑28份、改性二氧化锡3‑5份、碳纳米管材料3‑5份、水10‑30份、防腐微胶囊5‑6份、氨基三亚甲基膦酸0.5‑2份。本发明通过向防腐材料中添加防腐微胶囊，使得该防腐材料具有一定的自修复性能，当防腐材料在外力作用下产生裂纹时，微胶囊破裂并释放出微胶囊中的亚麻油和桐油，亚麻油和桐油对裂纹产生修复作用，从而起到了对防腐涂层的自修复作用。
Description
技术领域
本发明涉及防腐材料技术领域，具体涉及一种防腐材料及其生产工艺。
背景技术
防腐材料，即通过该材料来抑制被防腐对象发生化学腐蚀和电化学腐蚀的一种材料，其在海洋、能源、建筑、交通、航空航天以及军用装备等多个领域应用广泛。在所有的防腐措施中，有机涂层的使用最为广泛，有机涂层是通过物理屏蔽作用使得金属基体与水分、氧和离子等腐蚀性介质隔离，从而阻止腐蚀电化学反应的发生。然而，设备在服役、运输的过程中，涂层难免地会产生破损和开裂，若未及时地对其进行修复会使得涂层对金属基体的防护作用降低。目前，涂层的修复多是通过人为修复的，但是人工修复涂层的工艺复杂，修复成本高。
发明内容
本发明提供了一种防腐材料及其生产工艺，以解决目前防腐涂层需人工进行修复而带来的工艺复杂等问题。
本发明第一方面提供了一种防腐材料，该材料包含以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体50-80份、氨基丙基三乙氧基硅烷2-5份、填充料3-5份、粉煤灰3-5份、锌粉15-28份、改性二氧化锡3-5份、碳纳米管材料3-5份、水10-30份、防腐微胶囊5-6份、氨基三亚甲基膦酸0.5-2份。
优选地，所述的填充料包括纳米二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐、膨润土以及填料，填充料中各组分等重量比例设置，所述的填料包括云母粉、煅烧高岭土、滑石粉、石棉粉中的一种或多种的混合物。
优选地，所述的改性二氧化锡为氧化锡锑，该材料中还含有重量份为1-3份的羟丙基甲基纤维素。
优选地，防腐微胶囊中的芯材为亚麻油和桐油，二者的质量比例为2:1，壳体为亚甲基二苯二异氰酸酯与聚乙二醇反应生成的聚氨酯。
优选地，该材料包括以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体60份、氨基丙基三乙氧基硅烷5份、填充料5份、粉煤灰5份、锌粉22份、氧化锡锑5份、碳纳米管材料4份、水20份、防腐微胶囊6份、羟丙基甲基纤维素3份、氨基三亚甲基膦酸2份；其中，填充料包括等重量比例的纳米二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐、膨润土和填料，填料包括煅烧高岭土和云母粉，二者的质量比例为2:1。
本发明第二方面提供了一种防腐材料的生产工艺，该工艺至少包括以下步骤：
(1)制备防腐微胶囊；
(2)制备组分A：按照上述重量比例取一定重量的氨基丙基三乙氧基硅烷，并称取3/4比例的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体，将二者搅拌30min，，搅拌均匀后即得组分A；
(3)制备组分B：按照上述的重量比例取水，然后向水中加入剩余的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体、膨润土、羟丙基甲基纤维素，搅拌均匀后，分多次加入氨基三亚甲基膦酸、二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐以及填料、粉煤灰、锌粉、改性二氧化锡、碳纳米管材料和防腐微胶囊，搅拌均匀即得组分B。
第三方面，本发明提供了该防腐材料的喷涂工艺，该工艺至少包括以下步骤：
(1)制备组分A；
(2)制备组分B；
(3)喷涂面的预处理：采用碳酸钠溶液对喷涂面进行清洁，并对喷涂面进行喷砂粗化处理；
(4)首次喷涂：采用静电喷涂法，将组分A加入到组分A单组分喷涂机中进行喷涂；
(5)二次喷涂：采用静电喷涂法，将组分A和组分B分别加入双组分的喷涂机中进行喷涂，其中，组分B是组分A重量的(1.05-1.2)倍。
本发明与现有技术相比具有以下优点：(1)本发明通过向防腐材料中添加防腐微胶囊，使得该防腐材料具有一定的自修复性能，当防腐材料在外力作用下产生裂纹时，微胶囊破裂并释放出微胶囊中的亚麻油和桐油，亚麻油和桐油对裂纹产生修复作用，从而起到了对防腐涂层的自修复作用。(2)本发明的防腐材料中还添加有填充料，填充料起到了一方面起到了填充的作用，使得涂料层更加致密，减少金属基质被腐蚀的风险，另一方面，填充料还提高了组分B的分散性并提高了该涂料的修复性能。(3)涂料中的粉煤灰有助于提高涂层的致密度，进而减少金属基质被腐蚀的风险；通过掺杂了锑的二氧化锡得到氧化锡锑，保证了氧化锡锑的导电性，保证了后期修复的可能性。
