一种高性能重防腐粉末涂料及制备方法和应用.pdf

本发明涉及一种高性能重防腐粉末涂料，其组成成分及其重量份数如下：磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物10-25份；环氧树脂440-600份；固化剂95-130份；固化促进剂1-7份；硅微粉20-50份；云母粉10-40份；填料50-200份；金红石型钛白粉100-200份。本发明涂料采用无毒无害的磷酸盐防腐颜料作为防腐抑制剂，但由于其粒径较粗会破坏涂层平整度，也会影响涂层致密性，所以将其参与聚丙烯酸酯的原位聚合，从而得到磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯的加合物，将这种加合物引入到重防腐粉末涂料的传统配方中，替代了传统的流平剂，既提高了粉末涂料的流平性，使涂层的表面更加平整光滑，又可提高其防腐性能，尤其是抗盐雾性和其耐水煮性有了很大程度的提高，可应用于重防腐环境的涂装。

权利要求书
1.  一种高性能重防腐粉末涂料，其特征在于：其组成成分及其重量份数如下：


2.  根据权利要求1所述的高性能重防腐粉末涂料，其特征在于：所述磷酸盐颜料与丙烯酸酯加和物为磷酸盐与聚丙烯酸酯原位聚合生成的加和物，其制备方法如下：
在反应釜中加入甲苯、磷酸盐，搅拌均匀，升温至80℃，然后向放有甲苯和磷酸盐的乳浊液的反应釜中滴加丙烯酸丁酯和过氧化二苯甲酰的混合液，滴加温度维持在80-90℃，加完后在100-105℃保温4-6小时，然后再抽真空除去全部溶剂及其未反应单体，冷却得磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物；
其中，所述甲苯：磷酸盐：丙烯酸丁酯：过氧化二苯甲酰的质量比为30-60：1-10：20-30：0.3-0.7。

3.  根据权利要求2所述的高性能重防腐粉末涂料，其特征在于：所述磷酸盐的制备方法如下：
将氧化锌或者氧化钙与磷酸进行反应，即可得到磷酸盐；或者选择可溶性的锌盐或者钙盐与磷酸进行反应，利用沉淀法水溶性阳离子盐与磷酸反应制备磷酸盐；三聚磷酸铝用工业氢氧化铝和工业磷酸经反应、聚合、水洗步骤制得；
所述磷酸盐为磷酸锌、磷酸钙或三聚磷酸铝中的一种或者几种的混合物。

4.  根据权利要求1所述的高性能的重防腐粉末涂料，其特征在于：所述环氧树脂的环氧当量在850-1000g/eq，软化点为100-120℃。

5.  根据权利要求1至4任一项所述的高性能重防腐粉末涂料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

6.  根据权利要求1所述的高性能重防腐粉末涂料，其特征在于：所述固化剂为酚类固化剂，其羟基当量在0.28-0.4eq/100g。

7.  根据权利要求1所述的高性能重防腐粉末涂料，其特征在于：所述固化促进剂为咪唑及其化合物；或者，所述填料为沉淀硫酸钡。

8.  如权利要求1、4-7任一项所述的高性能重防腐粉末涂料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
⑴反应釜中加入甲苯、磷酸盐，搅拌均匀，升温至80℃，然后向放有甲苯和磷酸盐的乳浊液的反应釜中滴加丙烯酸丁酯和过氧化二苯甲酰的混合液，滴加温度维持在80-90℃，加完后在100-105℃保温4-6小时，然后再抽真空除去全部溶剂及其未反应单体，冷却得磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物；
其中，所述甲苯：磷酸盐：丙烯酸丁酯：过氧化二苯甲酰的质量比为30-60：1-10：20-30：0.3-0.7；
⑵将上述制备的磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物加入到所述的配方中，充分搅拌、混合均匀后，挤出、粉碎，即得高性能的重防腐粉末涂料。

