一种太阳能贮水箱用防腐涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种太阳能贮水箱用防腐涂料及其制备方法，涂料原料包括：聚醋酸乙烯树脂、热固性丙烯酸树脂、双酚A型环氧树脂、2，4-二甲基苯甲酸乙酯、硅溶胶、铁粉、四乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二乙基甲苯二胺、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、氮化硼、炭黑、玻璃鳞片、有机酸盐、颜料、二甲苯和正丁醇。制备方法为先将聚醋酸乙烯树脂、热固性丙烯酸树脂、2，4-二甲基苯甲酸乙酯、硅溶胶、四乙氧基硅烷和二甲苯混合，搅拌、研磨；加入双酚A型环氧树脂、铁粉、甲基三乙氧基硅烷、二乙基甲苯二胺、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、氮化硼和炭黑，搅拌、脱水；再加入剩余组分，搅拌、研磨，即得。该涂料有良好的耐蚀性能、附着性能、柔韧性和耐冲击性。
【专利说明】一种太阳能贮水箱用防腐涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能材料【技术领域】，具体涉及一种太阳能贮水箱用防腐涂料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 太阳能的利用【技术领域】，主要分为光热应用和光伏应用。光热应用技术主要有太 阳能热水系统、采暖制冷系统、热发电系统等；光伏应用技术包括太阳能发电系统。我国有 丰富的太阳能资源，因此太阳能利用相关领域获得国家的大力支持，太阳能热水器作为太 阳能利用的一种产业，成为太阳能光热利用中应用最广泛、产业化发展最迅速的领域。我国 太阳能热水器推广量占世界太阳能热水器推广总量的70%，超过欧美国家10年推广的总 和，是"世界太阳能生产和应用总量第一大国"。
[0003] 贮热水箱是利用太阳能的一个主要器件，它的发展代表了整个热水器的发展历 程，但在其利用的过程当中已日益暴露出其弊端；导致电化学腐蚀的发生。普通碳钢贮热水 箱在高温热轧等工序中会形成鳞片状氧化皮，但该氧化皮的膨胀系数比钢材小；加之水箱 长期处于30?80°C温变的热水环境中，易受到水及水中溶解氧、氯分子或离子等腐蚀环境 介质的侵蚀而产生微裂纹，导致钢板局部穿孔漏水、水箱报废等后果，其问题的直接原因就 在于钢板和热水等腐蚀环境直接接触。
[0004] 采用防腐涂装的方法不仅能把上述腐蚀介质与碳钢基体有效地分隔开来，且涂层 能通过屏蔽、缓蚀和钝化、电化学保护等作用来阻止或延缓水箱的腐蚀。该法在经济上要比 单纯采用不锈钢水箱经济，同时又能克服不锈钢水箱筒身纵焊缝存在的焊接缺陷、镁棒消 耗过快、更换频繁等缺点。实践证明：在众多的防腐蚀技术中，采用表面涂装防腐的比例高 达65%，是目前被公认为最经济、有效、普遍的防腐方法。但若对基体处理不完善、涂装体系 选择不当，涂层会过早失效，达不到理想的防护效果而造成一定的经济损失并无法弥补。目 前，已有文献报道采用有机钛、聚氨酯水晶漆、LKF-I玻璃鳞片涂料、漆酚铝粉耐热漆、橡塑 复合涂料等有机防腐涂料，但在水箱投入使用后会较早地造成膜下腐蚀（鼓泡、剥离、湿附 着力丧失）而使水箱提前退役，其防护效果不佳。为此，研究在热水环境中应用于碳钢水箱 的防腐涂料显得尤为重要，且具有现实意义。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服现有技术的不足而提供了一种太阳能贮水箱用防腐涂料及 其制备方法，该涂料不仅具有良好的耐蚀性能，附着性能、柔韧性、耐冲击性能也较好，且无 毒环保。
