本发明涉及涂料加工技术领域，具体涉及一种钢铁表面防锈涂料及其制备方法。
背景技术
钢铁是一种由铁与其他元素结合而成的合金，广泛应用于建筑、运输和生产等方面，但是由于钢铁在长期使用时，表面容易受大气、海水等的化学或电化学腐蚀，影响产品的使用效果和使用寿命，所以经常在钢铁表面涂覆一层防锈涂料，来减少损害。
金属的防锈涂料可分为物理性和化学性防锈漆两大类。前者靠滑石粉和漆料的适当配合，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；后者靠防锈滑石粉的化学抑锈作用，如红丹、锌黄防锈漆等。用于桥梁、船舶、管道等金属的防锈，使用的防锈漆大致为油性防锈漆和水性防锈漆两种。油性防锈漆使材料表面油腻去除困难，已很少使用；水性涂料主要包括水溶性涂料及水乳胶涂料两类。其最大特点是全部或大部分用水取代了有机溶剂，成膜物质以不同方式均匀地分散或溶解于水中，干燥或固化后漆膜具有类似溶剂型涂料的耐水及物理性能。但是，水性涂料的组成要比溶剂涂料复杂得多，而且水性涂料中的水挥发比溶剂挥发需要吸收更多的热量，所以能耗较高。因此，有必要制备一种对环境安全、能耗低的溶剂型涂料。
技术实现要素：
针对现有技术不足，本发明提供一种钢铁表面防锈涂料及其制备方法，提高了传统防锈涂料的防水性能，加强涂料成膜的密度，同时本发明涂料具有高效的耐磨和抗老化作用，增加钢铁使用寿命，并且本发明选用材料安全无污染，符合环保规定。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种钢铁表面防锈涂料，所述涂料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯树脂20-30份、乙酸乙酯6-10份、钛酸正丁酯4-6份、有机硅2-8份、氯化石蜡2-3份、二氧化锌1-3份、纳米石墨烯1-2份、抗氧化剂2-4份、分散剂1-3份、流平剂1.2-1.6份、成膜助剂0.8-1.4份。
优选的，一种钢铁表面防锈涂料，所述涂料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯树脂25份、乙酸乙酯8份、钛酸正丁酯5份、有机硅5份、氯化石蜡2.5份、二氧化锌2份、纳米石墨烯1.5份、抗氧化剂3份、分散剂2份、流平剂1.4份、成膜助剂1.1份。
优选的，所述抗氧化剂为双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚。
优选的，所述分散剂为六偏磷酸钠和三乙基己基磷酸质量比2∶1的混合物。
优选的，所述流平剂为氟碳改性聚丙烯酸酯。
优选的，所述成膜助剂为丙二醇丁醚和一缩丙二醇甲醚醋酸酯中任意一种。
所述防锈涂料的制作方法包括以下步骤：
(1)将聚苯乙烯树脂和乙酸乙酯混合于搅拌机中在50-60℃的温度条件下进行高速搅拌，搅拌时间为20-30min，得改性聚苯乙烯树脂备用；
(2)将有机硅粉碎后和氯化石蜡混合加热至100-120℃，搅拌均匀，再加入二氧化锌和纳米石墨烯继续搅拌15-20min，得混合料备用；
(3)将步骤(1)中改性聚苯乙烯树脂加入到3倍体积份数的去离子水中，高速搅拌10-15min，再加入步骤(2)中的混合料，调整转速继续搅拌30-40min，向其中陆续加入抗氧化剂、分散剂、流平剂和成膜助剂，转低速搅拌1-2h，得本发明防锈涂料。
优选的，步骤(1)中高速搅拌的转速为600-800r/min；步骤(2)中搅拌的转速为120-160r/min；步骤(3)中改性聚苯乙烯树脂与去离子水混合搅拌的转速为600-800r/min，与混合料混合搅拌的转速为400-600r/min，最终低速搅拌的转速为200-400r/min，并且与混合料混合时，混合料需先降温至常温后再混合。
本发明提供一种钢铁表面防锈涂料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明采用聚苯乙烯树脂为基础底料，使用乙酸乙酯对其在保温条件下进行高速搅拌以变性，增强后期所得涂料对金属表面的粘附性，并且增加涂料的耐高温性能，使涂覆涂料的钢铁类金属能更加有效的抵抗外界环境的侵蚀，防止生锈。
(2)本发明添加有氯化石蜡、二氧化锌和纳米石墨烯等物质，能有效提升所得涂料的耐磨性并且与抗氧化剂、流平剂、分散剂和成膜助剂互相配合，能整体减小涂料成膜的孔隙率，增加涂料的使用寿命，减小建造生产中对钢铁的损耗，增加经济效益。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例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作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。
实施例1：
一种钢铁表面防锈涂料，所述涂料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯树脂20份、乙酸乙酯6份、钛酸正丁酯4份、有机硅2份、氯化石蜡2份、二氧化锌1份、纳米石墨烯1份、抗氧化剂2份、分散剂1份、流平剂1.2份、成膜助剂0.8份。
