一种高性能合金基体防腐涂料及其制备方法.pdf

本发明属于防腐技术领域，具体涉及一种高性能合金基体防腐涂料及其制备方法，该高性能合金基体防腐涂料，以重量份计，由以下原料制成：改性凹凸棒土10～20份、桐油15～25份、改性膨润土5～8份、改性沸石粉9～12份、偏高岭土6～15份、生石灰2～4份、浮石砂8～12份、环氧丙烯酸酯20～30份、聚异丁烯3～5份、聚乙烯醇1～3份、改性纳米活性炭9～15份、铬酸锌2～4份。本发明高性能合金基体防腐涂料防腐性能优异，有效期限长，可应用于航空、海洋及其它极端恶劣环境条件下的设备防腐。

1.  一种高性能合金基体防腐涂料，其特征在于：以重量份计，由以下原料制成：改性凹凸棒土10～20份、桐油15～25份、改性膨润土5～8份、改性沸石粉9～12份、偏高岭土6～15份、生石灰2～4份、浮石砂8～12份、环氧丙烯酸酯20～30份、聚异丁烯3～5份、聚乙烯醇1～3份、改性纳米活性炭9～15份、铬酸锌2～4份。

2.  根据权利要求1所述的高性能合金基体防腐涂料，其特征在于：以重量份计，由以下原料制成：改性凹凸棒土15份、桐油20份、改性膨润土6份、改性沸石粉10份、偏高岭土12份、生石灰3份、浮石砂10份、环氧丙烯酸酯23份、聚异丁烯4份、聚乙烯醇2份、改性纳米活性炭11份、铬酸锌3份。

3.  根据权利要求1或2所述的高性能合金基体防腐涂料，其特征在于，所述改性凹凸棒土由以下步骤制成：
将凹凸棒土用去离子水浸没，并加入适量的NaCl，混合均匀后，进行超声处理8分钟，超声波频率为50KHz，然后过滤、烘干，即得；所述凹凸棒土、去离子水、NaCl之间的重量比为1：8：0.06。

4.  根据权利要求1或2所述的高性能合金基体防腐涂料，其特征在于，所述改性纳米活性炭由以下步骤制成：
（1）将纳米活性炭过筛后，用水洗以除去其表面浮尘和杂质，至洗涤液pH为6～7；
（2）将所得纳米活性炭与磷酸溶液以重量比1：3混合均匀，然后，常温下浸泡18h，所述磷酸溶液的质量百分比浓度为25%；
（3）对浸泡液进行固液分离，干燥所得固料，即得。

5.  根据权利要求1或2所述的高性能合金基体防腐涂料，其特征在于，所述改性沸石粉由以下步骤制成：
（1）将一定量的待改性沸石粉以400转/分低速搅拌3分钟，再以800转/分高速搅拌10分钟；
（2）按沸石粉重量的0.5%、0.4%分别称取γ-氨丙基三乙氧基硅烷和丙酮，将二者混合均匀后加入沸石粉中，以400转/分低速搅拌3分钟，再以800转/分高速搅拌16分钟；
（3）按沸石粉重量的0.1%加入硬脂酸，以800转/分高速搅拌5分钟，即得。

6.  根据权利要求1或2所述的高性能合金基体防腐涂料，其特征在于，所述改性膨润土由以下步骤制备而成：
将膨润土原矿浸泡于质量浓度20%的NaOH水溶液中6h后，进行过滤，再与丙烯酸、羧甲基纤维素、N-N亚甲基双丙烯酰胺混合，混合后在球磨机中球磨2h，然后加入引发剂过硫酸铵，在60℃水浴中加热0.5h，最后在65℃真空干燥箱内干燥，再粉碎至150目，即得改性膨润土；所述膨润土原矿、丙烯酸、羧甲基纤维素、N-N亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵之间的重量比为600：100：100：0.04：4。

