技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种高耐磨防腐蚀涂料及其制备方法。
背景技术
涂料是采用不同的施工工艺涂覆于物体表面，从而形成粘附牢固，并具有一定强度的连续性固态薄膜，又称涂膜、漆膜或涂层。现代的涂料已经发展成为一种多功能性的工程材料是精细化工的一大重要行业，主要起到保护、装饰或者掩饰产品缺陷等作用。
涂料的应用领域广泛，比如：建筑物、家具、管道、生产设备等的表面，根据应用领域的不同，对涂料的要求也有所差异。对于类似管道或者生产设备等的表面，其应用环境长期存在固体介质以及腐蚀性物质，故对涂料具有较高的耐磨性和防腐蚀性要求。
因此，如何提高涂料的耐磨性和防腐蚀性是涂料的重要研究课题之一。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种高耐磨防腐蚀涂料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：
一种高耐磨防腐蚀涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为1：2：2的纳米氧化锌、纳米氧化铬和纳米硫酸钡混合均匀，然后拌入三者总重量1～2%的硅藻土，充分球磨得到包覆粉体；
（2）将包覆粉体加入0.3～0.4倍重量的液体环氧树脂中，球磨，使得包覆粉体在液体环氧树脂中分散均匀，得到第一浆料，备用；
（3）将聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙稀、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂和2/3配方量的稀释剂加入反应釜中，先经搅拌分散，然后砂磨机分散，得到第二浆料；
（4）向冷冻处理后的第二浆料中依次加入步骤（2）所得第一浆料、液体聚丁二烯和流平剂，搅拌分散，然后加入剩余配方量的稀释剂，搅拌，过滤，包装，即得；其中，第一浆料、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙烯、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂、稀释剂、液体聚丁二烯、流平剂的质量比为1：0.1～0.2：0.3～0.4：0.2～0.3：0.2～0.3：0.4～0.5：0.03～0.04：0.02～0.03：0.1～0.2：0.03～0.04。
优选的，纳米氧化锌、纳米氧化铬与纳米硫酸钡的粒径范围为30～50nm。
优选的，所述稀释剂为苯基缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合物，三者质量比为1：1：1。
优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
优选的，所述流平剂为氟碳改性丙烯酸酯类流平剂。
优选的，步骤（1）中的硅藻土进行改性处理，具体方法是：硅藻土经300～450W连续微波辐照4～5分钟，冷却至室温，然后浸泡于质量浓度98%的浓硫酸中，静置10～20分钟，过滤取滤渣，并将滤渣用去离子水洗涤至中性，烘干，即得。
进一步优选的，所述烘干是置于90℃烘箱中干燥12～24小时。
优选的，步骤（3）中，砂磨机分散至检测细度≤35μm。
优选的，步骤（4）中，加入剩余配方量的稀释剂后，搅拌至检测固含量为55～60%。
优选的，步骤（4）中，冷冻处理的具体方法是：-5～0℃冷冻处理20～30分钟。
一种高耐磨防腐蚀涂料，是通过上述方法制备得到的。
本发明的有益效果是：
1、纳米氧化锌、纳米氧化铬与纳米硫酸钡混合后拌入硅藻土，可以实现对上述纳米粉体的包覆，所得包覆粉体可以在涂层中高效分散，有效减少涂膜缩孔等缺陷。硅藻土经改性处理，可以获得更好的包覆性能，进而得到更好的涂膜性能。纳米氧化锌、纳米氧化铬与纳米硫酸钡协同提高涂料的耐磨性能。
2、先将包覆粉体与少量液体环氧树脂混合，相当于在包覆粉体的表面包裹液体环氧树脂，后续与第二浆料的混合时，环氧树脂与第二浆料的成分性质相近，更有利于均匀分散。
3、本发明将聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙稀、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂和部分稀释剂制成第二浆料，第二浆料的成分涵盖了本发明涂料的成膜物质以及一些添加剂，聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙稀、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂以及第一浆料中的环氧树脂协同起到防腐蚀的作用。
4、第二浆料先进行冷却处理，加入第一浆料、液体聚丁二烯和流平剂后，存在的温差促进各组分之间迅速有效分散，也进一步提高了耐磨性和防腐蚀性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明涉及的氟碳改性丙烯酸酯类流平剂（MCK-3177），购自广州千松贸易有限公司；聚全氟乙丙稀和聚三氟氯乙烯，购自东莞市海瑟塑胶原料有限公司。
实施例1
一种高耐磨防腐蚀涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为1：2：2的纳米氧化锌、纳米氧化铬和纳米硫酸钡混合均匀，然后拌入三者总重量1%的硅藻土，充分球磨得到包覆粉体；
（2）将包覆粉体加入0.3倍重量的液体环氧树脂中，球磨，使得包覆粉体在液体环氧树脂中分散均匀，得到第一浆料，备用；
