CN118064058A - 水性重防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种水性重防腐涂料及其制备方法。水性重防腐涂料如下重量份的原料：碳钛笼树脂40份~60份、改性玄武岩鳞片15份~25份、水20份~30份以及功能助剂7份~16份；其中，所述碳钛笼树脂包括无机纳米颗粒以及接枝于所述无机纳米颗粒表面的丙烯酸分子链；所述改性玄武岩鳞片包括玄武岩鳞片、硅烷偶联剂和石墨烯。本申请的水性重防腐涂料表现出优异的重防腐性能，利用该水性重防腐涂料制备的防腐涂层的耐盐水时间达到42天以上，耐中性盐雾时间达到1000h以上。

Description

水性重防腐涂料及其制备方法

技术领域

本申请涉及重防腐涂料的技术领域，特别是涉及一种水性重防腐涂料及其制备方法。

背景技术

输电塔和电力线路作为高压电网的重要组成部分，通常暴露于潮湿、高温、寒冷等恶劣的自然环境中进而发生严重腐蚀问题，其安全运行离不开有效的腐蚀运维措施。在输电塔和电力线路腐蚀运维方面，运维策略已逐渐从单一设施腐蚀调研与运维向全线路、典型线路、多位置腐蚀运维转变，使得腐蚀运维设备也需具备抵抗复杂腐蚀环境的性能要求。对于面临严苛腐蚀环境的腐蚀运维设备与高压电网，在其表面涂覆防腐涂料以形成防腐涂层是最为经济、高效和简便的防腐手段。其中，重防腐涂料（heavy-duty coating）是指能在相对苛刻的腐蚀环境中应用，并具有长效防腐寿命的一类防腐涂料。

目前，重防腐涂料主要由防锈颜填料和有机溶剂型树脂复配而成。传统的防锈颜填料主要有滑石粉、钛白粉、玻璃鳞片和锌粉等。其中，滑石粉和钛白粉的防腐蚀作用单一；玻璃鳞片因碱性氧化物的含量高而导致耐化学腐蚀和耐候性能不佳；锌粉虽可以起到阴极保护作用，但其屏蔽性能不足，且锌粉在重防腐涂料中的质量占比在60%-85%之间，会对涂层性能产生较大影响。同时，有机溶剂型树脂在施工和使用过程中会排放大量挥发性有机化合物（volatile organic compounds, VOC），对环境和人体造成威胁，不能满足绿色环保的发展要求。水性涂料将有机溶剂型树脂更换为水性树脂，因其环境友好性而备受青睐。但是，大部分水性涂料的耐候性和防腐蚀性不够理想，无法满足重防腐涂料的要求。

发明内容

基于此，有必要提供一种水性重防腐涂料及其制备方法，以克服大部分水性涂料的耐候性和防腐蚀性不够理想，无法满足重防腐涂料的要求的问题。

本申请的上述目的是通过如下技术方案进行实现的：

本申请第一方面，提供一种水性重防腐涂料，包括如下重量份的原料：

碳钛笼树脂40份~60份、

改性玄武岩鳞片15份~25份、

水20份~30份、以及

功能助剂7份~16份；

其中，所述碳钛笼树脂包括无机纳米颗粒以及接枝于所述无机纳米颗粒表面的丙烯酸分子链；

所述改性玄武岩鳞片包括玄武岩鳞片、硅烷偶联剂和石墨烯。

在其中一个实施例中，所述改性玄武岩鳞片包括如下重量份的原料：

玄武岩鳞片10份~15份、

硅烷偶联剂3份~6份、以及

石墨烯2份~4份。

在其中一个实施例中，所述玄武岩鳞片包括橄榄玄武岩鳞片和紫苏辉石玄武岩鳞片中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述玄武岩鳞片的径厚比≥12。

在其中一个实施例中，所述石墨烯包括多晶石墨烯、氧化石墨烯、氮化石墨烯和还原氧化石墨烯中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述石墨烯的径厚比≥2000。