[0006] -种太阳能贮水箱用防腐涂料，原料以重量份计包括：聚醋酸乙烯树脂3?10份， 热固性丙烯酸树脂1?8份，双酚A型环氧树脂2?9份，2,4-二甲基苯甲酸乙酯4?12 份，硅溶胶2?10份，铁粉3?11份，四乙氧基硅烷2?9份，甲基三乙氧基硅烷1?7份， 二乙基甲苯二胺3?10份，甲基丙烯酸二甲胺基乙酯1?6份，氮化硼2?9份，炭黑1? 7份，玻璃鳞片3?9份，有机酸盐2?8份，颜料1?6份，二甲苯3?12份，正丁醇5? 13份。
[0007] 作为上述发明的进一步改进，所述太阳能贮水箱用防腐涂料，原料以重量份计包 括：聚醋酸乙烯树脂6?9份，热固性丙烯酸树脂3?7份，双酚A型环氧树脂4?8份，2， 4-二甲基苯甲酸乙酯5?10份，硅溶胶4?9份，铁粉5?9份，四乙氧基硅烷3?8份， 甲基三乙氧基硅烷2?6份，二乙基甲苯二胺4?8份，甲基丙烯酸二甲胺基乙酯2?5份， 氮化硼4?8份，炭黑2?6份，玻璃鳞片4?7份，有机酸盐3?7份，颜料2?5份，二 甲苯5?9份，正丁醇7?10份。
[0008] 作为上述发明的进一步改进，所述铁粉的粒径在0. 5?3 μ m。
[0009] 作为上述发明的进一步改进，所述有机酸盐为环烷酸锌或异锌酸锌。
[0010] 作为上述发明的进一步改进，所述颜料为三聚磷酸二氢铝、磷酸锌或云母氧化铁。
[0011] 上述太阳能贮水箱用防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0012] 步骤1，将聚醋酸乙烯树脂、热固性丙烯酸树脂、2,4_二甲基苯甲酸乙酯、硅溶胶、 四乙氧基娃烧和二甲苯混合，300?400rpm搅拌20?30min，研磨至细度在150目，得混合 液；
[0013] 步骤2,将双酚A型环氧树脂、铁粉、甲基三乙氧基硅烷、二乙基甲苯二胺、甲基 丙烯酸二甲胺基乙酯、氮化硼和炭黑加至步骤1所得混合液中，300?400rpm搅拌20? 30min，然后在90?KKTC条件下真空脱水，得混合物；
[0014] 步骤3,将玻璃鳞片、有机酸盐、颜料和正丁醇加至步骤2所得混合物中，400? 500rpm搅拌30?40min，研磨至细度在100目以下，即得。
[0015] 作为上述发明的进一步改进，步骤2中真空脱水的真空度为0. 08?0. 12MPa。
[0016] 作为上述发明的进一步改进，步骤2中真空脱水时间为1?2h。
[0017] 本发明的太阳能贮水箱用防腐涂料不仅具有良好的耐蚀性能，附着性能、柔韧性、 耐冲击性能也较好，且无毒环保，能有效延缓碳钢水箱的使用寿命，更有利于太阳能热水器 的推广。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1
[0019] 一种太阳能贮水箱用防腐涂料，原料以重量份计包括：聚醋酸乙烯树脂3份，热固 性丙烯酸树脂1份，双酚A型环氧树脂2份，2,4-二甲基苯甲酸乙酯4份，硅溶胶2份，铁粉 3份，四乙氧基硅烷2份，甲基三乙氧基硅烷1份，二乙基甲苯二胺3份，甲基丙烯酸二甲胺 基乙酯1份，氮化硼2份，炭黑1份，玻璃鳞片3份，有机酸盐2份，颜料1份，二甲苯3份， 正丁醇5份。
[0020] 上述铁粉的粒径在0. 5 μ m ;有机酸盐为环烷酸锌；颜料为三聚磷酸二氢铝。
[0021] 上述太阳能贮水箱用防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0022] 步骤1，将聚醋酸乙烯树脂、热固性丙烯酸树脂、2,4_二甲基苯甲酸乙酯、硅溶胶、 四乙氧基娃烧和二甲苯混合，300rpm搅拌30min，研磨至细度在150目，得混合液；
[0023] 步骤2,将双酚A型环氧树脂、铁粉、甲基三乙氧基硅烷、二乙基甲苯二胺、甲基丙 烯酸二甲胺基乙酯、氮化硼和炭黑加至步骤1所得混合液中，300rpm搅拌30min，然后在 90°C、0. 08MPa条件下真空脱水2h，得混合物；
[0024] 步骤3,将玻璃鳞片、有机酸盐、颜料和正丁醇加至步骤2所得混合物中，400rpm搅 拌40min，研磨至细度在100目以下，即得。
[0025] 实施例2
