一种防腐涂料及其制备和应用方法以及一种复合材料与流程

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种防腐涂料、一种防腐涂料的制备方法、一种防腐涂料的应用方法以及一种复合材料。

背景技术：

金属材料的腐蚀是世界性难题。金属设备的腐蚀不仅消耗了宝贵财富，同时破坏了生产、生活的正常运行。被腐蚀的金属设备在外形、色泽、以及机械性能等方面都会发生劣化，导致设备的破坏，造成严重的资源和能源的浪费，更有甚者可能会导致严重的恶性事故。

为了减缓金属表面的腐蚀，常常会在金属设备的表面涂覆一层防腐涂料。传统的防腐涂料中添加有缓蚀剂，由于缓蚀剂可以对金属起到较好的缓释作用，因此将缓蚀剂添加至防腐涂料中可以增加防腐涂料的防腐性能。

但是，在传统防腐涂料使用时，仍有部分金属基面被腐蚀，金属基面处的pH不断变化，阴极pH不断升高。由于传统防腐涂料无法根据环境pH的变化及时调整缓蚀剂的使用浓度，因此在传统防腐涂料使用初期，缓蚀剂浓度过高会造成缓蚀剂的浪费并且会对环境造成损害，随着使用时间的推移，传统防腐涂料中缓蚀剂的浓度逐渐降低，在传统防腐涂料使用后期，缓蚀剂浓度过低会严重降低防腐涂料的防腐性能。

由此可知，在传统防腐涂料的使用过程中，由于传统防腐涂料中缓蚀剂的浓度逐渐降低，因此传统防腐涂料无法始终发挥较好的防腐性能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种克服上述问题的防腐涂料、一种防腐涂料的制备方法、一种防腐涂料的应用方法以及一种复合材料。

为了解决上述问题，本发明公开了一种防腐涂料，所述防腐涂料包括成膜物、填料、助剂、装载有缓蚀剂的可控释放微胶囊和溶剂；

所述成膜物的重量份数为30～70，所述填料的重量份数为0～50，所述助剂的重量份数为2.5～10，装载有所述缓蚀剂的可控释放微胶囊的重量份数为0.5～30，所述溶剂的重量份数为10～17；

所述可控释放微胶囊的微胶囊外壳在所述可控释放微胶囊所处环境的pH升至9以上时破裂，释放出所述缓蚀剂。

可选地，在所述可控释放微胶囊中，所述缓蚀剂的用量占所述可控释放微胶囊的总量的10％～40％；

所述可控释放微胶囊的粒径在25μm以下。

可选地，所述可控释放微胶囊的微胶囊外壳的组分包括带有酯基和硫酯基中至少一种的预聚体，所述预聚体在所述可控释放微胶囊所处环境的pH升至9以上时断裂。

可选地，所述预聚体为氨基树脂预聚体。

可选地，所述成膜物包括环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸中的一种或多种；

所述填料包括滑石粉、纳米二氧化硅、钛白粉和碳酸钙中的一种或多种；

所述助剂包括消泡剂、润湿剂和分散剂中的一种或多种；

所述缓蚀剂包括亚硝酸钠、硅酸盐和聚磷酸盐中的一种或者多种；

所述溶剂包括水、丙酮、乙酸乙酯和乙醇中的一种或者多种。

可选地，所述消泡剂为改性有机硅酮复合物；

所述润湿剂为聚醚改性有机硅类；

所述分散剂为十二烷基硫酸钠。

本发明还公开了一种上述防腐涂料的制备方法，所述方法包括：

按预设比例混合成膜物、填料、助剂和溶剂，高速搅拌得到混合物；

向所得混合物中添加装载有缓蚀剂的可控释放微胶囊，分散均匀，得到所述防腐涂料，所述可控释放微胶囊的微胶囊外壳在所述可控释放微胶囊所处环境的pH升至9以上时破裂，释放出所述缓蚀剂。

可选地，所述成膜物的重量份数为30～70，所述填料的重量份数为0～50，所述助剂的重量份数为2.5～10，所述溶剂的重量份数为10～17，装载有所述缓蚀剂的可控释放微胶囊的重量份数为0.5～30。

