一种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料及其制备方法，其原料组成按质量百分比为：环氧树脂50-60份、铝锌硅合金粉20-30份、纳米成核剂3-5份、硅烷偶联剂1-2份、分散剂1-2份、固化剂2-4份、增韧剂2-4份、流平剂1-2份、颜填料10-15份。其制备方法为：将铝锌硅合金粉、纳米成核剂，分散剂与颜填料充分混合后加入硅烷偶联剂，搅拌超声分散，得到甲组分；将环氧树脂、固化剂、增韧剂、流平剂混合后在80℃烘干20分钟降低温度至常温得到乙组份；甲乙组份共混后放入挤出机熔融挤出并粉碎、筛分。本发明涂料耐热、耐磨、耐冲击，可长期保护钢结构各类腐蚀介质的侵蚀。
【专利说明】一种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于粉末涂料【技术领域】，具体涉及一种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料。
【背景技术】
[0002] 我国海域广阔，海洋资源丰富，特别是近年来国家对海洋开发重视程度的不断提 高，海洋经济快速发展，造船工业也随之兴起，海洋油气资源输送管道和船舶用涂料的市场 前景非常乐观，要求也越来越高。
[0003] 此领域现有的涂料主要分为金属基和树脂基两大类。金属基涂料中目前比较先进 的是以铝锌硅合金粉末为基体，采用溶液制备法，最后得到乳液状的涂料的方法，此种涂料 在海洋气候工程装备中应用比较广泛；而树脂基涂料主要是环氧树脂涂料，采用熔融制备 法，最后得到的是粉末状的涂料，在舰船防护中起重要作用，特别是在船壳、水线和甲板等 部位；此外，金属树脂基复合涂料中，现有的环氧富锌涂料是一种耐腐蚀性能优异的重防腐 涂料，是目前海底管道防腐应用最广的一类涂料。
[0004] 然而，单一的金属基和树脂基涂料存在很大缺陷，如铝锌硅涂料存在自腐蚀电流 导致防腐性能下降，乳液状涂料不好长期储存等问题；环氧树脂涂料存在耐磨耐冲击性能 差，耐热性能差等问题。而复合涂料中，现有的环氧富新涂料中锌为牺牲性阳极，在焊接时 会产生大量氧化锌雾气，危害作业人员生命健康。锌在涂料中的含量通常大于70 %，导致涂 层中锌粉含量过高，涂层容易多孔，附着力下降，影响上层涂料和富锌涂层之间的结合力， 使涂层的防腐蚀性能降低，影响其在海底的使用寿命和安全性。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是针对现有单一金属基和树脂基涂料的不足，提供一种耐磨耐冲击， 具有更好的防腐蚀性能的金属树脂基复合粉末涂料。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，由下述重量份的原料组成：环氧树脂50-60 份、铝锌硅合金粉20-30份、纳米成核剂3-5份、硅烷偶联剂1-2份、分散剂1-2份、固化剂 1-2份、增韧剂2-4份、流平剂1-2份、颜填料10-15份。
[0008] 所述的颜填料是由下述重量份的原料组成的：滑石粉3-5份，碳酸钙4-5份，钛白 粉1-2份、石英粉1-1. 5份、磷酸锌1-1. 5份。
[0009] 所述环氧树脂为E-12型环氧树脂，平均环氧当量在600-1000之间。
[0010] 所述的铝锌硅合金粉成份为Al-Zn-Si-Mg-Re-X，其中X为Ti、Ni、Mn的一种，铝锌 娃合金粉呈鳞片状，厚为〇. 1-1 U m,片径为2-25 ii m。
[0011] 所述的铝锌硅合金粉的各成分的质量百分比为：A1 :45?69%、Si :0. 2?3%， RE :0? 02 ?0? 9%，Mg :0? 1 ?0? 55%、X :0? 6 ?1. 2%。
[0012] 所述纳米成核剂为纳米氧化锌，纳米三氧化二铝，纳米二氧化硅，纳米蒙脱土，纳 米有机蒙脱土一种或几种的混合物。
[0013] 所述娃烧偶联剂为乙稀基二甲氧基娃烧，氣丙基二乙氧基娃烧，苯乙稀基二甲氧 基娃烧，3_丙稀醜氧丙基二甲氧基娃烧，3_氛丙基二乙氧基娃烧，双（二乙氧基甲娃烧丙 基）四硫化物一种或几种的混合物。
[0014] 所述分散剂为水玻璃、六偏磷酸钠、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、脂肪酸聚乙二醇 酯一种或几种的混合物。
[0015] 所述固化剂为二甲基咪唑，双氰胺，酚醛树脂，聚酯树脂一种或几种的混合物。
[0016] 所述增韧剂为聚乙烯醇缩丁醛，聚烯烃弹性体，聚丁二酸丁二酯一种或几种的混 合物。
[0017] 所述流平剂为氢化蓖麻油，醋丁纤维素，聚丙烯酸酯一种或几种的混合物。
[0018] 本发明的另一个目的是提供上述铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料的制备方法。