[0026] -种太阳能贮水箱用防腐涂料，原料以重量份计包括：聚醋酸乙烯树脂6份，热固 性丙烯酸树脂3份，双酚A型环氧树脂4份，2,4-二甲基苯甲酸乙酯5份，硅溶胶4份，铁粉 5份，四乙氧基硅烷3份，甲基三乙氧基硅烷2份，二乙基甲苯二胺4份，甲基丙烯酸二甲胺 基乙酯2份，氮化硼4份，炭黑2份，玻璃鳞片4份，有机酸盐3份，颜料2份，二甲苯5份， 正丁醇7份。
[0027] 上述铁粉的粒径在2. 4 μ m,有机酸盐为异锌酸锌；颜料为磷酸锌。
[0028] 上述太阳能贮水箱用防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0029] 步骤1，将聚醋酸乙烯树脂、热固性丙烯酸树脂、2,4_二甲基苯甲酸乙酯、硅溶胶、 四乙氧基娃烧和二甲苯混合，400rpm搅拌20min，研磨至细度在150目，得混合液；
[0030] 步骤2,将双酚A型环氧树脂、铁粉、甲基三乙氧基硅烷、二乙基甲苯二胺、甲基丙 烯酸二甲胺基乙酯、氮化硼和炭黑加至步骤1所得混合液中，400rpm搅拌20min，然后在 100°C、0. 12MPa条件下真空脱水lh，得混合物；
[0031] 步骤3,将玻璃鳞片、有机酸盐、颜料和正丁醇加至步骤2所得混合物中，500rpm搅 拌30min，研磨至细度在100目以下，即得。
[0032] 实施例3
[0033] -种太阳能贮水箱用防腐涂料，原料以重量份计包括：聚醋酸乙烯树脂9份，热固 性丙烯酸树脂7份，双酚A型环氧树脂8份，2,4-二甲基苯甲酸乙酯10份，硅溶胶9份，铁 粉9份，四乙氧基硅烷8份，甲基三乙氧基硅烷6份，二乙基甲苯二胺8份，甲基丙烯酸二甲 胺基乙酯5份，氮化硼8份，炭黑6份，玻璃鳞片7份，有机酸盐7份，颜料5份，二甲苯9份， 正丁醇10份。
[0034] 上述铁粉的粒径在1. 8 μ m ;有机酸盐为环烷酸锌；颜料为云母氧化铁。
[0035] 上述太阳能贮水箱用防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0036] 步骤1，将聚醋酸乙烯树脂、热固性丙烯酸树脂、2,4_二甲基苯甲酸乙酯、硅溶胶、 四乙氧基娃烧和二甲苯混合，330rpm搅拌24min，研磨至细度在150目，得混合液；
[0037] 步骤2,将双酚A型环氧树脂、铁粉、甲基三乙氧基硅烷、二乙基甲苯二胺、甲基丙 烯酸二甲胺基乙酯、氮化硼和炭黑加至步骤1所得混合液中，370rpm搅拌22min，然后在 95°C、0. 09MPa条件下真空脱水I. 5h，得混合物；
[0038] 步骤3,将玻璃鳞片、有机酸盐、颜料和正丁醇加至步骤2所得混合物中，450rpm搅 拌35min，研磨至细度在100目以下，即得。
[0039] 实施例4
[0040] 一种太阳能贮水箱用防腐涂料，原料以重量份计包括：聚醋酸乙烯树脂7份，热固 性丙烯酸树脂6份，双酚A型环氧树脂5份，2,4-二甲基苯甲酸乙酯9份，硅溶胶8份，铁粉 7份，四乙氧基硅烷4份，甲基三乙氧基硅烷3份，二乙基甲苯二胺6份，甲基丙烯酸二甲胺 基乙酯3份，氮化硼7份，炭黑5份，玻璃鳞片5份，有机酸盐6份，颜料3份，二甲苯8份， 正丁醇9份。
[0041] 上述铁粉的粒径在I. 5 μ m ;有机酸盐为异锌酸锌；颜料为三聚磷酸二氢错。
[0042] 上述太阳能贮水箱用防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0043] 步骤1，将聚醋酸乙烯树脂、热固性丙烯酸树脂、2,4_二甲基苯甲酸乙酯、硅溶胶、 四乙氧基娃烧和二甲苯混合，300rpm搅拌30min，研磨至细度在150目，得混合液；
[0044] 步骤2,将双酚A型环氧树脂、铁粉、甲基三乙氧基硅烷、二乙基甲苯二胺、甲基丙 烯酸二甲胺基乙酯、氮化硼和炭黑加至步骤1所得混合液中，400rpm搅拌20min，然后在 90°C、0. 12MPa条件下真空脱水lh，得混合物；
