本发明涉及消防设备用防腐材料，特别涉及一种消防设备用防腐涂层及其制备方法。
背景技术：
消防管道是指连接消防设备、器材，输送消防灭火用水，气体或者其他介质的管道材料。由于特殊需求，消防管道的厚度与材质都有特殊要求，并喷红色油漆，输送消防用水，由于消防管道常处于静止状态，也因此对管道要求较为严格，管道需要耐压力，耐腐蚀，耐高温性能好，目前消防管道的材质包括球墨给水铸铁管、铜管、不锈钢管、合金管及复合型管材、塑料管材等。对于消防埋地管道的防腐要求：至少涂先涂一层底漆，再涂一层面漆，防腐底漆可选红丹防腐底漆或者铁红防腐底漆，面漆可以是酚醛调和漆，或者聚氨酯漆。涂覆底漆和面漆的不同涂层，但是底漆和面漆之间的表面的相容性影响管道的防腐性能，且要求防腐需要具备快干的性能。
技术实现要素：
发明目的：本发明提供了一种在消防设备中用的防腐涂层及其制备方法。
技术方案：本发明所述的一种消防设备用防腐涂层，按重量份计，包括以下组分：10-40份水溶性树脂、10-20份环氧树脂、10-18份氨基酸酯共聚物、0.2-0.5份无机硅酸钾、8-15份润湿分散剂、0.1-0.2份防沉剂有机膨润土、0.3-0.5份成膜剂、0.3-1份增稠剂、40-50份无机填料、0.1-0.3份催干剂、2-5份消泡剂、4-10份颜料、0.1-3份防冻剂、20-30份稀释剂以及2-3份水相溶液。
优选地，本发明一种消防设备用防腐涂层，按重量份计，包括以下组分：20-30份水溶性树脂、10-15份环氧树脂、12-15份氨基酸酯共聚物、0.3-0.4份无机硅酸钾、10-12份润湿分散剂、0.1-0.2份防沉剂有机膨润土、0.3-0.4份成膜剂、0.4-0.5份增稠剂、42-45份无机填料、0.1-0.2份催干剂、3-4份消泡剂、5-7份颜料、1-2份防冻剂、25-28份稀释剂以及2.5-2.8份水相溶液。
最优地，本发明一种消防设备用防腐涂层，按重量份计，包括以下组分：25份水溶性树脂、12份环氧树脂、14份氨基酸酯共聚物、0.3份无机硅酸钾、11份润湿分散剂、0.2份防沉剂有机膨润土、0.4份成膜剂、0.4份增稠剂、43份无机填料、0.15份催干剂、4份消泡剂、6份颜料、1.5份防冻剂、27份稀释剂以及2.6份水相溶液。
本发明中防冻剂优选为乙二醇，本发明中颜料为有机颜料或无机颜料，根据发明防腐涂层的用途，优选为红色颜料。
本发明的水相溶液可为去离子水，或者包含高分子多糖的水溶液。
本发明中防沉剂为有机膨润土是因为有机膨润土具有悬浮稳定性，使体系储存时，不会发生沉淀，此外有机膨润土具有良好的增稠性、触变性、高温稳定性、成膜性，耐水性，增加了防腐涂层的成膜性能，缩短防腐涂层的干燥时间。
优选地，所述润湿分散剂为质量比为1:2的聚羧酸铵盐与高碳脂肪醇聚氧乙烯醚混合而成。
本发明采用聚羧酸铵盐润湿分散剂可降低体系的粘度、增加光泽和流平性等特点，可有效提高防腐涂层的耐水性，对本发明中的无机填料包括滑石粉、碳酸钙以及氧化锌具有良好的分散效果，聚羧酸铵盐的分散剂与聚氨酯类增稠剂有很好地配伍性能。
本发明中加入高碳脂肪醇聚氧乙烯醚有良好的耐离子腐蚀能力，有低起泡性的特点，具有分散、乳化、泡沫、润湿及增溶的性能。由于消防设备的使用环境复杂，需要防腐涂层耐离子腐蚀的能力。
优选地，所述水相溶液为0.01-0.1％的海藻酸钠水溶液。本发明中在水相溶液中加入的高分子多糖，与成膜剂及催干剂起到协同作用，加速防腐涂层在消防设备表面的吸附作用，快速成型。
优选地，本发明中的成膜剂为丙烯酸树脂。本发明的丙烯酸树脂与氨基酸酯共聚物、环氧树脂可形成网状结构，使得防腐涂层硬度高，且具有耐溶剂性、耐候性、在高温下不变色。
