CN106833335A - 一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的防腐涂料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的防腐涂料，其由甲组分和乙组分混合制成，其中，甲组分由以下重量份原料制成：羟基丙烯酸树脂45~52份，二甲苯为12~15份，正丁酯为10~12份，钛白粉为19~26份，分散剂为1~2份，消泡剂为0.5~1份，流平剂为0.5~1份，纳米石墨片为0.5~1份，稀土氧化物为1~1.5份，乙组分为N75固化剂。甲组分与乙组分按重量比5:1进行混合，本发明还公布了该涂料的制备方法。本发明提供的改性丙烯酸聚氨酯防腐涂料相对于未改性丙烯酸聚氨酯防腐涂料，其防腐性能得到明显提高，制备工艺简单，适宜于工业推广应用。

Description

一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的防腐涂料

技术领域

本发明涉及防腐涂料领域，具体涉及一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的防腐涂料。

背景技术

铝合金具有比强度高、密度小、可机加工性好、力学性能优异、耐蚀性良好、导电性好等优势，在许多领域获得了广泛的应用，特别是在电力行业的应用尤其广泛。比如经常用于制造架空导线、导流板、设备线夹、母线金具等电力网络中所用的结构件和传输件。

铝合金在空气中能够迅速生成致密的、具有良好保护性能的钝化膜。在干燥的大气里，铝的氧化膜是稳定的，耐蚀性较好。但在沿海地区，电网所用铝合金的使用环境相比内陆地区恶劣许多。沿海大气环境具有相对湿度大、盐分含量高、年平均温度高等特点，另外，由于空气污染，还可能含有大量的SO₂、H₂S等，因而在沿海地区铝合金的腐蚀相比内陆会要严重得多，从而给电网的正常运行带来严重隐患，也使维护保养的成本大大增高。

为了防止铝合金部件的腐蚀失效对地方电网造成危害，保证地方供电的稳定性，必须提高铝合金的耐蚀性能。目前的主要方法包括：采用耐沿海大气腐蚀的合适的材料，对材料进行表面改性（包括热浸锌、氧化处理等）、阴极保护法、在金属表面喷涂防护涂料等。其中，有机涂层施工方便、制备周期短、后期维护简单，是铝合金防腐领域中应用最广泛、最经济、最方便的方法。

对于在沿海地区输变电系统中使用的重要铝合金结构件，常使用复合防腐涂层，通常由底漆、中间漆和面漆组成，以充分发挥不同特性涂料的功能。其中面漆直接与环境腐蚀介质接触，要求具有高的耐候性及防腐蚀屏蔽作用。目前常用的面漆主要包括：醇酸涂料、氯化橡胶涂料、丙烯酸聚氨酯涂料、氟碳涂料等。其中丙烯酸聚氨酯涂料在海洋大气环境下使用较广泛。近期，Krishnan成功合成了具有互穿网络结构的室温固化型环氧-丙烯酸-聚氨酯高性能防锈涂料，使涂料的耐腐蚀性、耐候性和保光保色性进一步得以提高（Studies on corrosion resistant properties of sacrificial primed IPN coatingsystems in comparison with epoxy-PU systems. Progress in Organic Coatings，2006，57(4)：383-391.）；陈俊等制备了室温固化水性双组分氟丙烯酸-聚氨酯清漆，也使涂料的耐水和耐老化等性能得到明显的提高（水性双组分氟丙烯酸—聚氨酯涂料的研制及性能测试，中国涂料，2009，24(3)：24-28.）。目前，丙烯酸聚氨酯涂料制造成本较低，表面光泽度较好，但其耐蚀性仍然不足，比如明显低于氟碳涂料。因而，有必要进一步提高该涂料的耐蚀性能，才能使其在应用中具有较明显的性价比优势。

发明内容

为解决现有技术不足，本发明提供了一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的防腐涂料，改性丙烯酸聚氨酯防腐涂料相对于未改性丙烯酸聚氨酯防腐涂料，其防腐性能得到明显提高，制备工艺简单，适宜于工业推广应用。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的丙烯酸聚氨酯防腐涂料，由甲组分和乙混合制成，其中，甲组分由以下重量份原料制成：羟基丙烯酸树脂45~52份，二甲苯为12~15份，正丁酯为10~12份，钛白粉为19~26份，分散剂为1~2份，消泡剂为0.5~1份，流平剂为0.5~1份，纳米石墨片为0.5~1份，稀土氧化物为1~1.5份，乙组分为N75固化剂；

其中甲组分与乙组分的重量比为5:1；

其中其甲组分中的分散剂为 Byk110；

其中甲组分中的消泡剂为 Byk141；

其中甲组分中的流平剂为Byk306；

其中甲组分中的稀土氧化物为CeO₂和Y₂O₃的混合物，其相对重量比为1:1。

所述的一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的防腐涂料，具体步骤如下：

（1）甲组分的制备：按照成分配比将羟基丙烯酸树脂加入搅拌槽中，加入二甲苯和正丁酯，在室温下搅拌至均匀，搅拌速度为1000~1500rpm，时间为15~20min；

再按比例加入钛白粉、分散剂、消泡剂、流平剂、纳米石墨片、稀土氧化物，在室温下搅拌至分散均匀，搅拌速度为1500~2000rpm，时间为20~30min；然后静置，得到甲组分；