7.  根据权利要求1或2所述的高性能合金基体防腐涂料，其特征在于：所述聚异丁烯型号为PB2400或PB2300，所述聚乙烯醇为低聚合度聚乙烯醇。

8.  一种权利要求1或2所述高性能合金基体防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将所述桐油、生石灰、环氧丙烯酸酯、聚异丁烯和聚乙烯醇加入容器中，以400转/分低速搅拌5分钟；
（2）再加入所述改性凹凸棒土、改性膨润土、改性沸石粉、偏高岭土、浮石砂、改性纳米活性炭，混匀后装入球磨机中球磨3h；
（3）最后，加入所述铬酸锌，以400转/分低速搅拌30分钟，即得。

一种高性能合金基体防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于防腐技术领域，具体涉及一种高性能合金基体防腐涂料及其制备方法。
背景技术
近年来，防腐涂料已成为涂料领域重要的生力军，在国民经济建设中发挥着越来越大的作用，发展前景可观。根据业内专家人士分析：现今防腐涂料价格明显呈上升趁势，这与其在海洋或航空等方面的应用有关。近几年来，各国都在不断的加大对航空及海洋资源的投资力度，由于其环境极端，所用设备的表面腐蚀较快，这不仅影响到运行安全，还给维修和维护工作带来很大负担，同时带来高昂的维修费用，并降低设备的服役期限。
而现有防腐涂料多是由基础油、防锈剂、抗氧剂及高分子聚合物树脂等组合而成，在使用过程中容易与积炭、尘埃等混合形成油垢，从而减弱对腐蚀的抵抗，另外，在极端温度、光照、湿气等因素的影响下防腐涂层也容易失效，从而失去对设备的腐蚀保护。
综上所述，极端条件下设备表面的防腐处理成为目前一个亟待解决的难题。传统产品逐渐改进完善，新的产品不断研发问世，要适应防腐市场和环保法规发展中新的标准和要求，尚需积极进取，持续创新。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种高性能合金基体防腐涂料，其防腐性能优异，有效期限长，可应用于航空、海洋及其它极端恶劣环境条件下的设备防腐。
为解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种高性能合金基体防腐涂料，由以下重量份的原料制成：改性凹凸棒土10～20份、桐油15～25份、改性膨润土5～8份、改性沸石粉9～12份、偏高岭土6～15份、生石灰2～4份、浮石砂8～12份、环氧丙烯酸酯20～30份、聚异丁烯3～5份、聚乙烯醇1～3份、改性纳米活性炭9～15份、铬酸锌2～4份。
根据上述的高性能合金基体防腐涂料，优选由以下重量份的原料制成：改性凹凸棒土15份、桐油20份、改性膨润土6份、改性沸石粉10份、偏高岭土12份、生石灰3份、浮石砂10份、环氧丙烯酸酯23份、聚异丁烯4份、聚乙烯醇2份、改性纳米活性炭11份、铬酸锌3份。
根据上述的高性能合金基体防腐涂料，所述凹凸棒土由以下步骤制成：
将凹凸棒土用去离子水浸没，并加入适量的NaCl，混合均匀后，进行超声处理8分钟，超声波频率为50KHz，然后过滤、烘干，得到改性凹凸棒土；所述凹凸棒土、去离子水、NaCl之间的重量比为1：8：0.06。
本方法通过高频超声波的空化作用，产生剧烈能量，不仅能将钠离子送入凹凸棒土的内部通道（钠离子化），还能除去凹凸棒土表面粘着成分，避免给涂料中带入过多杂质。本方法将凹凸棒土改性后，使其表面具有丰富的防腐蚀官能团，且具有更大的比表面积，使涂料中交联结构非常致密，更进一步提高其防腐性能。
根据上述的高性能合金基体防腐涂料，所述改性纳米活性炭由以下步骤制成：
（1）将纳米活性炭过筛后，用水洗以除去其表面浮尘和杂质，至洗涤液pH为6～7；
（2）将所得纳米活性炭与磷酸溶液以重量比1：3混合均匀，然后，常温下浸泡18h，所述磷酸溶液的质量百分比浓度为25%；
（3）对浸泡液进行固液分离，干燥所得固料，即得。
