专利名称：一种环保型高效防水防腐冷喷锌涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种环保型高效防水防腐冷喷锌涂料及其制备方法，属于钢结构重防腐涂料技术领域。
背景技术：
金属腐蚀给全球带来严重损失，全世界每年金属总产量的20% 40% (相当于I亿吨以上)的金属被腐蚀损耗。工业发达国家每年因为金属腐蚀造成的经济损失占国民生产总值的2% 4%，如果再加上因腐蚀而造成的停工和事故等间接损失，数字将会更加惊人。大部分厂家，还在大量使用醇酸、铁红、氯化橡胶等低效、耗资源、高毒性的第一代防腐材料，国家已有相应法规限制使用此类涂料。传统防腐涂料以屏障保护原理为主一般寿命在2 8年不等，每年存在巨量的防腐翻新工程。多次投入防腐的造价超过钢铁造价屡见不鲜，大桥防腐年头从桥头刷到桥尾已是年末也不是新闻。越来越多的厂家开始采用阴极防护类材料(热镀锌、热喷锌、富锌涂料、外接阳极等)复合防护，在大多数场合，具有较好防腐性能，属于第二代防腐材料。但鉴于这些工艺存在施工难度大、环境污染重、能耗高、锌层受损难修复等弊端，使得推广受限。更加优异的新材料新工艺，带来更好的防护效果，更好的经济效益，现在发明人经过不懈努力终于研制出第·三代防腐一冷喷锌。冷喷锌是一种优质的重防腐材料。它由纯度高于99%的锌粉、挥发性溶剂和特殊有机粘结剂三部份组成。冷喷锌镀层干膜中含锌量达96%以上。它之所以是重防腐材料，能有效保护钢铁不受腐蚀，因冷喷锌有在防腐蚀机理上有三个理由:1、阴极保护作用冷喷锌的镀层主要是通过电化学保护来阻止钢铁腐蚀。根据电化学腐蚀理论，在腐蚀电池中始终是电极电位较低的阳极受腐蚀。当外界环境存在电化学腐蚀条件时，冷喷锌涂层中的金属锌是阳极被腐蚀，而基体金属铁(阴极)受到保护。在Zn/Fe腐蚀电池中阳极Zn标准电极电位EZn = -0.763V
阴极Fe标准电极电位EFe = -0.409V电池的电动势E6 = -0.409-(-0.763) = 0.3542、锌盐的保护作用:锌粉是一种化学活性物质，随着冷喷锌涂层中锌粉的腐蚀，在涂层表面形成锌盐及锌的终合物，主要是碱式碳酸锌2ZnC03.3Zn (OH)2，这些生成物是极难溶的稳定化合物，并沉积在涂层表面，防止了氧，水和盐类的侵蚀，而且不导电，从而起到防锈效果，使金属基体得到保护。3、有机树脂的屏蔽作用冷喷锌材料内含有特殊有机树脂，成膜以后，也像重防腐涂料的涂层一样，可以阻止或抑制水、氧和离子透过涂层，使腐蚀介质与钢材隔离，冷喷锌涂层屏蔽作用也会使钢铁的腐蚀速度减慢。从冷喷锌的腐蚀机理的分析，可见它是具有较强的防腐蚀能力。依据IS012944标准中有关腐蚀环境和各种环境中质量最大损失率来计标，理论上测标,单独成膜的60um冷喷锌的涂层防护年限见表一。表一
权利要求
1.一种环保型高效防水防腐冷喷锌涂料，其特征在于由A、B和C三种原料制成，其中A、B和C的重量之比为(10-4) :2:3; A组分由以下组分组成 锌粉50-60%， 填充物 20-30%， 三元共聚物 10-20%， 有机树脂 10-20%， A组分中各个组分之和为100% ； B组分由以下组分组成 成膜助剂35-55%， 消泡剂 15-25%， 乳化剂 10-20%， 引发剂 5-10%， 流平剂 10-20%， B组分中各个组分之和为100% ； C组分由以下组分组成 导电聚苯胺20-30%， 有机溶剂 50-70%， 滑石粉 10-20%， C组分中各个组分之和为100%。
