一种含有氮化硅的有机‑无机复合防腐涂料及制备方法与流程

文档序号:11278120

本发明涉及一种用于钢结构防腐的水性防腐涂料及制备方法,尤其涉及一种含有改性氮化硅纳米粉体的、用于金属表面防腐的水性有机-无机复合防腐涂料及制备方法。



背景技术:

很难想象如果现代社会没有金属和涂料,我们的日常生活会是何种模样。目前金属腐蚀造成的损失占行业总产值的6-8%。而通过应用得当的防腐技术,30-40%的腐蚀损失是可以避免发生和挽回的。在防腐措施中,涂覆防腐涂料又是最广泛的措施。

氮化硅作为一种新型陶瓷纳米材料,其具有优异的化学稳定性和电绝缘性、密度大、膨胀系数小、硬度大、化学性能稳定以及比表面积大等优点。氮化硅在材料中表现出和电绝缘性好等特点。单纯的氮化硅纳米粉体在涂料体系中的分散性差、易团聚,无法发挥出氮化硅的优良性能。同时,传统的有机涂膜,其机械性能、稳定性能也都存在提高空间。涂料的防护机理主要是通过物理屏蔽、缓蚀作用和电化学保护作用实现防腐蚀作用。将改性氮化硅粉体应用在涂料中,通过改性引入新的目的基团,参与成膜反应,与涂膜成为一个整体,提高涂膜的耐水性和耐候性;提高漆膜的物理机械强度,使漆膜的耐磨性、硬度和耐久性得到提高;其化学稳定性和电绝缘性,则赋予了涂膜热稳定性,提高了防腐蚀性能。



技术实现要素:

本发明首要目的在于提供一种含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料。

本发明再一目的在于提供一种含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料的制备方法。

本发明所提供的技术方案具体如下:

一种改性氮化硅纳米粉体浆料的制备方法,包括以下步骤:

(1)将氮化硅粉体分散在甲苯中,得到分散液i;将硅烷偶联剂分散在甲苯中,配制成质量浓度为10-30%的溶液ii;

(2)在50-70℃恒温水浴和800-1200r/min机械搅拌条件下,缓慢向分散液i中滴加溶液ii,滴加完毕后,保温反应4-8小时;其中,滴加入分散液i的硅烷偶联剂为氮化硅质量的0.5-3%;

(3)反应结束后,抽滤,洗涤,60-90℃真空干燥2-4h,得到改性氮化硅粉体;将改性氮化硅粉体配制成质量分数为30-70%的水分散液,磨研磨至细度要求,即得到改性氮化硅纳米粉体浆料。

所述的硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

所述的分散液i通过以下方式得到:向甲苯中加入氮化硅粉体,先利用高速分散机分散15-30min,再超声分散20-40min,即成。

步骤(2)的滴加速度控制在1-5ml/min。

一种含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料,由以下质量百分比的原料制备而成:改性氮化硅纳米粉体浆料1-10%,填料5-20%,分散剂0.05-1.5%,润湿流平剂0.05-1.5%,消泡剂0.05-1.5%,杀菌剂0.05-1%,水1-10%,乳液35-65%,固化剂10-20%;

所述的改性氮化硅纳米粉体浆料由上述制备方法制备而成。

所述的填料通过以下方式制备得到:将云母氧化铁、云母粉、玻璃鳞片、滑石粉、重质碳酸钙中的一种或几种配制成质量分数为60-80%的水分散浆料,锥形磨研磨至细度要求,即成。

所述的乳液为环氧乳液、环氧-硅丙乳液、有机硅改性环氧乳液中的一种或几种。

上述含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料在防腐领域的应用。

本发明的原理如下:

本发明通过将化学改性后的氮化硅纳米粉体加入涂料中,与涂膜成为一个整体,提高涂膜的耐水性和耐候性、耐磨性和硬度、热稳定性和防腐蚀性能。这是因为环氧树脂本身是交联度很高的热固性树脂,其裂缝扩展属于典型的脆性扩展,其耐冲击能力较差,柔韧性一般,比较脆,耐热性也较差,固化过程易产生裂纹,改性氮化硅纳米粉体浆料参与成膜后,则可以有效地均匀分散在最终涂膜中,将其极好的机械物理性能、热稳定性和电绝缘性等性能发挥。

