一种复合防腐涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及涂料领域，特别涉及一种复合防腐涂料及其制备方法。


背景技术：

2.金属腐蚀是自发的普遍存在的现象，是全球各国面临的共同问题。金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成框架破损、设备毁坏、管道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费，使国民经济受到巨大的损失。据估计，世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值3.5％～4.2％，超过每年各项大灾(火灾、风灾及地震等)损失的总和。有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属约为1亿吨。因此，研究腐蚀机理，采取防护措施，对国家设施保护和经济建设有十分重大的意义。
3.一直以来，采用防腐涂料进行腐蚀防护是常规选择。传统的腐蚀防护涂料一般都采用有机溶剂作为载体，复合各类功能助剂进行制备和应用。涂料类型主要有环氧树脂类、氟碳类、丙烯酸类、富锌涂料类等。有机防腐涂料具有成膜好，防腐效果好的特点，但缺点是抗紫外暴晒能力差，耐候性弱。尤其是热带海岛地区，天气炎热，影响涂料防腐性能的综合因素多，影响大，速度快。涂料必须具有更好的抗老化、抗紫外、耐热抗暴晒能力，这已成为防腐涂料尤其是热带海洋地区防腐涂料迫切需要解决的关键问题。另外，降低成本也是解决社会和市场需求的重要选择。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合防腐涂料及其制备方法。本发明提供的复合防腐涂料在保证防腐性的同时，能够提升涂料的抗紫外老化能力、隔热性以及具有良好的附着强度。
5.本发明提供了一种复合防腐涂料，以重量份计，由包括以下组分的原料形成：
[0006][0007]
其中：
[0008]
所述改性剂包括：甲基纤维素、柠檬酸、磷酸和水玻璃；
[0009]
所述功能填料包括石墨烯。
[0010]
优选的，所述改性剂中，各组分的质量份如下：
[0011][0012]
优选的，所述氧化镁的粒度为800目以上，活性含量为85％以上；
[0013]
所述硫酸镁为七水合硫酸镁。
[0014]
优选的，所述抗裂剂为纤维材料；
[0015]
所述纤维材料选自碳化硅纤维、氧化铝纤维和聚丙烯纤维中的一种或几种。
[0016]
优选的，所述纤维材料的直径为500nm～5μm，长度为0.5～2mm。
[0017]
优选的，所述助剂选自高岭土、钛白粉、石英砂、碳酸钙和硫酸钡中的一种或几种。
[0018]
优选的，所述功能填料为石墨烯，或为石墨烯与无机微粒的混合物。
[0019]
优选的，所述无机微粒为陶瓷微珠和/或中空玻璃微珠。
[0020]
优选的，所述无机微粒的粒度为10～100μm。
[0021]
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的复合防腐涂料的制备方法，包括：
[0022]
将氧化镁、硫酸镁、水、改性剂、抗裂剂、助剂和功能填料混合，得到复合防腐涂料。
[0023]
本发明将氧化镁、硫酸镁、改性剂、抗裂剂、助剂、功能填料及水以一定比例结合，其中，氧化镁和硫酸镁在上述特定改性剂作用下形成高强结晶，形成涂料基础强化结构；而包含石墨烯的能够填料可以均匀复合在结晶结构中，能够达到封堵缝隙、阻控氯离子、氧分子迁移和抗裂等效果；其它各种助剂起到强化功能作用，特别是阻控水分子的作用，达到较好的防水的效果。上述各组分协同搭配，综合实现涂料高强、抗裂、防水、阻控氯离子迁移等功能，达到涂料在抗紫外、耐热条件下防腐蚀的效果。
[0024]
实验结果表明，本发明提供的复合防腐涂料，能够使涂层的附着强度达到1级、硬度达到5h，紫外老化试验可达1000h以上不老化，耐85℃热盐水24h无损坏，且涂层厚度为0.5～1mm下隔热温差达到2℃以上，加入隔热材料(陶瓷或者玻璃中空微珠)可使涂层隔热温差达到5℃以上。
