一种自堵缝水性防锈涂料及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及涂料技术领域，更具体地说，涉及一种自堵缝水性防锈涂料及其制备方法。


背景技术：

[0002]
涂料，在中国传统名称为油漆。所谓涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。
[0003]
防锈涂料，是可保护金属表面免受大气、海水等的化学或电化学腐蚀的涂料。在金属表面涂上防锈涂料能够有效的避免大气中各种腐蚀性物质的直接入侵，使得最大化的延长金属使用期限。可分为物理性和化学性防锈漆两大类。前者靠颜料和漆料的适当配合，形成致密的漆膜以阻止腐蚀性物质的侵入，如铁红、铝粉、石墨防锈漆等；后者靠防锈颜料的化学抑锈作用，如红丹、锌黄防锈漆等。用于桥梁、船舶、管道等金属的防锈。
[0004]
但是现有的防锈涂料普遍存在耐候性能不佳，易脱落，不适应复杂、恶劣环境的特点，尤其是遇到裂缝等现象时，防锈效果急剧下降，无法对金属表面的进行有效防锈。


技术实现要素：

[0005]
1.要解决的技术问题
[0006]
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种自堵缝水性防锈涂料及其制备方法，可以通过在水性涂料内填充自堵缝嵌球的方式，不仅可以提高涂料的强度和耐候性能，不易在金属表面脱落，同时在感知到涂层出现裂缝后，外界空气进入后迅速与感知管内的自发热材料包反应，不仅可以及时消耗掉空气内的氧气，同时反应释放出热量并通过导热碳纤维束传导至堵缝球内，定点对充气内球孔隙内的填充物质进行加热，迫使其不断分解产生气体，随着孔隙内的气压不断增大直至挤破外侧的堵缝膜层，并带动碎裂后的堵缝膜层一起向裂缝处填充，赶走裂缝内空气的同时对缝隙进行堵塞，并且堵缝膜层中的金属物质可以与外界空气反应生成致密的氧化膜，阻止空气向内部的蔓延，从而形成良好的防锈效果，延长防锈涂料的使用寿命。
[0007]
2.技术方案
[0008]
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
[0009]
一种自堵缝水性防锈涂料，包括以下重量份数计的原料：苯丙乳液30-40份、无机填料15-25份、颜料10-14份、硫酸钡3-5份、稀土金属氧化物1-3份、消泡剂0.5-1.5份、分散剂0.2-0.4份、成膜剂2-4份、去离子水15-25份和自堵缝嵌球16-24份。
[0010]
进一步的，所述无机填料为云母粉、硅灰石粉、滑石粉、高岭土或和膨润土中的任意一种或者组合物。
[0011]
进一步的，所述颜料为氧化铁红、钛白粉、炭黑、氧化铝粉中的任意一种。
[0012]
进一步的，所述稀土金属氧化物为氧化镧和氧化铈中的任意一种或者组合物。
[0013]
进一步的，所述消泡剂为磷酸三丁酯或水性硅油，所述分散剂为聚异丁烯二酸盐，所述成膜剂为乙二醇乙醚或乙二醇丁醚。
[0014]
进一步的，所述自堵缝嵌球包括堵缝球和多根感知管，且多根感知管环形阵列分布于堵缝球的外表面，感知管起到感知涂层裂缝的作用，同时提高涂料之间的紧密性，堵缝球起到提高涂料强度的同时，可以触发堵缝动作，从而阻止外界空气对内部的侵蚀。
[0015]
进一步的，所述堵缝球包括补强外球、堵缝膜层和充气内球，且堵缝膜层和补强外球依次覆盖于充气内球的外端，所述感知管包括聚丙烯中空纤维管和脆裂包膜，所述补强外球上开设有多个与聚丙烯中空纤维管相匹配的透气孔，且聚丙烯中空纤维管与透气孔连接，所述脆裂包膜包裹于聚丙烯中空纤维管远离透气孔的一端，补强外球具有较高的强度来起到支撑和定形作用，堵缝膜层则用来将活泼性金属粉末在充气内球外侧均匀分布，充气内球用来触发堵缝动作，脆裂包膜在正常状态下对聚丙烯中空纤维管进行包裹防护，避免外界涂料成分进入到聚丙烯中空纤维管内造成堵塞，而在受到冲击时会碎裂对聚丙烯中空纤维管进行开放。
[0016]
进一步的，所述堵缝膜层上镶嵌有多个延伸至聚丙烯中空纤维管内的导热碳纤维束，所述导热碳纤维束远离堵缝膜层一端包裹有自发热材料包，自发热材料包可以与外界进来的空气进行氧化反应，并产生一定的热量通过导热碳纤维束传导至堵缝膜层处，然后定点对内部的充气内球进行加热从而精确触发堵缝动作。