具体实施方式
为了对本发明进行更好地说明，现结合实例对其进行进一步的说明。
一种防腐材料，该材料包含以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体50-80份、氨基丙基三乙氧基硅烷2-5份、填充料3-5份、粉煤灰3-5份、锌粉15-28份、改性二氧化锡3-5份、碳纳米管材料3-5份、水10-30份、防腐微胶囊5-6份、氨基三亚甲基膦酸0.5-2份。
进一步地，所述的填充料包括纳米二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐、膨润土以及填料，填充料中各组分等重量比例设置，所述的填料包括云母粉、煅烧高岭土、滑石粉、石棉粉中的一种或多种的混合物。
进一步地，所述的改性二氧化锡为氧化锡锑，该材料中还含有重量份为1-3份的羟丙基甲基纤维素。
进一步地，防腐微胶囊中的芯材为亚麻油和桐油，二者的质量比例为2:1，壳体为亚甲基二苯二异氰酸酯与聚乙二醇反应生成的聚氨酯。
进一步地，该材料包括以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体60份、氨基丙基三乙氧基硅烷5份、填充料5份、粉煤灰5份、锌粉22份、氧化锡锑5份、碳纳米管材料4份、水20份、防腐微胶囊6份、羟丙基甲基纤维素3份、氨基三亚甲基膦酸2份；其中，填充料包括等重量比例的纳米二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐、膨润土和填料，填料包括煅烧高岭土和云母粉，二者的质量比例为2:1。
该防腐材料的生产工艺至少包括以下步骤：
(1)制备防腐微胶囊；
(2)制备组分A：按照上述重量比例取一定重量的氨基丙基三乙氧基硅烷，并称取3/4比例的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体，将二者搅拌30min，，搅拌均匀后即得组分A；
(3)制备组分B：按照上述的重量比例取水，然后向水中加入剩余的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体、膨润土、羟丙基甲基纤维素，搅拌均匀后，分多次加入氨基三亚甲基膦酸、二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐以及填料、粉煤灰、锌粉、改性二氧化锡、碳纳米管材料和防腐微胶囊，搅拌均匀即得组分B。
该防腐材料的喷涂工艺至少包括以下步骤：
(1)制备组分A，制备方法同上；
(2)制备组分B，制备方法同上；
(3)喷涂面的预处理：采用碳酸钠溶液对喷涂面进行清洁，并对喷涂面进行喷砂粗化处理；
(4)首次喷涂：采用静电喷涂法，将组分A加入到组分A单组分喷涂机中进行喷涂；
(5)二次喷涂：采用静电喷涂法，将组分A和组分B分别加入双组分的喷涂机中进行喷涂，其中，组分B是组分A重量的(1.05-1.2)倍。
下面，通过实施例对本发明进行具体的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质性的改进和调整仍属于本发明的保护范围。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例1
一种防腐材料，该材料包含以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体50份、氨基丙基三乙氧基硅烷2份、填充料3份、粉煤灰3份、锌粉15份、氧化锡锑3份、碳纳米管材料3份、水30份、防腐微胶囊5份、氨基三亚甲基膦酸0.5份，填充料包括等重量比例的纳米二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐、膨润土以及云母粉。
该防腐材料的生产工艺至少包括以下步骤：
(1)制备防腐微胶囊，制备方法包括以下步骤：将6份亚麻油、3份桐油、4份吐温80以及6份亚甲基二苯二异氰酸酯混合均匀后缓慢加入到水中，边加边搅拌，然后向其中分多次加入10份聚乙二醇和0.05份异辛酸锌，15℃下搅拌均匀后升温至75℃，并加入乙二醇反应1h制得无油状物质漂浮的乳液即可；
(2)制备组分A：按照上述重量比例取一定重量的氨基丙基三乙氧基硅烷，并称取45份比例的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体，将二者搅拌30min，，搅拌均匀后即得组分A；