[0045] 步骤3,将玻璃鳞片、有机酸盐、颜料和正丁醇加至步骤2所得混合物中，400rpm搅 拌40min，研磨至细度在100目以下，即得。
[0046] 实施例5
[0047] -种太阳能贮水箱用防腐涂料，原料以重量份计包括：聚醋酸乙烯树脂10份，热 固性丙烯酸树脂8份，双酚A型环氧树脂9份，2,4-二甲基苯甲酸乙酯12份，硅溶胶10份， 铁粉11份，四乙氧基硅烷9份，甲基三乙氧基硅烷7份，二乙基甲苯二胺10份，甲基丙烯酸 二甲胺基乙酯6份，氮化硼9份，炭黑7份，玻璃鳞片9份，有机酸盐8份，颜料6份，二甲苯 12份，正丁醇13份。
[0048] 上述铁粉的粒径在3 μ m ;有机酸盐为环烷酸锌；颜料为云母氧化铁。
[0049] 上述太阳能贮水箱用防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0050] 步骤1，将聚醋酸乙烯树脂、热固性丙烯酸树脂、2,4_二甲基苯甲酸乙酯、硅溶胶、 四乙氧基娃烧和二甲苯混合，400rpm搅拌20min，研磨至细度在150目，得混合液；
[0051] 步骤2,将双酚A型环氧树脂、铁粉、甲基三乙氧基硅烷、二乙基甲苯二胺、甲基丙 烯酸二甲胺基乙酯、氮化硼和炭黑加至步骤1所得混合液中，300rpm搅拌30min，然后在 100°C、0. 08MPa条件下真空脱水2h，得混合物；
[0052] 步骤3,将玻璃鳞片、有机酸盐、颜料和正丁醇加至步骤2所得混合物中，500rpm搅 拌30min，研磨至细度在100目以下，即得。
[0053] 对比例1
[0054] 本实施例与实施例2的区别在于：本实施例的涂料中不含有甲基丙烯酸二甲胺基 乙酯，具体如下：
[0055] -种太阳能贮水箱用防腐涂料，原料以重量份计包括：聚醋酸乙烯树脂6份，热固 性丙烯酸树脂3份，双酚A型环氧树脂4份，2,4-二甲基苯甲酸乙酯5份，硅溶胶4份，铁粉 5份，四乙氧基硅烷3份，甲基三乙氧基硅烷2份，二乙基甲苯二胺4份，氮化硼4份，炭黑2 份，玻璃鳞片4份，有机酸盐3份，颜料2份，二甲苯5份，正丁醇7份。
[0056] 上述铁粉的粒径在2. 4 μ m,有机酸盐为异锌酸锌；颜料为磷酸锌。
[0057] 上述太阳能贮水箱用防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0058] 步骤1，将聚醋酸乙烯树脂、热固性丙烯酸树脂、2,4_二甲基苯甲酸乙酯、硅溶胶、 四乙氧基娃烧和二甲苯混合，400rpm搅拌20min，研磨至细度在150目，得混合液；
[0059] 步骤2,将双酚A型环氧树脂、铁粉、甲基三乙氧基硅烷、二乙基甲苯二胺、氮化硼 和炭黑加至步骤1所得混合液中，400rpm搅拌20min，然后在100°C、0. 12MPa条件下真空脱 水Ih，得混合物；
[0060] 步骤3,将玻璃鳞片、有机酸盐、颜料和正丁醇加至步骤2所得混合物中，500rpm搅 拌30min，研磨至细度在100目以下，即得。
[0061] 将实施例1至5所得涂料及对比例1所得涂料进行性能测试。
[0062] 1.被涂基材试样的制备
[0063] A3钢试样，用于模拟在恒温80°C热自来水环境中的浸泡试验。规格： 75mmX 150mmX 2mm,经粗砂布、0#?5#金相砂纸彻底打磨至无氧化皮、铁锈，用无水乙醇除 水、丙酮除油，干燥后放入干燥器中以备涂覆。
[0064] 马口铁试样，用于实验室加速浸泡及力学性能试验。规格50mmX120mmX0.2? 0. 3mm，经200#砂纸充分打磨至基体呈金属色泽（无锈、无镀锌层），用丙酮清洗试样表面， 干燥后放入干燥器中以备涂覆。
[0065] 2.耐水性（80°C )、耐热性、耐温变试验
[0066] 米用刷涂法在A3钢试样表面进彳丁涂覆；固化后涂层干I旲总厚度为180?200 μ m。
[0067] (1)耐水性试验
[0068] 将试样分别放入盛有自来水的玻璃容器中，密闭，恒温80°C，历经30d后观察漆膜 的变化情况。