可选地，所述缓蚀剂的用量占所述可控释放微胶囊的总量的10％～40％；

所述可控释放微胶囊的粒径在25μm以下。

可选地，所述可控释放微胶囊的微胶囊外壳的组分包括带有酯基和硫酯基中至少一种的预聚体，所述预聚体在所述可控释放微胶囊所处环境的pH升至9以上时断裂。

可选地，所述预聚体为氨基树脂预聚体。

可选地，所述成膜物包括环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸中的一种或多种；

所述填料包括滑石粉、纳米二氧化硅、钛白粉和碳酸钙中的一种或多种；

所述助剂包括消泡剂、润湿剂和分散剂中的一种或多种；

所述缓蚀剂包括亚硝酸钠、硅酸盐和聚磷酸盐中的一种或者多种；

所述溶剂包括水、丙酮、乙酸乙酯和乙醇中的一种或者多种。

可选地，所述消泡剂为改性有机硅酮复合物；

所述润湿剂为聚醚改性有机硅类；

所述分散剂为十二烷基硫酸钠。

本发明还提供了一种上述防腐涂料的应用方法，所述防腐涂料应用于金属基面的防腐处理，所述方法包括：

将所述防腐涂料喷涂或者刷涂或者滚涂于所述金属基面的表面，形成防腐涂膜；

当所述可控释放微胶囊所处环境的pH达到9以上时，所述可控释放微胶囊的微胶囊外壳破裂，释放出缓蚀剂，所述缓蚀剂对所述金属基面起到缓蚀作用。

本发明还提供了一种复合材料，所述复合材料包括防腐涂层和橡胶涂层，所述防腐涂层由上述防腐涂料施工得到。

可选地，所述橡胶涂层是由橡胶沥青防腐涂料施工得到；

所述橡胶沥青防腐涂料由硫化橡胶改质的阴离子乳化沥青、橡胶乳液和添加剂组成。

可选地，所述硫化橡胶改质的负离子乳化沥青按照70～97重量份的沥青和3～30重量份的硫化橡胶的比例混合后乳化而成。

可选地，所述添加剂包括消泡剂、表面活性剂、防老化剂、稳定剂、防晒剂和分散剂中的一种或多种。

可选地，所述表面活性剂选自松香皂、脂肪酸皂、烷基二苯醚二磺酸盐、壬基酚乙氧基化物和硫酸化油酸甲酯谷氨酸钠盐中的一种或多种；所述分散剂包括凝聚态萘磺酸钠盐；所述稳定剂包括烷基硫酸钠；所述防晒剂包括亲水性2-(2-羟苯基)-苯并三唑UV吸收剂、受阻胺光稳定剂和含有受阻胺光稳定剂的防晒剂中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明实施例的防腐涂料创新的添加了装载有缓蚀剂的可控释放微胶囊，当金属基面的某一处发生腐蚀并且该处金属基面所处环境的pH升至9以上时，涂覆于该处金属基面的防腐涂料中的可控释放微胶囊的微胶囊外壳破裂，释放出缓蚀剂，因此本发明实施例所述的防腐涂料可以根据环境pH的变化自动调整缓蚀剂的浓度，大大提高了缓蚀剂的缓蚀效率，从而大幅度提高了防腐涂料的防腐效果，耐盐雾-防腐时间由原来的1000h左右增至8000h左右。

本发明实施例还提供了一种由上述防腐涂料施工得到的复合材料，由于所使用的防腐涂料具有优异的防腐性能，因此施工所得的复合材料具有较为优异的防腐性能。

附图说明

图1是本发明实施例的可控释放微胶囊的结构示意图。

图2是本发明实施例的一种防腐涂料的制备方法的流程图；

图3是本发明实施例的一种防腐涂料的应用方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

下面通过实施例对本发明所述方法的实现流程进行详细说明。

本发明实施例提供一种防腐涂料，所述防腐涂料包括成膜物、填料、助剂、装载有缓蚀剂的可控释放微胶囊和溶剂；

所述成膜物的重量份数为30～70，所述填料的重量份数为0～50，所述助剂的重量份数为2.5～10，装载有所述缓蚀剂的可控释放微胶囊的重量份数为0.5～30，所述溶剂的重量份数为10～17；

所述可控释放微胶囊的微胶囊外壳在所述可控释放微胶囊所处环境的pH升至9以上时破裂，释放出所述缓蚀剂。

本发明实施例的防腐涂料创新的添加了装载有缓蚀剂的可控释放微胶囊，当金属基面的某一处发生腐蚀并且该处金属基面所处环境的pH升至9以上时，涂覆于该处金属基面的防腐涂料中的可控释放微胶囊的微胶囊外壳破裂，释放出缓蚀剂，因此本发明实施例所述的防腐涂料可以根据环境pH的变化自动调整缓蚀剂的浓度，大大提高了缓蚀剂的缓蚀效率，从而大幅度提高了防腐涂料的防腐效果，耐盐雾-防腐时间由原来的1000h左右增至8000h左右。