(3)制备组分B：按照上述的重量比例取水，然后向水中加入15份异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体、膨润土、羟丙基甲基纤维素，搅拌均匀后，分多次加入氨基三亚甲基膦酸、二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐以及填料、粉煤灰、锌粉、氧化锡锑、碳纳米管材料和防腐微胶囊，搅拌均匀即得组分B。
该防腐材料的喷涂工艺至少包括以下步骤：
(1)制备组分A，制备方法同上；
(2)制备组分B，制备方法同上；
(3)喷涂面的预处理：采用碳酸钠溶液对喷涂面进行清洁，并对喷涂面进行喷砂粗化处理；
(4)首次喷涂：采用静电喷涂法，将组分A加入到组分A单组分喷涂机中进行喷涂；
(5)二次喷涂：采用静电喷涂法，将组分A和组分B分别加入双组分的喷涂机中进行喷涂，其中，组分B是组分A重量的1.05倍。
实施例2
一种防腐材料，该材料包含以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体60份、氨基丙基三乙氧基硅烷3份、填充料5份、粉煤灰3份、锌粉20份、氧化锡锑5份、碳纳米管材料3份、水20份、防腐微胶囊6份、氨基三亚甲基膦酸1份、羟丙基甲基纤维素3份；填充料包括等重量比例的纳米二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐、膨润土以及煅烧高岭土。
制备工艺以及喷涂工艺均与实施例1相同，喷涂工艺中二次喷涂时，组分B是组分A重量的1.1倍。
实施例3
一种防腐材料，该材料包含以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体80份、氨基丙基三乙氧基硅烷5份、填充料4份、粉煤灰5份、锌粉28份、氧化锡锑4份、碳纳米管材料5份、水30份、防腐微胶囊5.5份、氨基三亚甲基膦酸2份、羟丙基甲基纤维素1份；填充料包括等重量比例的纳米二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐、膨润土以及填料，填料包括云母粉、煅烧高岭土，二者的重量比例为1:1。
制备工艺以及喷涂工艺均与实施例1相同，喷涂工艺中二次喷涂时，组分B是组分A重量的1.2倍。
实施例4
一种防腐材料，该材料包含以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体70份、氨基丙基三乙氧基硅烷4份、填充料5份、粉煤灰4份、锌粉25份、氧化锡锑3份、碳纳米管材料3份、水18份、防腐微胶囊5份、氨基三亚甲基膦酸0.5份、羟丙基甲基纤维素2份；填充料包括等重量比例的纳米二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐、膨润土以及填料，填料包括煅烧高岭土、滑石粉、石棉粉三者的混合物，三者的质量比例为1:1:1。
制备工艺以及喷涂工艺均与实施例1相同，喷涂工艺中二次喷涂时，组分B是组分A重量的1.15倍。
实施例5
一种防腐材料，该材料包含以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体80份、氨基丙基三乙氧基硅烷5份、填充料3份、粉煤灰3份、锌粉15份、氧化锡锑3份、碳纳米管材料3份、水10份、防腐微胶囊5份、氨基三亚甲基膦酸2份、羟丙基甲基纤维素2份；填充料包括等重量比例的纳米二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐、膨润土以及填料，填料包括云母粉、滑石粉，二者的质量比例为1:1。
制备工艺以及喷涂工艺均与实施例1相同，喷涂工艺中二次喷涂时，组分B是组分A重量的1.1倍。
实施例6
该材料包括以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体60份、氨基丙基三乙氧基硅烷5份、填充料5份、粉煤灰5份、锌粉22份、氧化锡锑5份、碳纳米管材料4份、水20份、防腐微胶囊6份、羟丙基甲基纤维素3份、氨基三亚甲基膦酸2份；填充料包括等重量比例的纳米二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐、膨润土和填料，填料包括煅烧高岭土和云母粉，二者的质量比例为2:1。
制备工艺以及喷涂工艺均与实施例1相同，喷涂工艺中二次喷涂时，组分B是组分A重量的1.1倍。
对比例1
该材料包括以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体60份、氨基丙基三乙氧基硅烷5份、锌粉22份、水20份、防腐微胶囊6份、羟丙基甲基纤维素3份。
对比例2
该材料包括以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体60份、氨基丙基三乙氧基硅烷5份、粉煤灰5份、锌粉22份、氧化锡锑5份、碳纳米管材料4份、水20份、防腐微胶囊6份、羟丙基甲基纤维素3份。