2.如权利要求I所述的环保型高效防水防腐冷喷锌涂料，其特征在于 锌粉的纯度大于99%， 所述填充物选自二氧化硅溶液，所述二氧化硅溶液选自具有三维网状结构的纳米级二氧化硅溶液；所述纳米级二氧化硅溶液中二氧化硅的粒径为10-50nm，浓度为10_50wt%，所述二氧化硅溶液中的溶剂与所述C组分中的有机溶剂互溶，所述二氧化硅溶液中的溶剂与所述B组分中的成膜助剂互溶， 所述C组分中的导电聚苯胺的粒径在5nm到50nm之间，且能均匀分散于所述二氧化硅溶液中； 所述三元共聚物是由醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酸铵、三氟氯乙烯三元乳液共聚制成，三元共聚物中的单体摩尔比7 :4:2; 所述有机树脂为热塑性树脂，所述热塑性树脂选自热塑性丙烯酸树脂、热塑性聚丙烯树脂、热塑性聚碳酸酯树脂、热塑性尼龙树脂、热塑性聚醚醚酮树脂、热塑性聚醚砜树脂中的任意一种或多种的组合，所述热塑性树脂的酸值< 4mgK0H/g ； 所述成膜助剂为丙二醇苯醚； 所述消泡剂为辛基酚聚氧乙烯醚； 所述乳化剂为重量比为I:I的全氟辛酸铵和十六烷基聚氧乙烯醚的混合物； 所述引发剂为过硫酸盐； 所述流平剂为丙烯酸； 所述的有机溶剂优选丙二醇甲醚醋酸酯、二甲酯、醋酸正丁酯、丙二醇甲醚碳酸酯中的一种或几种的混合物。
3.如权利要求1-2之一所述的环保型高效防水防腐冷喷锌涂料，其特征在于:由A、B和C三种原料制成，其中A、B和C的重量之比为5:2:3; A组分由以下组分组成: 锌粉 60%， 二氧化硅溶液 20%， 由醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酸铵、三氟氯乙烯制成的三元乳液共聚物，其中单体摩尔比 7: 4: 2 10%, 热塑性聚醚醚酮树脂与热塑性聚醚砜树脂的混合物 10 %， A组分中各个组分之和为100% ； B组分由以下组分组成: 丙二醇苯醚 35%， 辛基酚聚氧乙烯醚 25%， 重量比为1:1的全氟辛酸铵和十六烷基聚氧乙烯醚的混合物 10%， 过硫酸盐 10%， 丙烯酸 20%， B组分中各个组分之和为100% ； C组分由以下组分组成: 导电聚苯胺 30%， 丙二醇甲醚醋酸酯 50%， 滑石粉 20%， C组分中各个组分之和为100%。
4.如权利要求1-2之一所述的环保型高效防水防腐冷喷锌涂料，其特征在于:由A、B和C三种原料制成，其中A、B和C的质量之比为6:2:3; A组分由以下组分组成: 锌粉，50% 二氧化硅溶液，20% 由醋酸乙烯酯、N-羟甲基丙烯酸铵、三氟氯乙烯制成的三元乳液共聚物，其中单体摩尔比 7: 4: 2， 10% 有热塑性聚碳酸酯树脂， 20% A组分中各个组分之和为100% ； B组分由以下组分组成: 丙二醇苯醚 55%, 辛基酚聚氧乙烯醚 15%， 重量比为1:1的全氟辛酸铵和十六烷基聚氧乙烯醚的混合物 10%， 过硫酸盐 5%， 丙烯酸 15%， B组分中各个组分之和为100% ； C组分由以下组分组成:导电聚苯胺25%, 丙二醇甲醚碳酸酯 55%, 滑石粉20%， C组分中各个组分之和为100%。
5.一种如权利要求1-4之一所述的环保型高效防水防腐冷喷锌涂料的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤 (I)将1/2-2/3配方量的有机溶剂加入反应釜；(2)开动分散机搅拌，同时加入配方量的有机树脂，搅拌至透明；(3)在一定的分散机转速下，加入配方量的三元共聚物；(4)加入配方量的锌粉，升高温度，进行搅拌，至涂料细度< 40 μ m ; (5)在40-60°C下，加入剩余有机溶剂，搅拌均匀；(6)降低分散机转速，加入配方量的填充物，然后依次加入配方量的引发齐U，成膜助剂，消泡剂，乳化剂，流平剂，搅拌均匀60-90分钟；(7)保持步骤￠)的分散剂转速，依次加入配方量的导电聚苯胺和滑石粉，得到所述的环保型高效防水防腐冷喷锌涂料； 其中加入所述引发剂等待15-40分钟，再加入所述的成膜助剂； 步骤(2)所述分散机搅拌的转速为200-500转/分钟； 步骤(3)所述分散机转速为1000-1300转/分钟； 步骤(4)所述升高温度为均匀升温，升温至45-70°C ;所述搅拌转速为550-850转/分钟； 步骤(6)所述分散机转速为200-540转/分钟。