一種高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料及其制備方法，所述涂料包括如下組分：聚硅氧烷樹脂、聚氨酯、蒙脫土、表面改性納米材料、二月桂酸二丁烯、季戊四醇、有機(jī)溶劑、微晶蠟、乙烯基三胺、分散劑；制備方法為：（1）制備表面改性納米材料；（2）制備預(yù)改性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料；（3）制備高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料。本發(fā)明通過對(duì)納米二氧化鈦和納米二氧化硅的表面進(jìn)行硅烷包覆改性，提高了納米材料與涂料的相容性，所制備的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料具有優(yōu)異的防腐性能、抗老化性能和紫外線吸收性能，其綜合性能優(yōu)異，耐久性好，使用壽命長，有效保障了鋼結(jié)構(gòu)石油平臺(tái)的質(zhì)量，大大節(jié)約人力和物力資源。
【專利說明】一種高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，特別是涉及一種高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著海洋中石油與天然氣的不斷開發(fā)和勘探，離岸石油平臺(tái)成為保障海洋石油開發(fā)的重要裝置，這種離岸石油平臺(tái)大都是由大型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成，由于其長期處于海洋環(huán)境中，非常容易受到惡劣海洋環(huán)境的嚴(yán)重腐蝕，導(dǎo)致其損毀。目前，業(yè)界開發(fā)了一種具有納米材料的防腐涂料，該涂料可以在一定程度上提高防腐性能，但由于其制備方法不合理，導(dǎo)致納米材料與涂料中其他組分的相容性能較差，使得防腐涂料的在使用過程中容易出現(xiàn)龜裂、磨損及易老化現(xiàn)象，需要經(jīng)常對(duì)損毀的涂料表面進(jìn)行修復(fù)處理或重新涂覆，浪費(fèi)了大量的人力和物力資源。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料及其制備方法，能夠有效改善現(xiàn)有防腐涂料涂料存在的上述問題，提高涂料的綜合性能和使用壽命，節(jié)約人力和物力資源。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料，包括如下重量份組分:聚硅氧烷樹脂30?40份、聚氨酯20?30份、蒙脫土 15?25份、表面改性納米材料5?15份、二月桂酸二丁烯I?3份、季戊四醇3?4份、有機(jī)溶劑20?30份、微晶蠟2?3份、乙烯基三胺5?10份、分散劑3?5份。
[0005]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述表面改性納米材料為包覆改性納米二氧化鈦和包覆改性二氧化硅。
[0006]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述包覆改性劑為娃燒偶聯(lián)劑。
[0007]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述包覆改性納米二氧化鈦和包覆改性二氧化硅的質(zhì)量比例為I?3:1。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料的制備方法，包括如下步驟:
Cl)制備包覆改性納米二氧化鈦:在室溫下，向攪拌速度為1500?1800r/min的分散機(jī)中加入質(zhì)量比例為4?6:1?2:1的乙醇溶液、硅烷偶聯(lián)劑和納米二氧化鈦顆粒，固定轉(zhuǎn)速攪拌I?2h，得到初步分散的混合溶液，然后將上述混合溶液置入超聲分散場(chǎng)中處理I?2h,真空抽濾、洗滌后，在100°C的真空干燥箱中干燥30?60min至恒重，得到包覆改性納米二氧化鈦；
(2)制備包覆改性納米二氧化硅:在室溫下，向攪拌速度為1500?1800r/min的分散機(jī)中加入質(zhì)量比例為3?5:1:1的乙二醇溶液、硅烷偶聯(lián)劑和納米二氧化硅顆粒，固定轉(zhuǎn)速攪拌I?1.5h，得到初步分散的混合溶液，然后將上述混合溶液置入超聲分散場(chǎng)中處理2?3h，真空抽濾、洗滌后，在80°C的真空干燥箱中干燥30?60min至恒重，得到包覆改性納米二氧化硅；
(3)制備預(yù)改性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料:向加熱攪拌釜中加入配方量的聚硅氧烷樹脂、聚氨酯，攪拌混合并升溫至50?80°C，然后恒溫恒攪拌速度下，加入配方量的蒙脫土、季戊四醇、有機(jī)溶劑和微晶蠟，攪拌混合至均勻，最后加入二月桂酸二丁烯和乙烯基三胺，攪拌下反應(yīng)I?2h,得到預(yù)改性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料；
(4)制備高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料:向步驟(3)中得到的預(yù)改性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料中加入配方量分散劑及步驟(I)和步驟(2)中制備的包覆改性納米二氧化鈦和包覆改性二氧化娃，然后將其先后置入6000r/min轉(zhuǎn)速下分散劑和超聲場(chǎng)中依次進(jìn)行高速機(jī)械攪拌混合和超聲混合，得到均勻的混合液，最后將上述混合液置入真空度為0.01?0.03MPa的抽真空消泡罐中消泡處理45?60min,得到所述高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料。
