一种有机-无机杂化高固体分防腐涂料、制备方法及应用与流程

1.本发明涉及防腐涂料技术领域，特别涉及一种有机-无机杂化高固体分防腐涂料、制备方法及应用。


背景技术：

2.在有机环境中，聚合物的聚合、形态结构的控制及功能应用等研究已经被熟练掌握并应用；在无机环境中，各种金属离子的属性、金属制品的结构性能等研究也已经被熟练的掌握并应用。但是，随着外界环境的复杂多变，各种应用材料外貌及内部结构发生了复杂的变化，所以，国内外研究学者不再只局限于单一领域的研究，而是跨越多种领域，对材料的物理及化学性能进行表征。在电气绝缘领域，外界环境的作用导致电气设备发生严重的腐蚀现象，最简单有效的防腐方法就是涂覆防腐涂料。但是，随着人类环保意识的增强，高固体分防腐涂料、无溶剂型防腐涂料及水性涂料等被越来越多的学者研发。在研发过程中，耐腐蚀性能不稳定一直是防腐涂料性能表征中最重要的一个性能指标。
3.因此，提高防腐涂料耐腐蚀性能的稳定性是亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明提出一种有机-无机杂化高固体分防腐涂料、制备方法及应用，解决了现有技术中防腐涂料的耐腐蚀性能不稳定的问题。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.根据本发明实施例的第一方面，提出了一种有机-无机杂化高固体分防腐涂料。
7.在一个实施例中，所述有机-无机杂化高固体分防腐涂料，由有机物组分和无机物组分配制而成，其中，
8.有机物组分包括以下重量份的原料：有机聚合物环氧树脂40～60份、固化剂5～10份、有机活性稀释剂5～8份、第一溶剂10～30份；
9.无机物组分包括以下重量份的原料：颜填料5～10份、助剂10～15份。
10.可选地，所述有机聚合物环氧树脂的粘度为700～11000mpa
·
s。
11.可选地，所述有机聚合物环氧树脂为聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂。
12.可选地，所述聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂由苯乙烯单体和丙烯酸单体在链转移剂的作用下，与环氧树脂通过交联聚合形成嵌段共聚物。
13.可选地，所述固化剂为固化剂t31或固化剂cydhd-531ii。
14.可选地，所述固化剂粘度为700～11000mpa
·
s。
15.可选地，所述有机活性稀释剂为hk-66、heloxy11、heloxy48、heloxy62或heloxy505。
16.可选地，所述第一溶剂为1,4-二氧六环或无水乙醇。
17.可选地，所述颜填料为氧化铁红、钛白粉、二氧化硅、云母氧化铁中的任意一种或几种的组合。
18.可选地，所述助剂为聚醚改性硅氧烷类表面活性剂或丙烯酸共聚物水性乳液。
19.根据本发明实施例的第二方面，提出了一种有机-无机杂化高固体分防腐涂料的制备方法。
20.在一个实施例中，所述有机-无机杂化高固体分防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
21.步骤一，制备有机聚合物
22.将链转移剂加入第二溶剂中充分溶解，然后加入链引发剂和第一嵌段聚合物单体，在60～100℃下搅拌，得到第一嵌段聚合物溶液，将第一嵌段聚合物溶液进行提纯、干燥，得到第一嵌段聚合物；将干燥后的第一嵌段聚合物加入第二溶剂中充分溶解，加入链引发剂和第二嵌段聚合物单体，在60～100℃下搅拌，得到有机聚合物溶液，将有机聚合物溶液提纯、干燥，得到有机聚合物；
23.步骤二，制备有机聚合物环氧树脂
24.将步骤一中得到的有机聚合物加入第二溶剂中充分溶解，随后加入环氧树脂、链转移剂和链引发剂，在40～100℃下搅拌，得到有机聚合物环氧树脂溶液，然后将有机聚合物环氧树脂溶液进行提纯、干燥，得到有机聚合物环氧树脂；
25.步骤三，制备有机-无机杂化高固体分防腐涂料
26.将步骤二得到的有机聚合物环氧树脂、有机活性稀释剂依次加入第一溶剂中，混合均匀，搅拌，再依次加入颜填料、助剂，反应6～8h，研磨，最后加入固化剂，搅拌，得到有机-无机杂化高固体分防腐涂料。
27.可选地，所述第二溶剂为1,4-二氧六环或无水乙醇。
28.可选地，所述链转移剂为三硫代碳酸酯或双硫酯类链转移剂。
29.可选地，所述链引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。
30.可选地，步骤一中，所述链转移剂、第二溶剂、链引发剂和第一嵌段聚合物单体的质量比为5～10:15～40:1～5:20～30。
31.可选地，步骤一中，所述第二溶剂、链引发剂和第二嵌段聚合物单体的质量比为15～40:1～5:15～25。
32.可选地，步骤二中，所述有机聚合物、第二溶剂、环氧树脂、链转移剂和链引发剂的质量比为10～25:15～40:20～30:5～10:1～5。
33.可选地，步骤一中，所述将链转移剂加入第二溶剂中充分溶解，然后加入链引发剂和第一嵌段聚合物单体，在60～100℃下搅拌的步骤和所述将干燥后的第一嵌段聚合物加入第二溶剂中充分溶解，加入链引发剂和第二嵌段聚合物单体，在60～100℃下搅拌的步骤中，搅拌转速均为700～900rpm，搅拌时间均为6～10h。
