一种防腐防污抗静电涂料及其制备方法与流程

1.本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种防腐防污抗静电涂料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，我国石化企业曾发生了多起因静电造成的严重火灾及爆炸事故，静电若是在绝缘材料上大量积聚，会导致设备无法使用，比如导致精密仪器失真、电子元件报废、短路等问题，从而引起安全隐患，且由于许多领域的静电消除受到设备外形、运行状况等的限制，难以通过附加设备等手段实现。因此，现有技术多通过涂覆抗静电涂层来减少静电的积聚，抗静电涂料一般表面电阻率在106～109ω之间，不仅可快速传导电流，消除静电荷，更因其工艺简单、施工方便、成本低廉而得到广泛应用，但现有市面上应用的抗静电涂料具有的防腐防污性能一般，而防腐防污涂料的抗静电性能又不能满足。因此，研发兼有抗静电，防腐防污性能的多功能涂料将会有广阔的市场应用前景。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种防腐防污抗静电涂料及其制备方法。该防腐防污抗静电涂料具有憎水恢复性优异、抗静电效果好、防腐性能强等的优点，能够有效克服现有技术所生产的抗静电涂料防腐性能较差、使用寿命短等的缺陷。
4.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种防腐防污抗静电涂料，主要由甲组分和乙组分制得，所述甲组分包括以下重量份计的组分：
5.丙烯酸树脂52～56份、憎水恢复剂5～8份、二甲苯12～15份、乙酸丁酯15～17份、润湿分散剂0.5～1份、消泡剂0.15～0.25份、流平剂0.25～0.35份、白色浆7～8份、防沉剂0.15～0.25份、改性氧化石墨烯3～5份、纳米二氧化钛1～3份；
6.所述乙组分包括以下重量份计的组分：固化剂45～55份、乙酸丁酯40～50份。
7.优选地，所述甲组分包括以下重量份计的组分：
8.丙烯酸树脂54份、憎水恢复剂6份、二甲苯13份、乙酸丁酯16份、润湿分散剂0.8份、消泡剂0.20份、流平剂0.30份、白色浆7.5份、防沉剂0.2份、改性氧化石墨烯4份、纳米二氧化钛2份；
9.所述乙组分包括以下重量份计的组分：固化剂50份、乙酸丁酯45份。
10.优选地，所述丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂。
11.优选地，所述甲组分和乙组分的质量比为100：(10～12)。
12.优选地，所述改性氧化石墨烯的制备方法包括以下步骤：
13.将氧化石墨烯加入到正硅酸乙酯和氨基丙基三乙氧基硅烷的混合溶液中，搅拌，超声，调节溶液ph值至4.0～4.5，静置，之后调节溶液ph值至8.0～8.5，在水浴下进行凝胶，最后将产物进行冷冻干燥，制得改性氧化石墨烯。
14.优选地，所述防腐防污抗静电涂料，至少包括以下(1)～(7)中的一项：
15.(1)所述正硅酸乙酯和氨基丙基三乙氧基硅烷的质量比为(5～7)：(3～5)；
16.(2)所述搅拌的转速为500-600r/min，时间为1～3h；
17.(3)所述超声的时间为1～2h；
18.(4)所述静置的时间为24～48h；
19.(5)所述调节溶液ph值至4.0～4.5所选用的溶剂为冰醋酸；
20.(6)所述调节溶液ph值至8.0～8.5所选用的溶剂为质量分数为2.5wt.％的naoh溶液；
21.(7)所述水浴的温度为60～70℃。
22.优选地，所述防腐防污抗静电涂料，至少包括以下(1)～(6)中的一项：
23.(1)所述憎水恢复剂包括含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷；
24.(2)所述润湿分散剂包括磷酸酯；
25.(3)所述消泡剂包括有机硅；
26.(4)所述流平剂包括聚醚改性聚二甲基硅氧烷；
27.(5)所述防沉剂包括气相二氧化硅；
28.(6)所述固化剂包括异氰酸酯固化剂。
29.一种所述防腐防污抗静电涂料的制备方法，包括以下步骤：
30.s1、甲组分的制备：
31.s11、称取二甲苯、憎水恢复剂，搅拌混合，再加入乙酸丁酯，持续搅拌，依次加入润湿分散剂、消泡剂和流平剂，搅拌；
32.s12、称取丙烯酸树脂加入步骤s11的溶液中，搅拌分散，加入改性氧化石墨烯，搅拌，再加入纳米二氧化钛，搅拌，形成均匀分散液；
