本发明涉及环保设备涂层技术领域，具体涉及一种环保设备用耐腐蚀防水涂层及制备方法。
背景技术：
随着市场竟争日益激烈，人们对产品的品质越来越重视的同时，更关注了对环境的影响及环保的要求越来越高。目前市场上工程机械、农机产品、环保设备上等采用的涂层为底面油性结合，或者采用水性底漆配套油性面漆，但这种结合方式均无法满足于环保及综合性能的要求，从而使得现有的设备存在防腐性能较差、寿命短以及成本高的缺点，因此，如何减少被保护物表面受到腐蚀性物体的腐蚀，使得设备本体不受腐蚀而变形产生破坏，一直是该领域人们研究的主题。虽然目前国内应用的涂料品种繁多，但均未系统地解决该问题。
现有技术中环保行业的设备常用的防腐蚀耐磨涂料，包括人工涂刷或设备喷涂形成，其膜层较薄，所涂刷的产品多为水溶性混合液体，由于这种涂层采用人工涂刷后与被保护物表面亲和力小、分子之间空隙较大，强度较低，反复升温降温后会出现脱落现象。而且人工涂刷成膜厚度不均匀，如果涂刷成膜越厚，开裂越严重，则脱落越严重，附着力越小；而开裂和龟裂严重，则会导致腐蚀性物料以及颗粒状的物体快速的破坏设备本体，达不到预期的效果，起不到优良的防腐蚀以及耐磨的作用。
如何减少被保护物表面受到腐蚀性物体的腐蚀，以及颗粒状物体的冲刷，使得设备本体不受侵蚀而变形产生破坏，一直是该领域人们研究的主题。虽然目前国内应用的涂料品种繁多，但均未系统地解决该问题。
因此，研究开发一种具有较好的防水效果，又具有较好抗腐蚀作用的涂料应用于环保设备，避免设备由于酸碱侵蚀导致的使用寿命缩短、设备破坏等现象，符合目前市场的需求，具有较好的应用前景。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种环保设备用耐腐蚀防水涂层及制备方法，所述涂层不仅具有较好的防水效果，还具有较好耐腐蚀性和耐磨性能，能够有效避免设备由于酸碱侵蚀导致的破损，大大延长了设备的使用寿命，降低了设备使用成本。此外，所述制备方法简单易行，具有较好的应用价值。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明涉及一种环保设备用耐腐蚀防水涂层，包括如下重量份的各原料：环氧树脂30~50份、聚乙烯醇10~25份、聚醚聚硅氧烷共聚物10~22份、硅烷偶联剂8~14份、石墨烯0.5~3.5份、氮化硼10~15份、超细云母粉6~12份、玻璃纤维5~11份、三氧化二铝15~20份、纳米二氧化钛9~13份、膏状凹凸棒土12~18份、填充剂7~15份、消泡剂3~7份。
优选地，所述环氧树脂45份、聚乙烯醇23份、聚醚聚硅氧烷共聚物16份、硅烷偶联剂10份、石墨烯1.6份、氮化硼12份、超细云母粉8份、玻璃纤维6份、三氧化二铝18份、纳米二氧化钛11份、膏状凹凸棒土14份、填充剂9份、消泡剂5份。
优选地，所述膏状凹凸棒土为将天然凹凸棒石粘土进行提纯、酸改性之后加水后的固液混合物。
优选地，所述填充剂为白炭黑和滑石粉按照质量比为1:1的混合物。
本发明还涉及一种制备环保设备用耐腐蚀防水涂层的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取环氧树脂、聚乙烯醇和聚醚聚硅氧烷共聚物加入到反应釜中，加入适量水，升温至80~90℃，混合搅拌均匀后加入石墨烯，混合反应2~3h，得混合物a1；
（2）按照配比称取氮化硼、三氧化二铝和纳米二氧化钛加入球磨机中研磨，过200目筛，然后在与超细云母粉混合得到混合物a2；
（3）将混合物a2加入到混合物a1中，混合搅拌均匀后再加入硅烷偶联剂，搅拌反应0.5~1h，然后加入膏状凹凸棒土、填充剂、玻璃纤维和消泡剂，混合搅拌均匀，然后将混合物转移至转速为1000~2000转/min的剪切机中剪切分散20~30min，即得所述涂料；
（4）利用喷涂设备将制备得到的涂料均匀喷涂至环保设备的外表面和内表面，厚度为10~18μm，然后加热至570~590℃，保温2~3h，自然冷却至室温；
（5）重复步骤（4）的操作两次，其中第二次喷涂厚度为8~12μm，第三次喷涂厚度为3~7μm，冷却即得所述耐腐蚀防水涂层。
优选地，所述步骤（1）中加入水的量为聚合物总量的10~15倍。
优选地，所述步骤（1）中加入的石墨烯为浓度为0.2~0.6g/l的石墨烯水溶液。
优选地，所述步骤（3）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法为：
取天然凹凸棒土进行粉碎过200目筛，加入凹凸棒土质量10~20倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000~5000转/min的离心机中离心处理5~10min，真空抽滤；将滤饼置于烧瓶中，加入2mol/l的稀盐酸，于60~80℃搅拌回流20~30min，真空抽滤，并用蒸馏水清洗至ph为6~7，得滤饼，再将滤饼加水混合制得含水量为50~70%的膏状凹凸棒石粘土。
