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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410730142.3 (22)申请日 2014.12.04 C09D 133/02(2006.01) C09D 133/08(2006.01) C09D 131/04(2006.01) C09D 127/06(2006.01) C09D 127/04(2006.01) C09D 5/10(2006.01) C09D 7/12(2006.01) (71)申请人 北京科技大学 地址 100083 北京市海淀区学院路 30 号 申请人 国网山东省电力公司电力科学研究 院 (72)发明人 高瑾 李晓刚 田东波 宋东东 李辛庚 王学刚 (7。
2、4)专利代理机构 北京市广友专利事务所有限 责任公司 11237 代理人 张仲波 (54) 发明名称 一种输电铁塔用锌表面修复涂料及其制备方 法 (57) 摘要 一种输电铁塔用锌表面修复涂料及其制备方 法， 属于重防腐涂料与涂装领域。 锌表面修复涂料 由双组份三元共聚树脂、 溶剂、 分散剂、 有机 - 无 机杂化剂 Inorgent-A、 复合锌粉、 复合防锈颜料、 稀释剂、 异氰酸酯类固化剂组成 ； 在热浸锌、 电镀 锌、 Q235(St3)、 Q235(St2) 基材上， 本发明制备的 涂层耐紫外 2000h， 耐中性盐雾大于 3000h， 具有 底面一体的特征 ； 和面漆配伍后涂层耐蚀性。
3、进一 步提高。 除用于输电塔锌防护层的修复外， 锌表面 修复涂料的优异的防护性、 耐蚀性满足了钢结构 的长周期防护需求， 可大范围应用于钢结构的重 型防护。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 (10)申请公布号 CN 104371460 A (43)申请公布日 2015.02.25 CN 104371460 A 1/2 页 2 1. 一种输电铁塔用锌表面修复涂料， 其特征在于由含有功能基团Cl、 OH 的双组份 三元共聚树脂、 溶剂、 分散剂、 有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A、 复合锌粉、 复合防锈颜料、。
4、 稀 释剂、 异氰酸酯类固化剂组成。 2. 如权利要求 1 所述的输电铁塔用锌表面修复涂料， 其特征在于， 其成分范围为 ： 双组 分三元共聚树脂 6wt 10wt、 溶剂 28wt 34wt、 分散剂 1wt 4wt、 有机 - 无 机杂化剂 Inorgent-A1wt 5wt、 复合锌粉 38wt 45wt、 复合防锈颜料 4wt 10wt、 稀释剂 2wt 10wt、 固化剂 2wt 8wt。 3. 如权利要求 1 所述的输电铁塔用锌表面修复涂料， 其特征在于， 所用双组分三元共 聚树脂为丙烯酸、 丙烯酸甲酯、 丙烯酸丁酯、 醋酸乙烯酯中任意一种和氯乙烯、 氯丙烯中任 意一种与羟基乙烯醇。
5、按质量比 (30 40):(35 45):(12 18) 共聚制得。 4. 如权利要求 1 所述的输电铁塔用锌表面修复涂料， 其特征在于， 所用溶剂由甲基异 戊酮、 醋酸丁酯、 醋酸乙酯、 N,N- 二甲基甲酰胺按照质量比 (30 45):(24 32):(26 36):(2 6) 混制。 5.如权利要求1所述的输电铁塔用锌表面修复涂料， 其特征在于， 所用有机-无机杂化 剂 Inorgent-A 是以环氧基硅烷、 巯基硅烷、 丙烯酰氧丙基硅烷、 异丙氧基钛酸酯、 氧乙酸螯 合基钛酸酯、 正硅酸乙酯中至少两种为反应单体， 以去离子水、 乙醇混合液为反应介质， 以 乙二铵四乙酸、 羟基乙叉二膦酸。
6、 (HEDP) 中至少一种为催化剂， 在 40 60温度下制得。 6.如权利要求1所述的输电铁塔用锌表面修复涂料， 其特征在于， 所用复合锌粉为500 目至 1200 目球状锌粉 ： 1200 目至 5000 目球状锌粉及片状锌粉组成， 三种粉体质量比为 (25 38):(15 30):(3 8)， 并利用有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A 进行偶联化处理。 7. 如权利要求 1 所述的输电铁塔用锌表面修复涂料， 其特征在于， 所用复合防锈颜料 由磷酸锌、 铬酸锌、 三聚磷酸铝、 钼酸锌、 氧化锌、 钛白粉、 锶铬黄中任意四种组成 ； 复合防锈 颜料匹配有机 - 无机杂化剂， 经三辊研。