具体实施方式
[0025]
本发明提供了一种复合防腐涂料，以重量份计，由包括以下组分的原料形成：
[0026]
[0027]
其中：
[0028]
所述改性剂包括：甲基纤维素、柠檬酸、磷酸和水玻璃；
[0029]
所述功能填料包括石墨烯。
[0030]
本发明将氧化镁、硫酸镁、改性剂、抗裂剂、助剂、功能填料及水以一定比例结合，其中，氧化镁和硫酸镁在上述特定改性剂作用下形成高强结晶，形成涂料基础强化结构；而包含石墨烯的能够填料可以均匀复合在结晶结构中，能够达到封堵缝隙、阻控氯离子、氧分子迁移和抗裂等效果；其它各种助剂起到强化功能作用，特别是阻控水分子的作用，达到较好的防水的效果。上述各组分协同搭配，综合实现涂料高强、抗裂、防水、阻控氯离子迁移等功能，达到涂料在抗紫外、耐热条件下防腐蚀的效果。
[0031]
本发明中，所述氧化镁的粒度优选为≥800目，即颗粒粒度≤15μm。所述氧化镁的活性含量优选为85％以上。氧化镁活性含量是指能与氯化镁、水反应生成菱镁胶凝体的氧化镁占总体氧化镁的质量比，氧化镁中除活性氧化镁之外，还包括杂质(如氢氧化镁、碳酸镁、过烧氧化镁，这些都是氧化镁本身含的杂质或在存放过程不注意而生成的物质)，并不参与上述反应。
[0032]
本发明中，所述硫酸镁为七水合硫酸镁。以氧化镁用量100份为基准，所述硫酸镁的用量为40～50份；在本发明的一些实施例中，其用量为40份、45份或50份。
[0033]
本发明中，所述改性剂包括：甲基纤维素、柠檬酸、磷酸和水玻璃。上述四种组分协同作用，对氧化镁和硫酸镁混合液起到促进反应的作用，其中，甲基纤维素起到保水作用，柠檬酸和磷酸搭配起到强化结晶的作用，水玻璃起到后期稳定作用，在上述综合作用下，使涂料结晶安全进行且结晶完整。以氧化镁用量100份为基准，所述改性剂的用量为1～3份；在本发明的一些实施例中，其用量为1份、2份或3份。
[0034]
本发明中，所述改性剂中，各组分的质量份如下：
[0035][0036]
其中，所述甲基纤维素的用量更优选为40～50份；在本发明的一些实施例中，其用量为30份或40份。所述柠檬酸的用量更优选为40～50份；在本发明的一些实施例中，其用量为45份。所述磷酸的用量更优选为20～25份；在本发明的一些实施例中，其用量为20份或30份。所述水玻璃的用量更优选为30～35份；在本发明的一些实施例中，其用量为20份或30份。
[0037]
本发明中，所述抗裂剂优选为纤维材料。所述纤维材料优选为碳化硅纤维、氧化铝纤维和聚丙烯纤维中的一种或几种。本发明中，所述纤维材料的规格优选为：直径为500nm～5μm，长度为0.5～2mm。以氧化镁用量100份为基准，所述抗裂剂的用量为0.1～0.3份；在本发明的一些实施例中，其用量为0.1份、0.2份或0.3份。
[0038]
本发明中，所述助剂优选为高岭土、钛白粉、石英砂、碳酸钙和硫酸钡中的一种或几种。上述助剂能够密封空隙、强化结构，而且与其它原料配合也有一定的阻控氯离子迁移和防水作用，有利于提高防腐效果。本发明中，所述助剂的粒度优选为≥1200目。以氧化镁
用量100份为基准，所述助剂的用量为5～10份；在本发明的一些实施例中，其用量为3份、4份或10份。
[0039]
本发明中，所述功能填料包括石墨烯；优选为石墨烯，或为石墨烯与无机微粒的混合物。其中，所述无机微粒优选为陶瓷微珠和/或中空玻璃微珠。所述无机微粒的粒度优选为10～100μm。以氧化镁用量100份为基准，所述功能填料的用量为1～6份；在本发明的一些实施例中，其用量为1份、2份、5份或6份。
[0040]
本发明中，所述水为整体涂料的分散介质，以氧化镁用量100份为基准，所述水的用量为40～50份；在本发明的一些实施例中，其用量为50份。
[0041]
本发明还提供一种上述技术方案中所述的复合防腐涂料的制备方法，包括：
[0042]