本发明采用特定浓度的磷酸溶液对纳米活性炭进行改性，磷酸最终以偏磷酸的形式滞留在纳米活性炭中，不仅可降低纳米活性炭的pH值，还可使活性炭产生更加丰富的孔结构，有助于活性炭结构的改善及表面酸性官能团的产生，且在溶剂中可与金属离子形成稳定吸附，从而增强活性炭对无机颜料分子的固定作用。
根据上述的高性能合金基体防腐涂料，所述改性沸石粉由以下步骤制成：
（1）将一定量的待改性沸石粉以低速搅拌（400转/分）3分钟，再以高速搅拌（800转/分）10分钟；
（2）按沸石粉重量的0.5%、0.4%分别称取γ-氨丙基三乙氧基硅烷和丙酮，将二者混合均匀后加入沸石粉中，以低速搅拌（400转/分）3分钟，再以高速搅拌（800转/分）16分钟；以提高颗粒分散性、流动性，当用作涂料原料时可排除气泡，使表面光滑，提高其绝缘性能；
（3）按沸石粉重量的0.1%加入硬脂酸，以高速搅拌（800转/分）5分钟，进一步增加其悬浮、分散性能，即得。本发明改性处理有利于沸石粉与高分子原料的亲和，并使沸石粉更易于分散悬浮。
本方法所得改性沸石粉具有独特的格架状结构，内部孔隙具有巨大的内表面能；该改性沸石粉和偏高岭土中含有大量的活性SiO₂和Al₂O₃，可与少量石灰水化的Ca(OH)₂发生火山灰反应，使得材料更为密实，产物（低钙硅比的C-S-H凝胶）更为稳定，使得涂料抵抗硫酸盐、氯离子等化学侵蚀性能大幅度提高。浮石砂是一种多孔的火成喷出岩，气孔体积占岩石的50%以上，沸石粉和浮石砂在涂料中起到蓄水作用，防止极端条件下的表面龟裂，起到内养护作用。
根据上述的高性能合金基体防腐涂料，所述改性膨润土由以下步骤制备而成：
将膨润土原矿浸泡于质量浓度20%的NaOH水溶液中6h后，进行过滤，再与丙烯酸、羧甲基纤维素、N-N亚甲基双丙烯酰胺混合，混合后在球磨机中球磨2h，以球磨法为手段促进吸水性丙烯酸和羧甲基纤维素在膨润土层间的插入，然后加入引发剂过硫酸铵，在60℃水浴中加热0.5h，使丙烯酸和羧甲基纤维素在膨润土结构层间聚合，最后在65℃真空干燥箱内干燥，粉碎至150目，即得具有纳米复合结构的改性膨润土。所述膨润土原矿、丙烯酸、羧甲基纤维素、N-N亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵之间的重量比为600：100：100：0.04：4，丙烯酸和羧甲基纤维素的插入并在原位聚合，利用聚合时放出的大量热量，克服膨润土层间的库仑力，使膨润土产生层间剥离，所得改性膨润土吸水倍率达265g/g，显著延长水分的保持时间。
所述聚异丁烯型号为PB2400或PB2300，可显著提高涂料的耐候性，满足极端条件下的使用性能。铬酸锌可增加材料的防锈、防腐、耐热作用。所用聚乙烯醇为低聚合度聚乙烯醇，具有良好粘性，且其溶液容易成膜，且成膜后具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐溶剂性、保护胶体性、耐磨性以及极端条件下的耐水性。
所述高性能合金基体防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将桐油、生石灰、环氧丙烯酸酯、聚异丁烯和聚乙烯醇加入容器中，以400转/分低速搅拌5分钟；
（2）再加入改性凹凸棒土、改性膨润土、改性沸石粉、偏高岭土、浮石砂、改性纳米活性炭，混匀后装入球磨机中球磨3h；
（3）最后，加入铬酸锌，以400转/分低速搅拌30分钟，即得。
本发明的积极有益效果：
本发明高性能合金基体防腐涂料设计科学、组配合理，其防腐性能优异，有效期限长，导热系数低，可应用于航空、海洋及其它极端恶劣环境条件下的设备防腐。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例高性能合金基体防腐涂料，由以下重量份的原料制成：改性凹凸棒土15份、桐油20份、改性膨润土6份、改性沸石粉10份、偏高岭土12份、生石灰3份、浮石砂10份、环氧丙烯酸酯23份、聚异丁烯（PB2400）4份、低聚合度聚乙烯醇2份、改性纳米活性炭11份、铬酸锌3份、颜料5份。