与现有技术相比,本发明具有以下优点和有益效果:

(1)本发明对氮化硅进行改性时,选用甲苯作溶剂,相较于现有技术,甲苯具有较高的沸点,在反应结束后可以循环利用。

(2)本发明的制备方法工艺简单、成本低廉。

(3)本发明制得的防腐涂料只需在粗糙度在喷砂sa2.5级以上的涂装基材表面刷涂、喷涂即可,操作简便;防腐涂料室温即可固化,表干时间为60min,实干时间为8h左右。

(4)本发明制得的防腐涂料防腐性能优异、防腐时效长、机械强度高、热稳定性和化学稳定性好。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明,需要指出的是,以下所述实施例旨在便于对本发明的理解,而对其不起任何限定作用。

实施例1

本实施例中的含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料由以下质量百分数的组分组成:

水性有机硅改性环氧乳液55%

改性氮化硅纳米粉体浆料10%

云母粉5%

玻璃鳞片5%

钛白粉8%

固化树脂10%

分散剂0.5%

消泡剂0.5%

润湿流平剂1.0%

杀菌剂0.5%

水4.5%

上述含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料的制备过程包括以下步骤:

(1)称取甲苯,加入氮化硅粉体,高速分散机分散15min,超声分散40min,得到分散液i;

(2)称取甲苯,加入硅烷偶联剂,配制成10%质量浓度的溶液ii;

(3)将分散液i加入反应器中,在50℃恒温水浴和1200r/min机械搅拌条件下,缓慢滴加溶液ii,滴加速度控制在1-5ml/min,滴加完毕后,保温反应8小时,滴加的硅烷偶联剂为氮化硅质量份的0.5%;

(4)反应结束后,抽滤、洗涤去除未反应的偶联剂和副产物,在90℃真空干燥2h,得到改性氮化硅纳米粉体;将改性氮化硅粉体配置成质量份为70%的水分散液,锥形磨研磨至细度要求,即得到改性氮化硅纳米粉体浆料;

(5)将钛白粉、云母粉、玻璃鳞配制成质量分数为60%的水分散浆料,锥形磨研磨至细度要求,得到填料浆料;

(6)将改性氮化硅纳米粉体浆料、填料浆料、润湿流平剂、分散剂、消泡剂、杀菌剂、水加入乳液中,搅拌30min,加入固化树脂,搅拌均匀后,即制得含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料。

对制得的含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料进行基础性能测试,结果表1所示:

表1

实施例2

本实施例中的含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料由以下质量百分数的组分组成:

水性环氧乳液50%

改性氮化硅纳米粉体浆料15%

滑石粉5%

云母氧化铁5%

钛白粉5%

重质碳酸钙5%

固化树脂10%

分散剂0.5%

消泡剂0.5%

润湿流平剂1.0%

杀菌剂0.5%

水2.5%

上述含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料的制备过程包括以下步骤:

(1)称取甲苯,加入氮化硅粉体,高速分散机分散30min,超声分散20min,得到分散液i;

(2)称取甲苯,加入硅烷偶联剂,配制成30%质量浓度的溶液ii;

(3)将分散液i加入反应器中,在70℃恒温水浴和800r/min机械搅拌条件下,缓慢滴加溶液ii,滴加速度控制在5ml/min,滴加完毕后,保温反应4小时,滴加的硅烷偶联剂为氮化硅质量份的3%;

(4)反应结束后,抽滤、洗涤去除未反应的偶联剂和副产物,在60℃真空干燥4h,得到改性氮化硅纳米粉体;将改性氮化硅粉体配置成质量份为30%的水分散液,锥形磨研磨至细度要求,即得到改性氮化硅纳米粉体浆料;

(5)将钛白粉、云母粉、玻璃鳞配制成质量分数为60%的水分散浆料,锥形磨研磨至细度要求,得到填料浆料;

