本发明涉及一种防腐涂料技术，具体说，涉及一种纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料及其制备方法。
背景技术：
环氧树脂材料应用在防腐涂料中时，例如在最为典型的腐蚀环境时由于海水和海洋性大气的严重腐蚀性，在盐水浸泡和紫外辐射的联合作用下，复合涂层会失去防腐的效果，其失效过程分为四个阶段：电解质溶液快速渗入；热辐射引起的涂层孔隙率增加；紫外线诱导产生的涂层内高分子键断裂破坏；末期光降解缓慢以及生成的腐蚀产物堵塞涂层空隙。其中紫外辐射对涂层的影响主要表现在两个方面：失效初期以紫外辐射所产生的热辐射破坏作用为主，后期则表现为紫外线诱导有机涂层内自由基反应，涂层会很快失效。因此，针对金属的防腐涂料，急需解决防腐涂层在高腐蚀环境下的稳定性，特别是降低紫外辐射对涂层的破坏作用。
为了提高防腐涂料的耐腐蚀能力，需要研究多种不同材料之间的配比组合，并开发新的制备方法。目前，氧化硅、氧化锌、氧化铝、蒙脱土、氧化钛、碳酸钙等纳米粉体以及碳纳米管等材料成功应用于有机涂料的改性，然而不同材料各有优劣势，特别是增强改性后的失效时间的长短，直接影响改性后防腐涂层的有效使用寿命。
纳米稀土氧化物，是一种新型多功能精细无机产品。由于其表现出许多不同于微米级块体稀土氧化物的特殊性质，例如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子效应等等，可以用于提高和改善结构陶瓷的强度、韧性，也可以改善功能陶瓷的阳离子迁移率，在半导体微波介质、气敏元件中也起到重要作用，同时其具有的较大的比表面积可以明显增强其光吸收特性。因此可极大的发挥稀土本征的活性同时减少稀土的使用量。
但是，现在涂料中对于纳米稀土氧化物的应用是一个空白。
技术实现要素：
本发明所解决的技术问题是提供一种纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料，具有良好的抗紫外性和耐气候性。
技术方案如下：
一种纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料，包括：环氧树脂、纳米稀土氧化物、硅烷偶联剂、助剂，按重量百份比计，环氧树脂100％，纳米稀土氧化物占环氧树脂重量的0.5％～5％；硅烷偶联剂占环氧树脂重量的0.01％～0.5％；助剂占环氧树脂重量的0.5％～5％。
进一步：纳米稀土氧化物粉体选用稀土元素钇、铈、镧、钕、镨、铕组成的单元素或双元素的纳米稀土氧化物。
进一步：环氧树脂选用水性环氧树脂；助剂选用分散剂、消泡剂、增强剂、催化剂、抗氧剂中的一种或几种。
进一步：硅烷偶联剂选用KH550、KH560、KH151或者KH171中至少一种。
本发明所解决的另一个技术问题是提供一种纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料及其制备方法，得到的纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料具有良好的抗紫外性和耐气候性。
技术方案如下：
一种纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料的制备方法，包括：
将硅烷偶联剂水解，得到硅醇溶液；
将纳米稀土氧化物按计量比加入硅醇溶液，加热并均匀搅拌，过滤，洗涤，烘干得到改性纳米稀土氧化物粉体；
准确称量环氧树脂和各种助剂，连同表面处理的纳米稀土氧化物加入高速搅拌混合机内，充分混合和分散，得到纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料；纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料包括环氧树脂、纳米稀土氧化物、硅烷偶联剂、助剂，按重量百份比计，环氧树脂100％，纳米稀土氧化物占环氧树脂重量的0.5％～5％；硅烷偶联剂占环氧树脂重量的0.01％～0.5％；助剂占环氧树脂重量的0.5％～5％。
进一步：水解比例为体积比1％～10％，水解温度50～80℃。
进一步：硅烷偶联剂选用KH550、KH560、KH151或者KH171中至少一种。
进一步：加热温度为60～120℃，搅拌时间为1～4小时；烘干温度为80℃～120℃，干燥时间为2～24小时。
进一步：纳米稀土氧化物粉体选用稀土元素钇、铈、镧、钕、镨、铕组成的单元素或双元素的纳米稀土氧化物。
进一步：环氧树脂选用水性环氧树脂，助剂选用分散剂、消泡剂、增强剂、催化剂、抗氧剂中的一种或几种。