7、磨机或胶体磨或其他强力分散机械处理， 得到复合 防锈颜料浓缩浆后再使用。 8. 如权利要求 1 所述的输电铁塔用锌表面修复涂料， 其特征在于， 稀释剂为醋酸乙酯 或醋酸丁酯、 200 号溶剂汽油、 甲苯或二甲苯、 丁酮或甲基异丁酮按质量比 1:3:2:1 混合而 成。 9. 如权利要求 1 所述的输电铁塔用锌表面修复涂料， 其特征在于， 所用分散剂为多元 羧酸或多元醇聚合体。 10. 根据权利要求 1-9 所述的输电铁塔用锌表面修复涂料的制备方法， 其特征在于包 括以下工序 ： (1) 取 3 4 份 ( 均为质量份， 下同 ) 的三元共聚树脂与 13 16 份的溶剂混合， 加入 1 1.5 。
8、份的分散剂， 机械搅拌 15 30min ； (2) 取 2 4 份的三聚磷酸铝、 2 4 份的锶铬黄、 1 3 份的钛白粉、 1 2 份的氧化 锌或 2 4 份的铬酸锌、 2 4 份的钼酸锌、 1 3 份的钛白粉、 1 2 份的磷酸锌或 2 4 份的三聚磷酸铝、 2 4 份的钛白粉、 1 3 份的锶铬黄、 1 2 份的氧化锌， 添加 1 2 份 的有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A， 经三辊研磨机或胶体磨或其他强力分散机械处理 45 80min， 得到复合防锈颜料浓缩浆 ； (3) 取 38 45 份的复合锌粉、 1 份的有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A 加入步骤 (1) 。
9、所 权 利 要 求 书 CN 104371460 A 2 2/2 页 3 得体系， 强力机械搅拌 30 45min ； (4)取45份的三元共聚树脂、 1723份的溶剂、 610份步骤(2)制得的分散浆， 混 合， 搅拌1530min后加入1.52份的分散剂， 11.5份有机-无机杂化剂Inorgent-A， 混匀后加入步骤 (3) 所得的体系， 得到组分 A ； (5) 将组分 A 与异氰酸酯类固化剂、 稀释剂按权利要求 2 的质量比混匀， 熟化 25 40min 即可采用刷涂或喷涂的方式施工。 权 利 要 求 书 CN 104371460 A 3 1/5 页 4 一种输电铁塔用锌表面修复涂。
10、料及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于重防腐涂料与涂装领域， 特别是用于输电铁塔锌防护层 ( 热浸锌层、 镀锌层、 富锌涂层等 ) 的修复及其他钢结构重防腐涂装领域， 涉及一种锌修复涂料组分、 制 备工艺。 背景技术 0002 热浸锌、 热喷锌、 电镀锌、 富锌涂料等锌防护层技术广泛应用于输电铁塔的防护， 在施工、 应用过程中， 输电铁塔锌防护层不可避免产生破损等缺陷， 腐蚀失效首先在锌防护 层的缺陷、 破损处等薄弱处进行， 特别是在重工业污染区等苛刻环境中， 锌防护层的失效大 大加快， 极大影响输电铁塔的安全服役， 对这类防护层破损部位的及时修补是输电铁塔安 全服役的重要保障。 00。
11、03 要在锌防护层表面进行涂装并起到良好的阴极防护作用， 可灵活施工、 具有相近 阴极防护作用的富锌涂料是选择之一。 国内外对富锌涂料做了大量的研究 ： Schaefer K、 王 宇池分别采取在球状锌粉中添加纳米锌粉、 在片状锌粉中掺杂少量球状锌粉来优化锌粉颗 粒间导电性的方式， 提高涂层的耐蚀性 ； Arianpouya N、 Gergely A、 Akbarinezhad E分别采 取加入纳米锌与纳米粘土复合物、 聚吡咯包覆氧化铝-多壁碳纳米管、 聚苯胺-纳米粘土复 合物等惰性填料与高导电性物质复合材料的方式提高涂层耐蚀性。 富锌涂料涂装前的表面 处理等级一般要达到 St2.5 以上， 。
