專利名稱：一種耐磨耐腐蝕納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于環(huán)氧樹脂的涂料組合物的制備方法，更具體的說是涉及一種添加納米功能粉體的環(huán)氧富鋅涂料的制備方法。
背景技術(shù)：
海洋是腐蝕性非常嚴(yán)酷的環(huán)境，海洋工程設(shè)施及海洋艦船的幾乎所有部位都需要進(jìn)行防腐蝕保護(hù)，因此海洋防腐涂料所包括的范圍非常廣泛，且都屬于重防腐涂料的范疇，如防銹底漆、船殼漆、甲板漆、內(nèi)艙漆、集裝箱涂料、海港設(shè)施及平臺涂料、油罐涂料、海水冷卻管道及海上輸油管道用涂料等。富鋅涂料是目前海洋工程防護(hù)涂料的熱點(diǎn)之一。最早的富鋅涂料是由澳大利亞人Victov Nightingale在上個世紀(jì)30年代發(fā)明的用水玻璃加入等量鋅粉配制而成的無機(jī)富鋅漆。經(jīng)過約70年的發(fā)展，富鋅涂料日趨成熟，并開發(fā)出了許多類型，成功地對輪船、海上采油平臺、碼頭、閘門、貯罐、管道、橋梁等進(jìn)行了良好的防護(hù)。近20年來，底漆采用富鋅底漆、中間漆采用環(huán)氧云母氧化鐵漆、面漆采用高性能耐候漆的涂裝體系已成為國內(nèi)外現(xiàn)代大型鋼結(jié)構(gòu)建造物防腐蝕涂裝共同采取的措施。
隨著人類向海洋大舉挺進(jìn)，海洋經(jīng)濟(jì)和海洋產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步升級和向多元化發(fā)展，人們對于環(huán)氧富鋅涂料提出了更高的要求，例如高防護(hù)性能、低資源消耗及環(huán)境生態(tài)友好等。目前，環(huán)氧富鋅涂料的開發(fā)已不再是僅僅注重涂料的防護(hù)性，科研人員一直試圖在提高環(huán)氧富鋅涂料防護(hù)性能的同時提高其綜合性能。人們發(fā)現(xiàn)提高環(huán)氧富鋅涂料的綜合性能，其關(guān)鍵是進(jìn)一步提高環(huán)氧富鋅涂料成膜后涂層整體的質(zhì)量，高耐海水腐蝕性、抗劃傷性能等是其重要的特征。實(shí)踐表明，提高環(huán)氧富鋅涂料涂膜質(zhì)量的關(guān)鍵在于選用高性能環(huán)氧富鋅涂料。
目前，通用的環(huán)氧富鋅涂料由樹脂，鋅粉等填料及輔助材料所組成。依據(jù)經(jīng)典的涂膜腐蝕失效機(jī)理，在腐蝕介質(zhì)中涂膜的腐蝕失效通常有三種形式一是涂層與基體的附著力差，出現(xiàn)脫落；二是涂層自身受到酸、堿、鹽等介質(zhì)的侵蝕而喪失了對基體的保護(hù)；三是涂層存在缺陷(如針孔)或涂層抗?jié)B性差，象Na+、Cl-等離子可以通過擴(kuò)散，從而使涂層的電阻大大下降造成局部腐蝕。環(huán)氧富鋅涂層表面抗劃傷性能主要取決于涂層表面顯微及耐磨性能。通常提高涂膜耐海水腐蝕性、抗劃傷性性能的主要途徑是采用高性能樹脂和高品質(zhì)填料及輔料等。但是，在樹脂和涂料填料這些傳統(tǒng)生產(chǎn)領(lǐng)域中，國外公司占據(jù)絕對的優(yōu)勢。國外公司涂料已掌握并大量壟斷了高性能樹脂、顏料和填料等生產(chǎn)、分離和提純等關(guān)鍵技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域無優(yōu)勢可言。納米科技的發(fā)展為國內(nèi)企業(yè)提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量提供了新的機(jī)遇。納米粒子由于具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等特殊效應(yīng)，用于涂料可使涂層的光、磁、電、力學(xué)等性能得到提高或賦予其新的功能。國內(nèi)外在采用納米復(fù)合粉體技術(shù)提高傳統(tǒng)環(huán)氧富鋅涂料耐海水腐蝕性能以及抗劃傷性能等方面尚缺乏相關(guān)報(bào)道，本發(fā)明試圖填補(bǔ)這一方面的空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐磨耐腐蝕納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料的制備方法，該方法能夠顯著提高常規(guī)富鋅涂料的綜合性能。