技术领域
本发明涉及防腐涂料领域，具体涉及一种设备用防腐涂料及其制备方法。
背景技术
近些年来，随着步入市场经济时代，我国机械工业产业蓬勃发展。可是腐蚀问题在机械工业中造成的损失越来越严重。机械行业的机械设备在受到的腐蚀之后，不管是这些设备呈现出来的物理性能，还是机械设备杂使用过程中所表现出来的其它方面的性能，都有着不同程度的变化，在腐蚀较轻的情况下，这些设备的美观会造成一定程度的损坏，腐蚀严重的则会影响到设备正常使用寿命，这些都将影响到机械企业的经济效益，因此机械设备的腐蚀问题，需要采取及时有效的防腐措施，进一步提升这些设备的腐蚀问题。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。
中国专利CN103074960公开了一种双层环氧树脂涂层钢筋及其制备方法，其包括基层钢筋，基层钢筋外涂有涂层，内涂层外涂覆有外涂层。外涂层更具有耐磨抗腐蚀性能，能满足在各种恶劣环境下的建设工程的需要，但仍存在以下问题，环氧树脂的粘结力不够强，耐久性差，易脱落，并且使用双涂层会提高防腐的成本，经济型不佳。
中国专利CN105368304公开一种防腐涂料及其制备方法，将处理后的氧化石墨烯涂料、颜料、环氧树脂、固化剂和水混合得到浆料，搅拌后得到悬浮液的防腐涂料，涂料具有良好的防水性和防腐蚀电流性，但是同时存在粘结力差，填料与聚合物树脂之间的分散性差的缺点。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种设备用防腐涂料及其制备方法，本发明，本发明防腐涂料通过原料间的协同作用，具有良好的涂覆性、防水性和防腐蚀性能，粘结性好，不易粉化脱落，耐久性好。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种设备用防腐涂料，包括以下重量份计的原料：
环氧树脂乳液30-40份、丙烯酸10-15份、N-甲基吡咯烷酮3-6份、环氧腰果酚基磷酸二苯酯1.5-2.5份、纳米二氧化硅5-9份、改性蒙脱土5-9份、磷酸锌3-6份、鳞片状云母片4-8份、铝粉0.1-0.3份、硅溶胶2-4份、硅烷偶联剂0.2-0.6份、消泡剂0.1-0.4份和抗氧剂0.6-1.2份。
优选地，包括以下重量份计的原料：环氧树脂乳液33-37份、丙烯酸12-14份、N-甲基吡咯烷酮4-5份、环氧腰果酚基磷酸二苯酯1.8-2.2份、纳米二氧化硅6-8份、改性蒙脱土6-8份、磷酸锌4-5份、鳞片状云母片5-7份、铝粉0.15-0.25份、硅溶胶2.5-3.5份、硅烷偶联剂0.3-0.5份、消泡剂0.2-0.3份和抗氧剂0.8-1份。
优选地，包括以下重量份计的原料：环氧树脂乳液35份、丙烯酸13份、N-甲基吡咯烷酮4.5份、环氧腰果酚基磷酸二苯酯2.1份、纳米二氧化硅7份、改性蒙脱土7份、磷酸锌4.5份、鳞片状云母片6份、铝粉0.21份、硅溶胶3份、硅烷偶联剂0.4份、消泡剂0.25份和抗氧剂0.9份。
优选地，所述改性蒙脱土的制备方法如下：
(1)将钠基蒙脱土加入去离子水中，搅拌混合均匀，形成悬浮液，向其中加入适量的表面活性剂，升温至65-80摄氏度，以700-800转/分钟，搅拌混合5-6小时；
(2)将步骤(1)的悬浮液趁热过滤，将滤料用乙醇清洗3-5遍后，放入烘干箱中，在80-90摄氏度下，烘干20小时，送至球磨机中进行球磨，过500-600目筛，即得改性蒙脱土。
优选地，所述钠基蒙脱土与表面活性剂的质量比为100:3.5。
优选地，所述表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三丁基氯化膦和十四烷基三丁基氯化膦中至少一种。
优选地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷、γ-巯丙基-三甲氧基硅烷、γ-氨丙基-三甲氧基硅烷中的至少一种。
优选地，所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧丙烯甘油醚中的一种或几种结合。
优选地，所述抗氧剂为叔丁基对羟基茴香醚、2,6-二叔丁基化羟基甲苯和焦亚硫酸钠按照质量比2:1:1混合组成。