其中，改性凹凸棒土由以下步骤制成：将凹凸棒土用去离子水浸没，并加入适量的NaCl，混合均匀后，进行超声处理8分钟，超声波频率为50KHz，然后过滤、烘干，即得；所述凹凸棒土、去离子水、NaCl之间的重量比为1：8：0.06。
所述改性纳米活性炭由以下步骤制成：
（1）将纳米活性炭过筛后，用水洗以除去其表面浮尘和杂质，至洗涤液pH为6～7；
（2）将所得纳米活性炭与磷酸溶液以重量比1：3混合均匀，然后，常温下浸泡18h，所述磷酸溶液的质量百分比浓度为25%；
（3）对浸泡液进行固液分离，干燥所得固料，即得。
所述改性沸石粉由以下步骤制成：
（1）将一定量的待改性沸石粉以400转/分低速搅拌3分钟，再以800转/分高速搅拌10分钟；
（2）按沸石粉重量的0.5%、0.4%分别称取γ-氨丙基三乙氧基硅烷和丙酮，将二者混合均匀后加入沸石粉中，以400转/分低速搅拌3分钟，再以800转/分高速搅拌16分钟；
（3）按沸石粉重量的0.1%加入硬脂酸，以800转/分高速搅拌5分钟，即得。
所述改性膨润土由以下步骤制备而成：将膨润土原矿浸泡于质量浓度20%的NaOH水溶液中6h后，进行过滤，再与丙烯酸、羧甲基纤维素、N-N亚甲基双丙烯酰胺混合，混合后在球磨机中球磨2h，然后加入引发剂过硫酸铵，在60℃水浴中加热0.5h，最后在65℃真空干燥箱内干燥，再粉碎至150目，即得改性膨润土；所述膨润土原矿、丙烯酸、羧甲基纤维素、N-N亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵之间的重量比为600：100：100：0.04：4。
所述高性能合金基体防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将桐油、生石灰、环氧丙烯酸酯、聚异丁烯和聚乙烯醇加入容器中，以400转/分低速搅拌5分钟；
（2）再加入改性凹凸棒土、改性膨润土、改性沸石粉、偏高岭土、浮石砂、改性纳米活性炭，混匀后装入球磨机中球磨3h；
（3）最后，加入铬酸锌，以400转/分低速搅拌30分钟，即得。
本实施例所得合金基体防腐涂料进行理化性能测试，表面平整无杂块；抗划硬度5H(GB/T6739-2006)；附着力1级（GB/T1720-1979）；耐热测试800℃120h：漆膜完整，不脱落（GB/T1735-2009）；耐低温测试-70℃120h：漆膜完整，不脱落；耐碱性测试（120h）：不起泡，不起皱，不脱落（GB/T9265-2009）；耐酸性测试（120h）：不起泡，不起皱，不脱落（GB/T9265-2009）；耐老化测试（1200h）：不起泡，不脱落，无裂纹（GB/T13893-2008）；导热系数：0.08w/m.k(800℃×3h)，0.13w/m.k(1000℃×3h)GB/T10297-1998。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，所不同的是原料成分的重量配比，其制备方法与实施例1相同。原料及其重量份组成为：改性凹凸棒土20份、桐油15份、改性膨润土8份、改性沸石粉9份、偏高岭土15份、生石灰2份、浮石砂12份、环氧丙烯酸酯20份、聚异丁烯5份、聚乙烯醇1份、改性纳米活性炭15份、铬酸锌2份、颜料5份。