将氧化镁、硫酸镁、水、改性剂、抗裂剂、助剂和功能填料混合，得到复合防腐涂料。
[0043]
其中，所述氧化镁、硫酸镁、水、改性剂、抗裂剂、助剂和功能填料的种类及用量等均与上述技术方案中所述一致，在此不再一一赘述。所述混合的方式没有特殊限制，能够将各组分混合均匀即可，如搅拌混合。混料过程中，优选先将水和硫酸镁混合，再加入改性剂、抗裂剂、助剂、功能填料和氧化镁进行混合，经上述混合后，得到复合防腐涂料。
[0044]
在上述搅拌混合过程中，氧化镁和硫酸镁在上述特定改性剂作用下形成高强结晶，形成涂料基础强化结构；而包含石墨烯的能够填料可以均匀复合在结晶结构中，达到封堵缝隙、阻控氯离子、氧分子迁移和抗裂等效果；其它各种助剂起到强化功能作用，特别是阻控水分子的作用，达到较好的防水的效果。上述各组分协同搭配，综合实现涂料高强、抗裂、防水、阻控氯离子迁移等功能，达到涂料在抗紫外、耐热条件下防腐蚀的效果。
[0045]
本发明中，对所述复合防腐涂料的使用方式没有特殊限制，按照本领域常规防腐涂层的施工方式即可，具体为将复合防腐涂料涂覆于工件表面，干化后，形成涂层。本发明中，所述涂层的厚度优选为0.5～1mm。
[0046]
实验结果表明，本发明提供的复合防腐涂料，能够使涂层的附着强度达到1级、硬度达到5h，紫外老化试验可达1000h以上不老化，耐85℃热盐水24h无损坏，且涂层隔热温差达到2℃以上，加入隔热材料(陶瓷或者玻璃中空微珠)可使涂层隔热温差达到5℃以上。因此本发明提供的复合防腐涂料表现出良好的附着性、防腐性、耐紫外性和隔热性。
[0047]
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。以下实施例中，抗裂剂的规格、助剂粒度及其它组分的尺寸规格等如前文所述。
[0048]
实施例1
[0049]
1、原料：
[0050][0051]
其中：
[0052]
改性剂为：甲基纤维素40份、柠檬酸45份、磷酸20份、水玻璃30份。
[0053]
2、制备：
[0054]
将水和七水硫酸镁混合后，加入改性剂、抗裂剂、助剂、功能填料和氧化镁，搅拌均匀，得到复合防腐涂料。
[0055]
实施例2
[0056]
1、原料：
[0057][0058][0059]
其中：
[0060]
改性剂为：甲基纤维素40份、柠檬酸45份、磷酸30份、水玻璃20份。
[0061]
2、制备：同实施例1。
[0062]
实施例3
[0063]
1、原料：
[0064]
[0065]
其中：
[0066]
改性剂为：甲基纤维素40份、柠檬酸45份、磷酸20份、水玻璃20份。
[0067]
2、制备：同实施例1。
[0068]
实施例4
[0069]
1、原料：
[0070][0071]
其中：
[0072]
改性剂为：甲基纤维素30份、柠檬酸45份、磷酸30份、水玻璃20份。
[0073]
2、制备：同实施例1。
[0074]
实施例5
[0075]
涂膜：以钢板为基材，将复合防腐涂料涂覆于基材表面，涂膜实干形成涂层后(涂层厚度均为0.5mm)，测试各项性能，结果参见表1。
[0076]
其中，涂层附着强度等级的测试参照划格法gb1720
‑
1979。涂层耐紫外老化试验的测试参照astmg
‑
151标准紫外灯照射。耐盐水性的测试方法为：将形成涂层后的试件置于85℃热盐水中(盐水中nacl浓度为3.5％)浸泡24h，观察试件表面的涂层是否有损坏。隔热温差的测试参照太阳灯照射隔热空箱法。
[0077]
表1实施例1～4所得复合防腐涂料的性能
[0078][0079]
由表1测试结果可以看出，本发明提供的复合防腐涂料，能够使涂层的附着强度达到1级、硬度达到5h，紫外老化试验可达1000h以上不老化，耐85℃热盐水24h无损坏，且涂层隔热温差达到2℃以上，加入隔热材料(陶瓷或者玻璃中空微珠)可使涂层隔热温差达到5℃以上，表现出良好的附着性、防腐性、耐紫外性和隔热性。
[0080]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。