在其中一个实施例中，所述碳钛笼树脂中的无机纳米颗粒包括二氧化钛纳米颗粒。

在其中一个实施例中，所述碳钛笼树脂的数均分子量≥60000，重均分子量≥100000。

在其中一个实施例中，所述碳钛笼树脂的VOC含量≤25%。

在其中一个实施例中，所述碳钛笼树脂的固含量为48%~50%。

在其中一个实施例中，所述功能助剂包括蜡质定向排列剂、防闪锈剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂和流平剂中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述功能助剂包括如下重量份的组分：

蜡质定向排列剂2份~3份、

防闪锈剂1份~3份、

分散剂1份~3份、

消泡剂1份~2份、

增稠剂0.5份~1份、

成膜助剂1份~3份、以及

流平剂0.5份~1份。

在其中一个实施例中，所述蜡质定向排列剂包括BYK-8421、XH-199和P2100W中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述防闪锈剂包括HY-79和R-755中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述流平剂包括氟碳改性丙烯酸酯类流平剂和有机硅类流平剂中的一种或多种。

本申请第二方面，提供一种如上所述的水性重防腐涂料的制备方法，其包括以下步骤：

混合玄武岩鳞片、石墨烯、硅烷偶联剂和水，制备第一浆料；

对所述第一浆料进行静置处理和烘干处理，制备改性玄武岩鳞片；

混合所述改性玄武岩鳞片、水、功能助剂和碳钛笼树脂，制备所述水性重防腐涂料。

在其中一个实施例中，对所述第一浆料进行静置处理和烘干处理，包括以下步骤：

使所述第一浆料于70℃~100℃下静置2h~4h，并于200℃~300℃下烘干4h~8h。

在其中一个实施例中，混合所述改性玄武岩鳞片、水、功能助剂和碳钛笼树脂，包括以下步骤：

混合所述改性玄武岩鳞片、水、分散剂、成膜助剂和防闪锈剂，于300rpm~500rpm的转速下搅拌20min~30min，制备第二浆料；

混合所述第二浆料和所述碳钛笼树脂，于300rpm~500rpm的转速下搅拌20min~30min，制备第三浆料；

混合所述第三浆料、蜡质定向排列剂、消泡剂和流平剂，于800rpm~1000rpm的转速下搅拌40min~50min，制备第四浆料；

于300rpm~500rpm的转速下，在所述第四浆料中加入增稠剂，并将pH调节至7~9，制备所述水性重防腐涂料。

本申请至少具有以下有益效果：

玄武岩鳞片是一种利用物理阻隔作用实现防腐功能的无机碱性防锈颜填料，具有优异的化学稳定性，并且碱性氧化物含量明显低于玻璃鳞片，具有极佳的耐化学腐蚀性和耐老化性。但是，玄武岩鳞片的表面基团主要为亲水性的硅羟基，与水性树脂之间通常仅仅存在氢键作用和范德华力作用，并且玄武岩鳞片的的空间位阻作用使得硅羟基自身的反应活性较低，导致玄武岩鳞片和水性树脂之间难以形成高质量的界面结合作用，因此玄武岩鳞片在水性涂料中的应用受到很大的限制。

针对上述发现，本申请采用以玄武岩鳞片、硅烷偶联剂和石墨烯为原料的改性玄武岩鳞片，一方面，利用硅烷偶联剂的偶联改性作用，有效提升了玄武岩鳞片与碳钛笼树脂之间的相容性、交联性和界面结合能力，使得改性玄武岩鳞片能够稳定而均匀地分布于树脂基体中，从而发挥出优异的片层阻隔作用；另一方面，玄武岩鳞片与石墨烯的协同配合不仅克服了石墨烯难以分散的缺陷，而且能够形成层级互补、搭接互锁的“迷宫效应”，有效阻止或延缓了腐蚀介质的扩散和侵入，极大地降低防腐涂层的腐蚀穿透率。同时，碳钛笼树脂包括无机纳米颗粒以及接枝于无机纳米颗粒表面的丙烯酸分子链，形成了超支化的三维网状立体结构，与纯丙烯酸树脂相比具有更好的耐腐蚀性能、成膜稳定性和交联强度，并且具有一定的自修复能力，从而延长了涂料的防腐寿命。本申请的水性重防腐涂料由碳钛笼树脂、改性玄武岩鳞片和功能助剂等组分复配而成，表现出优异的重防腐性能，利用该水性重防腐涂料制备的防腐涂层的耐盐水时间达到42天以上，耐中性盐雾时间达到1000h以上。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本申请中，“至少一种”的含义是一种以上，如一种，两种及两种以上。“多种”或“几种”的含义是至少两种，例如两种，三种等，“多层”的含义是至少两层，例如两层，三层等，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。