[0017]
进一步的，所述补强外球采用二氧化硅制成，所述堵缝膜层采用活泼性金属粉末粘接而成，且活泼性金属粉末为锌粉、锌合金和铝粉中的任意一种或者组合物，所述充气内球采用多孔陶瓷材料制成，且多孔陶瓷材料的孔隙内填充有遇热分解生成气体的物质，多孔陶瓷材料孔隙内的填充物质在加热后，不断分解产生气体，随着孔隙内的气压不断增大直至挤破外侧的堵缝膜层，并带动碎裂后的堵缝膜层一起向裂缝处填充，赶走裂缝内空气的同时对缝隙进行堵塞。
[0018]
一种自堵缝水性防锈涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0019]
s1、称取无机填料、稀土金属氧化物和分散剂加入至去离子水中，均匀搅拌混合溶解5-15min，搅拌过程中缓慢投入颜料、硫酸钡，然后再均匀搅拌30-60min；
[0020]
s2、称取苯丙乳液、消泡剂和自堵缝嵌球在真空环境或者氮气保护下与步骤s1中的溶液混合，并以150-250r/min的转速搅拌3-5min；
[0021]
s3、最后加入成膜剂并搅拌均匀，并于5-15℃的环境中进行保存。
[0022]
3.有益效果
[0023]
相比于现有技术，本发明的优点在于：
[0024]
(1)本方案可以通过在水性涂料内填充自堵缝嵌球的方式，不仅可以提高涂料的强度和耐候性能，不易在金属表面脱落，同时在感知到涂层出现裂缝后，外界空气进入后迅速与感知管内的自发热材料包反应，不仅可以及时消耗掉空气内的氧气，同时反应释放出热量并通过导热碳纤维束传导至堵缝球内，定点对充气内球孔隙内的填充物质进行加热，迫使其不断分解产生气体，随着孔隙内的气压不断增大直至挤破外侧的堵缝膜层，并带动碎裂后的堵缝膜层一起向裂缝处填充，赶走裂缝内空气的同时对缝隙进行堵塞，并且堵缝膜层中的金属物质可以与外界空气反应生成致密的氧化膜，阻止空气向内部的蔓延，从而形成良好的防锈效果，延长防锈涂料的使用寿命。
[0025]
(2)自堵缝嵌球包括堵缝球和多根感知管，且多根感知管环形阵列分布于堵缝球的外表面，感知管起到感知涂层裂缝的作用，同时提高涂料之间的紧密性，堵缝球起到提高涂料强度的同时，可以触发堵缝动作，从而阻止外界空气对内部的侵蚀。
[0026]
(3)堵缝球包括补强外球、堵缝膜层和充气内球，且堵缝膜层和补强外球依次覆盖于充气内球的外端，感知管包括聚丙烯中空纤维管和脆裂包膜，补强外球上开设有多个与聚丙烯中空纤维管相匹配的透气孔，且聚丙烯中空纤维管与透气孔连接，脆裂包膜包裹于聚丙烯中空纤维管远离透气孔的一端，补强外球具有较高的强度来起到支撑和定形作用，堵缝膜层则用来将活泼性金属粉末在充气内球外侧均匀分布，充气内球用来触发堵缝动作，脆裂包膜在正常状态下对聚丙烯中空纤维管进行包裹防护，避免外界涂料成分进入到聚丙烯中空纤维管内造成堵塞，而在受到冲击时会碎裂对聚丙烯中空纤维管进行开放。
[0027]
(4)堵缝膜层上镶嵌有多个延伸至聚丙烯中空纤维管内的导热碳纤维束，导热碳纤维束远离堵缝膜层一端包裹有自发热材料包，自发热材料包可以与外界进来的空气进行氧化反应，并产生一定的热量通过导热碳纤维束传导至堵缝膜层处，然后定点对内部的充气内球进行加热从而精确触发堵缝动作。
[0028]
(5)补强外球采用二氧化硅制成，堵缝膜层采用活泼性金属粉末粘接而成，且活泼性金属粉末为锌粉、锌合金和铝粉中的任意一种或者组合物，充气内球采用多孔陶瓷材料制成，且多孔陶瓷材料的孔隙内填充有遇热分解生成气体的物质，多孔陶瓷材料孔隙内的填充物质在加热后，不断分解产生气体，随着孔隙内的气压不断增大直至挤破外侧的堵缝膜层，并带动碎裂后的堵缝膜层一起向裂缝处填充，赶走裂缝内空气的同时对缝隙进行堵塞。
附图说明
[0029]
图1为本发明实施例1中自堵缝嵌球的结构示意图；
[0030]
图2为本发明实施例1中自堵缝嵌球的剖视图；
[0031]
图3为图2中a处的结构示意图；
[0032]
图4为本发明充气内球充气状态下的结构示意图；
[0033]
图5为本发明实施例2中自堵缝嵌球的结构示意图；
[0034]
图6为本发明实施例3中自堵缝嵌球的结构示意图。
[0035]