33.s13、称取白色浆加入步骤s12的分散液中，搅拌，再加入防沉剂，继续搅拌，过滤，得到甲组分；
34.s2、乙组分的制备：称取乙酸丁酯、固化剂，进行搅拌混合，制得乙组分；
35.s3、使用时，将步骤s1制得的甲组分和步骤s2中制得的乙组分均匀混合，得到所述防腐防污抗静电涂料。
36.优选地，所述制备方法，至少包括以下(1)～(3)项中的一项：
37.(1)所述步骤s11中搅拌混合的转速为500-600r/min，时间为8～10min；
38.(2)所述步骤s11中持续搅拌的时间为12～15min；
39.(3)所述步骤s11中搅拌的速度为600-800r/min，搅拌时间为15～20min。
40.优选地，所述制备方法，至少包括以下(1)～(2)项中的一项：
41.(1)所述步骤s12中搅拌分散的速度为1500-1700r/min，时间为25～35min；
42.(2)所述步骤s12中搅拌的时间为20～25min。
43.优选地，所述制备方法，至少包括以下(1)～(3)项中的一项：
44.(1)所述步骤s13中搅拌的时间为30～35min；所述继续搅拌的时间为20～25min；
45.(2)所述步骤s13中过滤选用的滤网为80～100目；
46.(3)所述步骤s2中搅拌混合的转速为600-700r/min，时间为25～30min。
47.本发明选用改性氧化石墨烯作为原料组分，经过化学改性的氧化石墨烯表面化学结构发生变化，与丙烯酸树脂反应形成共价键，改善了石墨烯堆积、聚集等问题，增加其在丙烯酸树脂中的稳定性和分散性，分散在丙烯酸树脂中的改性氧化石墨烯能够更好地搭建
起导电网状结构，从而显著提高了涂料的抗静电性能。同时，改性氧化石墨烯表面含有各种含氧基团，这些含氧基团可以和丙烯酸树脂中的羧基反应，从而减弱碱分子的反应，进一步增强了丙烯酸的防腐性能。同时选用的憎水恢复剂，由于侧链具有羟基基团，其能够在与丙烯酸树脂等组分发生交联固化的过程中释放有机小分子，这些有机小分子向外扩散到涂层表面，使得涂料具有更优异的憎水性和持久性，实现憎水恢复功能。
48.另外，本发明还添加了纳米二氧化钛组分，纳米二氧化钛具有的颗粒尺寸小的性质，在本发明的配方组分中能够提高对涂层空隙的填充效果，提高涂层对腐蚀介质的屏蔽作用，进而提高涂层的耐腐蚀性能；另一方面通过纳米二氧化钛具有良好的光催化性能，在紫外光和氧的作用下给予涂层自清洁的能力。此外，纳米二氧化钛的加入使含有碳系导电填料的涂料的颜色变浅，可以满足使用者对涂料颜色上的要求。
49.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
50.本发明制得的防腐防污抗静电涂料具有憎水恢复性优异、抗静电效果好、防腐性能强等的特点，并且制备工艺简单，可长期使用无需复涂，降低维护成本。
具体实施方式
51.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
52.实施例、对比例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
53.实施例和对比例中所用原料说明见表1。
54.表1
[0055][0056][0057]
实施例1、一种防腐防污抗静电涂料及其制备方法
[0058]
组分：甲组分：
[0059]
丙烯酸树脂52份、憎水恢复剂5份、二甲苯12份、乙酸丁酯15份、润湿分散剂0.5份、消泡剂0.15份、流平剂0.25份、白色浆7份、防沉剂0.15份、改性氧化石墨烯3份、纳米二氧化
钛1份；
[0060]
乙组分：固化剂45份、乙酸丁酯40份。
[0061]
改性氧化石墨烯的制备：将氧化石墨烯加入到正硅酸乙酯和氨基丙基三乙氧基硅烷的混合溶液(5：5，wt.％：wt.％)中，在转速为500r/min下搅拌1h，然后超声1h，之后用冰醋酸调节上述溶液ph值至4.0，静置24h待用，采用质量分数为2.5wt.％的naoh溶液调节ph值至8.0，在60℃水浴条件下进行凝胶，最后将产物进行冷冻干燥，制得改性氧化石墨烯。
[0062]
制备方法：
[0063]
s1、甲组分的制备：
[0064]
s11、称取二甲苯、憎水恢复剂，在转速为500r/min下搅拌8min，再加入乙酸丁酯，持续搅拌12min，依次加入润湿分散剂、消泡剂和流平剂，在600r/min的转速下搅拌15min；
[0065]
s12、称取丙烯酸树脂加入步骤s11的溶液中，在1500r/min下搅拌分散25min，加入改性氧化石墨烯，搅拌20min，再加入纳米二氧化钛，搅拌20min，形成均匀分散液；