当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。

如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括按照步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。

在本申请中，“以上”或“以下”均包括本数。如，1以下，包括1。

本申请中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内存在变动。应当理解的是，所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。允许在如±5℃、±4℃、±3℃、±2℃、±1℃的范围内波动。

本申请中，室温是指室内温度、常温或一般温度。一般来说，室温的范围可以为以下温度区间中的任一种：（1）23℃±2℃；（2）25℃±5℃；（3）20℃±5℃。

水性涂料（或水基涂料）是以水为成膜物质承载体的涂料，通常含有水性树脂、水性填料、水性助剂和水等组分。其中，水性树脂主要有水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂、水性醇酸树脂和水性丙烯酸树脂。但是，水性树脂的性能很难达到有机溶剂型树脂的性能，尤其在耐候性和耐腐蚀性上仍有一定差距，使得大部分水性涂料还不能完全满足重防腐涂料的要求。

本申请第一方面，提供一种水性重防腐涂料，包括如下重量份的原料：

碳钛笼树脂40份~60份、

改性玄武岩鳞片15份~25份、

水20份~30份、以及

功能助剂7份~16份；

其中，碳钛笼树脂包括无机纳米颗粒以及接枝于无机纳米颗粒表面的丙烯酸分子链；

改性玄武岩鳞片包括玄武岩鳞片、硅烷偶联剂和石墨烯。

可以理解地，玄武岩鳞片是以玄武岩矿石为原料，经高温熔化、分流、分离和沉淀等工艺处理而呈的薄片状材料，其厚度约为2μm~5μm，直径约为25μm~3mm，这种高径厚比的片层结构可以起到很好的物理阻隔作用，可阻止或延缓腐蚀介质的渗入而提供防腐保护作用。

玄武岩鳞片是一种利用物理阻隔作用实现防腐功能的无机碱性防锈颜填料，具有优异的化学稳定性，并且碱性氧化物含量明显低于玻璃鳞片，具有极佳的耐化学腐蚀性和耐老化性。但是，玄武岩鳞片的表面基团主要为亲水性的硅羟基，与水性树脂之间通常仅仅存在氢键作用和范德华力作用，并且玄武岩鳞片的的空间位阻作用使得硅羟基自身的反应活性较低，导致玄武岩鳞片和水性树脂之间难以形成高质量的界面结合作用，因此玄武岩鳞片在水性涂料中的应用受到很大的限制。

针对上述发现，本申请采用以玄武岩鳞片、硅烷偶联剂和石墨烯为原料的改性玄武岩鳞片，一方面，利用硅烷偶联剂的偶联改性作用，有效提升了玄武岩鳞片与碳钛笼树脂之间的相容性、交联性和界面结合能力，使得改性玄武岩鳞片能够稳定而均匀地分布于树脂基体中，从而发挥出优异的片层阻隔作用；另一方面，玄武岩鳞片与石墨烯的协同配合不仅克服了石墨烯难以分散的缺陷，而且能够形成层级互补、搭接互锁的“迷宫效应”，有效阻止或延缓了腐蚀介质的扩散和侵入，极大地降低防腐涂层的腐蚀穿透率。同时，碳钛笼树脂包括无机纳米颗粒以及接枝于无机纳米颗粒表面的丙烯酸分子链，形成了超支化的三维网状立体结构，与纯丙烯酸树脂相比具有更好的耐腐蚀性能、成膜稳定性和交联强度，并且具有一定的自修复能力，从而延长了涂料的防腐寿命。本申请的水性重防腐涂料由碳钛笼树脂、改性玄武岩鳞片和功能助剂等组分复配而成，表现出优异的重防腐性能，利用该水性重防腐涂料制备的防腐涂层的耐盐水时间达到42天以上，耐中性盐雾时间达到1000h以上。