本实施例所得合金基体防腐涂料进行理化性能测试，表面平整无杂块；抗划硬度5H(GB/T6739-2006)；附着力2级（GB/T1720-1979）；耐热测试800℃120h：漆膜完整，不脱落（GB/T1735-2009）；耐低温测试-70℃120h：漆膜完整，不脱落；耐碱性测试（120h）：不起泡，不起皱，不脱落（GB/T9265-2009）；耐酸性测试（120h）：不起泡，不起皱，不脱落（GB/T9265-2009）；耐老化测试（1200h）：不起泡，不脱落，无裂纹（GB/T13893-2008）；导热系数：0.12w/m.k(800℃×3h)，0.19w/m.k(1000℃×3h)GB/T10297-1998。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，所不同的是原料成分的重量配比，其制备方法与实施例1相同。原料及其重量份组成为：改性凹凸棒土10份、桐油25份、改性膨润土5份、改性沸石粉12份、偏高岭土6份、生石灰4份、浮石砂8份、环氧丙烯酸酯30份、聚异丁烯3份、聚乙烯醇3份、改性纳米活性炭9份、铬酸锌4份、颜料5份。
本实施例所得合金基体防腐涂料进行理化性能测试，表面平整无杂块；抗划硬度4H(GB/T6739-2006)；附着力1级（GB/T1720-1979）；耐热测试800℃120h：漆膜完整，不脱落（GB/T1735-2009）；耐低温测试-70℃120h：漆膜完整，不脱落；耐碱性测试（120h）：不起泡，不起皱，不脱落（GB/T9265-2009）；耐酸性测试（120h）：不起泡，不起皱，不脱落（GB/T9265-2009）；耐老化测试（1200h）：不起泡，不脱落，无裂纹（GB/T13893-2008）；导热系数：0.16w/m.k(800℃×3h)，0.19w/m.k(1000℃×3h)GB/T10297-1998。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，所不同的是原料成分的重量配比，其制备方法与实施例1相同。原料及其重量份组成为：改性凹凸棒土10份、桐油15份、改性膨润土5份、改性沸石粉9份、偏高岭土6份、生石灰2份、浮石砂8份、环氧丙烯酸酯20份、聚异丁烯3份、聚乙烯醇1份、改性纳米活性炭9份、铬酸锌2份、颜料5份。
本实施例所得合金基体防腐涂料进行理化性能测试，表面平整无杂块；抗划硬度5H(GB/T6739-2006)；附着力2级（GB/T1720-1979）；耐热测试800℃120h：漆膜完整，不脱落（GB/T1735-2009）；耐低温测试-70℃120h：漆膜完整，不脱落；耐碱性测试（120h）：不起泡，不起皱，不脱落（GB/T9265-2009）；耐酸性测试（120h）：不起泡，不起皱，不脱落（GB/T9265-2009）；耐老化测试（1200h）：不起泡，不脱落，无裂纹（GB/T13893-2008）；导热系数：0.17w/m.k(800℃×3h)，0.23w/m.k(1000℃×3h)GB/T10297-1998。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，所不同的是原料成分的重量配比，其制备方法与实施例1相同。原料及其重量份组成为：改性凹凸棒土20份、桐油25份、改性膨润土8份、改性沸石粉12份、偏高岭土15份、生石灰4份、浮石砂12份、环氧丙烯酸酯30份、聚异丁烯5份、聚乙烯醇3份、改性纳米活性炭15份、铬酸锌4份、颜料5份。
本实施例所得合金基体防腐涂料进行理化性能测试，表面平整无杂块；抗划硬度5H(GB/T6739-2006)；附着力2级（GB/T1720-1979）；耐热测试800℃120h：漆膜完整，不脱落（GB/T1735-2009）；耐低温测试-70℃120h：漆膜完整，不脱落；耐碱性测试（120h）：不起泡，不起皱，不脱落（GB/T9265-2009）；耐酸性测试（120h）：不起泡，不起皱，不脱落（GB/T9265-2009）；耐老化测试（1200h）：不起泡，不脱落，无裂纹（GB/T13893-2008）；导热系数：0.13w/m.k(800℃×3h)，0.17w/m.k(1000℃×3h)GB/T10297-1998。