本发明实施例中，优选地，在所述可控释放微胶囊中，所述缓蚀剂的用量占所述可控释放微胶囊的总量的10％～40％。

本发明实施例中，优选地，所述可控释放微胶囊的粒径在25μm以下。

本发明实施例中，优选地，所述可控释放微胶囊的微胶囊外壳的组分包括带有酯基和硫酯基中至少一种的预聚体，所述预聚体在所述可控释放微胶囊所处环境的pH升至9以上时断裂。

本发明实施例中，优选地，所述预聚体为氨基树脂预聚体。

本发明实施例中，优选地，所述成膜物包括环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸中的一种或多种；

所述填料包括滑石粉、纳米二氧化硅、钛白粉和碳酸钙中的一种或多种；

所述助剂包括消泡剂、润湿剂和分散剂中的一种或多种；

所述缓蚀剂包括亚硝酸钠、硅酸盐和聚磷酸盐中的一种或者多种；

所述溶剂包括水、丙酮、乙酸乙酯和乙醇中的一种或者多种。

本发明实施例中，优选地，所述消泡剂为改性有机硅酮复合物；

所述润湿剂为聚醚改性有机硅类；

所述分散剂为十二烷基硫酸钠。

为使本领域技术人员可以更加清楚地理解本发明实施例，现通过图1对可控释放微胶囊进行详细解释。

图1是本发明实施例的可控释放微胶囊的结构示意图。由图1可知，可控释放微胶囊100包括两部分，一部分是微胶囊外壳110，另一部分是装载于微胶囊外壳110中的缓蚀剂120。

金属基面的腐蚀主要为电化学腐蚀，其阳极反应为：Fe-2e^-→Fe²⁺，阳极金属被腐蚀；同时阴极反应为：O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-。随着金属腐蚀的不断进行，阴极所处环境的pH升高，当阴极所处环境的pH升高至9以上时，会自动引发可控释放微胶囊100的微胶囊外壳110的破裂，释放出内部的缓蚀剂120，缓蚀剂可以是无机缓蚀粒子。

可控释放微胶囊的制备过程可以包括以下步骤：

S1、向溶剂A中加入水溶性预聚体a和分散剂，使水溶性预聚体较为均匀的分散在溶剂A中。其中，预聚体是指包含酯基或硫酯基中至少一种，在碱性条件下可断裂分解的物质，如氨基树脂预聚体；溶剂A可以是水或与水混溶的溶剂；分散剂可以是十二烷基硫酸钠、阿拉伯树胶(Gum Arabic)、黄原胶，硅藻土等。

S2、将缓蚀剂溶解在溶剂B中，缓蚀剂在溶剂B中的溶解度大于在溶剂A中的溶解度。其中，缓蚀剂可以包括亚硝酸钠；溶剂B可以是与水混溶的溶剂，如四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、腺苷酸(AMP)等。

S3、混合所得的溶剂A和溶剂B，添加乳化剂，混合均匀后再添加催化剂，反应得到微胶囊壳体110包含缓蚀剂120的可控释放微胶囊100。所得的可控释放微胶囊100的粒径小于25μm，置于防腐涂料中使用。其中，催化剂可以是无机酸，用于催化水溶性预聚体a缩聚成大分子；乳化剂用于促使所得的溶剂A和溶剂B形成乌佐效应(ouzo effect)，形成水包油微颗粒，在这里特指A包含B；常用的乳化剂是Tween-80，中文名称为失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚。

使用本发明实施例所述的防腐涂料时，遇到碱性条件下，微胶囊外壳110中的预聚体会断裂，微胶囊外壳110中的预聚体中的官能团(酯基和/或硫酯基)与碱性基团反应，导致了微胶囊外壳110破裂，释放出缓蚀剂120。

表1是制备可控释放微胶囊的一组物质参数。

表1

在上述表1中，三聚氰胺和甲醛反应生成中间体，中间体与PTT反应生成大分子的预聚体，其中十二烷基硫酸钠和阿拉伯树胶为分散剂。

相应的，本发明实施例还提供一种针对上述防腐涂料的制备方法。

参照图2，其示出了本发明实施例的一种防腐涂料的制备方法的流程图，所述方法具体包括：

步骤101、按预设比例混合成膜物、填料、助剂和溶剂，高速搅拌得到混合物；

步骤102、向所得混合物中添加装载有缓蚀剂的可控释放微胶囊，分散均匀，得到所述防腐涂料，所述可控释放微胶囊的微胶囊外壳在所述可控释放微胶囊所处环境的pH升至9以上时破裂，释放出所述缓蚀剂。