可以理解地，在水性重防腐涂料的原料中，碳钛笼树脂的重量份为40份~60份，包括但不限于：40份、45份、50份、55份和60份，进一步可选为50份~60份；改性玄武岩鳞片的重量份为15份~25份，包括但不限于：15份、18份、20份、22份、24份和25份，进一步可选为20份~25份；水的重量份为20份~30份，包括但不限于：20份、22份、24份、26份、28份、30份，进一步可选为25份~30份；功能助剂的重量份为7份~16份，包括但不限于：7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份和16份，进一步可选为10份~16份。

可以理解地，水性重防腐涂料中的水包括自来水、去离子水、反渗透水、蒸馏水、纯水和超纯水中的一种或多种，进一步可选为去离子水。

在一些实施方式中，改性玄武岩鳞片包括如下重量份的原料：

玄武岩鳞片10份~15份、

硅烷偶联剂3份~6份、以及

石墨烯2份~4份。

可以理解地，在改性玄武岩鳞片的原料中，玄武岩鳞片的重量份为10份~15份，包括但不限于：10份、11份、12份、13份、14份和15份，进一步可选为15份；硅烷偶联剂的重量份为3份~6份，包括但不限于：3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份和6份，进一步可选为6份；石墨烯的重量份为2份~3份，包括但不限于：2份、2.2份、2.5份、2.8份、3份、3.2份、3.5份、3.8份和4份，进一步可选为3份。

在一些实施方式中，玄武岩鳞片包括橄榄玄武岩鳞片和紫苏辉石玄武岩鳞片中的一种或多种，进一步可选为橄榄玄武岩鳞片。

在一些实施方式中，玄武岩鳞片的径厚比≥12，包括但不限于：12、15、18、21、24、27和30，进一步可选为12~18可以理解地，玄武岩鳞片只要满足径厚比≥12即可，其厚度和直径并没有特别的限制。在一些具体的实施方式中，玄武岩鳞片的厚度为2μm~9μm，直径为25μm~150μm。

在一些实施方式中，石墨烯包括多晶石墨烯、氧化石墨烯、氮化石墨烯和还原氧化石墨烯中的一种或多种，进一步可选为氧化石墨烯。

在一些实施方式中，石墨烯的径厚比≥2000。包括但不限于：2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、7000、7500、8000、8500、9000、9500和10000，进一步可选为5000~10000，再进一步可选为7600~9500。可以理解地，石墨烯只要满足径厚比≥2000即可，其厚度和直径并没有特别的限制。在一些具体的实施方式中，石墨烯的厚度为1nm~5nm，直径为2μm~10μm。

在一些实施方式中，碳钛笼树脂中的无机纳米颗粒包括二氧化钛纳米颗粒。

在一些实施方式中，碳钛笼树脂中的无机纳米颗粒还包括二氧化硅纳米颗粒，即碳钛笼树脂中的无机纳米颗粒为TiO₂/SiO₂复合材料。

在一些实施方式中，碳钛笼树脂中的无机纳米颗粒的粒径为10nm~30nm，包括但不限于：10nm、12nm、15nm、18nm、20nm、22nm、25nm、28nm和30nm。

在一些实施方式中，碳钛笼树脂的粒径为150nm~200nm，包括但不限于：150nm、160nm、170nm、180nm、190nm和200nm。

在一些实施方式中，碳钛笼树脂的数均分子量≥60000，重均分子量≥100000。进一步可选地，碳钛笼树脂的数均分子量为60000~62000，重均分子量为100000~110000。再进一步可选地，碳钛笼树脂的数均分子量为61277，重均分子量为103665。

在一些实施方式中，碳钛笼树脂的VOC含量≤25%，包括但不限于：25%、24%、22%、20%、15%、10%、5%和1%。

在一些实施方式中，碳钛笼树脂的固含量为48%~50%，包括但不限于：48%、48.5%、49%、49.5%和50%。

以粒径为10nm~30nm的TiO₂纳米颗粒（或TiO₂/SiO₂复合材料）为核体，在其表面原位接枝丙烯酸分子链，从而形成具有超支化多枝状骨架结构的水分散性高分子化合物。碳钛笼树脂具有超高的数均分子量和重均分子量，并且流动性佳，施工性能好，易于成膜。在成膜时骨架中延展的丙烯酸分子链从碳钛笼聚集体中伸展出，并在相变的过程中逐渐交互缠绕和进行化学交联反应，最终形成致密的防腐涂层。相较于其他水性树脂，碳钛笼树脂的成膜速度更快，涂层致密度更高，可有效阻隔腐蚀介质与基底的接触，防腐效果和防腐寿命均得到明显提升。同时，碳钛笼树脂成膜后，涂层不含易氧化的双键和活性氢，并且作为核体的TiO₂纳米颗粒具有很强的吸收紫外线功能，因此表现出超强的耐候性。