与现有技术相比，本发明技术效果包括：
1、本发明采用纳米稀土氧化物对环氧树脂涂料进行改性，利用纳米氧化稀土氧化物特殊的纳米尺寸和结构，显著提高防腐涂料的抗紫外性能、耐气候老化性能以及电化学腐蚀性能，相比同样条件下制备的纯氧化铈的抗紫外性能提高25％以上，耐电化学腐蚀阻抗提高2-3个数量级以上，有利于提高涂层运行的可靠性和延长正常的保护运行周期。
2、本发明利用纳米氧化稀土氧化物特殊的纳米尺寸和结构，对环氧基防腐涂料的抗紫外性能、耐气候老化性能以及电化学腐蚀性能提高显著，相比同样条件下制备的纯氧化铈的抗紫外性能提高25％以上，耐电化学腐蚀阻抗提高2-3个数量级以上，有利于提高防腐涂层工作的可靠性和延长正常的有效周期。
具体实施方式
下面参考示例实施方式对本发明技术方案作详细说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料的制备方法，具体步骤如下：
步骤1：将硅烷偶联剂水解，得到硅醇溶液；
硅烷偶联剂选用KH550、KH560、KH151和KH171中至少一种，水解比例为体积比1％～10％，水解温度50～80℃。
步骤2：将纳米稀土氧化物按计量比加入硅醇溶液，加热并均匀搅拌，过滤，洗涤，烘干得到改性纳米稀土氧化物粉体；
加热温度为60～120℃，搅拌时间为1～4小时。烘干温度为80℃～120℃，干燥时间为2～24小时。
纳米稀土氧化物粉体为以钇、铈、镧、钕、镨、铕等稀土元素组成的单元素或双元素的纳米稀土氧化物其中的一种或几种的混合物。
纳米稀土氧化物，任一种纳米稀土氧化物，其在三维空间尺度上，至少一个维度小于100nm，具有纳米结构。
步骤3：准确称量环氧树脂和各种助剂，连同表面处理的纳米稀土氧化物加入高速搅拌混合机内，充分混合和分散，得到纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料。
环氧树脂为水性环氧树脂，助剂为分散剂、消泡剂、增强剂、催化剂、抗氧剂的一种或几种的混合物。
生产得到的纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料，包括：环氧树脂、纳米稀土氧化物、硅烷偶联剂、助剂，按重量百份比计，环氧树脂100％，纳米稀土氧化物占环氧树脂重量的0.5％～5％；硅烷偶联剂占环氧树脂重量的0.01％～0.5％；助剂占环氧树脂重量的0.5％～5％。
实施例1
本实施例中，纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料制备步骤如下：
步骤11：将0.1％硅烷偶联剂KH171水解，水解体积比例为4％，水解温度80℃得到硅醇溶液；
步骤12：将按1％纳米稀土氧化物加入硅醇溶液，80℃加热并均匀搅拌2小时，过滤，洗涤，90℃烘干12小时得到改性无机填料粉体；
步骤13：环氧树脂100％和2％助剂，连同表面处理的纳米稀土氧化物加入高速混合机内，充分混合，得到纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料。
得到的纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料涂料包括以下组分：
环氧树脂100％；
纳米稀土氧化物1％；
硅烷偶联剂0.1％；
助剂2％。
实施例2
本实施例中，纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料制备步骤如下：
步骤21：将0.2％硅烷偶联剂KH151水解，水解体积比例为5％，水解温度85℃得到硅醇溶液；
步骤22：将按1.5％纳米稀土氧化物加入硅醇溶液，75℃加热并均匀搅拌2.5小时，过滤，洗涤，80℃烘干8小时得到改性无机填料粉体；
步骤23：环氧树脂100％和2.5％助剂，连同表面处理的纳米稀土氧化物加入高速混合机内，充分混合，得到纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料。
本实施例得到的纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料包括以下组分：
环氧树脂100％；
纳米稀土氧化物1.5％；
硅烷偶联剂0.2％；
助剂2.5％。
实施例3
本实施例的一种纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料制备步骤如下：
步骤31：将0.05％硅烷偶联剂KH550水解，水解体积比例为2％，水解温度50℃得到硅醇溶液；