优选地，本发明中所述增稠剂为聚氨酯增稠剂。本发明中的聚氨酯增稠剂改善体系的粘度，与无机填料可很好地融合，兼有乳化、稳定和防腐涂层具有良好的悬浮性能。
优选地，本发明中所述无机填料由质量比为1-2:0.5-1:0.1-0.3:3的气相二氧化硅、碳酸钙、氧化锌及滑石粉组成。
由于本发明的防腐涂层需要在防腐设备中涂覆一次即可，替代现有面漆和底漆涂覆多次的缺点，故本发明中加入了本发明中通过气相二氧化硅、碳酸钙及滑石粉的混合，增加防腐涂层的厚度，且气相二氧化硅提高了防腐涂层的高硬度，此外，作为纳米材料，气相二氧化硅对体系的增强效应，极大地提高最终形成的防腐涂层的耐磨性及硬度。
优选地，本发明中的滑石粉的规格为1250目，滑石粉在消防设备的表面可形成片状结构，但是最终形成的片状涂层，片状的接缝处减弱了涂层的防水和防锈性能，故本发明中通过氧化锌和气相二氧化硅与滑石粉相互配合，形成无缝隙防腐涂层。
优选地，本发明中采用的催干剂为拜耳公司生产的型号为borchidry0411hs催干剂，催干剂加速防腐涂层的聚合。
优选地，本发明中消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷聚合物。本发明采用的消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷聚合物，该物质具有油溶性和水溶性，可耐高低温，抗老化和具有如乳化和铺展性能，在本发明中除了具有消泡剂的功能外，可很好地与体系融合，增加与气相二氧化硅体系的相容性。
优选地所述稀释剂为二甲苯。本发明中稀释剂可以使得防腐涂层各组分在体系中分散均匀，另外可使得体系具有合适粘度。
有益效果：(1)本发明中通过无机填料改变防腐涂层的厚度，只需涂布依次涂层即可达到防腐目的；(2)本发明中通过合理地筛选体系中的组分，使得无机填料与体系相容性良好；(3)本发明的防腐涂层具备优良的防水、防锈、耐高低温以及耐溶剂等性能。
具体实施方式
一、原料来源
本发明中的丙烯酸树脂来自巴司特(天津)防腐新材料有限公司；
本发明中聚氨酯增稠剂为罗门哈斯增稠剂rm-8w；
本发明中的催干剂型号为borchidry0411hs；
本发明中采用的颜料为永固红；
其余材料均为市售所得。
二、样品制备
2.1水相溶液的制备
将海藻酸钠溶于去离子水中，在磁力搅拌器上搅拌，溶解，得到包含质量百分数为0.05％的海藻酸钠的水相溶液。
2.2防腐涂层的制备方法
按量称取水溶性树脂、环氧树脂、氨基酸酯共聚物、润湿分散剂与稀释剂总量的一半混合搅拌，随后在体系中加入防沉剂有机膨润土，搅拌混合均匀；随后加入无机硅酸钾、无机填料、消泡剂、颜料，搅拌均匀后，加入成膜剂、增稠剂、催干剂、水相溶液、防冻剂以及剩余稀释剂，在2000-3000rmp转速下搅拌，2-3h，得到防腐涂层。
2.3样品制备
实施例1：10份水溶性树脂、10份环氧树脂、10份氨基酸酯共聚物、0.2份无机硅酸钾、2.6份聚羧酸铵盐、5.4份高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、0.1份防沉剂有机膨润土、0.3份成膜剂丙烯酸树脂、0.3份聚氨酯增稠剂、8.6份气相二氧化硅、4.4份碳酸钙、0.8份氧化锌、26.2份滑石粉、0.1份催干剂、2份消泡剂聚醚改性聚硅氧烷聚合物、4份颜料、0.1份防冻剂乙二醇、20份稀释剂二甲苯、2份水相溶液。
实施例2：40份水溶性树脂、20份环氧树脂、18份氨基酸酯共聚物、0.5份无机硅酸钾、5份聚羧酸铵盐、10份高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、0.2份防沉剂有机膨润土、0.5份成膜剂丙烯酸树脂、1份聚氨酯增稠剂、15.8份气相二氧化硅、8.0份碳酸钙、2.4份氧化锌、23.9份滑石粉、0.3份催干剂、5份消泡剂聚醚改性聚硅氧烷聚合物、10份颜料、3份防冻剂乙二醇、30份稀释剂二甲苯、3份水相溶液。