图中标号说明：
[0036]
1堵缝球、11补强外球、12堵缝膜层、13充气内球、2感知管、21聚丙烯中空纤维管、22脆裂包膜、3导热碳纤维束、4自发热材料包。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描
述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0039]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0040]
实施例1：
[0041]
请参阅图1，一种自堵缝水性防锈涂料，包括以下重量份数计的原料：苯丙乳液30份、无机填料15份、颜料10份、硫酸钡3份、稀土金属氧化物1份、消泡剂0.5份、分散剂0.2份、成膜剂2份、去离子水15份和自堵缝嵌球16份。
[0042]
无机填料为云母粉、硅灰石粉、滑石粉、高岭土或和膨润土中的任意一种或者组合物。
[0043]
颜料为氧化铁红、钛白粉、炭黑、氧化铝粉中的任意一种。
[0044]
稀土金属氧化物为氧化镧和氧化铈中的任意一种或者组合物。
[0045]
消泡剂为磷酸三丁酯或水性硅油，分散剂为聚异丁烯二酸盐，成膜剂为乙二醇乙醚或乙二醇丁醚。
[0046]
自堵缝嵌球包括堵缝球1和多根感知管2，且多根感知管2环形阵列分布于堵缝球1的外表面，感知管2起到感知涂层裂缝的作用，同时提高涂料之间的紧密性，堵缝球1起到提高涂料强度的同时，可以触发堵缝动作，从而阻止外界空气对内部的侵蚀。
[0047]
请参阅图2，堵缝球1包括补强外球11、堵缝膜层12和充气内球13，且堵缝膜层12和补强外球11依次覆盖于充气内球13的外端，感知管2包括聚丙烯中空纤维管21和脆裂包膜22，脆裂包膜22采用脆性材料制成，补强外球11上开设有多个与聚丙烯中空纤维管21相匹配的透气孔，且聚丙烯中空纤维管21与透气孔连接，脆裂包膜22包裹于聚丙烯中空纤维管21远离透气孔的一端，补强外球11具有较高的强度来起到支撑和定形作用，堵缝膜层12则用来将活泼性金属粉末在充气内球13外侧均匀分布，充气内球13用来触发堵缝动作，脆裂包膜22在正常状态下对聚丙烯中空纤维管21进行包裹防护，避免外界涂料成分进入到聚丙烯中空纤维管21内造成堵塞，而在受到冲击时会碎裂对聚丙烯中空纤维管21进行开放。
[0048]
请参阅图3-4，堵缝膜层12上镶嵌有多个延伸至聚丙烯中空纤维管21内的导热碳纤维束3，导热碳纤维束3远离堵缝膜层12一端包裹有自发热材料包4，自发热材料包4可以与外界进来的空气进行氧化反应，并产生一定的热量通过导热碳纤维束3传导至堵缝膜层12处，然后定点对内部的充气内球13进行加热从而精确触发堵缝动作。
[0049]
补强外球11采用二氧化硅制成，堵缝膜层12采用活泼性金属粉末粘接而成，且活泼性金属粉末为锌粉、锌合金和铝粉中的任意一种或者组合物，充气内球13采用多孔陶瓷材料制成，且多孔陶瓷材料的孔隙内填充有遇热分解生成气体的物质，例如碳酸氢铵、高锰酸钾等固体物质，多孔陶瓷材料孔隙内的填充物质在加热后，不断分解产生气体，随着孔隙内的气压不断增大直至挤破外侧的堵缝膜层12，并带动碎裂后的堵缝膜层12一起向裂缝处填充，赶走裂缝内空气的同时对缝隙进行堵塞。
[0050]
一种自堵缝水性防锈涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0051]
s1、称取无机填料、稀土金属氧化物和分散剂加入至去离子水中，均匀搅拌混合溶解5min，搅拌过程中缓慢投入颜料、硫酸钡，然后再均匀搅拌30min；
[0052]
s2、称取苯丙乳液、消泡剂和自堵缝嵌球在真空环境或者氮气保护下与步骤s1中的溶液混合，并以150r/min的转速搅拌3min；
[0053]
s3、最后加入成膜剂并搅拌均匀，并于5-15℃的环境中进行保存。
[0054]
实施例2：
[0055]
请参阅图1，一种自堵缝水性防锈涂料，包括以下重量份数计的原料：苯丙乳液35份、无机填料20份、颜料12份、硫酸钡4份、稀土金属氧化物2份、消泡剂1份、分散剂0.3份、成膜剂3份、去离子水20份和自堵缝嵌球20份。
[0056]