12、而在输电铁塔服役的环境下， 资源、 能源配置不到位， 且 输电铁塔形状复杂， 维护作业区域距离地面有不小的高度， 电动工具及其它表面处理器具 的作用效能难以保证， 处理后的表面残余一定的红锈、 白锈， 在这样的表面进行涂装， 无法 保证富锌涂层的附着强度和耐蚀性， 低表面处理的锌防护层修复涂料的研发提上日程， 高 翔、 陈云等人利用双组分环氧树脂为成膜物、 匹配鳞片状锌粉、 有机转锈剂对低表面处理富 锌涂料的制备做了一定研究， 在中性盐雾 800h 时涂层出现锈蚀， 防护性能远低于常规富锌 涂料。 0004 低表面处理的锌防护层修复涂层需要满足以下三个要求 ： 修复涂层要对锌防护层 阴极防护功。
13、能具有修补作用 ； 修复涂层和锌防护层 ( 特别是表面能低的热浸锌、 热镀锌、 电 镀锌 ) 表面要具有很好的相容性与较好的附着性能 ； 修复涂层和锌防护层破损处锈蚀铁基 ( 低处理表面 ) 应很好的附着且具有带锈防锈功能。满足这些要求的锌防护层修复涂料专 利少见报道， 与锌防护层具有较好相容性、 防护性能较高的低表面处理锌防护层修复涂料 的研制十分必要。 发明内容 0005 本发明目的在于针对输电铁塔锌防护层的维护需求， 提供一种锌防护层修复涂 料。 0006 一种输电铁塔用锌表面修复涂料， 其特征在于由含有功能基团Cl、 OH 的双组 份三元共聚树脂、 溶剂、 分散剂、 有机 - 无机杂化。
14、剂 Inorgent-A、 复合锌粉、 复合防锈颜料、 说 明 书 CN 104371460 A 4 2/5 页 5 稀释剂、 异氰酸酯类固化剂组成。在热浸锌、 电镀锌、 Q235(St3)、 Q235(St2) 基材上制备的 锌修复涂层耐紫外 2000h， 耐中性盐雾大于 3000h， 且具有底面一体的特征。 0007 本发明制备的输电铁塔用锌表面修复涂料， 其成分范围为 ： 双组分三元共聚树 脂 6wt 10wt、 溶剂 28wt 34wt、 分散剂 1wt 4wt、 有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A1wt5wt、 复合锌粉38wt45wt、 复合防锈颜料4wt10wt、 稀释 。
15、剂 2wt 10wt、 固化剂 2wt 8wt。 0008 所用双组分三元共聚树脂为丙烯酸、 丙烯酸甲酯、 丙烯酸丁酯、 醋酸乙烯酯中任意 一种和氯乙烯、 氯丙烯中任意一种与羟基乙烯醇按质量比 (30 40):(35 45):(12 18) 共聚制得。丙烯酸、 丙烯酸甲酯、 丙烯酸丁酯等可提高树脂的耐老化性， 氯乙烯、 氯丙烯 中 -Cl 可提高树脂与基材的结合强度， 醋酸乙烯酯、 羟基乙烯醇可提供树脂和异氰酸酸酯 固化反应的活性基团。丙烯酸类单体可提高树脂的耐老化性， 氯乙烯类单体可提高树脂与 基材的结合强度， 羟基乙烯醇中 -OH 和异氰酸酸酯固化反应使得树脂具有在不同基材 ( 锈 蚀钢铁。
16、、 旧热浸锌、 旧镀锌层、 破损富锌涂层 ) 的低处理表面有优良的附着性能。 0009 所用溶剂由甲基异戊酮、 醋酸丁酯、 醋酸乙酯、 N,N- 二甲基甲酰胺按照质量比 (30 45):(24 32):(26 36):(2 6) 混制。 0010 所用有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A 是以环氧基硅烷、 巯基硅烷、 丙烯酰氧丙基硅 烷、 异丙氧基钛酸酯、 氧乙酸螯合基钛酸酯、 正硅酸乙酯中至少两种为反应单体， 以去离子 水、 乙醇混合液为反应介质， 以乙二铵四乙酸、 羟基乙叉二膦酸 (HEDP) 中至少一种为催化 剂， 在 40 60温度下制得， 可提高树脂对填料的粘结力， 增强涂层的。
17、耐热性与耐化学 性 ； 0011 所用复合锌粉为 500 目至 1200 目球状锌粉 ： 1200 目至 5000 目球状锌粉及片状 锌粉组成， 三种粉体质量比为 (25 38):(15 30):(3 8)， 并利用有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A 进行偶联化处理 ； 0012 所用复合防锈颜料由磷酸锌、 铬酸锌、 三聚磷酸铝、 钼酸锌、 氧化锌、 钛白粉、 锶铬 黄中任意四种组成 ； 复合防锈颜料匹配有机 - 无机杂化剂， 经三辊研磨机或胶体磨或其他 强力分散机械处理， 得到复合防锈颜料浓缩浆后再使用 ； 0013 所用稀释剂为醋酸乙酯或醋酸丁酯、 200 号溶剂汽油、 甲苯或二甲。