(6)将改性氮化硅纳米粉体浆料、填料浆料、润湿流平剂、分散剂、消泡剂、杀菌剂、水加入乳液中,搅拌30min,加入固化树脂,搅拌均匀后,即制得含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料。

对制得的含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料进行基础性能测试,结果表2所示:

表2

实施例3

本实施例中的含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料由以下质量百分数的组分组成:

水性环氧乳液30%

水性环氧-硅丙乳液30%

改性氮化硅纳米粉体浆料15%

钛白粉5%

重质碳酸钙5%

固化树脂10%

分散剂0.5%

消泡剂0.5%

润湿流平剂1.0%

杀菌剂0.5%

水2.5%

上述含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料的制备过程包括以下步骤:

(1)称取甲苯,加入氮化硅粉体,高速分散机分散20min,超声分散30min,得到分散液i;

(2)称取甲苯,加入硅烷偶联剂,配制成20%质量浓度的溶液ii;

(3)将分散液i加入反应器中,在60℃恒温水浴和1000r/min机械搅拌条件下,缓慢滴加溶液ii,滴加速度控制在3ml/min,滴加完毕后,保温反应6小时,滴加的硅烷偶联剂为氮化硅质量份的1.5%;

(4)反应结束后,抽滤、洗涤去除未反应的偶联剂和副产物,在75℃真空干燥3h,得到改性氮化硅纳米粉体;将改性氮化硅粉体配置成质量份为50%的水分散液,锥形磨研磨至细度要求,即得到改性氮化硅纳米粉体浆料;

(5)将钛白粉、云母粉、玻璃鳞配制成质量分数为60%的水分散浆料,锥形磨研磨至细度要求,得到填料浆料;

(6)将改性氮化硅纳米粉体浆料、填料浆料、润湿流平剂、分散剂、消泡剂、杀菌剂、水加入乳液中,搅拌30min,加入固化树脂,搅拌均匀后,即制得含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料。

对制得的含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料进行基础性能测试,结果如表3所示:

表3

实施例4

本实施例中的含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料由以下质量百分数的组分组成:

水性环氧乳液55%

改性氮化硅纳米粉体浆料(未改性氮化硅纳米粉体浆料)10%

云母粉5%

玻璃鳞片5%

钛白粉8%

固化树脂10%

分散剂0.5%

消泡剂0.5%

润湿流平剂1.0%

杀菌剂0.5%

水4.5%

上述含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料的制备过程包括以下步骤:

(1)称取甲苯,加入氮化硅粉体,高速分散机分散25min,超声分散25min,得到分散液i;

(2)称取甲苯,加入硅烷偶联剂,配制成25%质量浓度的溶液ii;

(3)将分散液i加入反应器中,在70℃恒温水浴和1100r/min机械搅拌条件下,缓慢滴加溶液ii,滴加速度控制在4ml/min,滴加完毕后,保温反应7小时,滴加的硅烷偶联剂为氮化硅质量份的2%;

(4)反应结束后,抽滤、洗涤去除未反应的偶联剂和副产物,在70℃真空干燥2.5h,得到改性氮化硅纳米粉体;将改性氮化硅粉体配置成质量份为55%的水分散液,锥形磨研磨至细度要求,即得到改性氮化硅纳米粉体浆料;

(5)将钛白粉、云母粉、玻璃鳞配制成质量分数为60%的水分散浆料,锥形磨研磨至细度要求,得到填料浆料;

(6)将改性氮化硅纳米粉体浆料、填料浆料、润湿流平剂、分散剂、消泡剂、杀菌剂、水加入乳液中,搅拌30min,加入固化树脂,搅拌均匀后,即制得含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料。

对制得的含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料进行基础性能测试,结果如表4所示:

表4

从以上实施例可以看出,本发明制备的含有氮化硅的机复合防腐涂料物理机械性能优异,防腐蚀性能优良,防腐时效长且工艺简单,可以有效保护金属基体,防止腐蚀。

以上所述的实施例仅限于本发明的技术方案要求,但并非限制于本发明,凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或等效替换均应包含在本发明的保护范围之内。

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