无机填料为云母粉、硅灰石粉、滑石粉、高岭土或和膨润土中的任意一种或者组合物。
[0057]
颜料为氧化铁红、钛白粉、炭黑、氧化铝粉中的任意一种。
[0058]
稀土金属氧化物为氧化镧和氧化铈中的任意一种或者组合物。
[0059]
消泡剂为磷酸三丁酯或水性硅油，分散剂为聚异丁烯二酸盐，成膜剂为乙二醇乙醚或乙二醇丁醚。
[0060]
请参阅图1，自堵缝嵌球包括堵缝球1和多根感知管2，且多根感知管2环形阵列分布于堵缝球1的外表面，感知管2起到感知涂层裂缝的作用，同时提高涂料之间的紧密性，堵缝球1起到提高涂料强度的同时，可以触发堵缝动作，从而阻止外界空气对内部的侵蚀。
[0061]
堵缝球1内填充有活泼性金属粉末与遇热分解气体物质的混合物，并且在使用时经过加热处理，提前触发遇热分解气体物质的分解动作，在感知管2感知到裂缝并开放时，气体冲出携带活泼性金属粉末充斥于裂缝中。
[0062]
一种自堵缝水性防锈涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0063]
s1、称取无机填料、稀土金属氧化物和分散剂加入至去离子水中，均匀搅拌混合溶解10min，搅拌过程中缓慢投入颜料、硫酸钡，然后再均匀搅拌45min；
[0064]
s2、称取苯丙乳液、消泡剂和自堵缝嵌球在真空环境或者氮气保护下与步骤s1中的溶液混合，并以200r/min的转速搅拌4min；
[0065]
s3、最后加入成膜剂并搅拌均匀，并于5-15℃的环境中进行保存。
[0066]
其余部分与实施例1保持一致。
[0067]
实施例3：
[0068]
请参阅图1，一种自堵缝水性防锈涂料，包括以下重量份数计的原料：苯丙乳液40份、无机填料25份、颜料14份、硫酸钡5份、稀土金属氧化物3份、消泡剂1.5份、分散剂0.4份、成膜剂4份、去离子水25份和自堵缝嵌球24份。
[0069]
无机填料为云母粉、硅灰石粉、滑石粉、高岭土或和膨润土中的任意一种或者组合物。
[0070]
颜料为氧化铁红、钛白粉、炭黑、氧化铝粉中的任意一种。
[0071]
稀土金属氧化物为氧化镧和氧化铈中的任意一种或者组合物。
[0072]
消泡剂为磷酸三丁酯或水性硅油，分散剂为聚异丁烯二酸盐，成膜剂为乙二醇乙醚或乙二醇丁醚。
[0073]
请参阅图1，自堵缝嵌球可以制成纤维状，包括聚丙烯中空纤维管21和一对脆裂包膜22，脆裂包膜22包裹于聚丙烯中空纤维管21的两端，聚丙烯中空纤维管21内填充有活泼性金属粉末与遇热分解气体物质的混合物，并且在使用时经过加热处理，提前触发遇热分解气体物质的分解动作，在脆裂包膜22感知到裂缝并开放时，气体冲出携带活泼性金属粉末充斥于裂缝中。
[0074]
一种自堵缝水性防锈涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0075]
s1、称取无机填料、稀土金属氧化物和分散剂加入至去离子水中，均匀搅拌混合溶解15min，搅拌过程中缓慢投入颜料、硫酸钡，然后再均匀搅拌60min；
[0076]
s2、称取苯丙乳液、消泡剂和自堵缝嵌球在真空环境或者氮气保护下与步骤s1中的溶液混合，并以250r/min的转速搅拌5min；
[0077]
s3、最后加入成膜剂并搅拌均匀，并于5-15℃的环境中进行保存。
[0078]
其余部分与实施例1保持一致。
[0079]
本发明可以通过在水性涂料内填充自堵缝嵌球的方式，不仅可以提高涂料的强度和耐候性能，不易在金属表面脱落，同时在感知到涂层出现裂缝后，外界空气进入后迅速与感知管2内的自发热材料包4反应，不仅可以及时消耗掉空气内的氧气，同时反应释放出热量并通过导热碳纤维束3传导至堵缝球1内，定点对充气内球13孔隙内的填充物质进行加热，迫使其不断分解产生气体，随着孔隙内的气压不断增大直至挤破外侧的堵缝膜层12，并带动碎裂后的堵缝膜层12一起向裂缝处填充，赶走裂缝内空气的同时对缝隙进行堵塞，并且堵缝膜层12中的金属物质可以与外界空气反应生成致密的氧化膜，阻止空气向内部的蔓延，从而形成良好的防锈效果，延长防锈涂料的使用寿命。
[0080]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。