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案一種耐磨耐腐蝕納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料的制備方法，包括下列步驟a.取平均粒徑小于100nm的納米級功能粉體，用有機(jī)表面活性劑月桂酸鈉對其進(jìn)行包覆處理，所述納米級功能粉體選自氧化鈦、氧化硅、氧化鋅、氧化鎳、氧化鋁、氧化鉻、氧化錳或硫酸鋇中的一種或二種的混合物，所述有機(jī)表面活性劑月桂酸鈉的用量是所述納米級功能粉體重量的1～10％；b.將上述經(jīng)有機(jī)表面活性劑月桂酸鈉包覆的納米級功能粉體在少量環(huán)氧樹脂進(jìn)行球磨、砂磨或高速乳化分散處理，使納米級功能粉體在環(huán)氧樹脂中分散均勻，制得漿液；c.將步驟b制得的漿液與環(huán)氧富鋅涂料本體充分混合均勻，控制所述納米級功能粉體的用量是所述環(huán)氧富鋅涂料本體重量的2～15％，即得產(chǎn)品納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料。
步驟a中所述納米級功能粉體的平均粒徑為30～50nm。
步驟c中所述納米級功能粉體的用量是所述環(huán)氧富鋅涂料本體重量的3～6％。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明工藝簡單，納米粉體在涂層中高效分散，不僅可以充分發(fā)揮材料納米化后表現(xiàn)的電、熱等方面的優(yōu)異特性，還可有效填充涂層的針孔，顯著減少涂層中的各種缺陷的形成，從而達(dá)到顯著提高常規(guī)富鋅涂料綜合性能的目的。
具體實(shí)施例方式
通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述，一種耐磨耐腐蝕納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料的制備方法，包括下列步驟a.取平均粒徑小于100nm的納米級功能粉體，用有機(jī)表面活性劑月桂酸鈉對其進(jìn)行包覆處理，所述納米級功能粉體選自氧化鈦、氧化硅、氧化鋅、氧化鎳、氧化鋁、氧化鉻、氧化錳或硫酸鋇中的一種或二種的混合物，所述有機(jī)表面活性劑月桂酸鈉的用量是所述納米級功能粉體重量的1～10％；b.將上述經(jīng)有機(jī)表面活性劑月桂酸鈉包覆的納米級功能粉體在少量環(huán)氧樹脂進(jìn)行分散處理，使其分散均勻，制得漿液，分散的方法可以是球磨、砂磨或高速乳化等；c.將步驟b制得的漿液與環(huán)氧富鋅涂料本體充分混合均勻，控制所述納米級功能粉體的用量是所述環(huán)氧富鋅涂料本體重量的2～15％，即得產(chǎn)品納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料。步驟a中所述納米級功能粉體的平均粒徑為30～50nm時效果較好。步驟c中所述納米級功能粉體的用量是所述環(huán)氧富鋅涂料本體重量的3～6％時效果較好。
實(shí)施例一取平均粒徑30nm氧化鈦，用有機(jī)表面處理劑月桂酸鈉進(jìn)行包覆處理，其用量為納米粉體氧化鈦重量的1％，先取少量環(huán)氧樹脂，加入一定量經(jīng)處理的氧化鈦顆粒，并在砂磨機(jī)中分散，制得漿液；將該漿液與原環(huán)氧富鋅涂料本體充分混合均勻后，即得納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料，氧化鈦的加入量為涂料重量的2％。將該涂料均勻滾涂于熱鍍鋅鋼板，經(jīng)室溫干燥后，得涂膜樣板A。留作性能評價試驗(yàn)。
實(shí)施例二取平均粒徑30nm氧化鈦，用有機(jī)表面處理劑月桂酸鈉進(jìn)行包覆處理，其用量為納米粉體氧化鈦重量的3％，先取少量環(huán)氧樹脂，加入一定量經(jīng)處理的氧化鈦顆粒，并在砂磨機(jī)中分散，制得漿液；將該漿液與原環(huán)氧富鋅涂料本體充分混合均勻后，即得納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料，氧化鈦的加入量為涂料重量的3％。將該涂料均勻滾涂于熱鍍鋅鋼板，經(jīng)室溫干燥后，得涂膜樣板B。留作性能評價試驗(yàn)。
實(shí)施例三取平均粒徑30nm氧化鈦，用有機(jī)表面處理劑月桂酸鈉進(jìn)行包覆處理，其用量為納米粉體氧化鈦重量的3％，先取少量環(huán)氧樹脂，加入一定量經(jīng)處理的氧化鈦顆粒，并在砂磨機(jī)中分散，制得漿液；將該漿液與原環(huán)氧富鋅涂料本體充分混合均勻后，即得納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料，氧化鈦的加入量為涂料重量的4％。將該涂料均勻滾涂于熱鍍鋅鋼板，經(jīng)室溫干燥后，得涂膜樣板C。留作性能評價試驗(yàn)。