本发明实施例中，优选地，所述成膜物的重量份数为30～70，所述填料的重量份数为0～50，所述助剂的重量份数为2.5～10，所述溶剂的重量份数为10～17，装载有所述缓蚀剂的可控释放微胶囊的重量份数为0.5～30。

本发明实施例中，优选地，所述缓蚀剂的用量占所述可控释放微胶囊的总量的10％～40％。

所述可控释放微胶囊的粒径在25μm以下。

在制备可控释放微胶囊时，当缓释剂原料的用量为最终合成的可控释放微胶囊的总量的15％～45％时，可控释放微胶囊的收率较高。相应地，在合成所得的可控释放微胶囊中，缓蚀剂的用量占所得的可控释放微胶囊的总量的10％～40％。

本发明实施例中，优选地，所述可控释放微胶囊的微胶囊外壳的组分包括带有酯基和硫酯基中至少一种的预聚体，所述预聚体在所述可控释放微胶囊所处环境的pH升至9以上时断裂。

本发明实施例中，优选地，所述预聚体为氨基树脂预聚体。

本发明实施例中，优选地，所述成膜物包括环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸中的一种或多种；

所述填料包括滑石粉、纳米二氧化硅、钛白粉和碳酸钙中的一种或多种；

所述助剂包括消泡剂、润湿剂和分散剂中的一种或多种；

所述缓蚀剂包括亚硝酸钠、硅酸盐和聚磷酸盐中的一种或者多种；

所述溶剂包括水、丙酮、乙酸乙酯和乙醇中的一种或者多种。

本发明实施例中，优选地，所述消泡剂为改性有机硅酮复合物；

所述润湿剂为聚醚改性有机硅类；

所述分散剂为十二烷基硫酸钠。

为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下通过具体的实施例说明本发明所述防腐涂料的制备方法。

实施例1、

25℃下，混合30重量份数的成膜物、2.5重量份数的助剂和10重量份数的溶剂，高速搅拌得到混合物。其中，成膜物包括环氧树脂；溶剂包括水；助剂包括改性有机硅酮复合物、聚醚改性有机硅类和十二烷基硫酸钠。

向所得混合物中添加装载有亚硝酸钠的可控释放微胶囊，其中可控释放微胶囊的重量份数为0.5，亚硝酸钠的用量占可控释放微胶囊的总量的10％，可控微胶囊粒径在25μm以下，分散均匀，得到所述防腐涂料。

所述可控释放微胶囊的微胶囊外壳在所述可控释放微胶囊所处环境的pH升至9以上时破裂，释放出所述缓蚀剂。

实施例2

25℃下，混合70重量份数的成膜物、20重量份数的填料、10重量份数的助剂和17重量份数的溶剂，高速搅拌得到混合物。其中，成膜物包括聚氨酯；溶剂包括水；填料包括滑石粉、纳米二氧化硅、钛白粉和碳酸钙；助剂包括十二烷基硫酸钠。

向所得混合物中添加装载有亚硝酸钠的可控释放微胶囊，其中可控释放微胶囊的重量份数为30，亚硝酸钠的用量占可控释放微胶囊的用量的45％，可控释放微胶囊粒径在25μm以下，分散均匀，得到所述防腐涂料。

所述可控释放微胶囊的微胶囊外壳在所述可控释放微胶囊所处环境的pH升至9以上时破裂，释放出所述缓蚀剂。

实施例3

25℃下，混合50重量份数的成膜物、10重量份数的填料、7重量份数的助剂和14重量份数的溶剂，高速搅拌得到混合物。其中，成膜物包括环氧树脂和丙烯酸；溶剂包括丙酮、乙酸乙酯和乙醇；填料包括滑石粉；助剂包括改性有机硅酮复合物和十二烷基硫酸钠。

向所得混合物中添加装载有亚硝酸钠的可控释放微胶囊，其中可控释放微胶囊的重量份数为15，亚硝酸钠的用量占可控释放微胶囊的总量的30％，可控释放微胶囊粒径在25μm以下，分散均匀，得到所述防腐涂料。