34.可选地，步骤二中，所述将步骤一中得到的有机聚合物加入第二溶剂中充分溶解，随后加入环氧树脂、链转移剂和链引发剂，在40～100℃下搅拌的步骤中，搅拌转速为700～900rpm，搅拌时间为30～60min。
35.可选地，步骤三中，所述将步骤二得到的有机聚合物环氧树脂、有机活性稀释剂依次加入第一溶剂中，混合均匀，搅拌的步骤中，搅拌转速为700～900rpm，搅拌时间为20～30min。
36.可选地，步骤三中，所述最后加入固化剂，搅拌的步骤中，搅拌转速为700～
900rpm，搅拌时间为60～90min。
37.可选地，步骤三中，所述研磨步骤，研磨至细度为30～50μm。
38.根据本发明实施例的第三方面，提出了一种有机-无机杂化高固体分防腐涂料的应用。
39.在一个实施例中，所述有机-无机杂化高固体分防腐涂料应用于输电线路铁塔或杆塔。
40.本发明的有益效果是：
41.1、本发明制备的有机-无机杂化高固体分防腐涂料，制备过程简单，混合均匀，有机物和无机物通过电子能级之间的共轭健进行交联反应，稳定性强，且有机与无机交联均匀，能够充分发挥有机物和无机物的优良性能，涂料中加入颜填料及助剂，能够增强防腐性能。
42.2、本发明的有机-无机杂化高固体分防腐涂料固含量也高，能有效提高其工程应用性；适用于外部潮湿及盐雾等因素导致的腐蚀严重的输电线路杆塔或铁塔。
具体实施方式
43.为使本领域具有普通知识的人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及申请专利范围中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，皆具有本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
44.在本文中，用语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其他任何类似用语均属于开放性连接词(open-ended transitionalphrase)，其意欲涵盖非排他性的包括物。举例而言，含有复数要素的一组合物或制品并不仅限于本文所列出的这些要素而已，而是还可包括未明确列出但却是该组合物或制品通常固有的其他要素。除此之外，除非有相反的明确说明，否则用语“或”是指涵盖性的“或”，而不是指排他性的“或”。例如，以下任何一种情况均满足条件“a或b”：a为真(或存在)且b为伪(或不存在)、a为伪(或不存在)且b为真(或存在)、a和b均为真(或存在)。此外，在本文中，用语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”的解读应视为已具体公开并同时涵盖“由
…
所组成”及“实质上由
…
所组成”等封闭式或半封闭式连接词。
45.在本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征或条件仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值，特别是整数数值。举例而言，“1至8”的范围描述应视为已经具体公开如1至7、2至8、2至6、3至6、4至8、3至8等等所有次级范围，特别是由所有整数数值所界定的次级范围，且应视为已经具体公开范围内如1、2、3、4、5、6、7、8等个别数值。除非另有指明，否则前述解释方法适用于本发明全文的所有内容，不论范围广泛与否。
46.若数量或其他数值或参数是以范围、较佳范围或一系列上限与下限表示，则其应理解成是本文已特定公开了由任一对该范围的上限或较佳值与该范围的下限或较佳值构成的所有范围，不论这些范围是否有分别公开。此外，本文中若提到数值的范围时，除非另有说明，否则该范围应包括其端点以及范围内的所有整数与分数。
47.在本文中，在可实现发明目的的前提下，数值应理解成具有该数值有效位数的精确度。举例来说，数字40.0则应理解成涵盖从39.50至40.49的范围。在本文中，对于使用马
库什群组(markush group)或选项式用语以描述本发明特征或实例的情形，本领域技术人员应了解马库什群组或选项列表内所有要素的次级群组或任何个别要素亦可用于描述本发明。举例而言，若x描述成“选自于由x1、x2及x3所组成的群组”，亦表示已经完全描述出x为x1的主张与x为x1及/或x2的主张。再者，对于使用马库什群组或选项式用语以描述本发明的特征或实例的情况，本领域技术人员应了解马库什群组或选项列表内所有要素的次级群组或个别要素的任何组合亦可用于描述本发明。据此，举例而言，若x描述成“选自于由x1、x2及x3所组成的群组”，且y描述成“选自于由y1、y2及y3所组成的群组”，则表示已经完全描述出x为x1或x2或x3而y为y1或y2或y3的主张。
48.以下具体实施方式本质上仅是例示性，且并不欲限制本发明及其用途。此外，本文并不受前述现有技术或发明内容或以下具体实施方式或实施例中所描述的任何理论的限制。
49.实施例1
50.一种有机-无机杂化高固体分防腐涂料，由有机物组分和无机物组分配制而成，其中，