在一些实施方式中，功能助剂包括蜡质定向排列剂、防闪锈剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂和流平剂中的一种或多种。

在一些实施方式中，功能助剂包括如下重量份的组分：

蜡质定向排列剂2份~3份、

防闪锈剂1份~3份、

分散剂1份~3份、

消泡剂1份~2份、

增稠剂0.5份~1份、

成膜助剂1份~3份、以及

流平剂0.5份~1份。

可以理解地，在功能助剂的原料中，蜡质定向排列剂的重量份为2份~3份，包括但不限于：2份、2.2份、2.5份、2.8份和3份；防闪锈剂的重量份为1份~3份，包括但不限于：1份、1.5份、2份、2.5份和3份；分散剂的重量份为1份~3份，包括但不限于：1份、1.5份、2份、2.5份和3份；消泡剂的重量份为1份~2份，包括但不限于：1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份和2份；增稠剂的重量份为0.5份~1份，包括但不限于：0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份和1份；成膜助剂的重量份为1份~3份，包括但不限于：1份、1.5份、2份、2.5份和3份；流平剂的重量份为0.5份~1份，包括但不限于：0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份和1份。

在一些实施方式中，蜡质定向排列剂包括BYK-8421、XH-199和P2100W中的一种或多种。

BYK-8421、XH-199和P2100W等蜡质定向排列剂适用于水性涂料体系，具有特殊的氢键结构，可以使涂料体系缔结为三维立体网状触变结构，提高了涂料体系的触变指数，对改性玄武岩鳞片起到很好的防沉降作用，并有效促进改性玄武岩鳞片的固定，从而限制改性玄武岩鳞片在成膜过程中的移动和偏转。

在一些实施方式中，防闪锈剂包括HY-79和R-755中的一种或多种。

HY-79和R-755等防闪锈剂适用于阳离子酸性水性涂料体系，与防锈颜填料具有协同作用，可以阻止铁质金属基材的表面发生阴极腐蚀反应，同时还能阻止铁的离子化，避免其被氧气氧化。

在一些实施方式中，分散剂包括F4190、F497和F493中的一种。

在一些实施方式中，消泡剂包括大田D-80、F298和F297中的一种。

在一些实施方式中，增稠剂包括羧甲基纤维素钠和羟乙基纤维素（如C100）中的一种。

在一些实施方式中，成膜助剂包括二丙二醇甲醚。

在一些实施方式中，流平剂包括氟碳改性丙烯酸酯类流平剂和有机硅类流平剂中的一种或多种。

可选地，氟碳改性丙烯酸酯类流平剂包括GS-1376。

可选地，有机硅类流平剂包括GS-5420。

在一些实施方式中，水性重防腐涂料的粘度为70KU~80KU，包括但不限于：70KU、71KU、72KU、73KU、74KU、75KU、76KU、77KU、78KU、79KU和80KU。其中，KU粘度是一种相对粘度单位，是由日本Krebs单位粘度（Krebs unit viscosity）发展而来，用符号KU表示。

在一些实施方式中，水性重防腐涂料的pH为7~9，包括但不限于：7、7.2、7.5、7.8、8、8.2、8.5、8.8和9。

本申请第二方面，提供一种水性重防腐涂料的制备方法，用于制备如上所述的水性重防腐涂料。

在一些实施方式中，水性重防腐涂料的制备方法包括以下步骤：

S10：混合玄武岩鳞片、石墨烯、硅烷偶联剂和水，制备第一浆料；

S20：对第一浆料进行静置处理和烘干处理，制备改性玄武岩鳞片；

S30：混合改性玄武岩鳞片、水、功能助剂和碳钛笼树脂，制备水性重防腐涂料。

以下通过分步描述的方式对水性重防腐涂料的制备方法进行详细说明。

S10：混合玄武岩鳞片、石墨烯、硅烷偶联剂和水，制备第一浆料。

可选地，混合玄武岩鳞片、石墨烯、硅烷偶联剂和水，包括以下步骤：在搅拌罐中加入玄武岩鳞片、石墨烯、硅烷偶联剂和水，于500rpm~800rpm的转速下搅拌1h~2h，制备第一浆料。