步骤32：将按0.5％纳米稀土氧化物加入硅醇溶液，60℃加热并均匀搅拌3小时，过滤，洗涤，100℃烘干12小时得到改性无机填料粉体；
步骤33：环氧树脂100％和1.5％助剂，连同表面处理的纳米稀土氧化物加入高速混合机内，充分混合，得到纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料。
本实施例中，得到的纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料包括以下组分：
环氧树脂100％；
纳米稀土氧化物0.5％；
硅烷偶联剂0.05％；
助剂1.5％。
实施例4
本实施例中，纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料制备步骤如下：
步骤41：将0.5％硅烷偶联剂KH560水解，水解体积比例为10％，水解温度80℃得到硅醇溶液；
步骤42：将按5％纳米稀土氧化物加入硅醇溶液，120℃加热并均匀搅拌1小时，过滤，洗涤，80℃烘干24小时得到改性无机填料粉体；
步骤43：环氧树脂100％和5％助剂，连同表面处理的纳米稀土氧化物加入高速混合机内，充分混合，得到纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料。
本实施例中，得到的纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料包括以下组分：
环氧树脂100％；
纳米稀土氧化物5％；
硅烷偶联剂0.5％；
助剂5％。
实施例5
本实施例中纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料制备步骤如下：
步骤51：将0.01％硅烷偶联剂KH171水解，水解体积比例为1％，水解温度60℃得到硅醇溶液；
步骤52：将按0.5％纳米稀土氧化物加入硅醇溶液，120℃加热并均匀搅拌1.5小时，过滤，洗涤，80℃烘干14小时得到改性无机填料粉体；
步骤53：环氧树脂100％和0.5％助剂，连同表面处理的纳米稀土氧化物加入高速混合机内，充分混合，得到纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料。
本实施例中，得到的纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料包括以下组分：
环氧树脂100％；
纳米稀土氧化物0.5％；
硅烷偶联剂0.01％；
助剂0.5％。
实施例6
本实施例中，纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料制备步骤如下：
步骤61：将0.3％硅烷偶联剂KH151水解，水解体积比例为6％，水解温度80℃得到硅醇溶液；
步骤62：将按1.2％纳米稀土氧化物加入硅醇溶液，85℃加热并均匀搅拌2.5小时，过滤，洗涤，85℃烘干12小时得到改性无机填料粉体；
步骤63：环氧树脂100％和2.4％助剂，连同表面处理的纳米稀土氧化物加入高速混合机内，充分混合，得到纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料。
本实施例中，得到的纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料包括以下组分：
环氧树脂100％；
纳米稀土氧化物1.2％；
硅烷偶联剂0.3％；
助剂2.4％。
实施例7
本实施例的一种纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料制备步骤如下：
步骤71：将0.1％硅烷偶联剂KH560水解，水解体积比例为4％，水解温度90℃得到硅醇溶液；
步骤72：将按1％纳米稀土氧化物加入硅醇溶液，70℃加热并均匀搅拌4小时，过滤，洗涤，90℃烘干10小时得到改性无机填料粉体；
步骤73：环氧树脂100％和2％助剂，连同表面处理的纳米稀土氧化物加入高速混合机内，充分混合，得到纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料；
本实施例中，得到的纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料包括以下组分：
环氧树脂100％；
纳米稀土氧化物1％；
硅烷偶联剂0.1％；
助剂2％。
本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。