9.  如权利要求1至7任一项所述的高性能重防腐粉末涂料在重防腐环境的涂装中的应用。

10.  根据权利要求9所述的高性能重防腐粉末涂料在重防腐环境的涂装中的应用，其特征在于：所述重防腐环境的涂装为石油化工、管道的涂装。

说明书一种高性能重防腐粉末涂料及制备方法和应用
技术领域
本发明属于防腐粉末涂料技术领域，尤其是一种高性能重防腐粉末涂料及制备方法。
背景技术
金属腐蚀是金属与周围介质发生化学或电化学作用成为金属化合物而遭受破坏的一种现象。在国民各部门中，每年都有大量的金属构件和设备因腐蚀而报废，每年由于腐蚀造成的损失约占国民经济总产值的2％-4％。腐蚀也是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素。其中埋地管道是埋在地下的最大的钢铁构件，可长达几千公里，穿越各种不同类型的土壤和河流湖泊。土壤冬、夏季的冻结与融化，地下水位变化，以及杂散电流等复杂的埋设条件是造成外腐蚀的环境。管道内输送介质的腐蚀性差异也很大。鉴于埋地管道腐蚀问题的复杂性和严重性，国内外对防腐工作都很重视，广泛采用涂层、衬里、电法保护和缓蚀剂等措施。
粉末涂料是一种新型的不含溶剂100％固体粉末状涂料，具有无溶剂、无污染、可回收、环保、节省能源和资源、减轻劳动强度和涂膜机械强度高等特点。而重防腐粉末涂料的开发与应用，使得管道重防腐方面得到快速发展，从最初的石油天然气管道防腐扩大到城市地下污水管网防腐，进一步扩大到建筑钢筋、钢缆的防腐涂装。但是目前市场上存在的重防腐粉末涂料的不能很好的满足重度防腐的要求，成为涂料领域发展的瓶颈。
中国专利CN104109450A发明了一种石墨烯防腐粉末涂料，这种涂料具有优异的防腐性能，粉末的上粉穿透性好，表面抗划伤达到2H以上，并且制备工艺简单，涂装工艺方便，综合性能优异。但是石墨烯的成本很高，限制了它的应用范围。
中国专利CN104119708A发明了一种无机富锌防腐涂料，主要以碱基地聚物材料为主要成膜物质，以锌粉为牺牲阳极，制备的涂料具有耐水性好、防腐性能强、零VOCs、零有害空气污染物、高固含量、对金属底层处理要求不高、施工简便等优点。
中国专利CN104087125A发明了一种海洋环氧富锌防腐粉末涂料，可长期保护钢结构各类腐蚀介质的侵蚀，无毒、无污染、耐盐雾、附着力强、耐冲击性强。
中国专利CN104119779A发明了一种重防腐粉末涂料，原料包括环氧树脂、聚酯树脂、锌粉、氢氧化铝、钛白粉、硫酸钡、脱气剂、流平剂、颜填料等，产品涂层光滑，流平性好，防腐性能突出，空冲击力等机械性能强。
通过技术对比，本专利与其他公开专利文献有较大的不同。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种高性能的重防腐粉末涂料及制备和应用，该重防腐粉末涂料能够适用于重防腐环境的涂装中，如石油化工、管道等方面的防腐。
为了实现上述目的，本发明所采用的的技术方案如下：
一种高性能重防腐粉末涂料，其组成成分及其重量份数如下：