[0009]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述步驟(I)中的乙醇溶液的濃度為85?90%，所述硅烷偶聯(lián)劑為KH-550。
[0010]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述步驟(2)中的乙二醇溶液的濃度為75?80%，所述娃燒偶聯(lián)劑為A51。
[0011]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述步驟(4)中，所述高速機(jī)械攪拌混合的時(shí)間為30?60min,所述超聲混合的時(shí)間為15?20min。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料及其制備方法，通過對(duì)納米二氧化鈦和納米二氧化硅的表面進(jìn)行硅烷包覆改性，提高了納米材料與涂料的相容性，從而提高納米復(fù)合涂料的質(zhì)量穩(wěn)定性，所制備的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料具有優(yōu)異的防腐性能、抗老化性能和紫外線吸收性能，其綜合性能優(yōu)異，耐久性好，使用壽命長，有效保障了鋼結(jié)構(gòu)石油平臺(tái)的質(zhì)量，大大節(jié)約人力和物力資源。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例包括:
實(shí)施例1
一種高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料，包括如下重量份組分:聚硅氧烷樹脂30份、聚氨酯30份、蒙脫土 15份、表面改性納米材料15份、二月桂酸二丁烯3份、季戊四醇3份、有機(jī)溶劑20份、微晶蠟2份、乙烯基三胺5份、分散劑5份；其中，所述表面改性納米材料為硅烷偶聯(lián)劑包覆改性的納米二氧化鈦和硅烷偶聯(lián)劑包覆改性的二氧化硅，且包覆改性納米二氧化鈦和包覆改性二氧化硅的質(zhì)量比例為1:1。
[0015]上述高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料的制備方法，具體步驟為:
Cl)制備包覆改性納米二氧化鈦:在室溫下，向攪拌速度為1500?1800r/min的分散機(jī)中加入質(zhì)量比例為4:1:1的濃度為85?90%的乙醇溶液、KH-550硅烷偶聯(lián)劑和納米二氧化鈦顆粒，固定轉(zhuǎn)速攪拌I?2h，得到初步分散的混合溶液，然后將上述混合溶液置入超聲分散場(chǎng)中處理I?2h,真空抽濾、洗漆后,在100°C的真空干燥箱中干燥30?60min至恒重，得到包覆改性納米二氧化鈦；
(2)制備包覆改性納米二氧化硅:在室溫下，向攪拌速度為1500?1800r/min的分散機(jī)中加入質(zhì)量比例為3:1:1的濃度為75?80%的乙二醇溶液、A51硅烷偶聯(lián)劑和納米二氧化硅顆粒，固定轉(zhuǎn)速攪拌I?1.5h，得到初步分散的混合溶液，然后將上述混合溶液置入超聲分散場(chǎng)中處理2?3h,真空抽濾、洗漆后,在80°C的真空干燥箱中干燥30?60min至恒重，得到包覆改性納米二氧化硅；
(3)制備預(yù)改性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料:向加熱攪拌釜中加入配方量的聚硅氧烷樹脂、聚氨酯，攪拌混合并升溫至50?80°C，然后恒溫恒攪拌速度下，加入配方量的蒙脫土、季戊四醇、有機(jī)溶劑和微晶蠟，攪拌混合至均勻，最后加入二月桂酸二丁烯和乙烯基三胺，攪拌下反應(yīng)I?2h,得到預(yù)改性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料；
(4)制備高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料:向步驟(3)中得到的預(yù)改性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料中加入配方量分散劑及步驟(I)和步驟(2)中制備的包覆改性納米二氧化鈦和包覆改性二氧化娃，然后將其先后置入6000r/min轉(zhuǎn)速下分散劑和超聲場(chǎng)中依次進(jìn)行高速機(jī)械攪拌混合30?60min和超聲混合15?20min,得到均勻的混合液,最后將上述混合液置入真空度為0.01?0.03MPa的抽真空消泡罐中消泡處理45?60min,得到所述高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料。
[0016]實(shí)施例2
一種高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料，包括如下重量份組分:聚硅氧烷樹脂40份、聚氨酯20份、蒙脫土 15份、表面改性納米材料5份、二月桂酸二丁烯3份、季戊四醇4份、有機(jī)溶劑30份、微晶蠟2份、乙烯基三胺10份、分散劑3份；其中，所述表面改性納米材料為硅烷偶聯(lián)劑包覆改性的納米二氧化鈦和硅烷偶聯(lián)劑包覆改性的二氧化硅，且包覆改性納米二氧化鈦和包覆改性二氧化硅的質(zhì)量比例為3:1。
[0017]上述高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料的制備方法，具體步驟為:
Cl)制備包覆改性納米二氧化鈦:在室溫下，向攪拌速度為1500?1800r/min的分散機(jī)中加入質(zhì)量比例為6:2:1的濃度為85?90%的乙醇溶液、KH-550硅烷偶聯(lián)劑和納米二氧化鈦顆粒，固定轉(zhuǎn)速攪拌I?2h，得到初步分散的混合溶液，然后將上述混合溶液置入超聲分散場(chǎng)中處理I?2h,真空抽濾、洗漆后,在100°C的真空干燥箱中干燥30?60min至恒重，得到包覆改性納米二氧化鈦；