本发明中还公开了一种上述设备用防腐涂料的制备方法，具体地，包括步骤：
(1)按照设备用防腐涂料的重量份数称取各组分；
(2)将环氧树脂乳液、丙烯酸和N-甲基吡咯烷酮加入容器中，启动搅拌，以400-600转/分钟的速度搅拌15-20分钟后，组分A；
(3)将纳米二氧化硅、改性蒙脱土、磷酸锌、鳞片状云母片和铝粉加入组分A中，以1200-1500转/分钟的速度搅拌5-10分钟后，放入超声波分散机中高频分散10-15分钟后，加入剩余原料，以800-1000转/分钟的速度继续搅拌20-25分钟，即得所述设备用防腐涂料。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明防腐涂料通过原料间的协同作用，具有良好的涂覆性、防水性和防腐蚀性能，粘结性好，不易粉化脱落，耐久性好。
(2)本发明通过纳米二氧化硅、改性蒙脱土的配合作用，增强涂料的耐腐蚀性、耐热性和耐候性，提升涂层的耐久性，通过磷酸锌、鳞片状云母片和铝粉的配合作用，增强涂料的硬度和抗击冲击性和抗刮痕性。
(3)本发明中添加改性蒙脱土，本发明原料中添加表面改性剂改性蒙脱土，通过反应是有机分子进入蒙脱土晶层空间，使蒙脱土表面得到改性，晶层间距增加，片层表面被有机离子上的烷基长链覆盖，是蒙脱土表面由亲水性变成亲油性，增加蒙脱土与高分子的亲和性，提高涂料的致密性和涂料的疏水性，从而增强涂料的防水性和耐腐蚀性。
(4)环氧树脂具有良好的防水性和耐腐蚀性，但是环氧树脂的粘结性欠佳，本发明通过丙烯酸和环氧腰果酚基磷酸二苯酯的配合作用，提高环氧树脂的粘结性和塑性，从而提高涂层的稳定性。
(5)本发明添加有纳米二氧化硅和硅溶胶，硅溶胶是一种液相二氧化硅，硅溶胶具有流动性，可以流动填充到材料的缝隙中，固体填料和液体填料的配合可以增强材料的致密性和耐腐蚀性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种设备用防腐涂料，包括以下重量份计的原料：
环氧树脂乳液30份、丙烯酸10份、N-甲基吡咯烷酮3份、环氧腰果酚基磷酸二苯酯1.5份、纳米二氧化硅5份、改性蒙脱土5份、磷酸锌3份、鳞片状云母片4份、铝粉0.1份、硅溶胶2份、硅烷偶联剂0.2份、消泡剂0.1份和抗氧剂0.6份。
改性蒙脱土的制备方法如下：
(1)将钠基蒙脱土加入去离子水中，搅拌混合均匀，形成悬浮液，向其中加入适量的表面活性剂，升温至65摄氏度，以700转/分钟，搅拌混合5小时；
(2)将步骤(1)的悬浮液趁热过滤，将滤料用乙醇清洗3遍后，放入烘干箱中，在80摄氏度下，烘干20小时，送至球磨机中进行球磨，过500目筛，即得改性蒙脱土。
钠基蒙脱土与表面活性剂的质量比为100:3.5。
表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵。
硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
消泡剂为乳化硅油。
抗氧剂为叔丁基对羟基茴香醚、2,6-二叔丁基化羟基甲苯和焦亚硫酸钠按照质量比2:1:1混合组成。
本实施例中的设备用防腐涂料的制备方法，具体地，包括步骤：
(1)按照设备用防腐涂料的重量份数称取各组分；
(2)将环氧树脂乳液、丙烯酸和N-甲基吡咯烷酮加入容器中，启动搅拌，以400转/分钟的速度搅拌15分钟后，组分A；
(3)将纳米二氧化硅、改性蒙脱土、磷酸锌、鳞片状云母片和铝粉加入组分A中，以1200转/分钟的速度搅拌5分钟后，放入超声波分散机中高频分散10分钟后，加入剩余原料，以800转/分钟的速度继续搅拌20分钟，即得所述设备用防腐涂料。
实施例2
一种设备用防腐涂料，包括以下重量份计的原料：
环氧树脂乳液40份、丙烯酸15份、N-甲基吡咯烷酮6份、环氧腰果酚基磷酸二苯酯2.5份、纳米二氧化硅9份、改性蒙脱土9份、磷酸锌6份、鳞片状云母片8份、铝粉0.3份、硅溶胶4份、硅烷偶联剂0.6份、消泡剂0.4份和抗氧剂1.2份。
改性蒙脱土的制备方法如下：
(1)将钠基蒙脱土加入去离子水中，搅拌混合均匀，形成悬浮液，向其中加入适量的表面活性剂，升温至80摄氏度，以800转/分钟，搅拌混合6小时；