而且，所述磷酸盐颜料与丙烯酸酯加和物为磷酸盐与聚丙烯酸酯原位聚合生成的加和物，其制备方法如下：
在反应釜中加入甲苯、磷酸盐，搅拌均匀，升温至80℃，然后向放有甲苯和磷酸盐的乳浊液的反应釜中滴加丙烯酸丁酯和过氧化二苯甲酰的混合液，滴加温度维持在80-90℃，加完后在100-105℃保温4-6小时，然后再抽真空除去全部溶剂及其未反应单体，冷却得磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物；
其中，所述甲苯：磷酸盐：丙烯酸丁酯：过氧化二苯甲酰的质量比为30-60：1-10：20-30：0.3-0.7。
而且，所述磷酸盐的制备方法如下：
将氧化锌或者氧化钙与磷酸进行反应，即可得到磷酸盐；或者选择可溶性的锌盐或者钙盐与磷酸进行反应，利用沉淀法水溶性阳离子盐与磷酸反应制备磷酸盐；三聚磷酸铝用工业氢氧化铝和工业磷酸经反应、聚合、水洗步骤制得；
所述磷酸盐为磷酸锌、磷酸钙或三聚磷酸铝中的一种或者几种的混合物。
而且，所述环氧树脂的环氧当量在850-1000g/eq，软化点为100-120℃。
而且，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
而且，所述固化剂为酚类固化剂，其羟基当量在0.28-0.4eq/100g。
而且，所述固化促进剂为咪唑及其化合物；或者，所述填料为沉淀硫酸钡。
如权利要求上所述的高性能重防腐粉末涂料的制备方法，步骤如下：
⑴反应釜中加入甲苯、磷酸盐，搅拌均匀，升温至80℃，然后向放有甲苯和磷酸盐的乳浊液的反应釜中滴加丙烯酸丁酯和过氧化二苯甲酰的混合液，滴加温度维持在80-90℃，加完后在100-105℃保温4-6小时，然后再抽真空除去全部溶剂及其未反应单体，冷却得磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物；
其中，所述甲苯：磷酸盐：丙烯酸丁酯：过氧化二苯甲酰的质量比为30-60：1-10：20-30：0.3-0.7；
⑵将上述制备的磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物加入到所述的配方中，充分搅拌、混合均匀后，挤出、粉碎，即得高性能的重防腐粉末涂料。
如上所述的高性能重防腐粉末涂料在重防腐环境的涂装中的应用。
而且，所述重防腐环境的涂装为石油化工、管道的涂装。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明涂料采用无毒无害的磷酸盐防腐颜料作为防腐抑制剂，但由于其粒径较粗会破坏涂层平整度，也会影响涂层致密性，所以将其参与聚丙烯酸酯的原位聚合，从而得到磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯的加合物，将这种加合物引入到重防腐粉末涂料的传统配方中，替代了传统的流平剂，既提高了粉末涂料的流平性，使涂层的表面更加平整光滑，又可提高其防腐性能，尤其是抗盐雾性和其耐水煮性有了很大程度的提高。
2、本发明涂料采用磷酸盐颜料与丙烯酸酯的加和物，提高了和环氧树脂的兼容性，提高了涂层致密度，且利用磷酸锌在金属底材表面发生钝化，生成Me(金属)-Zn-P2O5这种组成复杂、致密而又具有牢固附着性的磷化膜；还能与基料中的羧基和羟基以及腐蚀环境中的某些离子发生反应，生成络合物，而这种络合物能与腐蚀产物发生反应，在底材表面上形成紧密附着的保护膜；所以该发明涂层的耐水煮性有了很大程度的提升，使之从65℃、5小时提升到了95℃、24小时，能达到1-3级，其耐中性盐雾能达到1000h无锈蚀。
3、本发明涂料采用云母粉的层状结构，防腐层中云母粉在树脂中平行叠压排列，介质渗透为绕层状结构，曲折狭缝扩散过程，有很好的迷宫效果，也提升了其耐水煮性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
本发明中所使用的试剂，如无特殊规定，均为本领域内常用试剂；本发明中所使用的方 法，如无特殊规定，均为本领域内常用的方法。
本发明的整体思路为：
本发明提供的一种防腐性能优越的重防腐粉末涂料，适用于石油化工、管道等方面的防腐。磷酸盐颜料通常是被认为高效、安全的防腐抑制剂，这种化合物的毒性要低于含铬酸盐及含铅颜料，同时磷酸盐颜料与环氧树脂也具有较好的相容性，为了进一步提高其相容性，使其参与聚丙烯酸酯的原位聚合，从而得到磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯的加合物。将这种加合物引入到重防腐粉末涂料的传统配方中，既可以提高粉末涂料的流平性，又可提高其防腐性能，尤其是耐盐雾及其耐水煮性有了很大程度的提升。
实施例1
一种高性能重防腐粉末涂料，其原料构成组分及其重量份数分别为：

上述高性能的重防腐粉末涂料的制备方法，步骤如下：
⑴磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物的制备方法如下：
将氧化锌和氧化钙与磷酸进行反应，即可得到磷酸盐，或者选择可溶的锌盐和钙盐与磷酸进行反应，利用沉淀法制备磷酸盐。
在反应釜中加入40公斤甲苯、2公斤磷酸锌和2公斤磷酸钙，搅拌均匀，升温至80℃，然后往放有甲苯和磷酸盐得乳浊液的反应釜中滴加丙烯酸丁酯25公斤和500克过氧化二苯甲酰的混合液，滴加温度维持在80-90℃加完后在100-105℃保温5小时，然后再抽真空除去全部溶剂和未反应单体，冷却称量得磷酸盐与聚丙烯酸酯加和物。
⑵将按步骤⑴制得的磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物加入到重防腐粉末涂料的传统配方中，充分搅拌，混合均匀后，挤出、粉碎，即得高性能的重防腐粉末涂料。
实施例2
一种高性能重防腐粉末涂料，其原料构成组分及其重量份数分别为：