[0019] 一种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将 铝锌硅合金粉、纳米成核剂、分散剂与颜填料充分混合后加入硅烷偶联剂，在500转/分的 转速下，搅拌5分钟，并在80-100HZ超声下分散10分钟，得到甲组分；将环氧树脂、固化剂、 增韧剂、流平剂混合后在80°C烘干20分钟降低温度至常温得到乙组份；甲乙组份共混后放 入挤出机熔融挤出并粉碎、筛分，既得所述铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料。
[0020] 本发明的有益效果是：
[0021] 本发明采用铝锌硅与环氧树脂为基体制备复合粉末涂料。此方法制备的粉末涂料 可以采用180°c加热喷涂的方式形成最终的涂层，环氧树脂会熔融固化成膜，而铝锌硅合金 粉末会均匀分散在环氧树脂膜中。解决了单一的铝锌硅和环氧树脂涂料各自的缺点，相比 于铝锌硅涂料，本发明涂料通过树脂隔绝了铝锌硅合金粉，从而解决了其自腐蚀电流的问 题，并且为粉末形态，相比于乳液形态更利于长期储存；相比于环氧涂料，本发明涂料采用 合金粉末分散于树脂中增强了强度刚度以及耐磨耐冲击性能，同时提高了其耐热性能；同 时铝锌硅与环氧复合无机与有机结合增加了其耐腐蚀种类，更进一步提高其耐腐蚀能力。 另外相比于环氧富锌涂料大量降低了其锌的比重，降低了有害雾气的产生量，并且增加了 其附着力、提高了防腐性能以及使用寿命。本发明涂料大大扩展了其使用范围，在海洋工程 装备，船舶，海洋运输管道等各方面都可以运用，并可以加以拓展运用与长期保护钢结构各 类腐蚀介质的侵蚀。
[0022] 本发明中的纳米成核剂能进一步提高涂料的耐磨耐冲击性能，改善其耐热性能； 硅烷偶联剂提高树脂与合金的结合性；分散剂能提高铝锌硅在树脂中的分散性使其在成膜 后铝锌硅合金粉末能均匀的分散于膜中；增韧剂能改善涂料的脆性；流平剂能使形成的涂 料表面平整、光洁度高；颜填料能降低涂料成本，同时提高耐磨性能和改变涂料颜色。
[0023] 综上，本发明涂料可长期保护钢结构各类腐蚀介质的侵蚀，耐热、耐磨、耐冲击、成 本低，是一种综合性能优良的防腐涂料。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
[0025] 实施例1
[0026] -种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，由下述重量份的原料组成：
[0027] E-12型环氧树脂50份（环氧当量800)、铝锌硅合金粉30份（A1:45 %，Si: 3 %，R e: 0. 02 %，Mg: 0. 1 %，X: 0. 6 %，Zn:余量）、纳米蒙脱土 3份、乙烯基三甲氧基硅烷1份、水玻 璃1份、二甲基咪唑1份、聚乙烯醇缩丁醛3份、氢化蓖麻油1份、颜填料10份。
[0028] 上述颜填料是由下述重量份的原料组成的：
[0029] 滑石粉3份，碳酸钙4份，钛白粉1份、石英粉1份、磷酸锌1份。
[0030] 上述铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料的制备方法为：将铝锌硅合金粉、纳米蒙脱土、 水玻璃与颜填料充分混合后加入乙烯基三甲氧基硅烷，在500转/分的转速下，搅拌5分 钟，并在80Hz超声下分散10分钟，得到甲组分；将E-12型环氧树脂、二甲基咪唑、聚乙烯醇 缩丁醛、氢化蓖麻油混合后在80°C烘干20分钟降低温度至常温得到乙组份；甲乙组份共混 后放入挤出机熔融挤出并粉碎、筛分，既得所述铝锌硅环氧复合粉末耐热防腐涂料。
[0031] 实施例2
[0032] -种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，由下述重量份的原料组成：
[0033] E-12型环氧树脂55份（环氧当量600)、铝锌硅合金粉25份（A1:69%，Si :0.2% ，Re:0. 9%，Mg:0. 55%，X:1. 2%，Zn:余量）、纳米氧化锌3份、氨丙基三乙氧基硅烷2份、六 偏磷酸钠1份、双氰胺1份、聚烯烃弹性体2份、醋丁纤维素1份、颜填料10份。
[0034] 上述颜填料是由下述重量份的原料组成的：
[0035] 滑石粉3份，碳酸钙4份，钛白粉1份、石英粉1份、磷酸锌1份。
[0036] 上述铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料的制备方法为：将铝锌硅合金粉、纳米氧化锌、 六偏磷酸钠与颜填料充分混合后加入氨丙基三乙氧基硅烷，在500转/分的转速下，搅拌5 分钟，并在90Hz超声下分散10分钟，得到甲组分；将E-12型环氧树脂、双氰胺、聚烯烃弹性 体、醋丁纤维素混合后在80°C烘干20分钟降低温度至常温得到乙组份；甲乙组份共混后放 入挤出机熔融挤出并粉碎、筛分，既得所述铝锌硅环氧复合粉末耐热防腐涂料。
[0037] 实施例3
[0038] -种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，由下述重量份的原料组成：