(2)将步骤(1)的悬浮液趁热过滤，将滤料用乙醇清洗5遍后，放入烘干箱中，在90摄氏度下，烘干20小时，送至球磨机中进行球磨，过600目筛，即得改性蒙脱土。
钠基蒙脱土与表面活性剂的质量比为100:3.5。
表面活性剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵。
硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷。
消泡剂为高碳醇脂肪酸酯复合物。
抗氧剂为叔丁基对羟基茴香醚、2,6-二叔丁基化羟基甲苯和焦亚硫酸钠按照质量比2:1:1混合组成。
本实施例中的设备用防腐涂料的制备方法，具体地，包括步骤：
(1)按照设备用防腐涂料的重量份数称取各组分；
(2)将环氧树脂乳液、丙烯酸和N-甲基吡咯烷酮加入容器中，启动搅拌，以600转/分钟的速度搅拌20分钟后，组分A；
(3)将纳米二氧化硅、改性蒙脱土、磷酸锌、鳞片状云母片和铝粉加入组分A中，以1500转/分钟的速度搅拌5-10分钟后，放入超声波分散机中高频分散15分钟后，加入剩余原料，以1000转/分钟的速度继续搅拌25分钟，即得所述设备用防腐涂料。
实施例3
一种设备用防腐涂料，包括以下重量份计的原料：
环氧树脂乳液33份、丙烯酸12份、N-甲基吡咯烷酮4份、环氧腰果酚基磷酸二苯酯1.8份、纳米二氧化硅6份、改性蒙脱土6份、磷酸锌4份、鳞片状云母片5份、铝粉0.15份、硅溶胶2.5份、硅烷偶联剂0.3份、消泡剂0.2份和抗氧剂0.8份。
改性蒙脱土的制备方法如下：
(1)将钠基蒙脱土加入去离子水中，搅拌混合均匀，形成悬浮液，向其中加入适量的表面活性剂，升温至70摄氏度，以740转/分钟，搅拌混合5.4小时；
(2)将步骤(1)的悬浮液趁热过滤，将滤料用乙醇清洗4遍后，放入烘干箱中，在84摄氏度下，烘干20小时，送至球磨机中进行球磨，过540目筛，即得改性蒙脱土。
钠基蒙脱土与表面活性剂的质量比为100:3.5。
表面活性剂为十六烷基三丁基氯化膦。
硅烷偶联剂为γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷。
消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。
抗氧剂为叔丁基对羟基茴香醚、2,6-二叔丁基化羟基甲苯和焦亚硫酸钠按照质量比2:1:1混合组成。
本实施例中的设备用防腐涂料的制备方法，具体地，包括步骤：
(1)按照设备用防腐涂料的重量份数称取各组分；
(2)将环氧树脂乳液、丙烯酸和N-甲基吡咯烷酮加入容器中，启动搅拌，以450转/分钟的速度搅拌17分钟后，组分A；
(3)将纳米二氧化硅、改性蒙脱土、磷酸锌、鳞片状云母片和铝粉加入组分A中，以1300转/分钟的速度搅拌7分钟后，放入超声波分散机中高频分散12分钟后，加入剩余原料，以900转/分钟的速度继续搅拌22分钟，即得所述设备用防腐涂料。
实施例4
一种设备用防腐涂料，包括以下重量份计的原料：
环氧树脂乳液37份、丙烯酸14份、N-甲基吡咯烷酮5份、环氧腰果酚基磷酸二苯酯2.2份、纳米二氧化硅8份、改性蒙脱土8份、磷酸锌5份、鳞片状云母片7份、铝粉0.25份、硅溶胶3.5份、硅烷偶联剂0.5份、消泡剂0.3份和抗氧剂1份。
改性蒙脱土的制备方法如下：
(1)将钠基蒙脱土加入去离子水中，搅拌混合均匀，形成悬浮液，向其中加入适量的表面活性剂，升温至70摄氏度，以760转/分钟，搅拌混合5.6小时；
(2)将步骤(1)的悬浮液趁热过滤，将滤料用乙醇清洗5遍后，放入烘干箱中，在86摄氏度下，烘干20小时，送至球磨机中进行球磨，过560目筛，即得改性蒙脱土。
钠基蒙脱土与表面活性剂的质量比为100:3.5。
表面活性剂为十四烷基三丁基氯化膦。
硅烷偶联剂为γ-巯丙基-三甲氧基硅烷。
消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。
抗氧剂为叔丁基对羟基茴香醚、2,6-二叔丁基化羟基甲苯和焦亚硫酸钠按照质量比2:1:1混合组成。
本实施例中的设备用防腐涂料的制备方法，具体地，包括步骤：