实施例3：20份水溶性树脂、10份环氧树脂、12份氨基酸酯共聚物、0.3份无机硅酸钾、3.3份聚羧酸铵盐、6.7份高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、0.1份防沉剂有机膨润土、0.3份成膜剂、0.4份增稠剂、9.1份气相二氧化硅、4.6份碳酸钙、1份氧化锌、27.3份滑石粉、0.1份催干剂、3份消泡剂聚醚改性聚硅氧烷聚合物、5份颜料、1份防冻剂乙二醇、25份稀释剂二甲苯、2.5份水相溶液。
实施例4：30份水溶性树脂、15份环氧树脂、15份氨基酸酯共聚物、0.4份无机硅酸钾、4份聚羧酸铵盐、8份高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、0.2份防沉剂有机膨润土、0.4份成膜剂丙烯酸树脂、0.5份聚氨酯增稠剂、14.3份气相二氧化硅、7.2份碳酸钙、2.2份氧化锌、21.3份滑石粉、0.2份催干剂、4份消泡剂聚醚改性聚硅氧烷聚合物、7份颜料、2份防冻剂乙二醇、28份稀释剂二甲苯、2.8份水相溶液。
实施例5：25份水溶性树脂、12份环氧树脂、14份氨基酸酯共聚物、0.3份无机硅酸钾、3.6份聚羧酸铵盐、7.4份高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、0.2份防沉剂有机膨润土、0.4份成膜剂丙烯酸树脂、0.4份聚氨酯增稠剂、9.4份气相二氧化硅、4.6份碳酸钙、1份氧化锌、28份滑石粉、0.15份催干剂、4份消泡剂聚醚改性聚硅氧烷聚合物、6份颜料、1.5份防冻剂二甲苯、27份稀释剂二甲苯、26份水相溶液。
对比例1：无氧化锌，其余同实施例5。
三、结果检测
3.1检测方法
结皮性测定：密闭试验，使用125ml的广口磨砂玻璃瓶，玻璃瓶中加入95ml±2ml试样，盖紧后在23±2℃避光储存，以48h为一个周期，开盖检查是否有结皮现象，连续检查3个周期，每个周期之间保持5min的换气时间，如果三个周期内无结皮，则被认为无结皮现象。
另，本发明中的部分性能指标测定方法来自《外墙无机建筑涂料》。
3.2检测结果
本发明的实施例和对比例的各项性能检测结果见表1，从表1的结果可以看出，本发明的样品在综合性能优异，但是在厚度较通用的底漆或面漆较厚，厚度越厚，其附着力越差，从表2的结果可知，本发明的通过筛选体系的其他组分，由针对附着力影响较大的填料进行配伍，得到了附着力良好的防腐涂层。
但是从表2的结果可以看出，相比较于耐碱性能，本发明的防腐涂层不耐强酸，在强酸下轻微变色，其余性能优异。
表1本发明样品性能测定结果
表2本发明样品耐腐蚀性能测定
针对本发明的耐酸性，进行时间测试，当出现大面积脱落时，终止试验，测定最终时间。本发明样品的耐酸时间结果见表3。
从表3的可以看出，本发明中无机填料对耐酸性影响较大，主要原因是无机填料可使得防腐涂层形成致密的薄膜。本发明的无机填料增加了防腐涂层防水、防溶剂的性能，但是耐酸腐蚀性能还需进一步提高。
表3不同样品的耐酸性能测定
将本发明实施例5制备的样品，涂布于室外消防栓上，对照采用市售的底漆涂布一层市售底漆，随后涂布三次市售面漆，进行性能评价，结果发现，本发明消防栓的使用时间与对照相比，平均增加了68％。
从以上结果可以看出，本发明的防腐涂层可通过一次涂布，即可使消防设备具有良好地防腐性能，但是本发明不合适在强酸条件下使用。