18、苯、 丁酮或甲基 异丁酮按质量比 1:3:2:1 混合而成。 0014 所用分散剂为多元羧酸或多元醇聚合体， 分散效果极佳。 0015 有机-无机杂化剂Inorgent-A显著提高涂层与基材间附着强度， 大幅改善涂层耐 蚀性 ； 复合锌粉中超细组分可对基材表面孔隙进行有效渗透， 增强常温固化后的涂层对基 材的的阴极防护性 ； 复合防锈颜料可螯合红锈、 稳定白锈， 增强涂层对低处理表面的基材的 防护作用 ； 对于各种锌防护层具有特别突出的防护优势， 在配伍面漆后可以进行更为高效 的极佳阴极防护。 0016 如上所述输电铁塔用锌表面修复涂料的制备方法， 其特征在于包括以下工序 ： 0017 (1)。
19、 取 3 4 份 ( 均为质量份， 下同 ) 的三元共聚树脂与 13 16 份的溶剂混合， 加入 1 1.5 份的分散剂， 机械搅拌 15 30min ； 0018 (2)取24份的三聚磷酸铝、 24份的锶铬黄、 13份的钛白粉、 12份的氧 化锌或 2 4 份的铬酸锌、 2 4 份的钼酸锌、 1 3 份的钛白粉、 1 2 份的磷酸锌或 2 说 明 书 CN 104371460 A 5 3/5 页 6 4 份的三聚磷酸铝、 2 4 份的钛白粉、 1 3 份的锶铬黄、 1 2 份的氧化锌， 添加 1 2 份 的有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A， 经三辊研磨机或胶体磨或其他强力分散机械处。
20、理 45 80min， 得到复合防锈颜料浓缩浆 ； 0019 (3) 取 38 45 份的复合锌粉、 1 份的有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A 加入步骤 (1) 所得体系， 强力机械搅拌 30 45min ； 0020 (4) 取 4 5 份的三元共聚树脂、 17 23 份的溶剂、 6 10 份步骤 (2) 制得的分 散浆， 混合， 搅拌 15 30min 后加入 1.5 2 份的分散剂， 1 1.5 份有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A， 混匀后加入步骤 (3) 所得的体系， 得到组分 A ； 0021 (5) 将组分 A 与异氰酸酯类固化剂、 稀释剂在上述成分范围内混匀，。
21、 熟化 25 40min 即可采用刷涂、 喷涂等方式施工。 0022 在热浸锌、 电镀锌、 Q235(St3)、 Q235(St2) 基材上， 本发明制备的涂层耐紫外 2000h， 耐中性盐雾大于 3000h， 具有底面一体的特征 ； 和面漆配伍后涂层耐蚀性进一步提 高。 除用于锌防护层的修复外， 锌表面修复涂料的优异的防护性、 耐蚀性满足了钢结构的长 周期防护需求， 可大范围应用于钢结构的重型防护。 具体实施方式 0023 实施例 1 0024 (1) 取 3g 的三元共聚树脂与 13g 的溶剂混合， 加入 1.5g 的分散剂， 0.62g 的有 机 - 无机杂化剂 Inorgent-A， 。
22、机械搅拌 15 30min ； 0025 (2)取2g的三聚磷酸铝， 1.5g的锶铬黄， 1.5g的钛白粉， 2g的氧化锌加入步骤(1) 所分散均匀的体系中， 强力机械搅拌 45min 80min ； 0026 (3) 取 42g 的复合锌粉加入步骤 (2) 所得体系， 机械搅拌 30 45min ； 0027 (4) 取 5g 的三元共聚树脂与 17g 的溶剂混合， 搅拌 15 30min 后加入 1.5g 的分 散剂， 2.5g 有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A， 混匀后加入步骤 (3) 所得的体系， 得到组分 A ； 0028 (5) 取 1.2g 的溶剂与固化剂混合， 得到固。
