一种用于电力铁塔的防腐涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种用于电力铁塔的防腐涂料及其制备方法，属于电力铁塔防腐技术领域。


背景技术：

2.输电线路电力铁塔是变电站的重要设施，随着国家电力事业的高速发展，对电力的需求日渐增多，保证安全可靠的电力供应至关重要。但由于电塔的材质多为钢铁材料且常年受到风沙雨雪，酸雨等各种各样的腐蚀损害，导致其锈蚀现象十分严重，造成了重大的经济损失，严重浪费生产资源。目前对金属设备比较成熟的防腐蚀技术有，涂覆防护涂层、添加缓蚀剂和牺牲阴极保护法。其中涂覆防护涂层保护法因为其最经济，方便，有效等优点，是应用最广泛的防腐蚀技术。
3.环氧树脂为成膜基体的防腐涂层具有附着力强、污染低、耐腐蚀性强、经济易制得等特点，但是当环氧树脂这类高聚物做防腐涂料时容易产生孔洞，造成一定的渗透性，容易使腐蚀介质(水，氧气，cl
‑
)渗透到金属表面，从而加速金属的腐蚀速率；且其柔韧性较差，耐酸碱性较差，难以符合电塔所处环境的防腐要求。


技术实现要素：

4.基于上述，本发明提供一种用于电力铁塔的防腐涂料及其制备方法，以解决现有环氧树脂不能满足电力铁塔防腐需求的技术问题。
5.本发明的技术方案是：一种用于电力铁塔的防腐涂料，包括以下重量份的组分：
6.环氧树脂40
‑
200份，固化剂20
‑
100份，三元纳米复合填料20
‑
50份，滑石粉10
‑
20份，溶剂10
‑
50份，分散剂0.2
‑
2份，消泡剂0.2
‑
2份，硅烷偶联剂0.2
‑
2份，流平剂1
‑
10份，耐热剂1
‑
10份，防沉剂0.1
‑
1份。
7.可选的，所防腐涂料包括以下重量份的组分：
8.环氧树脂100份，固化剂50份，三元纳米复合填料35份，滑石粉15份，溶剂30份，分散剂0.5份，消泡剂1份，硅烷偶联剂1份，流平剂5份，耐热剂5份，防沉剂5份。
9.可选的，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂中的一种或者两组混合。
10.可选的，所述固化剂为胺类固化剂、酚醛类固化剂中的一种或者两种混合。
11.可选的，所述三元纳米复合填料的制备方法是：以苯胺为单体，掺杂氧化石墨烯和二氧化钛，通过氧化聚合制备得到。
12.可选的，按重量份计，所述苯胺为2
‑
4份，所述氧化石墨烯为0.1
‑
0.8份，所述二氧化钛为1
‑
8份。
13.可选的，所述溶剂为二甲苯、正丁醇、丙酮中的一种或多种混合。
14.可选的，所述耐热剂为n
‑
苯基马来酰亚胺和四氯代对苯二甲酸二甲酯的混合物，其中，n
‑
苯基马来酰亚胺：四氯代对苯二甲酸二甲酯的重量比为4:6。
15.可选的，所述分散剂为脂肪酸、石蜡、金属皂类分散剂中的一种或多种混合。
16.可选的，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
17.可选的，所述流平剂为丙烯酸类流平剂、有机硅类流平剂、氟碳化合物类流平剂中的一种或几种。
18.可选的，所述防沉剂为有机膨润土、n
‑
甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
19.本发明还提供一种所述的用于电力铁塔的防腐涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
20.1)制备涂料a组分
21.按配方，称取三元纳米复合填料、滑石粉、溶剂、分散剂于反应容器中，混合均匀；
22.称取环氧树脂加入上述混合体系中，并搅拌分散均匀；
23.称取消泡剂、硅烷偶联剂、流平剂、耐热剂和防沉剂加入上述混合体系中，并搅拌使其分散均匀，即得涂料a组分；
24.2)制备用于电力铁塔的防腐涂料
25.将固化剂作为涂料b组分加入到涂料a组分中，混合均匀，即得用于电力铁塔的防腐涂料。
26.本发明的有益效果是：本涂料是利用将氧化石墨烯特殊的片层结构和优异的导电性能，聚苯胺的缓释屏蔽作用，纳米二氧化钛粒子的光致阴极保护作用和填补作用结合的功能性纳米复合粒子来改性环氧树脂的防腐效率，其耐腐蚀性能优异，且其稳定性优异；同时本涂料采用了偶联剂，消泡剂等多种涂料助剂，通过各组分的相互协同作用，在提高涂料的耐腐蚀性的同时，降低表面张力，提高涂料附着力，耐酸碱性，耐高低温性，耐化学腐蚀性等多方面综合性能。
附图说明
27.图1为本发明涂层防腐效果图；
28.图2为无添加剂环氧树脂涂层防腐效果图。
具体实施方式
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
31.实施例1
32.1)制备三元纳米复合填料
33.以石墨为原料，通过改性hummers法制备氧化石墨烯；以2g苯胺为单体，掺杂0.1g氧化石墨烯和1g二氧化钛，通过氧化聚合制备三元纳米复合填料。
34.2)制备涂料a组分
35.称取三元纳米复合填料粒子20g、滑石粉10g、溶剂10g、分散剂0.2g份加到容器中，中低速搅拌60min,分散均匀；
36.在上述混合体系中加入环氧树脂加入40g，快速搅拌120min，混合均匀；