[0066]
s13、称取白色浆加入步骤s12的分散液中，搅拌30min，再加入防沉剂，继续搅拌20min，用80目滤网过滤，得到甲组分；
[0067]
s2、乙组分的制备：称取乙酸丁酯、固化剂，在转速为600r/min下搅拌25min，制得乙组分；
[0068]
s3、使用时，将步骤s1制得的甲组分和步骤s2中制得的乙组分按照质量比100：10均匀混合，得到防腐防污抗静电涂料。
[0069]
实施例2、一种防腐防污抗静电涂料及其制备方法
[0070]
组分：甲组分：
[0071]
丙烯酸树脂56份、憎水恢复剂8份、二甲苯15份、乙酸丁酯17份、润湿分散剂1份、消泡剂0.25份、流平剂0.35份、白色浆8份、防沉剂0.25份、改性氧化石墨烯5份、纳米二氧化钛3份；
[0072]
乙组分：固化剂55份、乙酸丁酯50份。
[0073]
改性氧化石墨烯的制备：将氧化石墨烯加入到正硅酸乙酯和氨基丙基三乙氧基硅烷的混合溶液(6：4，wt.％：wt.％)中，在转速为600r/min下搅拌3h，然后超声2h，之后用冰醋酸调节上述溶液ph值至4.5，静置48h待用，采用质量分数为2.5wt.％的naoh溶液调节ph值至8.5，在70℃水浴条件下进行凝胶，最后将产物进行冷冻干燥，制得改性氧化石墨烯。
[0074]
制备方法：
[0075]
s1、甲组分的制备：
[0076]
s11、称取二甲苯、憎水恢复剂，在转速为600r/min下搅拌10min，再加入乙酸丁酯，持续搅拌15min，依次加入润湿分散剂、消泡剂和流平剂，在800r/min的转速下搅拌20min；
[0077]
s12、称取丙烯酸树脂加入步骤s11的溶液中，在1700r/min下搅拌分散35min，加入改性氧化石墨烯，搅拌25min，再加入纳米二氧化钛，搅拌25min，形成均匀分散液；
[0078]
s13、称取白色浆加入步骤s12的分散液中，搅拌35min，再加入防沉剂，继续搅拌25min，用100目滤网过滤，得到甲组分；
[0079]
s2、乙组分的制备：称取乙酸丁酯、固化剂，在转速为700r/min下搅拌30min，制得乙组分；
[0080]
s3、使用时，将步骤s1制得的甲组分和步骤s2中制得的乙组分按照质量比100：12
均匀混合，得到防腐防污抗静电涂料。
[0081]
实施例3、一种防腐防污抗静电涂料及其制备方法
[0082]
组分：甲组分：
[0083]
丙烯酸树脂54份、憎水恢复剂6份、二甲苯13份、乙酸丁酯16份、润湿分散剂0.8份、消泡剂0.20份、流平剂0.30份、白色浆7.5份、防沉剂0.2份、改性氧化石墨烯4份、纳米二氧化钛2份；
[0084]
乙组分：固化剂50份、乙酸丁酯45份。
[0085]
改性氧化石墨烯的制备：将氧化石墨烯加入到正硅酸乙酯和氨基丙基三乙氧基硅烷的混合溶液(7：3，wt.％：wt.％)中，在转速为600r/min下搅拌2h，然后超声2h，之后用冰醋酸调节上述溶液ph值至4.5，静置48h待用，采用质量分数为2.5wt.％的naoh溶液调节ph值至8.5，在65℃水浴条件下进行凝胶，最后将产物进行冷冻干燥，制得改性氧化石墨烯。
[0086]
制备方法：
[0087]
s1、甲组分的制备：
[0088]
s11、称取二甲苯、憎水恢复剂，在转速为600r/min下搅拌9min，再加入乙酸丁酯，持续搅拌13min，依次加入润湿分散剂、消泡剂和流平剂，在700r/min的转速下搅拌18min；
[0089]
s12、称取丙烯酸树脂加入步骤s11的溶液中，在1600r/min下搅拌分散30min，加入改性氧化石墨烯，搅拌25min，再加入纳米二氧化钛，搅拌25min，形成均匀分散液；
[0090]
s13、称取白色浆加入步骤s12的分散液中，搅拌35min，再加入防沉剂，继续搅拌25min，用90目滤网过滤，得到甲组分；
[0091]
s2、乙组分的制备：称取乙酸丁酯、固化剂，在转速为600r/min下搅拌30min，制得乙组分；
[0092]
s3、使用时，将步骤s1制得的甲组分和步骤s2中制得的乙组分按照质量比100：11均匀混合，得到防腐防污抗静电涂料。
[0093]
对比例1
[0094]
与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，选用等量的氧化石墨烯替换改性氧化石墨烯。
[0095]
制备方法参考实施例3。
[0096]
对比例2
[0097]