51.有机物组分包括以下重量份的原料：粘度为700～11000mpa
·
s的聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂40份、粘度为700mpa
·
s的固化剂t31 5份、有机活性稀释剂hk-66 5份、无水乙醇10份；
52.无机物组分包括以下重量份的原料：氧化铁红5份、聚醚改性硅油10份。
53.上述有机-无机杂化高固体分防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
54.步骤一，制备有机聚合物
55.将5份三硫代碳酸酯加入到15份无水乙醇中充分溶解，然后加入1份过氧化苯甲酰和20份苯乙烯单体，在60℃下搅拌，搅拌转速为700rpm，搅拌时间为6h，得到聚苯乙烯溶液，将聚苯乙烯溶液进行提纯、干燥，得到聚苯乙烯；将干燥后的聚苯乙烯加入15份无水乙醇中充分溶解，加入1份过氧化苯甲酰和15份丙烯酸单体，在60℃下搅拌，搅拌转速为700rpm，搅拌时间为6h，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸溶液，将聚苯乙烯-聚丙烯酸溶液提纯、干燥，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸；
56.步骤二，制备有机聚合物环氧树脂
57.将步骤一中得到的10份聚苯乙烯-聚丙烯酸加入15份无水乙醇中充分溶解，随后加入20份环氧树脂e51、5份三硫代碳酸酯和1份过氧化苯甲酰，在40℃下搅拌，搅拌转速为700rpm，搅拌时间为30min，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂溶液，然后将聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂溶液进行提纯、干燥，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂；
58.步骤三，制备有机-无机杂化高固体分防腐涂料
59.将步骤二得到的聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂、有机活性稀释剂hk-66依次加入无水乙醇中，混合均匀，搅拌，搅拌转速为700rpm，搅拌时间为20min，再依次加入氧化铁红、聚醚改性硅油，反应6h，研磨至细度为30μm，最后加入固化剂t31，搅拌，搅拌转速为700rpm，搅拌时间为60min，得到有机-无机杂化高固体分防腐涂料。
60.实施例2
61.所述有机-无机杂化高固体分防腐涂料，由有机物组分和无机物组分配制而成，其中，
62.有机物组分包括以下重量份的原料：粘度为3000mpa
·
s的聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂50份、粘度为3000mpa
·
s的固化剂cydhd-531ii 6份、有机活性稀释剂heloxy11 6份、无水乙醇15份；
63.无机物组分包括以下重量份的原料：钛白粉6份、丙烯酸甲酯共聚物乳液12份。
64.上述有机-无机杂化高固体分防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
65.步骤一，制备有机聚合物
66.将6份三硫代碳酸酯加入20份无水乙醇中充分溶解，然后加入2份过氧化苯甲酰和23份苯乙烯单体，在70℃下搅拌，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为7h，得到聚苯乙烯溶液，将聚苯乙烯溶液进行提纯、干燥，得到聚苯乙烯；将干燥后的聚苯乙烯加入20份无水乙醇中充分溶解，加入2份过氧化苯甲酰和18份丙烯酸单体，在70℃下搅拌，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为7h，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸溶液，将聚苯乙烯-聚丙烯酸溶液提纯、干燥，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸；
67.步骤二，制备有机聚合物环氧树脂
68.将步骤一中得到的15份聚苯乙烯-聚丙烯酸加入20份无水乙醇中充分溶解，随后加入23份环氧树脂e51、6份三硫代碳酸酯和2份过氧化苯甲酰，在50℃下，搅拌，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为40min，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂溶液，然后将聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂溶液进行提纯、干燥，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂；
69.步骤三，制备有机-无机杂化高固体分防腐涂料