优选地，所述稀盐酸加入的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1ml：5g~10g。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明所述的环保设备用耐腐蚀防水涂层，不仅具有较好的防水效果，还具有较好耐酸碱腐蚀性和耐磨性能，能够有效避免设备由于酸碱侵蚀导致的破损，结合防水涂层优异的耐磨性，能有效降低了环保设备因摩擦、碰撞导致的设备损伤，进而导致被侵蚀，大大延长了设备的使用寿命，降低了设备使用成本，具有较好的使用价值。
（2）本发明所述环保设备用耐腐蚀防水涂层中添加有石墨烯，通过石墨烯对聚合物进行改性处理，由于石墨烯具有片层共轭结构，层层叠加形成致密的防腐层，能够有效抑制水对涂层的浸润与渗透，为环保设备的耐酸碱腐蚀性能提供了保障；此外，由于石墨烯优异的力学性能及化学稳定性，使得改性后的聚合物涂料具有较好的抗剥离性能、耐刮擦性能等力学性能及化学稳定性。
（3）本发明所述的环保设备用耐腐蚀防水涂层中添加有膏状凹凸棒石粘土，具有较好的粘性和可塑性，乳化率较高，节省了乳化生产过程，降低了生产成本，有利于原料之间的乳化和粘结，使得制备得到的涂料具有较高的粘结性能、抗剥落性能和较好的防水效果。
（4）本发明所述环保设备用耐腐蚀防水涂层的制备工艺简单、条件温和，制备过程物污染物产生，安全环保，适合工业化推广生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如sambrook等分子克隆：实验室手册（newyork:coldspringharborlaboratorypress,1989）中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1：
本发明优选实施例的一种环保设备用耐腐蚀防水涂层及制备方法；
所述环保设备用耐腐蚀防水涂层，由如下重量份数的各原料制备而成：
环氧树脂45份、聚乙烯醇23份、聚醚聚硅氧烷共聚物16份、硅烷偶联剂10份、石墨烯1.6份、氮化硼12份、超细云母粉8份、玻璃纤维6份、三氧化二铝18份、纳米二氧化钛11份、膏状凹凸棒土14份、填充剂9份、消泡剂5份。
所述膏状凹凸棒土为将天然凹凸棒石粘土进行提纯、酸改性之后加水后的固液混合物。所述膏状凹凸棒土具有较好的粘性和可塑性，乳化率较高，节省了乳化生产过程，降低了生产成本，有利于原料之间的乳化和粘结，使得制备得到的涂料具有较高的粘结性能、抗剥落性能和较好的防水效果。
所述填充剂为白炭黑和滑石粉按照质量比为1:1的混合物，不仅能够降低涂料的成本，也为涂料较强的耐磨、耐刮擦性能提供了保障。
本发明所述制备环保设备用耐腐蚀防水涂层的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取环氧树脂、聚乙烯醇和聚醚聚硅氧烷共聚物加入到反应釜中，加入聚合物总量的12倍量的水，升温至90℃，混合搅拌均匀后加入浓度为0.5g/l的石墨烯水溶液，混合反应2h，得混合物a1；
（2）按照配比称取氮化硼、三氧化二铝和纳米二氧化钛加入球磨机中研磨，过200目筛，然后在与超细云母粉混合得到混合物a2；
（3）将混合物a2加入到混合物a1中，混合搅拌均匀后再加入硅烷偶联剂，搅拌反应1h，然后加入膏状凹凸棒土、填充剂、玻璃纤维和消泡剂，混合搅拌均匀，然后将混合物转移至转速为2000转/min的剪切机中剪切分散20min，即得所述涂料；
（4）利用喷涂设备将制备得到的涂料均匀喷涂至环保设备的外表面和内表面，厚度为15μm，然后加热至580℃，保温2h，自然冷却至室温；
（5）重复步骤（4）的操作两次，其中第二次喷涂厚度为10μm，第三次喷涂厚度为5μm，冷却即得所述耐腐蚀防水涂层。
步骤（3）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法为：
取天然凹凸棒土进行粉碎过200目筛，加入凹凸棒土质量15倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理10min，真空抽滤；将滤饼置于烧瓶中，加入2mol/l的稀盐酸，于70℃搅拌回流30min，真空抽滤，并用蒸馏水清洗至ph为6~7，得滤饼，再将滤饼加水混合制得含水量为60%的膏状凹凸棒石粘土。其中，稀盐酸加入的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1ml：7g。
实施例2：
本发明优选实施例的一种环保设备用耐腐蚀防水涂层及制备方法；
所述环保设备用耐腐蚀防水涂层，由如下重量份数的各原料制备而成：
环氧树脂30份、聚乙烯醇10份、聚醚聚硅氧烷共聚物10份、硅烷偶联剂8份、石墨烯0.5份、氮化硼10份、超细云母粉6份、玻璃纤维5份、三氧化二铝15份、纳米二氧化钛9份、膏状凹凸棒土12份、填充剂7份、消泡剂3份。
所述膏状凹凸棒土为将天然凹凸棒石粘土进行提纯、酸改性之后加水后的固液混合物。