（3）将聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙稀、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂和2/3配方量的稀释剂加入反应釜中，先经搅拌分散，然后砂磨机分散至检测细度≤35μm，得到第二浆料；
（4）向-5℃冷冻处理20分钟后的第二浆料中依次加入步骤（2）所得第一浆料、液体聚丁二烯和流平剂，搅拌分散，然后加入剩余配方量的稀释剂，搅拌至检测固含量为55%，过滤，包装，即得；其中，第一浆料、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙烯、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂、稀释剂、液体聚丁二烯、流平剂的质量比为1：0.1：0.3：0.2：0.2：0.4：0.03：0.02：0.1：0.03。
稀释剂为苯基缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合物，三者质量比为1：1：1。消泡剂为有机硅消泡剂。流平剂为氟碳改性丙烯酸酯类流平剂。
步骤（1）中的硅藻土进行改性处理，具体方法是：硅藻土经300W连续微波辐照4分钟，冷却至室温，然后浸泡于质量浓度98%的浓硫酸中，静置10 分钟，过滤取滤渣，并将滤渣用去离子水洗涤至中性，置于90℃烘箱中干燥12小时，即得。
一种高耐磨防腐蚀涂料，是通过上述方法制备得到的。
实施例2
一种高耐磨防腐蚀涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为1：2：2的纳米氧化锌、纳米氧化铬和纳米硫酸钡混合均匀，然后拌入三者总重量2%的硅藻土，充分球磨得到包覆粉体；
（2）将包覆粉体加入0.4倍重量的液体环氧树脂中，球磨，使得包覆粉体在液体环氧树脂中分散均匀，得到第一浆料，备用；
（3）将聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙稀、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂和2/3配方量的稀释剂加入反应釜中，先经搅拌分散，然后砂磨机分散至检测细度≤35μm，得到第二浆料；
（4）向0℃冷冻处理30分钟后的第二浆料中依次加入步骤（2）所得第一浆料、液体聚丁二烯和流平剂，搅拌分散，然后加入剩余配方量的稀释剂，搅拌至检测固含量为60%，过滤，包装，即得；其中，第一浆料、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙烯、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂、稀释剂、液体聚丁二烯、流平剂的质量比为1： 0.2： 0.4： 0.3： 0.3： 0.5： 0.04： 0.03： 0.2： 0.04。
稀释剂为苯基缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合物，三者质量比为1：1：1。消泡剂为有机硅消泡剂。流平剂为氟碳改性丙烯酸酯类流平剂。
步骤（1）中的硅藻土进行改性处理，具体方法是：硅藻土经450W连续微波辐照5分钟，冷却至室温，然后浸泡于质量浓度98%的浓硫酸中，静置20分钟，过滤取滤渣，并将滤渣用去离子水洗涤至中性，置于90℃烘箱中干燥24小时，即得。
一种高耐磨防腐蚀涂料，是通过上述方法制备得到的。
实施例3
一种高耐磨防腐蚀涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为1：2：2的纳米氧化锌、纳米氧化铬和纳米硫酸钡混合均匀，然后拌入三者总重量1%的硅藻土，充分球磨得到包覆粉体；
（2）将包覆粉体加入0.4倍重量的液体环氧树脂中，球磨，使得包覆粉体在液体环氧树脂中分散均匀，得到第一浆料，备用；
（3）将聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙稀、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂和2/3配方量的稀释剂加入反应釜中，先经搅拌分散，然后砂磨机分散至检测细度≤35μm，得到第二浆料；
（4）向-5℃冷冻处理30分钟后的第二浆料中依次加入步骤（2）所得第一浆料、液体聚丁二烯和流平剂，搅拌分散，然后加入剩余配方量的稀释剂，搅拌至检测固含量为55%，过滤，包装，即得；其中，第一浆料、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙烯、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂、稀释剂、液体聚丁二烯、流平剂的质量比为1： 0.2：0.3： 0.3：0.2： 0.5：0.03： 0.03：0.1： 0.04。
稀释剂为苯基缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合物，三者质量比为1：1：1。消泡剂为有机硅消泡剂。流平剂为氟碳改性丙烯酸酯类流平剂。
步骤（1）中的硅藻土进行改性处理，具体方法是：硅藻土经300W连续微波辐照5分钟，冷却至室温，然后浸泡于质量浓度98%的浓硫酸中，静置10分钟，过滤取滤渣，并将滤渣用去离子水洗涤至中性，置于90℃烘箱中干燥24小时，即得。
一种高耐磨防腐蚀涂料，是通过上述方法制备得到的。
实施例4