[0039] E-12型环氧树脂55份（环氧当量800)、铝锌硅合金粉20份（A1:50%，Si :1. 5% ，Re:0. 4%，Mg:0. 3%，X:0. 9%，Zn:余量）、纳米三氧化二铝4份、苯乙烯基三甲氧基硅烷1 份、三乙基己基磷酸1份、酚醛树脂1份、聚丁二酸丁二酯2份、聚丙烯酸酯1份、颜填料15 份。
[0040] 上述颜填料是由下述重量份的原料组成的：
[0041] 滑石粉5份，碳酸钙5份，钛白粉2份、石英粉1. 5份、磷酸锌1. 5份。
[0042] 上述铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料的制备方法为：将铝锌硅合金粉、纳米三氧化 二铝、三乙基己基磷酸与颜填料充分混合后加入苯乙烯基三甲氧基硅烷，在500转/分的 转速下，搅拌5分钟，并在100Hz超声下分散10分钟，得到甲组分；将E-12型环氧树脂、酚 醛树脂、聚丁二酸丁二酯、聚丙烯酸酯混合后在80°C烘干20分钟降低温度至常温得到乙组 份；甲乙组份共混后放入挤出机熔融挤出并粉碎、筛分，既得所述铝锌硅环氧复合粉末耐热 防腐涂料。
[0043] 实施例4
[0044] 一种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，由下述重量份的原料组成：
[0045] E-12型环氧树脂60份（环氧当量1000)、铝锌硅合金粉20份（A1:60%，Si :2%，R e:0. 9%，Mg:0. 4%，X:0. 8%，Zn:余量）、纳米二氧化硅3份、3-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷 1份、甲基戊醇1份、聚酯树脂1份、聚乙烯醇缩丁醛3份、氢化蓖麻油1份、颜填料10份。
[0046] 上述颜填料是由下述重量份的原料组成的：
[0047] 滑石粉3份，碳酸钙4份，钛白粉1份、石英粉1份、磷酸锌1份。
[0048] 上述铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料的制备方法为：将铝锌硅合金粉、纳米二氧化 硅、甲基戊醇与颜填料充分混合后加入3-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，在500转/分的转 速下，搅拌5分钟，并在90Hz超声下分散10分钟，得到甲组分；将E-12型环氧树脂、聚酯树 月旨、聚乙烯醇缩丁醛、氢化蓖麻油混合后在80°C烘干20分钟降低温度至常温得到乙组份； 甲乙组份共混后放入挤出机熔融挤出并粉碎、筛分，既得所述铝锌硅环氧复合粉末耐热防 腐涂料。
[0049] 实施例5
[0050] -种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，由下述重量份的原料组成：
[0051] E-12型环氧树脂50份（环氧当量800)、铝锌硅合金粉25份（A1:65%，Si :2. 5% ，Re:0. 4%，Mg:0. 35%，X: 1%，Zn:余量）、纳米有机蒙脱土 5份、3-氨丙基三乙氧基硅烷1 份、脂肪酸聚乙二醇酯1份、二甲基咪唑2份、聚乙烯醇缩丁醛4份、氢化蓖麻油1份、颜填 料11份。
[0052] 上述颜填料是由下述重量份的原料组成的：
[0053] 滑石粉4份，碳酸钙4份，钛白粉1份、石英粉1份、磷酸锌1份。
[0054] 上述铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料的制备方法为：将铝锌硅合金粉、纳米有机蒙 脱土、脂肪酸聚乙二醇酯与颜填料充分混合后加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，在500转/分 的转速下，搅拌5分钟，并在80Hz超声下分散10分钟，得到甲组分；将E-12型环氧树脂、二 甲基咪唑、聚乙烯醇缩丁醛、氢化蓖麻油混合后在80°C烘干20分钟降低温度至常温得到乙 组份；甲乙组份共混后放入挤出机熔融挤出并粉碎、筛分，既得所述铝锌硅环氧复合粉末耐 热防腐涂料。
[0055] 实施例6
[0056] -种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，由下述重量份的原料组成：
[0057] E-12型环氧树脂52份（环氧当量1000)、铝锌硅合金粉20份（A1:55%，Si: 1 %， Re:0. 1%，Mg:0. 25%，X:0. 7%，Zn:余量）、纳米蒙脱土4份、双（三乙氧基甲硅烷丙基）四 硫化物1份、水玻璃1份、二甲基咪唑1份、聚乙烯醇缩丁醛3份、氢化蓖麻油2份、颜填料 13份。
[0058] 上述颜填料是由下述重量份的原料组成的：
[0059] 滑石粉4份，碳酸钙5份，钛白粉2份、石英粉1份、磷酸锌1份。