70.将步骤二得到的聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂、有机活性稀释剂heloxy11依次加入无水乙醇中，混合均匀，搅拌，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为20min，再依次加入钛白粉、丙烯酸甲酯共聚物乳液，反应6h，研磨至细度为30μm，最后加入固化剂cydhd-531ii，搅拌，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为60min，得到有机-无机杂化高固体分防腐涂料。
71.实施例3
72.所述有机-无机杂化高固体分防腐涂料，由有机物组分和无机物组分配制而成，其中，
73.有机物组分包括以下重量份的原料：粘度为6000mpa
·
s的聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂50份、粘度为6000mpa
·
s的固化剂cydhd-531ii 6份、有机活性稀释剂heloxy48 6份、1,4-二氧六环20份；
74.无机物组分包括以下重量份的原料：二氧化硅6份、丙烯酸甲酯共聚物乳液12份。
75.上述有机-无机杂化高固体分防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
76.将7份双硫代苯甲酸叔丁酯加入25份1,4-二氧六环中充分溶解，然后加入3份偶氮二异丁腈和25份苯乙烯单体，在80℃下搅拌，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为8h，得到聚苯乙烯溶液，将聚苯乙烯溶液进行提纯、干燥，得到聚苯乙烯；将干燥后的聚苯乙烯加入25份1,4-二氧六环中充分溶解，加入3份偶氮二异丁腈和20份丙烯酸单体，在80℃下搅拌，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为8h，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸溶液，将聚苯乙烯-聚丙烯酸溶液提纯、干燥，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸；
77.步骤二，制备有机聚合物环氧树脂：
78.将步骤一中得到的18份聚苯乙烯-聚丙烯酸加入25份1,4-二氧六环中充分溶解，随后加入25份环氧树脂e44、7份双硫代苯甲酸叔丁酯和3份偶氮二异丁腈，在60℃下搅拌，
搅拌转速为800rpm，搅拌时间为50min，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂溶液，然后将聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂溶液进行提纯、干燥，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂；
79.步骤三，制备有机-无机杂化高固体分防腐涂料
80.将步骤二得到的聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂、有机活性稀释剂heloxy48依次加入1,4-二氧六环中，混合均匀，搅拌，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为20min，再依次加入二氧化硅、丙烯酸甲酯共聚物乳液，反应6h，研磨至细度为40μm，最后加入固化剂cydhd-531ii，搅拌，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为70min，得到有机-无机杂化高固体分防腐涂料。
81.实施例4
82.所述有机-无机杂化高固体分防腐涂料，由有机物组分和无机物组分配制而成，其中，
83.有机物组分包括以下重量份的原料：粘度为8000mpa
·
s的聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂60份、粘度为8000mpa
·
s的固化剂t31 8份、有机活性稀释剂heloxy62 7份、无水乙醇25份；
84.无机物组分包括以下重量份的原料：云母氧化铁8份、聚醚改性硅油13份。
85.上述有机-无机杂化高固体分防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
86.步骤一，制备有机聚合物：
87.将8份1-苯乙基二硫代苯乙酸酯加入30份无水乙醇中充分溶解，然后加入4份过氧化苯甲酰和28份苯乙烯单体，在90℃下搅拌，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为10h，得到聚苯乙烯溶液，将聚苯乙烯进行提纯、干燥，得到聚苯乙烯；将干燥后的聚苯乙烯加入30份无水乙醇中充分溶解，加入4份过氧化苯甲酰和22份丙烯酸单体，在90℃下搅拌，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为10h，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸溶液，将聚苯乙烯-聚丙烯酸溶液提纯、干燥，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸；