可选地，第一浆料的固含量为60%~70%，包括但不限于：60%、62%、65%、68%和70%，进一步可选为60%~65%，再进一步可选为62.5%。

可以理解地，步骤S10和步骤S30中的水均包括自来水、去离子水、反渗透水、蒸馏水、纯水和超纯水中的一种或多种，进一步可选为去离子水。

S20：对第一浆料进行静置处理和烘干处理，制备改性玄武岩鳞片。

可选地，对第一浆料进行静置处理和烘干处理，包括以下步骤：使第一浆料于70℃~100℃下静置2h~4h，并于200℃~300℃下烘干4h~8h。

可选地，在进行烘干处理之前，还包括以下步骤：将静置处理后的第一浆料于500rpm~800rpm的转速下搅拌10min~20min。

S30：混合改性玄武岩鳞片、水、功能助剂和碳钛笼树脂，制备水性重防腐涂料。

可选地，混合改性玄武岩鳞片、水、功能助剂和碳钛笼树脂，包括以下步骤：

S31：混合改性玄武岩鳞片、水、分散剂、成膜助剂和防闪锈剂，于300rpm~500rpm的转速下搅拌20min~30min，制备第二浆料；

S32：混合第二浆料和碳钛笼树脂，于300rpm~500rpm的转速下搅拌20min~30min，制备第三浆料；

S33：混合第三浆料、蜡质定向排列剂、消泡剂和流平剂，于800rpm~1000rpm的转速下搅拌40min~50min，制备第四浆料；

S34：于300rpm~500rpm的转速下，在第四浆料中加入增稠剂，并将pH调节至7~9，制备水性重防腐涂料。

可选地，在将pH调节至7~9之后，还包括以下步骤：利用200目滤布进行过滤处理。

本申请第三方面，提供一种防腐涂层的制备方法，其为如上所述的水性重防腐涂料在重防腐领域的应用。

在一些实施方式中，防腐涂层的制备方法包括以下步骤：

将水性重防腐涂料涂覆于基材表面，进行固化处理，形成防腐涂层。

可选地，固化处理的条件包括：于100℃~120℃下烘干为4h~6h。

可选地，防腐涂层的厚度为80μm~200μm。

可选地，防腐涂层的耐冲击性能≥50kg·cm。

在一些实施方式中，防腐涂层的耐盐水时间≥42天。

在一些实施方式中，防腐涂层的耐中性盐雾时间≥1000h。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细的说明。

以下具体实施例和对比例中，所用的原料，如无特别说明，均为市售产品；所用的仪器，如无特别说明，均为市售产品；所用的工艺，如无特别说明，均为本领域技术人员常规选择。其中，部分原料的来源如下所示：

碳钛笼树脂：选自上海奇想青晨、D009，其包括粒径为10nm~30nm的TiO₂纳米颗粒以及接枝于TiO₂纳米颗粒的丙烯酸分子链，粒径为150nm~200nm，数均分子量为61277，重均分子量为103665，VOC含量为25%，固含量为49%±1%。