[0060] 上述铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料的制备方法为：将铝锌硅合金粉、纳米蒙脱土、 水玻璃与颜填料充分混合后加入双（三乙氧基甲硅烷丙基）四硫化物，在500转/分的转 速下，搅拌5分钟，并在100Hz超声下分散10分钟，得到甲组分；将E-12型环氧树脂、二甲 基咪唑、聚乙烯醇缩丁醛、氢化蓖麻油混合后在80°C烘干20分钟降低温度至常温得到乙组 份；甲乙组份共混后放入挤出机熔融挤出并粉碎、筛分，既得所述铝锌硅环氧复合粉末耐热 防腐涂料。
[0061] 将实施例1?6提供的铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料进行性能测试，如表1 :
[0062] 表1实施例1?6的性能测试结果
[0063]
【权利要求】
1. 一种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，其特征在于：由下述重量份的原料组成：环氧 树脂50-60份、铝锌硅合金粉20-30份、纳米成核剂3-5份、硅烷偶联剂1-2份、分散剂1-2 份、固化剂1-2份、增韧剂2-4份、流平剂1-2份、颜填料10-15份。
2. 如权利要求1所述的铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，其特征在于：所述的颜填料是 由下述重量份的原料组成的：滑石粉3-5份，碳酸钙4-5份，钛白粉1-2份、石英粉1-1. 5份、 磷酸锌1-1. 5份。
3. 如权利要求1所述的铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，其特征在于：所述环氧树脂为 E-12型环氧树脂，平均环氧当量在600-1000之间。
4. 如权利要求1所述的铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，其特征在于：所述的铝锌硅合 金粉成份为Al-Zn-Si-Mg-Re-X，其中X为Ti、Ni、Mn的一种，铝锌硅合金粉呈鳞片状，厚为 0? 1-1 U m，片径为 2-25 u m。
5. 如权利要求4所述的铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，其特征在于：所述的铝锌硅合 金粉的各成分的质量百分比为41:45?69%、51:0.2?3%，1?:0.02?0.9%，]\% :0.1? 0? 55%、X :0? 6 ?1. 2%。
6. 如权利要求1所述的铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，其特征在于：所述纳米成核剂 为纳米氧化锌，纳米三氧化二铝，纳米二氧化硅，纳米蒙脱土，纳米有机蒙脱土一种或几种 的混合物。
7. 如权利要求1所述的铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂 为乙稀基二甲氧基娃烧，氛丙基二乙氧基娃烧，苯乙稀基二甲氧基娃烧，3_丙稀醜氧丙基二 甲氧基硅烷，3-氨丙基三乙氧基硅烷，双（三乙氧基甲硅烷丙基）四硫化物一种或几种的混 合物。
8. 如权利要求1所述的铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，其特征在于：所述分散剂为水 玻璃、六偏磷酸钠、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、脂肪酸聚乙二醇酯一种或几种的混合物。
9. 如权利要求1所述的铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，其特征在于：所述固化剂为二 甲基咪唑，双氰胺，酚醛树脂，聚酯树脂一种或几种的混合物。
10. 如权利要求1所述的铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，其特征在于：所述增韧剂为聚 乙烯醇缩丁醛，聚烯烃弹性体，聚丁二酸丁二酯一种或几种的混合物。
11. 如权利要求1所述的铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料，其特征在于：所述流平剂为氢 化蓖麻油，醋丁纤维素，聚丙烯酸酯一种或几种的混合物。
12. -种铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将铝 锌硅合金粉、纳米成核剂、分散剂与颜填料充分混合后加入硅烷偶联剂，在500转/分的转 速下，搅拌5分钟，并在80-lOOHz超声下分散10分钟，得到甲组分；将环氧树脂、固化剂、增 韧剂、流平剂混合后在80°C烘干20分钟降低温度至常温得到乙组份；甲乙组份共混后放入 挤出机熔融挤出并粉碎、筛分，既得所述铝锌硅环氧复合粉末防腐涂料。
【文档编号】C09D5/03GK104449223SQ201410688218
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】姚正军, 姚芮, 周金堂, 罗西希, 林玉划 申请人:南京航空航天大学