对比例3
该材料包括以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体60份、氨基丙基三乙氧基硅烷5份、填充料5份、粉煤灰5份、锌粉22份、氧化锡锑5份、碳纳米管材料4份、水20份、防腐微胶囊6份、羟丙基甲基纤维素3份；填充料包括等重量比例的纳米二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐、膨润土和填料，填料包括煅烧高岭土和云母粉，二者的质量比例为2:1。
对比例1、对比例2和对比例3与实施例6的制备工艺、喷涂工艺均完全相同，参考GBT6748-2008标准对这些防腐材料进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1性能测试结果
| 项目 | 实施例6 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
| 耐盐水性/h | 245 | 80 | 120 | 185 |
| 耐盐雾性/h | 1280 | 452 | 689 | 960 |
| 附着力/MPa | 5.6 | 4.9 | 5.0 | 5.1 |
以上所述的仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种防腐材料，其特征在于：该材料包含以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体50-80份、氨基丙基三乙氧基硅烷2-5份、填充料3-5份、粉煤灰3-5份、锌粉15-28份、改性二氧化锡3-5份、碳纳米管材料3-5份、水10-30份、防腐微胶囊5-6份、氨基三亚甲基膦酸0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的防腐材料，其特征在于：所述的填充料包括纳米二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐、膨润土以及填料，填充料中各组分等重量比例设置，所述的填料包括云母粉、煅烧高岭土、滑石粉、石棉粉中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1或2任一所述的防腐材料，其特征在于：所述的改性二氧化锡为氧化锡锑，该材料中还含有重量份为1-3份的羟丙基甲基纤维素。
4.根据权利要求3所述的防腐材料，其特征在于：防腐微胶囊中的芯材为亚麻油和桐油，二者的质量比例为2:1，壳体为亚甲基二苯二异氰酸酯与聚乙二醇反应生成的聚氨酯。
5.根据权利要求4所述的防腐材料，其特征在于：该材料包括以下重量份的原料：异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体60份、氨基丙基三乙氧基硅烷5份、填充料5份、粉煤灰5份、锌粉22份、氧化锡锑5份、碳纳米管材料4份、水20份、防腐微胶囊6份、羟丙基甲基纤维素3份、氨基三亚甲基膦酸2份；其中，填充料包括等重量比例的纳米二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐、膨润土和填料，填料包括煅烧高岭土和云母粉，二者的质量比例为2:1。
6.根据权利要求1-5任一所述的防腐材料的生产工艺，其特征在于：至少包括以下步骤：
（1）制备防腐微胶囊；
（2）制备组分A：按照上述重量比例取一定重量的氨基丙基三乙氧基硅烷，并称取3/4比例的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体，将二者搅拌30min，，搅拌均匀后即得组分A；
（3）制备组分B：按照上述的重量比例取水，然后向水中加入剩余的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体、膨润土、羟丙基甲基纤维素，搅拌均匀后，分多次加入氨基三亚甲基膦酸、二氧化硅、铝酸三钙、钼酸盐以及填料、粉煤灰、锌粉、改性二氧化锡、碳纳米管材料和防腐微胶囊，搅拌均匀即得组分B。
7.根据权利要求6所述的防腐材料的喷涂工艺，其特征在于：该工艺至少包括以下步骤：
（1）制备组分A；
（2）制备组分B；
（3）喷涂面的预处理：采用碳酸钠溶液对喷涂面进行清洁，并对喷涂面进行喷砂粗化处理；
（4）首次喷涂：采用静电喷涂法，将组分A加入到组分A单组分喷涂机中进行喷涂；
（5）二次喷涂：采用静电喷涂法，将组分A和组分B分别加入双组分的喷涂机中进行喷涂，其中，组分B是组分A重量的（1.05-1.2）倍。
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