丙烯酸树脂：选自佛山湾厦WX-3200。

玄武岩鳞片：选自苏州德星技术，径厚比为12。

硅烷偶联剂：选自道康宁KH-560。

石墨烯：选自常州第六元素、SE1132，径厚比为7600-9500。

蜡质定向排列剂：选自新骅化工XH-199。

防闪锈剂：选自麦尔化工HY-79。

分散剂：选自广州奥纳F4190。

消泡剂：选自大田D-80。

增稠剂：选自国药，羧甲基纤维素钠。

成膜助剂：选自上海诺辰，二丙二醇甲醚。

流平剂：选自上海梓意ZY-1104。

实施例1

请参见表1，本实施例的水性重防腐涂料包括如下重量份的原料：

碳钛笼树脂40份、

改性玄武岩鳞片16份、

去离子水20份、以及

功能助剂8.5份；

其中，改性玄武岩鳞片包括如下重量份的原料：

玄武岩鳞片10份、

硅烷偶联剂4份、以及

石墨烯2份；

功能助剂包括如下重量份的组分：

蜡质定向排列剂2份、

防闪锈剂1份、

分散剂2份、

消泡剂1份、

增稠剂0.5份、

成膜助剂1份、以及

流平剂1份。

本实施例的水性重防腐涂料的制备方法包括以下步骤：

（1）在搅拌罐中加入玄武岩鳞片、石墨烯、硅烷偶联剂和去离子水，于500rpm的转速下搅拌2h，得到第一浆料；

（2）使第一浆料于70℃下静置4h，于500rpm的转速下搅拌20min，并于200℃下烘干8h，得到改性玄武岩鳞片。

（3）在搅拌罐中加入改性玄武岩鳞片、去离子水、分散剂、成膜助剂和防闪锈剂，于300rpm的转速下搅拌30min，制备第二浆料；在第二浆料中加入碳钛笼树脂，于300rpm的转速下搅拌30min，制备第三浆料；在第三浆料中加入蜡质定向排列剂、消泡剂和流平剂，于1000rpm的转速下搅拌40min，制备第四浆料；于500rpm的转速下，在第四浆料中加入增稠剂，并将pH调节至7~9，然后利用200目滤布进行过滤处理，得到水性重防腐涂料。

实施例2~4

实施例2~4的水性重防腐涂料的配方如表1所示，制备方法与实施例1基本相同。

对比例1

本对比例的水性重防腐涂料的配方如表1所示，其制备方法如下：

（1）在搅拌罐中加入碳钛笼树脂、硅烷偶联剂和去离子水，于300rpm的转速下搅拌30min，再加入分散剂、成膜助剂和防闪锈剂后继续搅拌30min，得到分散均匀的均质预聚体乳液；

（2）在均质预聚体乳液加入滑石粉，于300rpm的转速下搅拌30min，再加入消泡剂和流平剂，于300rpm的转速下继续搅拌30min，得到混合浆料；

（3）于300rpm的转速下，在混合浆料中加入增稠剂，并将pH调节至7~9，然后利用200目滤布进行过滤处理，得到水性重防腐涂料。

对比例2

本对比例与实施例4的制备方法基本相同，不同之处在于：将碳钛笼树脂替换为等质量的丙烯酸树脂。

测试例

对上述水性重防腐涂料进行如下测试，结果见表2：

（1）贮存状态：目测观察涂料体系是否出现结块或沉淀，是否混合均匀。

（2）表干时间和实干时间：参照《GB/T 1728-1979（1989） 漆膜、腻子膜干燥时间测定法》。

（3）铅笔硬度：参照《GB/T 6739-2006 色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度》。

（4）附着力：参照《GB/T 5210-2006 色漆和清漆 拉开法附着力试验》。

（5）耐冲击性能：参照《GB/T 1732-1993 漆膜耐冲击测定法》。

（6）耐盐水性能：参照《GB/T10834-2008 色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度船舶漆耐盐水性的测定盐水和热盐水浸泡法》。

（7）耐盐雾性能：参照《GB/T1771-2007 色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》。

由表2可知，实施例1~4的水性重防腐涂料各原料混合均匀，基本无结块、无沉淀，可以长期稳定贮存；表干时间为3h~4h，实干时间为20h~24h，成膜速度快；铅笔硬度为H~3H级别，耐冲击性能为50kg·cm~65kg·cm，力学性能优异；耐盐水时间达到43天~55天，耐中性盐雾时间达到1080h~1350h，表现出极好的耐腐蚀性和耐候性。

对比例1将改性玄武岩鳞片替换成传统的滑石粉，对比例2将碳钛笼树脂替换成传统的丙烯酸树脂，其耐盐水性能和耐中性盐雾性能明显恶化，表明了碳钛笼树脂和改性玄武岩鳞片的组合起到协同增效的作用，极大地提升了水性重防腐涂料的耐腐蚀性和耐候性。