一种高耐磨防腐蚀涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为1：2：2的纳米氧化锌、纳米氧化铬和纳米硫酸钡混合均匀，然后拌入三者总重量2%的硅藻土，充分球磨得到包覆粉体；
（2）将包覆粉体加入0.3倍重量的液体环氧树脂中，球磨，使得包覆粉体在液体环氧树脂中分散均匀，得到第一浆料，备用；
（3）将聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙稀、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂和2/3配方量的稀释剂加入反应釜中，先经搅拌分散，然后砂磨机分散至检测细度≤35μm，得到第二浆料；
（4）向0℃冷冻处理20分钟后的第二浆料中依次加入步骤（2）所得第一浆料、液体聚丁二烯和流平剂，搅拌分散，然后加入剩余配方量的稀释剂，搅拌至检测固含量为60%，过滤，包装，即得；其中，第一浆料、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙烯、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂、稀释剂、液体聚丁二烯、流平剂的质量比为1：0.1： 0.4：0.2： 0.3：0.4： 0.04：0.02： 0.2：0.03。
稀释剂为苯基缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合物，三者质量比为1：1：1。消泡剂为有机硅消泡剂。流平剂为氟碳改性丙烯酸酯类流平剂。
步骤（1）中的硅藻土进行改性处理，具体方法是：硅藻土经450W连续微波辐照4分钟，冷却至室温，然后浸泡于质量浓度98%的浓硫酸中，静置20分钟，过滤取滤渣，并将滤渣用去离子水洗涤至中性，置于90℃烘箱中干燥12小时，即得。
一种高耐磨防腐蚀涂料，是通过上述方法制备得到的。
实施例5
一种高耐磨防腐蚀涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为1：2：2的纳米氧化锌、纳米氧化铬和纳米硫酸钡混合均匀，然后拌入三者总重量1～2%的硅藻土，充分球磨得到包覆粉体；
（2）将包覆粉体加入0.35倍重量的液体环氧树脂中，球磨，使得包覆粉体在液体环氧树脂中分散均匀，得到第一浆料，备用；
（3）将聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙稀、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂和2/3配方量的稀释剂加入反应釜中，先经搅拌分散，然后砂磨机分散至检测细度≤35μm，得到第二浆料；
（4）向-3℃冷冻处理25分钟后的第二浆料中依次加入步骤（2）所得第一浆料、液体聚丁二烯和流平剂，搅拌分散，然后加入剩余配方量的稀释剂，搅拌至检测固含量为58%，过滤，包装，即得；其中，第一浆料、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙烯、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂、稀释剂、液体聚丁二烯、流平剂的质量比为1：0.15：0.35：0.25：0.25：0.45：0.03：0.02：0.15：0.04。
稀释剂为苯基缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合物，三者质量比为1：1：1。消泡剂为有机硅消泡剂。流平剂为氟碳改性丙烯酸酯类流平剂。
步骤（1）中的硅藻土进行改性处理，具体方法是：硅藻土经450W连续微波辐照4分钟，冷却至室温，然后浸泡于质量浓度98%的浓硫酸中，静置15分钟，过滤取滤渣，并将滤渣用去离子水洗涤至中性，置于90℃烘箱中干燥18小时，即得。
一种高耐磨防腐蚀涂料，是通过上述方法制备得到的。
对比例1
一种涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为1：2的纳米氧化锌、纳米氧化铬混合均匀，然后拌入两者总重量1～2%的硅藻土，充分球磨得到包覆粉体；
（2）将包覆粉体加入0.35倍重量的液体环氧树脂中，球磨，使得包覆粉体在液体环氧树脂中分散均匀，得到第一浆料，备用；
（3）将聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙稀、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂和2/3配方量的稀释剂加入反应釜中，先经搅拌分散，然后砂磨机分散至检测细度≤35μm，得到第二浆料；
（4）向-3℃冷冻处理25分钟后的第二浆料中依次加入步骤（2）所得第一浆料、液体聚丁二烯和流平剂，搅拌分散，然后加入剩余配方量的稀释剂，搅拌至检测固含量为58%，过滤，包装，即得；其中，第一浆料、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙烯、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂、稀释剂、液体聚丁二烯、流平剂的质量比为1：0.15：0.35：0.25：0.25：0.45：0.03：0.02：0.15：0.04。
稀释剂为苯基缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合物，三者质量比为1：1：1。消泡剂为有机硅消泡剂。流平剂为氟碳改性丙烯酸酯类流平剂。