（2）将乙组分加入到甲组分中，在室温下搅拌混合均匀，静置10min，得到所述的防腐涂料。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

（1）本发明提供的改性丙烯酸聚氨酯防腐涂料具有优良的防腐性能，其形成的防护涂层的腐蚀电流密度（I_corr）下降到未改性的丙烯酸聚氨酯防腐涂料所形成的涂层的1/3，极化电阻（Rp）提升了1个数量级。

（2）本发明制备工艺过程简单，且可在室温下制备，适宜于工业推广应用。

（3）本发明提供的改性丙烯酸聚氨酯防腐涂料可用于铝合金及碳钢等多种金属材料表面的喷涂防腐，可采用全自动化的静电涂装工艺进行涂装，获得较好的表面质量。

具体实施方式

以下结合实例进一步说明本发明的技术效果。表1是3种涂料甲组分的成分配方。分别采用实施例1、2的不同工艺参数制备出甲组分，然后与乙组分混合制成防腐涂料，涂覆在铝合金表面并固化，在铝合金表面制备出甲组分成分不同的3种纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的丙烯酸聚氨酯涂层。分别按照GB9286-1998测试涂层的附着力；按照GB/T6739-2006测试涂层的表面硬度；采用电化学工作站测定涂层的极化曲线，其中，测试介质为3.5wt%的NaCl溶液，得出腐蚀电位（E_corr）、腐蚀电流密度（I_corr）和极化电阻（Rp）等参数。

表1 3种涂料的甲组分配方（重量份数）

乙组分为N75固化剂。

实施例1

1、按照表1所述的成分配比，首先将甲组分配方中的羟基丙烯酸树脂加入搅拌槽中，加入二甲苯和正丁酯，在室温下进行搅拌，搅拌速度为1000rpm，时间为20min；

2、再按上述的成分配比加入钛白粉、分散剂、消泡剂、流平剂、纳米石墨片、稀土氧化物，在室温下搅拌，采用的搅拌速度为2000rpm，时间为20min，静置，得到甲组分；

3、将乙组N75固化剂加入到甲组分中，其中甲组分与乙组分的重量比为5:1，在室温下搅拌混合均匀；静置10min后喷涂于铝合金件表面，室温固化24h，制得纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的丙烯酸聚氨酯涂层。

在上述制备条件下，甲组分成分配比不同的3种涂层的性能见表2。

表2 采用工艺1制备出的3种不同涂层的性能

实施例2

1、按照表1所述的成分配比，首先将甲组分配方中的羟基丙烯酸树脂加入搅拌槽中，加入二甲苯和正丁酯，在室温下进行搅拌，搅拌速度为1500rpm，时间为15min；

2、再按上述的成分配比加入钛白粉、分散剂、消泡剂、流平剂、纳米石墨片、稀土氧化物，在室温下搅拌，采用的搅拌速度为1500rpm，时间为30min，静置，既得甲组分；

3、将乙组N75固化剂加入到甲组分中，其中甲组分与乙组分的重量比为5:1，在室温下搅拌混合均匀；静置10min后喷涂于铝合金件表面，室温固化24h，制得纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的丙烯酸聚氨酯涂层。

在上述制备条件下，甲组分成分配比不同的3种涂层的性能见表3。

表3 采用工艺2制备出的3种不同涂层的性能

上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在和本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的防腐涂料，其特征在于：所述防腐涂料由甲组分和乙组分混合制成；其中甲组分由以下重量份原料制成：羟基丙烯酸树脂45~52份，二甲苯为12~15份，正丁酯为10~12份，钛白粉为19~26份，分散剂为1~2份，消泡剂为0.5~1份，流平剂为0.5~1份，纳米石墨片为0.5~1份和稀土氧化物为1~1.5份；其中乙组分为N75固化剂。

2.根据权利要求1所述的一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的防腐涂料，其特征在于：甲组分与乙组分按重量比5:1混合。

3.根据权利要求1所述的一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的防腐涂料，其特征在于：所述的甲组分中的分散剂为 Byk110分散剂。

4.根据权利要求1所述的一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的防腐涂料，其特征在于：所述的甲组分中的消泡剂为 Byk141消泡剂。

5.根据权利要求1所述的一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的防腐涂料，其特征在于：所述的甲组分中的流平剂为Byk306流平剂。

6.根据权利要求1所述的一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的防腐涂料，其特征在于：所述的甲组分中的稀土氧化物为CeO₂和Y₂O₃的混合物，其相对重量比为1:1。

7.一种制备如权利要求1所述的一种利用纳米石墨片和稀土氧化物复合改性的防腐涂料的方法，其特征在于：

具体步骤如下：

（1）甲组分的制备：按照成分配比将羟基丙烯酸树脂加入搅拌槽中，加入二甲苯和正丁酯，在室温下搅拌至均匀，搅拌速度为1000~1500rpm，时间为15~20min；

再按比例加入钛白粉、分散剂、消泡剂、流平剂、纳米石墨片、稀土氧化物，在室温下搅拌至分散均匀，搅拌速度为1500~2000rpm，时间为20~30min；然后静置，得到甲组分；

（2）将乙组分加入到甲组分中，在室温下搅拌混合均匀，静置10min，得到所述的防腐涂料。