(2)制備包覆改性納米二氧化硅:在室溫下，向攪拌速度為1500?1800r/min的分散機(jī)中加入質(zhì)量比例為5:1:1的濃度為75?80%的乙二醇溶液、A51硅烷偶聯(lián)劑和納米二氧化硅顆粒，固定轉(zhuǎn)速攪拌I?1.5h，得到初步分散的混合溶液，然后將上述混合溶液置入超聲分散場(chǎng)中處理2?3h,真空抽濾、洗漆后,在80°C的真空干燥箱中干燥30?60min至恒重，得到包覆改性納米二氧化硅；
(3)制備預(yù)改性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料:向加熱攪拌釜中加入配方量的聚硅氧烷樹脂、聚氨酯，攪拌混合并升溫至50?80°C，然后恒溫恒攪拌速度下，加入配方量的蒙脫土、季戊四醇、有機(jī)溶劑和微晶蠟，攪拌混合至均勻，最后加入二月桂酸二丁烯和乙烯基三胺，攪拌下反應(yīng)I?2h,得到預(yù)改性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料；
(4)制備高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料:向步驟(3)中得到的預(yù)改性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料中加入配方量分散劑及步驟(I)和步驟(2)中制備的包覆改性納米二氧化鈦和包覆改性二氧化娃，然后將其先后置入6000r/min轉(zhuǎn)速下分散劑和超聲場(chǎng)中依次進(jìn)行高速機(jī)械攪拌混合30?60min和超聲混合15?20min,得到均勻的混合液,最后將上述混合液置入真空度為0.0l?0.03MPa的抽真空消泡罐中消泡處理45?60min,得到所述高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料，其特征在于，包括如下重量份組分:聚硅氧烷樹脂30?40份、聚氨酯20?30份、蒙脫土 15?25份、表面改性納米材料5?15份、二月桂酸二丁烯1?3份、季戊四醇3?4份、有機(jī)溶劑20?30份、微晶蠟2?3份、乙烯基三胺5?10份、分散劑3?5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料，其特征在于，所述表面改性納米材料為包覆改性納米二氧化鈦和包覆改性二氧化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料，其特征在于，所述包覆改性劑為娃燒偶聯(lián)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料，其特征在于，所述包覆改性納米二氧化鈦和包覆改性二氧化硅的質(zhì)量比例為1?3:1。
5.—種如權(quán)利要求1至4之一所述的高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)制備包覆改性納米二氧化鈦:在室溫下，向攪拌速度為1500?180017^111的分散機(jī)中加入質(zhì)量比例為4?6: 1?2: 1的乙醇溶液、硅烷偶聯(lián)劑和納米二氧化鈦顆粒，固定轉(zhuǎn)速攪拌1?2匕得到初步分散的混合溶液，然后將上述混合溶液置入超聲分散場(chǎng)中處理1?211，真空抽濾、洗滌后，在1001的真空干燥箱中干燥30?600111至恒重，得到包覆改性納米二氧化鈦； (2)制備包覆改性納米二氧化硅:在室溫下，向攪拌速度為1500?180017^111的分散機(jī)中加入質(zhì)量比例為3?5: 1:1的乙二醇溶液、硅烷偶聯(lián)劑和納米二氧化硅顆粒，固定轉(zhuǎn)速攪拌1?1.5匕得到初步分散的混合溶液，然后將上述混合溶液置入超聲分散場(chǎng)中處理2?311，真空抽濾、洗滌后，在801的真空干燥箱中干燥30?600111至恒重，得到包覆改性納米二氧化硅； (3)制備預(yù)改性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料:向加熱攪拌釜中加入配方量的聚硅氧烷樹脂、聚氨酯，攪拌混合并升溫至50?801，然后恒溫恒攪拌速度下，加入配方量的蒙脫土、季戊四醇、有機(jī)溶劑和微晶蠟，攪拌混合至均勻，最后加入二月桂酸二丁烯和乙烯基三胺，攪拌下反應(yīng)1?211，得到預(yù)改性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料； (4)制備高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料:向步驟(3)中得到的預(yù)改性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料中加入配方量分散劑及步驟(1)和步驟(2)中制備的包覆改性納米二氧化鈦和包覆改性二氧化娃，然后將其先后置入600017111111轉(zhuǎn)速下分散劑和超聲場(chǎng)中依次進(jìn)行高速機(jī)械攪拌混合和超聲混合，得到均勻的混合液，最后將上述混合液置入真空度為0.01?0.031？^的抽真空消泡罐中消泡處理45?60111111，得到所述高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料的制備方法，其特征在在于，所述步驟(1)中的乙醇溶液的濃度為85?90%，所述硅烷偶聯(lián)劑為1^-550。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料的制備方法，其特征在在于，所述步驟(2)中的乙二醇溶液的濃度為75?80%，所述硅烷偶聯(lián)劑為八51。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂料的制備方法，其特征在在于，所述步驟(4)中，所述高速機(jī)械攪拌混合的時(shí)間為30?60111111，所述超聲混合的時(shí)間為15?
【文檔編號(hào)】C09C3/04GK104387960SQ201410700579
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】劉蘭君 申請(qǐng)人:蘇州伊埃夫化學(xué)材料科技有限公司