88.步骤二，制备有机聚合物环氧树脂：
89.将步骤一中得到的22份聚苯乙烯-聚丙烯酸加入30份无水乙醇中充分溶解，随后加入28份环氧树脂e44、8份1-苯乙基二硫代苯乙酸酯和4份过氧化苯甲酰，在80℃下，搅拌，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为60min，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂溶液，然后将聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂溶液进行提纯、干燥，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂；
90.步骤三，制备有机-无机杂化高固体分防腐涂料
91.将步骤二得到的聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂、有机活性稀释剂heloxy62依次加入无水乙醇中，混合均匀，搅拌，再依次加入云母氧化铁、聚醚改性硅油，反应7h，研磨至细度为50μm，最后加入固化剂t31，搅拌，搅拌转速为900rpm，搅拌时间为70min，得到有机-无机杂化高固体分防腐涂料。
92.实施例5
93.所述有机-无机杂化高固体分防腐涂料，由有机物组分和无机物组分配制而成，其中，
94.有机物组分包括以下重量份的原料：粘度为11000mpa
·
s的聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂60份、粘度为11000mpa
·
s的固化剂cydhd-531ii 10份、有机活性稀释剂heloxy505 8份、1,4-二氧六环30份；
95.无机物组分包括以下重量份的原料：钛白粉5份、二氧化硅5份、聚醚改性硅油15份。
96.上述有机-无机杂化高固体分防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
97.步骤一，制备有机聚合物：
98.将10份三硫代碳酸酯加入40份1,4-二氧六环中充分溶解，然后加入5份偶氮二异丁腈和30份苯乙烯单体，在100℃下搅拌，搅拌转速为900rpm，搅拌时间为10h，得到聚苯乙烯溶液，将聚苯乙烯溶液进行提纯、干燥，得到聚苯乙烯；将干燥后的聚苯乙烯加入40份1,4-二氧六环中充分溶解，加入5份偶氮二异丁腈和25份丙烯酸单体，在100℃下搅拌，搅拌转速为900rpm，搅拌时间为10h，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸溶液，将聚苯乙烯-聚丙烯酸溶液提纯、干燥，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸；
99.步骤二，制备有机聚合物环氧树脂：
100.将步骤一中得到的25份聚苯乙烯-聚丙烯酸加入40份1,4-二氧六环中充分溶解，随后加入30份环氧树脂e51、10份三硫代碳酸酯和5份偶氮二异丁腈，在100℃下搅拌，搅拌转速为900rpm，搅拌时间为60min，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂溶液，然后将聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂溶液进行提纯、干燥，得到聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂；
101.步骤三，制备有机-无机杂化高固体分防腐涂料
102.将步骤二得到的聚苯乙烯-聚丙烯酸环氧树脂、有机活性稀释剂heloxy505依次加入1,4-二氧六环中，混合均匀，搅拌，搅拌转速为900rpm，搅拌时间为30min，再依次加入钛白粉、二氧化硅、聚醚改性硅油，反应8h，研磨至细度为50μm，最后加入固化剂cydhd-531ii，搅拌，搅拌转速为900rpm，搅拌时间为90min，得到有机-无机杂化高固体分防腐涂料。
103.实施例1至5所得到的有机-无机杂化高固体分防腐涂料混合均匀，在25℃下采用喷涂的方法或用刷涂的方式直接涂覆于有铁锈的钢板上，固化后得平整光滑、致密均匀漆膜，对该漆膜进行性能测试，结果见表1。
104.表1涂料性能表征
[0105][0106]
从表1中可以看出，本发明制备的有机-无机杂化高固体分防腐涂料，固含量也高，附着力达到7.2mpa，能有效提高其工程应用性；耐盐雾性1500h无起泡、无生锈、无开裂、无剥落，防腐性优良，适用于潮湿及盐雾等因素导致的腐蚀严重的输电线路杆塔或铁塔；且本发明涂料挥发性有机化合物的含量低，符合环保的要求。
[0107]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。