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤 (I)将1/2配方量的有机溶剂加入反应釜；(2)开动分散机搅拌，同时加入配方量的有机树脂，搅拌至透明；(3)在一定的分散机转速下，加入配方量的三元共聚物；(4)加入配方量的锌粉，升高温度，加快分散机转速进行搅拌，至涂料细度30 μ m ; (5)加入剩余有机溶齐U，搅拌均匀；(6)降低分散机转速，加入配方量的填充物，然后依次加入配方量的引发剂，成膜助剂，消泡剂，乳化剂，流平剂，搅拌均匀90分钟；(7)保持步骤￠)的分散剂转速，依次加入配方量的导电聚苯胺和滑石粉，得到所述的环保型高效防水防腐冷喷锌涂料；其中加入所述引发剂40分钟后，再加入所述的成膜助剂； 步骤(2)所述分散机搅拌的转速为500转/分钟； 步骤(3)所述分散机转速为1000转/分钟； 步骤(4)所述升高温度为均匀升温，升温至70°C ;所述搅拌转速为550转/分钟； 步骤(6)所述分散机转速为200转/分钟。
7.—种如权利要求1-4之一所述的环保型高效防水防腐冷喷锌涂料的制备方法，其特征在于所述的环保型高效防水防腐冷喷锌涂料按照组分A、B、C制备具体是分别制备组分A、B、C的基础上，再将三种组分混合，所述方法包括如下步骤 (I)按照配方量将A组分中的各组分混合，并保持200-500转/分的转速进行搅拌分散；(2)按照配方量将B组分中的各组分混合，并保持200-500转/分的转速进行搅拌分散；(3)按照配方量将C组分中的各组分混合，并保持200-500转/分的转速进行搅拌分散；(4)将第(I)步和第(2)步得到的分散液加入到步骤(3)得到的分散液中，升高温度至45-70°C，分散机转速为1000-1300转/分钟进行搅拌，搅拌时间为60-120分钟，然后降低温度至20-40°C，分散机转速为200-500转/分钟进行搅拌，保持搅拌速度搅拌60-120分钟，其中第(I)至(3)步均为搅拌30分钟，得到所述的环保型高效防水防腐冷喷锌涂料。
8.如前述权利要求任一项所述的方法制备的冷喷锌涂料或任一项权利要求所述的冷喷锌涂料的应用，其特征在于，所述的冷喷锌涂料适用于海上与陆上钢结构的长效防腐。
全文摘要
本发明涉及一种环保型高效防水防腐冷喷锌涂料及其制备方法，由A、B和C三种原料制成，其中A、B和C的重量之比为(10-4)∶2∶3；A组分由以下组分组成锌粉50-60％，填充物20-30％，三元共聚物10-20％，有机树脂10-20％；B组分由以下组分组成成膜助剂35-55％，消泡剂15-25％，乳化剂10-20％，引发剂5-10％，流平剂10-20％；C组分由以下组分组成导电聚苯胺20-30％，有机溶剂50-70％，滑石粉10-20％，A、B、C组分中各个组分之和为100％，所述的冷喷锌涂料适用于海上与陆上钢结构的长效防腐。
文档编号C09D123/12GK103254716SQ201310157749
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月2日 优先权日2013年5月2日
发明者蒋锋, 赵栋 申请人:赵栋