所述抗氧化剂为双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚；所述分散剂为六偏磷酸钠和三乙基己基磷酸质量比2∶1的混合物；所述流平剂为氟碳改性聚丙烯酸酯；所述成膜助剂为丙二醇丁醚和一缩丙二醇甲醚醋酸酯中任意一种。
所述防锈涂料的制作方法包括以下步骤：
(1)将聚苯乙烯树脂和乙酸乙酯混合于搅拌机中在50-60℃的温度条件下进行高速搅拌，搅拌时间为20-30min，得改性聚苯乙烯树脂备用；
(2)将有机硅粉碎后和氯化石蜡混合加热至100-120℃，搅拌均匀，再加入二氧化锌和纳米石墨烯继续搅拌15-20min，得混合料备用；
(3)将步骤(1)中改性聚苯乙烯树脂加入到3倍体积份数的去离子水中，高速搅拌10-15min，再加入步骤(2)中的混合料，调整转速继续搅拌30-40min，向其中陆续加入抗氧化剂、分散剂、流平剂和成膜助剂，转低速搅拌1-2h，得本发明防锈涂料。
其中，步骤(1)中高速搅拌的转速为600-800r/min；步骤(2)中搅拌的转速为120-160r/min；步骤(3)中改性聚苯乙烯树脂与去离子水混合搅拌的转速为600-800r/min，与混合料混合搅拌的转速为400-600r/min，最终低速搅拌的转速为200-400r/min，并且与混合料混合时，混合料需先降温至常温后再混合。
实施例2：
一种钢铁表面防锈涂料，所述涂料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯树脂30份、乙酸乙酯10份、钛酸正丁酯6份、有机硅8份、氯化石蜡3份、二氧化锌3份、纳米石墨烯2份、抗氧化剂4份、分散剂3份、流平剂1.6份、成膜助剂1.4份。
所述抗氧化剂为双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚；所述分散剂为六偏磷酸钠和三乙基己基磷酸质量比2∶1的混合物；所述流平剂为氟碳改性聚丙烯酸酯；所述成膜助剂为丙二醇丁醚和一缩丙二醇甲醚醋酸酯中任意一种。
所述防锈涂料的制作方法包括以下步骤：
(1)将聚苯乙烯树脂和乙酸乙酯混合于搅拌机中在50-60℃的温度条件下进行高速搅拌，搅拌时间为20-30min，得改性聚苯乙烯树脂备用；
(2)将有机硅粉碎后和氯化石蜡混合加热至100-120℃，搅拌均匀，再加入二氧化锌和纳米石墨烯继续搅拌15-20min，得混合料备用；
(3)将步骤(1)中改性聚苯乙烯树脂加入到3倍体积份数的去离子水中，高速搅拌10-15min，再加入步骤(2)中的混合料，调整转速继续搅拌30-40min，向其中陆续加入抗氧化剂、分散剂、流平剂和成膜助剂，转低速搅拌1-2h，得本发明防锈涂料。
其中，步骤(1)中高速搅拌的转速为600-800r/min；步骤(2)中搅拌的转速为120-160r/min；步骤(3)中改性聚苯乙烯树脂与去离子水混合搅拌的转速为600-800r/min，与混合料混合搅拌的转速为400-600r/min，最终低速搅拌的转速为200-400r/min，并且与混合料混合时，混合料需先降温至常温后再混合。
实施例3：
一种钢铁表面防锈涂料，所述涂料由以下重量份的原料制成：聚苯乙烯树脂25份、乙酸乙酯8份、钛酸正丁酯5份、有机硅5份、氯化石蜡2.5份、二氧化锌2份、纳米石墨烯1.5份、抗氧化剂3份、分散剂2份、流平剂1.4份、成膜助剂1.1份。
所述抗氧化剂为双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚；所述分散剂为六偏磷酸钠和三乙基己基磷酸质量比2∶1的混合物；所述流平剂为氟碳改性聚丙烯酸酯；所述成膜助剂为丙二醇丁醚和一缩丙二醇甲醚醋酸酯中任意一种。
所述防锈涂料的制作方法包括以下步骤：
(1)将聚苯乙烯树脂和乙酸乙酯混合于搅拌机中在50-60℃的温度条件下进行高速搅拌，搅拌时间为20-30min，得改性聚苯乙烯树脂备用；
(2)将有机硅粉碎后和氯化石蜡混合加热至100-120℃，搅拌均匀，再加入二氧化锌和纳米石墨烯继续搅拌15-20min，得混合料备用；
(3)将步骤(1)中改性聚苯乙烯树脂加入到3倍体积份数的去离子水中，高速搅拌10-15min，再加入步骤(2)中的混合料，调整转速继续搅拌30-40min，向其中陆续加入抗氧化剂、分散剂、流平剂和成膜助剂，转低速搅拌1-2h，得本发明防锈涂料。
其中，步骤(1)中高速搅拌的转速为600-800r/min；步骤(2)中搅拌的转速为120-160r/min；步骤(3)中改性聚苯乙烯树脂与去离子水混合搅拌的转速为600-800r/min，与混合料混合搅拌的转速为400-600r/min，最终低速搅拌的转速为200-400r/min，并且与混合料混合时，混合料需先降温至常温后再混合。
实施例4：
选取上述实施例1-3所得的涂料以相同厚度涂覆在同样的钢材上，分别设为实验组1-3。采用旋转摩擦橡胶轮法检测(cs-17橡胶砂轮750g/500r)涂层在25℃、200℃、400℃和600℃温度下的耐磨性、以及人工加速老化试验检测涂层的耐候性，结果如下表所示：
由上表可知本发明在600℃温度下具有良好的耐磨性能，并且在室温情况下耐膜性能尤为突出，并且本发明具有优异的抗氧化效果，在人工老化试验中具有长达2千多的耐候时间。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。