上述高性能的重防腐粉末涂料的制备方法，步骤如下：
⑴磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物的制备方法如下：
将氧化锌和氧化钙与磷酸进行反应，即可得到磷酸盐，或者选择可溶的锌盐和钙盐与磷酸进行反应，利用沉淀法制备磷酸盐。
在反应釜中加入40公斤甲苯、4公斤磷酸锌和4公斤磷酸钙，搅拌均匀，升温至80℃，然后往放有甲苯和磷酸盐得乳浊液的反应釜中滴加丙烯酸丁酯25公斤和500克过氧化二苯甲酰的混合液，滴加温度维持在80-90℃加完后在100-105℃保温5小时，然后再抽真空除去全部溶剂和未反应单体，冷却称量得磷酸盐与聚丙烯酸酯加和物。
⑵将按步骤⑴制得的磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物加入到重防腐粉末涂料的传统配方中，充分搅拌，混合均匀后，挤出、粉碎，即得高性能的重防腐粉末涂料。
实施例3
一种高性能重防腐粉末涂料，其原料构成组分及其重量份数分别为：


上述高性能的重防腐粉末涂料的制备方法，步骤如下：
⑴磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物的制备方法如下：
将氧化锌与磷酸进行反应，即可得到磷酸盐，或者选择可溶的锌盐与磷酸进行反应，利用沉淀法制备磷酸盐。三聚磷酸铝用工业氢氧化铝和工业磷酸经反应、聚合、水洗步骤制得。
在反应釜中加入40公斤甲苯、4公斤磷酸锌和4公斤三聚磷酸铝，搅拌均匀，升温至80℃，然后往放有甲苯和磷酸盐得乳浊液的反应釜中滴加丙烯酸丁酯25公斤和500克过氧化二苯甲酰的混合液，滴加温度维持在80-90℃加完后在100-105℃保温5小时，然后再抽真空除去全部溶剂和未反应单体，冷却称量得磷酸盐与聚丙烯酸酯加和物。
⑵将按步骤⑴制得的磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物加入到重防腐粉末涂料的传统配方中，充分搅拌，混合均匀后，挤出、粉碎，即得高性能的重防腐粉末涂料。
实施例4
一种高性能重防腐粉末涂料，其原料构成组分及其重量份数分别为：

上述高性能的重防腐粉末涂料的制备方法，步骤如下：
⑴磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物的制备方法如下：
三聚磷酸铝用工业氢氧化铝和工业磷酸经反应、聚合、水洗步骤制得。
在反应釜中加入40公斤甲苯、6公斤三聚磷酸铝，搅拌均匀，升温至80℃，然后往放有甲苯和磷酸盐得乳浊液的反应釜中滴加丙烯酸丁酯25公斤和500克过氧化二苯甲酰的混合液，滴加温度维持在80-90℃加完后在100-105℃保温5小时，然后再抽真空除去全部溶剂和未反应单体，冷却称量得磷酸盐与聚丙烯酸酯加和物。
⑵将按步骤⑴制得的磷酸盐颜料与聚丙烯酸酯加合物加入到重防腐粉末涂料的传统配方 中，充分搅拌，混合均匀后，挤出、粉碎，即得高性能的重防腐粉末涂料。
本发明高性能重防腐粉末涂料的性能测试：
为检验本发明的实际应用效果，具体操作如下：首先将被喷涂物圆管金属表面喷砂，后预热180℃/15分钟，然后将本发明粉末涂料喷涂在表面上，放入高温烘箱中经180℃/15-20分钟烘烤，使之固化完全，取出样件冷却。
按照CJ/T120-2008标准中附着力的检测方法测试，即把样件放入95℃的水中水煮24h，长期水煮测试涂层表面仍无变化，附着力级别仍能达到1-3级，将传统的重防腐粉末涂料的耐水煮性从65℃、5小时提升到95℃、24小时，提高了其防腐性能；其中性盐雾试验能达到1000h，附着力良好；并且利用调色仪测其色差，其色差小于0.8。本发明不但具有高性能防腐作用，还替代了传统的流平剂，使涂层更加平整，由此可见，该重防腐粉末涂料能够适用于石油化工、管道等方面的防腐。
标注：1级----涂层明显地不能被撬剥下来；
2级----被撬离得涂层小于或等于50％；
3级----被撬离的涂层大于50％，但涂层表现出明显地抗撬离性能；
4级----涂层很容易被撬剥成条状或大块碎片；
5级----涂层成一整片被剥离下来。