37.在上述混合体系中加入消泡剂0.2g、硅烷偶联剂0.2g、流平剂1g、耐热剂1g、防沉剂1g、快速搅拌30min,使其混合均匀后制得a组份。
38.3)制备用于电力铁塔的防腐涂料
39.将20g固化剂作为涂料b组分加入到涂料a组分中，搅拌30min，混合均匀后，即得用于电力铁塔的防腐涂料。
40.实施例2
41.1)制备三元纳米复合填料
42.以石墨为原料，通过改性hummers法制备氧化石墨烯；以3g苯胺为单体，掺杂0.3g氧化石墨烯和6g二氧化钛，通过氧化聚合制备三元纳米复合填料。
43.2)制备涂料a组分
44.称取三元纳米复合填料粒子35g、滑石粉15g、溶剂30g、分散剂0.5g份加到容器中，中低速搅拌90min,分散均匀；
45.在上述混合体系中加入环氧树脂加入100g，快速搅拌150min，混合均匀；
46.在上述混合体系中加入消泡剂1g、硅烷偶联剂1g、流平剂5g、耐热剂5g、防沉剂5g、快速搅拌60min,使其混合均匀后制得a组份。
47.3)制备用于电力铁塔的防腐涂料
48.将50g固化剂作为涂料b组分加入到涂料a组分中，搅拌60min，混合均匀后，即得用于电力铁塔的防腐涂料。
49.实施例3
50.1)制备三元纳米复合填料
51.以石墨为原料，通过改性hummers法制备氧化石墨烯；以4g苯胺为单体，掺杂0.8g氧化石墨烯和8g二氧化钛，通过氧化聚合制备三元纳米复合填料。
52.2)制备涂料a组分
53.称取三元纳米复合填料粒子50g、滑石粉20g、溶剂50g、分散剂2g份加到容器中，中低速搅拌120min,分散均匀；
54.在上述混合体系中加入环氧树脂加入150g，快速搅拌80min，混合均匀；
55.在上述混合体系中加入消泡剂2g、硅烷偶联剂2g、流平剂10g、耐热剂10g、防沉剂10g，快速搅拌120min，使其混合均匀后制得a组份。
56.3)制备用于电力铁塔的防腐涂料
57.将100g固化剂作为涂料b组分加入到涂料a组分中，搅拌120min，混合均匀，即得用于电力铁塔的防腐涂料。
58.本发明实施例中，环氧树脂选用双酚a型环氧树脂，溶剂选用二甲苯，固化剂选用乙二胺，防沉剂选用n
‑
甲基吡咯烷酮，耐热剂为n
‑
苯基马来酰亚胺和四氯代对苯二甲酸二甲酯的混合物，其中，n
‑
苯基马来酰亚胺：四氯代对苯二甲酸二甲酯的重量比为4:6；滑石粉、分散剂、流平剂选用、消泡剂、防沉剂和硅烷偶联剂均选用常规剂型。
59.本发明中三元纳米复合填料的制备方法为：先取氧化石墨烯与稀盐酸(浓度6mol/l)溶液混合，经分散处理后成均匀的氧化石墨烯分散液，再将其移入到容器中，0℃下搅拌；然后取二氧化钛，加入到上述反应体系中，0℃下搅拌，使其与氧化石墨烯分散液混合均匀；再取苯胺，加入到上述反应体系中，0℃下搅拌，使其与氧化石墨烯/二氧化钛分散液混合均匀；再将过硫酸铵溶解于稀盐酸(浓度6mol/l)中，使其充分溶解后缓慢滴加至上述溶液中，在0℃下反应；反应结束后，将产物用乙醇、水洗涤，最后经60℃干燥、研磨，制得三元纳米复合材料。
60.防腐性能测试：
61.在q235a表面分别涂覆本发明实施例1至3的改性环氧树脂涂料，在q235a表面涂覆纯ep(环氧树脂)作为对照，使用上海晨华公司的chi760e电化学工作站对制得的样品的光电化学性能进行表征。电化学分析仪为三电极系统，将饱和甘汞用作参比电极，将铂片用作对电极，将自制的q235碳钢电极用作工作电极,使用3.5％nacl作为电解质。测试前把q235碳钢电极放在3.5％nacl溶液中浸泡2小时，使开路电压达到稳定后再开始测试。在10
‑2‑
105hz范围内，以0.05v的振幅在开路电压下测试交流阻抗；在开路电压上下500mv的范围内，以10mv/s的扫描速度进行极化测试。
62.表1纯ep涂层与本发明复合涂层的电化学极化测试结果
[0063][0064]
表1表明，本发明制备的改性环氧树脂涂料涂层后腐蚀电位从
‑
0.743v提升至
‑
0.434v，腐蚀电流从3.542
×
10
‑5a/cm2减少至1.113
×
10
‑5a/cm2，表面电阻从956.8ohms/cm2升至5835.8ohms/cm2，使得防腐效能提高至83.60％。
[0065]
在一段时间后，观察实施例1与涂覆环氧树脂的涂层效果，图1为本发明涂层防腐效果图，图2为无添加剂环氧树脂涂层防腐效果图，可见，图2中的涂层在一段时间后产生了大量的孔隙，导致防腐效果较差，而本技术的防腐涂层较为致密，未产生孔洞。经申请人分析，原因在于本涂料利用了氧化石墨烯特殊的片层结构和优异的导电性能，聚苯胺的缓释屏蔽作用，纳米二氧化钛粒子的光致阴极保护作用和填补作用结合的功能性纳米复合粒子来改性环氧树脂的防腐效率，其耐腐蚀性能优异，且其稳定性优异；同时本涂料采用了偶联剂，消泡剂等多种涂料助剂，通过各组分的相互协同作用，在提高涂料的耐腐蚀性的同时，降低表面张力，提高涂料附着力，耐酸碱性，耐高低温性，耐化学腐蚀性等多方面综合性能。
[0066]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。