与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，不添加憎水恢复剂。
[0098]
制备方法参考实施例3。
[0099]
对比例3
[0100]
与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，选用等量的有机硅憎水剂替换憎水恢复剂。
[0101]
制备方法参考实施例3。
[0102]
对比例4
[0103]
与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，选用等量的环氧树脂替换丙烯酸树脂。
[0104]
制备方法参考实施例3。
[0105]
对比例5
[0106]
与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，选用等量的纳米氧化锌替换纳米二氧化
钛。
[0107]
制备方法参考实施例3。
[0108]
试验例一、疏水性能测试
[0109]
分别将实施例1～3、对比例1～5制得的涂料均匀地涂刷在玻璃基板上，在室温下放置48h待其晾干固化，然后测试其表面静态接触角分析涂层憎水性能，测试数据如表1所示。由表1可知，实施例1～3的接触角较大、憎水性较强，可以看出本发明制得的防腐防污抗静电涂料具有优异的疏水性能。
[0110]
表1去离子水在各样品表面的静态接触角
[0111]
组别静态接触角(
°
)实施例1105实施例2105实施例3107对比例176对比例280对比例381对比例477对比例585
[0112]
试验例二、抗静电性能测定
[0113]
通过在涂层样品表面放置两个特定电极测量其电压与电流的比值确定其表面电阻率，表面电阻率可以提供材料表面累积电荷的耗散能力的有关信息，或者估计静电放电过程中放电电流的幅值。
[0114]
将实施例1～3、对比例1～5制得的涂料均匀地涂刷在玻璃基板上，在室温下放置48h待其晾干固化，然后测试其涂层的表面电阻率，测量结果如表2所示。
[0115]
表2各样品的表面电阻率结果
[0116][0117][0118]
由表2可知，本发明实施例制得的防腐防污抗静电涂料具有的表面电阻率较小，从
而表现出优异的抗静电性能。
[0119]
对比例1中加入的氧化石墨烯未进行改性，其在配方体系中无法形成连续的导电网络路径，导致表面电阻率较高，抗静电性能较差；对比例2～3中不加入憎水恢复剂或者用不具有羟基的憎水剂替换实施例中选用的含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷组分，制得的涂料所具有的表面电阻率较高；对比例4中选用环氧树脂替换丙烯酸树脂、对比例5中选用纳米氧化锌替换纳米二氧化钛组分制得的涂料所具有的表面电阻率均较高，且均高于实施例。
[0120]
试验例三、耐腐蚀性能测试
[0121]
将实施例1～3、对比例1～5制得的涂料均匀地涂刷在玻璃基板上，在室温下放置48h待其晾干固化，之后将各样品涂层浸泡在12wt.％的nacl溶液中，采用科斯特生产的cs310电化学工作站进行电化学交流阻抗谱测试(eis)，测试浸泡不同时间涂层的阻抗值，结果如表3所示。
[0122]
表3各样品不同浸泡时间的涂层阻抗值
[0123][0124][0125]
从表3的实验数据可以得知，本发明实施例制得的防腐防污抗静电涂料具有较高的阻抗值，能够保持在7.1
×
107～8.9
×
107ω，且可在第60天起才出现腐蚀现象，其中实施例3最长能够保持到第65天才出现腐蚀现象，具有优异的防腐蚀性能。
[0126]
对比例1中加入的氧化石墨烯不进行改性处理，其制得的涂料所具有的抗腐蚀性能变差，浸泡50天时便出现了腐蚀；对比例2～3不加入憎水恢复剂或者用不具有羟基的憎水剂替换实施例中选用的含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷组分，制得的涂料所具有的初始涂层阻抗值低于实施例且抗腐蚀性能较差，分别在第40天以及第30天便出现了腐蚀现象；对比例4中选用环氧树脂替换丙烯酸树脂、对比例5中选用纳米氧化锌替换纳米二氧化钛组分制得的涂料所具有的初始涂层阻抗值均低于实施例，且均在第40天出现腐蚀。
[0127]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完
成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。