(1)按照设备用防腐涂料的重量份数称取各组分；
(2)将环氧树脂乳液、丙烯酸和N-甲基吡咯烷酮加入容器中，启动搅拌，以500转/分钟的速度搅拌17分钟后，组分A；
(3)将纳米二氧化硅、改性蒙脱土、磷酸锌、鳞片状云母片和铝粉加入组分A中，以1400转/分钟的速度搅拌7分钟后，放入超声波分散机中高频分散13分钟后，加入剩余原料，以950转/分钟的速度继续搅拌23分钟，即得所述设备用防腐涂料。
实施例5
一种设备用防腐涂料，包括以下重量份计的原料：
环氧树脂乳液35份、丙烯酸13份、N-甲基吡咯烷酮4.5份、环氧腰果酚基磷酸二苯酯2.1份、纳米二氧化硅7份、改性蒙脱土7份、磷酸锌4.5份、鳞片状云母片6份、铝粉0.21份、硅溶胶3份、硅烷偶联剂0.4份、消泡剂0.25份和抗氧剂0.9份。
改性蒙脱土的制备方法如下：
(1)将钠基蒙脱土加入去离子水中，搅拌混合均匀，形成悬浮液，向其中加入适量的表面活性剂，升温至75摄氏度，以780转/分钟，搅拌混合5.8小时；
(2)将步骤(1)的悬浮液趁热过滤，将滤料用乙醇清洗4遍后，放入烘干箱中，在88摄氏度下，烘干20小时，送至球磨机中进行球磨，过580目筛，即得改性蒙脱土。
优选地，所述钠基蒙脱土与表面活性剂的质量比为100:3.5。
表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵。
硅烷偶联剂为γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷。
消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。
抗氧剂为叔丁基对羟基茴香醚、2,6-二叔丁基化羟基甲苯和焦亚硫酸钠按照质量比2:1:1混合组成。
本实施例中的设备用防腐涂料的制备方法，具体地，包括步骤：
(1)按照设备用防腐涂料的重量份数称取各组分；
(2)将环氧树脂乳液、丙烯酸和N-甲基吡咯烷酮加入容器中，启动搅拌，以550转/分钟的速度搅拌18分钟后，组分A；
(3)将纳米二氧化硅、改性蒙脱土、磷酸锌、鳞片状云母片和铝粉加入组分A中，以1450转/分钟的速度搅拌8分钟后，放入超声波分散机中高频分散14分钟后，加入剩余原料，以850转/分钟的速度继续搅拌24分钟，即得所述设备用防腐涂料。
对比例1：除原料中改性蒙脱土改用蒙脱土外，其余原料组分和制备方法均与实施例1相同。
对比例2：除原料中不添加丙烯酸和环氧腰果酚基磷酸二苯酯外，其余原料组分和制备方法均与实施例1相同。
对比例3：除原料中不添加磷酸锌和铝粉外，其余原料组分和制备方法均与实施例1相同。
对比例4：除原料中不添加硅溶胶外，其余原料组分和制备方法均与实施例1相同。
对实施例1-5制得的设备防腐涂料和对比例1-3中制得的设备防腐涂料进行性能测试，测试结果如下表1所示；
表1：
从表1可以看出，本发明设备用防腐涂料具有以下优点：
(1)本发明防腐涂料通过原料间的协同作用，具有良好的涂覆性、防水性和防腐蚀性能，粘结性好，不易粉化脱落，耐久性好。
(2)本发明通过纳米二氧化硅、改性蒙脱土的配合作用，增强涂料的耐腐蚀性、耐热性和耐候性，提升涂层的耐久性，通过磷酸锌、鳞片状云母片和铝粉的配合作用，增强涂料的硬度和抗击冲击性和抗刮痕性。
(3)本发明中添加改性蒙脱土，本发明原料中添加表面改性剂改性蒙脱土，通过反应是有机分子进入蒙脱土晶层空间，使蒙脱土表面得到改性，晶层间距增加，片层表面被有机离子上的烷基长链覆盖，是蒙脱土表面由亲水性变成亲油性，增加蒙脱土与高分子的亲和性，提高涂料的致密性和涂料的疏水性，从而增强涂料的防水性和耐腐蚀性。
(4)环氧树脂具有良好的防水性和耐腐蚀性，但是环氧树脂的粘结性欠佳，本发明通过丙烯酸和环氧腰果酚基磷酸二苯酯的配合作用，提高环氧树脂的粘结性和塑性，从而提高涂层的稳定性。
(5)本发明添加有纳米二氧化硅和硅溶胶，硅溶胶是一种液相二氧化硅，硅溶胶具有流动性，可以流动填充到材料的缝隙中，固体填料和液体填料的配合可以增强材料的致密性和耐腐蚀性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。