表1. 水性重防腐涂料的配方（单位：重量份）

表2. 水性重防腐涂料的性能对比

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种水性重防腐涂料，其特征在于，包括如下重量份的原料：

碳钛笼树脂40份~60份、

改性玄武岩鳞片15份~25份、

水20份~30份、以及

功能助剂7份~16份；

其中，所述碳钛笼树脂包括无机纳米颗粒以及接枝于所述无机纳米颗粒表面的丙烯酸分子链；

所述改性玄武岩鳞片包括玄武岩鳞片、硅烷偶联剂和石墨烯。

2.如权利要求1所述的水性重防腐涂料，其特征在于，所述改性玄武岩鳞片包括如下重量份的原料：

玄武岩鳞片10份~15份、

硅烷偶联剂3份~6份、以及

石墨烯2份~4份。

3.如权利要求2所述的水性重防腐涂料，其特征在于，所述改性玄武岩鳞片满足以下条件中的一个或多个：

（1）所述玄武岩鳞片包括橄榄玄武岩鳞片和紫苏辉石玄武岩鳞片中的一种或多种；

（2）所述玄武岩鳞片的径厚比≥12；

（3）所述石墨烯包括多晶石墨烯、氧化石墨烯、氮化石墨烯和还原氧化石墨烯中的一种或多种；

（4）所述石墨烯的径厚比≥2000。

4.如权利要求1~3任一项所述的水性重防腐涂料，其特征在于，所述碳钛笼树脂满足以下条件中的一个或多个：

（1）所述碳钛笼树脂中的无机纳米颗粒包括二氧化钛纳米颗粒；

（2）所述碳钛笼树脂的数均分子量≥60000，重均分子量≥100000；

（3）所述碳钛笼树脂的VOC含量≤25%；

（4）所述碳钛笼树脂的固含量为48%~50%。

5.如权利要求1~3任一项所述的水性重防腐涂料，其特征在于，所述功能助剂包括蜡质定向排列剂、防闪锈剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂和流平剂中的一种或多种。

6.如权利要求5所述的水性重防腐涂料，其特征在于，所述功能助剂包括如下重量份成分：

蜡质定向排列剂2份~3份、

防闪锈剂1份~3份、

分散剂1份~3份、

消泡剂1份~2份、

增稠剂0.5份~1份、

成膜助剂1份~3份、以及

流平剂0.5份~1份。

7.如权利要求6所述的水性重防腐涂料，其特征在于，所述功能助剂满足以下条件中的一个或多个：

（1）所述蜡质定向排列剂包括BYK-8421、XH-199和P2100W中的一种或多种；

（2）所述防闪锈剂包括HY-79和R-755中的一种或多种；

（3）所述流平剂包括氟碳改性丙烯酸酯类流平剂和有机硅类流平剂中的一种或多种。

8.一种如权利要求1~7任一项所述的水性重防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

混合玄武岩鳞片、石墨烯、硅烷偶联剂和水，制备第一浆料；

对所述第一浆料进行静置处理和烘干处理，制备改性玄武岩鳞片；

混合所述改性玄武岩鳞片、水、功能助剂和碳钛笼树脂，制备所述水性重防腐涂料。

9.如权利要求8所述的水性重防腐涂料的制备方法，其特征在于，对所述第一浆料进行静置处理和烘干处理，包括以下步骤：

使所述第一浆料于70℃~100℃下静置2h~4h，并于200℃~300℃下烘干4h~8h。

10.如权利要求8所述的水性重防腐涂料的制备方法，其特征在于，混合所述改性玄武岩鳞片、水、功能助剂和碳钛笼树脂，包括以下步骤：

混合所述改性玄武岩鳞片、水、分散剂、成膜助剂和防闪锈剂，于300rpm~500rpm的转速下搅拌20min~30min，制备第二浆料；

混合所述第二浆料和所述碳钛笼树脂，于300rpm~500rpm的转速下搅拌20min~30min，制备第三浆料；

混合所述第三浆料、蜡质定向排列剂、消泡剂和流平剂，于800rpm~1000rpm的转速下搅拌40min~50min，制备第四浆料；

于300rpm~500rpm的转速下，在所述第四浆料中加入增稠剂，并将pH调节至7~9，制备所述水性重防腐涂料。