實(shí)施例四取平均粒徑50nm氧化硅，用有機(jī)表面處理劑月桂酸鈉進(jìn)行包覆處理，其用量為納米粉體氧化硅重量的10％，先取少量環(huán)氧樹脂，加入一定量經(jīng)處理的氧化鈦顆粒，并在砂磨機(jī)中分散，制得漿液；將該漿液與原環(huán)氧富鋅涂料本體充分混合均勻后，即得納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料，氧化硅的加入量為涂料重量的15％。將該涂料均勻滾涂于熱鍍鋅鋼板，經(jīng)室溫干燥后，得涂膜樣板D。留作性能評價試驗(yàn)。
對實(shí)施例1～4制備的納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂膜板進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，并與常規(guī)環(huán)氧富鋅涂膜板性能進(jìn)行對比，見表1。
表1環(huán)氧富鋅涂膜耐鹽霧和劃傷性能評價

從試驗(yàn)結(jié)果可見，經(jīng)納米材料改性的環(huán)氧富鋅涂膜耐腐蝕性能和抗劃傷性得到了顯著的提高。
以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種耐磨耐腐蝕納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料的制備方法，包括下列步驟a.取平均粒徑小于100nm的納米級功能粉體，用有機(jī)表面活性劑月桂酸鈉對其進(jìn)行包覆處理，所述納米級功能粉體選自氧化鈦、氧化硅、氧化鋅、氧化鎳、氧化鋁、氧化鉻、氧化錳或硫酸鋇中的一種或二種的混合物，所述有機(jī)表面活性劑月桂酸鈉的用量是所述納米級功能粉體重量的1～10％；b.將上述經(jīng)有機(jī)表面活性劑月桂酸鈉包覆的納米級功能粉體在少量環(huán)氧樹脂進(jìn)行球磨、砂磨或高速乳化分散處理，使納米級功能粉體在環(huán)氧樹脂中分散均勻，制得漿液；c.將步驟b制得的漿液與環(huán)氧富鋅涂料本體充分混合均勻，控制所述納米級功能粉體的用量是所述環(huán)氧富鋅涂料本體重量的2～15％，即得產(chǎn)品納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐磨耐腐蝕納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料的制備方法，其特征是步驟a中所述納米級功能粉體的平均粒徑為30～50nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐磨耐腐蝕納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料的制備方法，其特征是步驟c中所述納米級功能粉體的用量是所述環(huán)氧富鋅涂料本體重量的3～6％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐磨耐腐蝕納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料的制備方法，是在環(huán)氧富鋅涂料中，加入2～15％(重量百分比)經(jīng)有機(jī)表面活性劑包覆處理的納米級功能粉體。該納米級功能粉體選自氧化鈦、氧化硅、氧化鋅、氧化鎳、氧化鋁、氧化鉻、氧化錳、硫酸鋇中的一種或二種的混合物，納米粉體先在少量環(huán)氧樹脂中采用球磨、砂磨或高速乳化工藝進(jìn)行分散，制得漿液，然后將該漿液與環(huán)氧富鋅涂料本體均勻混合，最終可得到高耐磨耐腐蝕性納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料。應(yīng)用本發(fā)明環(huán)氧富鋅涂膜的耐腐蝕性能和抗劃傷性得到了顯著的提高。
文檔編號C09D7/12GK1821326SQ200610025288
公開日2006年8月23日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者鐘慶東, 施利毅, 方建慧, 張劍平, 張文濤, 孫建 申請人:上海電力學(xué)院