[0069] (2)耐热性试验
[0070] 将试样在l〇〇°C的沸水中煮6h后，取出并观察漆膜的变化情况。
[0071] (3)耐温变试验
[0072] 将试样在KKTC的沸水煮Imin后，迅速取出投入到20°C的冷水中，如此往复循环， 经60民循环60次后，取出并观察试样的变化情况。
[0073] 3.加速浸泡试验及涂层力学性能试验
[0074] 用涂膜涂覆器在马口铁试板上分别涂覆各试样，干膜厚度为60 μ m左右，完全固 化后各试样在80°C、5% NaCl溶液中经加速浸泡7d后进行漆膜鼓泡、锈蚀等级的评定和湿 态附着力测试，同时测干态附着力以做对比。
[0075] 漆膜干湿态附着力、柔韧性、耐冲击性测定分别参照GB/T9286-1998、GB/ T1731-93、GB/T1732-93 ;涂层表面鼓泡等级、锈蚀等级分别参照ASTMD714-87、 ASTMD610-85。
[0076] 结果如下：
[0077] 耐蚀性能试验结果
[0078]
【权利要求】
1. 一种太阳能贮水箱用防腐涂料，其特征在于：原料以重量份计包括：聚醋酸乙烯树 脂3?10份，热固性丙烯酸树脂1?8份，双酚A型环氧树脂2?9份，2,4-二甲基苯甲酸 乙酯4?12份，硅溶胶2?10份，铁粉3?11份，四乙氧基硅烷2?9份，甲基三乙氧基 硅烷1?7份，二乙基甲苯二胺3?10份，甲基丙烯酸二甲胺基乙酯1?6份，氮化硼2? 9份，炭黑1?7份，玻璃鳞片3?9份，有机酸盐2?8份，颜料1?6份，二甲苯3?12 份，正丁醇5?13份。
2. 根据权利要求1所述的太阳能贮水箱用防腐涂料，其特征在于：原料以重量份计包 括：聚醋酸乙烯树脂6?9份，热固性丙烯酸树脂3?7份，双酚A型环氧树脂4?8份，2， 4-二甲基苯甲酸乙酯5?10份，硅溶胶4?9份，铁粉5?9份，四乙氧基硅烷3?8份， 甲基三乙氧基硅烷2?6份，二乙基甲苯二胺4?8份，甲基丙烯酸二甲胺基乙酯2?5份， 氮化硼4?8份，炭黑2?6份，玻璃鳞片4?7份，有机酸盐3?7份，颜料2?5份，二 甲苯5?9份，正丁醇7?10份。
3. 根据权利要求1或2所述的太阳能贮水箱用防腐涂料，其特征在于：所述铁粉的粒 径在0? 5?3 y m。
4. 根据权利要求1或2所述的太阳能贮水箱用防腐涂料，其特征在于：所述有机酸盐 为环烧酸锌或异锌酸锌。
5. 根据权利要求1或2所述的太阳能贮水箱用防腐涂料，其特征在于：所述颜料为三 聚磷酸二氢铝、磷酸锌或云母氧化铁。
6. 权利要求1或2所述的太阳能贮水箱用防腐涂料的制备方法，其特征在于：包括以 下步骤： 步骤1，将聚醋酸乙烯树脂、热固性丙烯酸树脂、2,4_二甲基苯甲酸乙酯、硅溶胶、四乙 氧基娃烧和二甲苯混合，300?400rpm搅拌20?30min，研磨至细度在150目，得混合液； 步骤2,将双酚A型环氧树脂、铁粉、甲基三乙氧基硅烷、二乙基甲苯二胺、甲基丙烯酸 二甲胺基乙酯、氮化硼和炭黑加至步骤1所得混合液中，300?400rpm搅拌20?30min，然 后在90?10(TC条件下真空脱水，得混合物； 步骤3,将玻璃鳞片、有机酸盐、颜料和正丁醇加至步骤2所得混合物中，400?500rpm 搅拌30?40min，研磨至细度在100目以下，即得。
7. 根据权利要求6所述的太阳能贮水箱用防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤2 中真空脱水的真空度为0. 08?0. 12MPa。
8. 根据权利要求6所述的太阳能贮水箱用防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤2 中真空脱水时间为1?2h。
【文档编号】C09D131/04GK104371447SQ201410642857
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】黄新东, 刘天人 申请人:无锡中洁能源技术有限公司