所述填充剂为白炭黑和滑石粉按照质量比为1:1的混合物。
本发明所述制备环保设备用耐腐蚀防水涂层的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取环氧树脂、聚乙烯醇和聚醚聚硅氧烷共聚物加入到反应釜中，加入聚合物总量的10倍量的水，升温至80℃，混合搅拌均匀后加入浓度为0.2g/l的石墨烯水溶液，混合反应2h，得混合物a1；
（2）按照配比称取氮化硼、三氧化二铝和纳米二氧化钛加入球磨机中研磨，过200目筛，然后在与超细云母粉混合得到混合物a2；
（3）将混合物a2加入到混合物a1中，混合搅拌均匀后再加入硅烷偶联剂，搅拌反应0.5h，然后加入膏状凹凸棒土、填充剂、玻璃纤维和消泡剂，混合搅拌均匀，然后将混合物转移至转速为1000转/min的剪切机中剪切分散30min，即得所述涂料；
（4）利用喷涂设备将制备得到的涂料均匀喷涂至环保设备的外表面和内表面，厚度为10μm，然后加热至570℃，保温3h，自然冷却至室温；
（5）重复步骤（4）的操作两次，其中第二次喷涂厚度为12μm，第三次喷涂厚度为3μm，冷却即得所述耐腐蚀防水涂层。
步骤（3）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法为：
取天然凹凸棒土进行粉碎过200目筛，加入凹凸棒土质量10倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理10min，真空抽滤；将滤饼置于烧瓶中，加入2mol/l的稀盐酸，于60℃搅拌回流30min，真空抽滤，并用蒸馏水清洗至ph为6~7，得滤饼，再将滤饼加水混合制得含水量为50%的膏状凹凸棒石粘土。其中，稀盐酸加入的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1ml：5g。
实施例3：
本发明优选实施例的一种环保设备用耐腐蚀防水涂层及制备方法；
所述环保设备用耐腐蚀防水涂层，由如下重量份数的各原料制备而成：
环氧树脂50份、聚乙烯醇25份、聚醚聚硅氧烷共聚物22份、硅烷偶联剂14份、石墨烯3.5份、氮化硼15份、超细云母粉12份、玻璃纤维11份、三氧化二铝20份、纳米二氧化钛13份、膏状凹凸棒土18份、填充剂15份、消泡剂7份。
所述膏状凹凸棒土为将天然凹凸棒石粘土进行提纯、酸改性之后加水后的固液混合物。
所述填充剂为白炭黑和滑石粉按照质量比为1:1的混合物。
本发明所述制备环保设备用耐腐蚀防水涂层的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取环氧树脂、聚乙烯醇和聚醚聚硅氧烷共聚物加入到反应釜中，加入聚合物总量的15倍量的水，升温至90℃，混合搅拌均匀后加入浓度为0.6g/l的石墨烯水溶液，混合反应3h，得混合物a1；
（2）按照配比称取氮化硼、三氧化二铝和纳米二氧化钛加入球磨机中研磨，过200目筛，然后在与超细云母粉混合得到混合物a2；
（3）将混合物a2加入到混合物a1中，混合搅拌均匀后再加入硅烷偶联剂，搅拌反应1h，然后加入膏状凹凸棒土、填充剂、玻璃纤维和消泡剂，混合搅拌均匀，然后将混合物转移至转速为2000转/min的剪切机中剪切分散20min，即得所述涂料；
（4）利用喷涂设备将制备得到的涂料均匀喷涂至环保设备的外表面和内表面，厚度为18μm，然后加热至590℃，保温2h，自然冷却至室温；
（5）重复步骤（4）的操作两次，其中第二次喷涂厚度为8μm，第三次喷涂厚度为7μm，冷却即得所述耐腐蚀防水涂层。
步骤（3）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法为：
取天然凹凸棒土进行粉碎过200目筛，加入凹凸棒土质量20倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于5000转/min的离心机中离心处理5min，真空抽滤；将滤饼置于烧瓶中，加入2mol/l的稀盐酸，于80℃搅拌回流20min，真空抽滤，并用蒸馏水清洗至ph为6~7，得滤饼，再将滤饼加水混合制得含水量为70%的膏状凹凸棒石粘土。其中，稀盐酸加入的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1ml：10g。
综上所述，本发明所述的环保设备用耐腐蚀防水涂层，不仅具有较好的防水效果，还具有较好耐酸碱腐蚀性和耐磨性能，能够有效避免设备由于酸碱侵蚀导致的破损，结合防水涂层优异的耐磨性，能有效降低了环保设备因摩擦、碰撞导致的设备损伤，进而导致被侵蚀，大大延长了设备的使用寿命，降低了设备使用成本，具有较好的使用价值。本发明所述环保设备用耐腐蚀防水涂层的制备工艺简单、条件温和，制备过程物污染物产生，安全环保，适合工业化推广生产。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。