所述可控释放微胶囊的微胶囊外壳在所述可控释放微胶囊所处环境的pH升至9以上时破裂，释放出所述缓蚀剂。

相应的，本发明实施例还提供一种针对上述防腐涂料的应用方法。参照图3，其示出了本发明实施例的一种防腐涂料的应用方法的流程图。所述防腐涂料可以应用于金属基面的防腐处理，所述应用方法可以包括：

步骤201、将所述防腐涂料喷涂或者刷涂或者滚涂于所述金属基面的表面，形成防腐涂膜。

步骤202、当所述可控释放微胶囊所处环境的pH达到9以上时，所述可控释放微胶囊的微胶囊外壳破裂，释放出缓蚀剂，所述缓蚀剂对所述金属基面起到缓蚀作用。

将防腐涂料通过喷涂或者刷涂或滚涂的方式涂覆于金属基面后，防腐涂料固化在金属表面，当金属基面的某一局部金属基面发生腐蚀后，该局部金属基面所处环境的pH升高，当pH升至9以上时，涂覆在该局部金属基面上的防腐涂料中的可控释放微胶囊的微胶囊壳体破裂，释放出缓蚀剂，以阻止该局部金属表面的进一步腐蚀。

对于其他未发生腐蚀的金属基面或即使发生腐蚀但不严重(即腐蚀的金属基面所处环境的pH小于9)的金属基面，对应覆盖的防腐涂料中的可控释放微胶囊壳体不会破裂，从而有效控制了防腐涂料中的缓蚀剂的浓度，大大提高了缓蚀剂的缓蚀效率，进一步大幅度提高了防腐涂料的防腐效果，耐盐雾-防腐时间由原来的1000h左右增至8000h左右。

相应的，本发明实施例还提供一种防腐防水复合材料，所述复合材料包括防腐涂层和橡胶涂层，所述防腐涂层是由上述防腐涂料施工得到。

橡胶涂层可以是由橡胶沥青防腐涂料施工得到。实际中橡胶沥青防腐涂料的施工方式可以是喷涂、刷涂、滚涂或其他适用方式。

橡胶沥青防腐涂料由硫化橡胶改质的阴离子乳化沥青、橡胶乳液和添加剂组成。

其中，硫化橡胶改质的负离子乳化沥青可以按照70～97重量份的沥青和3～30重量份的硫化橡胶的比例混合后乳化而成。

相对于传统的沥青，本发明实施例使用硫化橡胶对负离子乳化沥青进行改进处理，从而增强了沥青混合物的硫化构造效果。因此，进一步制成的橡胶涂层在施工后的初期开始物理性强度高，可以充分发挥防水性能，并且可以形成强力应对外部冲击；同时抗碱等化学药品强，不仅在碱性高的混凝土表面，也可以在其他需要耐化学药品的多种用途中使用，比现有技术中的产品具备更优秀的防水质量。

大量实验结果表明，相对于其他混合比例，按照上述混合比例得到的硫化橡胶改质的负离子乳化沥青具有更好的硫化构造效果，进一步制成的橡胶涂层具有更好的防水性能。

添加剂包括消泡剂、表面活性剂、防老化剂、稳定剂、防晒剂和分散剂中的一种或多种。表面活性剂可以选自松香皂、脂肪酸皂、烷基二苯醚二磺酸盐、壬基酚乙氧基化物和硫酸化油酸甲酯谷氨酸钠盐中的一种或多种；所述分散剂包括凝聚态萘磺酸钠盐；稳定剂可以包括烷基硫酸钠；防晒剂可以包括亲水性2-(2-羟苯基)-苯并三唑UV吸收剂、受阻胺光稳定剂和含有受阻胺光稳定剂的防晒剂中的一种或多种。

具体施工时，将防腐涂料涂覆于金属基面的表面，形成防腐涂层，再在形成的防腐涂层的表面喷涂橡胶沥青防腐涂料，形成橡胶涂层。

本发明实施例中，由于防腐涂层中包含了可控释放微胶囊，防腐涂层具有较好的防腐作用，又由于形成橡胶涂层的橡胶沥青防腐涂料中加入了硫化橡胶改质的阴离子乳化沥青，橡胶涂层具备较强的防水性、抗碱等性能，因此，本发明实施例所述的复合材料具有较好的防腐防水性能。

以上对本发明所提供的一种防腐涂料、一种防腐涂料的制备方法、一种防腐涂料的应用方法以及一种复合材料进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。