步骤（1）中的硅藻土进行改性处理，具体方法是：硅藻土经450W连续微波辐照4分钟，冷却至室温，然后浸泡于质量浓度98%的浓硫酸中，静置15分钟，过滤取滤渣，并将滤渣用去离子水洗涤至中性，置于90℃烘箱中干燥18小时，即得。
一种涂料，是通过上述方法制备得到的。
对比例2
一种涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为1：2：2的纳米氧化锌、纳米氧化铬和纳米硫酸钡混合均匀，然后拌入三者总重量1～2%的硅藻土，充分球磨得到包覆粉体；
（2）将包覆粉体加入0.35倍重量的液体环氧树脂中，球磨，使得包覆粉体在液体环氧树脂中分散均匀，得到第一浆料，备用；
（3）将聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂和2/3配方量的稀释剂加入反应釜中，先经搅拌分散，然后砂磨机分散至检测细度≤35μm，得到第二浆料；
（4）向-3℃冷冻处理25分钟后的第二浆料中依次加入步骤（2）所得第一浆料、液体聚丁二烯和流平剂，搅拌分散，然后加入剩余配方量的稀释剂，搅拌至检测固含量为58%，过滤，包装，即得；其中，第一浆料、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂、稀释剂、液体聚丁二烯、流平剂的质量比为1：0.15：0.35：0.25：0.45：0.03：0.02：0.15：0.04。
稀释剂为苯基缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合物，三者质量比为1：1：1。消泡剂为有机硅消泡剂。流平剂为氟碳改性丙烯酸酯类流平剂。
步骤（1）中的硅藻土进行改性处理，具体方法是：硅藻土经450W连续微波辐照4分钟，冷却至室温，然后浸泡于质量浓度98%的浓硫酸中，静置15分钟，过滤取滤渣，并将滤渣用去离子水洗涤至中性，置于90℃烘箱中干燥18小时，即得。
一种涂料，是通过上述方法制备得到的。
对比例3
一种涂料的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为1：2：2的纳米氧化锌、纳米氧化铬和纳米硫酸钡混合均匀，然后拌入三者总重量1～2%的硅藻土，充分球磨得到包覆粉体；
（2）将包覆粉体加入0.35倍重量的液体环氧树脂中，球磨，使得包覆粉体在液体环氧树脂中分散均匀，得到第一浆料，备用；
（3）将聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙稀、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂和2/3配方量的稀释剂加入反应釜中，先经搅拌分散，然后砂磨机分散至检测细度≤35μm，得到第二浆料；
（4）向第二浆料中依次加入步骤（2）所得第一浆料、液体聚丁二烯和流平剂，搅拌分散，然后加入剩余配方量的稀释剂，搅拌至检测固含量为58%，过滤，包装，即得；其中，第一浆料、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙烯、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂、消泡剂、稀释剂、液体聚丁二烯、流平剂的质量比为1：0.15：0.35：0.25：0.25：0.45：0.03：0.02：0.15：0.04。
稀释剂为苯基缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚和丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合物，三者质量比为1：1：1。消泡剂为有机硅消泡剂。流平剂为氟碳改性丙烯酸酯类流平剂。
步骤（1）中的硅藻土进行改性处理，具体方法是：硅藻土经450W连续微波辐照4分钟，冷却至室温，然后浸泡于质量浓度98%的浓硫酸中，静置15分钟，过滤取滤渣，并将滤渣用去离子水洗涤至中性，置于90℃烘箱中干燥18小时，即得。
一种涂料，是通过上述方法制备得到的。
试验例
实施例1～5和对比例1～3的涂料涂覆于铁片表面进行性能测试，结果见表1。
表1.性能测试结果
拉伸强度/MPa 抗冲击性/kg/cm 耐蚀性（盐雾试验，小时） 莫氏硬度 耐磨转数（转） 实施例1 41 ≥82 ≥1000 9～9.5 ≥7500 实施例2 42 ≥82 ≥1000 9～9.5 ≥7500 实施例3 45 ≥85 ≥1000 9～9.5 ≥7600 实施例4 46 ≥85 ≥1000 9～9.5 ≥7600 实施例5 51 ≥90 ≥1000 9～9.5 ≥7800 对比例1 32 ≥35 ≥900 5.5～6 ≥3500 对比例2 39 ≥72 ≥200 9～9.5 ≥7000 对比例3 40 ≥74 ≥800 7～8 ≥6200
由表1可知，对比例1略去了纳米硫酸钡，耐磨性明显变差，说明纳米氧化锌、纳米氧化铬与纳米硫酸钡协同提高涂料的耐磨性能。对比例2略去了聚全氟乙丙烯，防腐蚀性明显变差，说明聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚全氟乙丙稀、聚三氟氯乙烯、酚醛树脂以及第一浆料中的环氧树脂协同提高涂料的防腐蚀性能。对比例3第二浆料与其他成分混合前不进行冷却处理，耐磨性能和防腐蚀性能略差，说明冷却处理有助于产品耐磨性能和防腐蚀性能的提高。实施例1～5明显具有较好的耐磨性能和防腐蚀性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。