23、含量为 65的组分 B ； 0029 (6) 将固含量为 65组分 B 与组分 A 按照质量比 1:24 混合， 搅拌均匀 ； 0030 (7) 加入 3g 稀释剂， 熟化 30min 后， 以手工刷涂方式制备锌修复涂层， 每道 50m， 刷涂 3 道 ； 0031 实施例 2 0032 (1) 取 4g 的三元共聚树脂与 17g 的溶剂混合， 加入 1g 的分散剂， 1g 的有机 - 无机 杂化剂 Inorgent-A， 机械搅拌 15 30min ； 0033 (2) 取适量铬酸锌、 钼酸锌、 钛白粉、 磷酸锌、 有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A 按质 量比 3:2:2:3:4 。
24、混合物， 经三辊研磨机研磨 45min 80min， 制得复合防锈颜料料浆 ； 0034 (3) 取 40g 的复合锌粉、 7g 步骤 (2) 所得料浆加入步骤 (1) 所得体系， 机械搅拌 15 30min ； 0035 (4) 取 4g 的三元共聚树脂， 13g 的溶剂搅拌 15 30min 后加入 1g 的分散剂， 2g 有 机 - 无机杂化剂 Inorgent-A 加入步骤 (3) 所得的体系， 得到组分 A ； 0036 (5) 取 1.7g 的溶剂与固化剂混合， 得到固含量为 50的组分 B ； 0037 (6) 将固含量为 50的组分 B 与 A 按照质量比 1:19 混合， 搅。
25、拌均匀 ； 说 明 书 CN 104371460 A 6 4/5 页 7 0038 (7) 加入 5g 稀释剂， 熟化 30min 后， 以手工刷涂方式制备锌修复涂层， 每道 50m， 刷涂 3 道 ； 0039 实施例 3 0040 (1) 取 3g 的三元共聚树脂、 13g 的溶剂、 2g 有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A， 搅匀 ； 0041 (2) 取 3g 的三聚磷酸铝， 2g 的钛白粉， 1.5g 的锶铬黄， 2g 的氧化锌加入步骤 (1) 所分散均匀的体系中， 调整胶体磨磨盘间距为 25m 30m 下， 研磨 45min 80min ； 0042 (3) 调整胶体磨磨盘。
26、间距为 45m 50m， 加入 44g 复合锌粉研磨 15 30min ； 0043 (4) 取 5g 的三元共聚树脂、 17g 的溶剂， 加入 1.5g 的分散剂， 1 份有机 - 无机杂化 剂 Inorgent-A 加入步骤 (3) 所得的体系， 得到组分 A ； 0044 (6) 将 3g 固化剂加入组分 A 中， 搅拌均匀 ； 0045 (7) 加入 2g 稀释剂， 熟化 30min 后， 以手工刷涂方式制备锌修复涂层， 每道 50m， 刷涂 3 道 ； 0046 选择实施例 1 做涂膜性能分析。 0047 涂膜性能 0048 涂膜的常规性能、 耐蚀性、 耐老化性优良， 见附表 1、 。
27、2。 0049 附表 1 锌修复涂层常规性能表 0050 0051 0052 附表 2. 锌修复涂层耐蚀性能与耐老化性能表 0053 说 明 书 CN 104371460 A 7 5/5 页 8 0054 本发明的技术创新如下 : 0055 (1) 采用的树脂是由多类功能单体共聚而成， 大量 -Cl 的存在使树脂具备良好的 附着性能， -OH 和异氰酸酯类固化剂交联反应产生的 -NHCO- 键使树脂强力附着在基材表 面， 有机 - 无机杂化剂 Inorgent-A 的加入进一步增强了树脂的附着强度， 使得涂层对带锈 基材、 低表面能电镀锌的附着性能极佳 ； 0056 (2)所用复合锌粉为球状锌。
28、粉与片状锌粉经自制有机-无机杂化剂Inorgent-A偶 联后制得， 在涂料成膜过程中， 复合锌粉中大部分片状锌粉， 可在涂层上部分布， 形成片状 层 ； 而在涂层内部球状锌粉紧密堆积， 少量片状锌粉散列其中， 锌粉的阴极防护作用得到增 强， 涂层耐蚀性提高 ； 0057 (3) 添加了多种和锌修复涂料体系相容性良好的防锈颜料， 使涂料具备稳定残余 锈蚀 ( 红锈、 白锈 ) 的能力， 和一般富锌涂料相比， 锌修复涂层对带锈 ( 红锈、 白锈 ) 基材的 防护能力极大增强 ； 0058 (4) 在多种锌防护层表面， 涂层耐蚀性、 耐老化性极佳， 在热浸锌、 电镀锌、 Q235(St3)、 Q235(St2) 基材上， 锌防护层修复涂层耐紫外 2000h， 耐中性盐雾大于 3000h， 实 现了涂层底面一体化。 说 明 书 CN 104371460 A 8 。