一种环氧合金粉末涂料及其制备方法和应用与流程

本发明属于金属防护材料，具体涉及一种环氧合金粉末涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、杆件是水面光伏电站的重要组成部分，其对光伏组件、浮体等设备起支撑、承载的作用。由于在海洋或其他腐蚀等级高的环境中，金属容易发生腐蚀失效，导致水面光伏电站不能长期处于该种环境。

2、现有技术中，水面光伏电站金属杆件的材质一般为镀锌、不锈钢或铝合金等。上述材料均不能长久在海洋环境使用，不满足水面光伏电站25年使用寿命要求。

3、例如cn104831205a公开了一种光伏板架的防腐处理方法，所述方法包括顺序进行的清洗、烘干、热镀锌和冷却步骤，所述热镀锌步骤为将锌液加热至455～480℃，将光伏板架容置入锌液中保持1～1.5min后取出，且所述锌液中含有占锌液质量比为0.07～0.1％的铝；所述工艺路线简单，利于光伏板架表面防腐质量。但是，所述工艺仍为在金属表面镀锌，不适合长期在海洋环境中使用。

4、cn106784418a公开一种防腐蚀处理层及其在锂电池软包装材料中的应用，所述防腐蚀处理层包括交替设置的复合层和高分子层，所述复合层为水溶性树脂与铬钝化液混合后干燥形成，所述高分子层为阳离子聚合物在交联剂的作用下固化而成；通过采用特定材料形成交替设置的复合层和高分子层，在保证层间剥离强度和冲深深度的情况下，具有优异的耐腐蚀性能。但是所述处理层的耐腐蚀效果有待进一步提高且不适合在海洋等环境苛刻条件中使用。

5、cn108373755a公开一种防腐耐磨金属粉末涂料，所述涂料包括e42环氧树脂、锌粉、铜粉、聚乙烯蜡、颜料、填料、促进剂、耐磨助剂和抗氧剂。所述涂料的制作工艺简单，原料结构简单，且加入了抗氧剂和耐磨助剂，能够加强金属粉末防腐和耐磨能力，便于工业化生产。但是耐腐蚀效果差，同样不适用于海洋等苛刻环境中使用。

6、因此，开发一种耐腐蚀性能好，能长久保护水面光伏器件在海洋中使用的防腐涂层，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种环氧合金粉末涂料及其制备方法和应用。所述环氧合金粉末涂料通过特定配方的锌铝镁合金粉与环氧树脂复配，能够提高涂层的耐盐雾腐蚀性能，耐循环老化性能，且具有较高的自腐蚀电位及较低的自腐蚀电流密度，能够有效保护水面光伏电站的金属器件。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种环氧合金粉末涂料，以重量份计，所述环氧合金粉末涂料包括环氧树脂20～50份，锌铝镁合金粉40～80份；所述锌铝镁合金粉中锌的质量百分含量≥50％。

4、本发明中，所述锌铝镁合金粉以锌为主体，搭配镁和铝，与环氧树脂形成环氧合金粉末涂料，具有优异的耐腐蚀能力，较高的自腐蚀电位及较低的自腐蚀电流密度，能够有效保护水面光伏电站用的金属器件，满足海洋环境的防腐要求，延长光伏杆件的使用寿命，降低维修成本。

5、优选地，以重量份计，所述环氧合金粉末涂料包括环氧树脂20～50份，例如可以为22份、24份、26份、28份、30份、32份、34份、36份、38份、40份、42份、44份、46份、48份等。

6、优选地，以重量份计，所述环氧合金粉末涂料包括锌铝镁合金粉40～80份，例如可以为42份、44份、46份、48份、50份、52份、54份、56份、58份、60份、62份、64份、66份、68份、70份、72份、74份、76份、78份等。

7、本发明中，所述环氧树脂和锌铝镁合金粉在特定的含量内，涂层防腐蚀效果更优；所述环氧树脂含量较多或锌铝镁合金粉用量较少，都会导致涂层耐盐雾腐蚀和耐循环老化性能降低。

8、优选地，所述锌铝镁合金粉中锌的质量百分含量≥50％，例如可以为52％、54％、56％、58％、60％、62％、64％、66％、68％、70％、72％、74％、76％、78％、80％、82％、84％、86％、88％、90％、92％、94％、96％、98％等。

9、优选地，以质量百分含量计，所述锌铝镁合金粉包括1.5～3.5％铝(例如可以为1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％等)、1～2％镁(例如可以为1.05％、1.1％、1.15％、1.2％、1.25％、1.3％、1.35％、1.4％、1.45％、1.5％、1.55％、1.6％、1.65％、1.7％、1.75％、1.8％、1.85％、1.9％、1.95％等)和94～97.5％锌(例如可以为94.2％、94.4％、94.6％、94.8％、95％、95.2％、95.4％、95.5％、95.6％、95.8％、96％、96.2％、96.4％、96.6％、96.8％、97％、97.2％、97.4％等)。

10、本发明中，所述锌铝镁合金粉中各组分含量在特定范围内，涂层防腐蚀效果更优；所述锌铝镁合金粉中锌、镁或铝的百分含量过多或过少，都会导致涂层耐盐雾腐蚀和耐循环老化性能降低。

11、优选地，所述锌铝镁合金粉中还包括第四种成分。

12、优选地，所述第四种成分包括硅、铟或稀土金属中的任意一种或至少两种的组合。

13、优选地，所述稀土金属包括铈、钪、钇、镧、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥中至少一种。

14、优选地，所述锌铝镁合金粉中第四种成分的质量百分含量为0.01～0.3％，例如可以为0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.1％、0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.2％、0.22％、0.24％、0.26％、0.28％等。

15、优选地，所述锌铝镁合金粉包括片状锌铝镁合金粉。

16、本发明中，采用片状锌铝镁合金粉能够使得涂层堆叠在金属表面，延长氧气、水的侵蚀路径，屏蔽效果更优，有利于提高涂层的耐腐蚀性能。

17、优选地，所述片状锌铝镁合金粉的厚度为小于1μm，例如可以为0.25μm、0.3μm、0.35μm、0.4μm、0.45μm、0.5μm、0.55μm、0.6μm、0.65μm、0.7μm、0.75μm、0.8μm、0.85μm、0.9μm、0.95μm等。

18、本发明中，所述片状锌铝镁合金粉的厚度在特定范围内，使得涂层的耐腐蚀性能更优；厚度大于1μm，片状结构不利于形成片层结构，其耐腐蚀效果下降。

19、本发明中，所述片状锌铝镁合金粉的厚度测量方法参考叠片法(管俊芳，白翠萍，朱瀛波等.片状超细粉厚度测定制样方法研究[j].中国粉体技术，2010，16(4):3.)测得。

20、优选地，所述锌铝镁合金粉的细度为1000～5000目，例如可以为1200目、1400目、1500目、1600目、1800目、2000目、2200目、2400目、2600目、2800目、3000目、3200目、3400目、3600目、3800目、4000目、4200目、4400目、4600目、4800目等。

21、优选地，所述锌铝镁合金粉的细度为2000～5000目。

22、本发明中，所述锌铝镁合金粉的细度在特定范围内，使得涂层的耐腐蚀性能更优；细度过小或过大，耐腐蚀性能差。

23、本发明中，所述锌铝镁合金粉采用如下方法进行制备，所述方法包括：

24、将金属锌、金属铝、金属镁混合熔融、雾化，得到所述锌铝镁合金粉。

25、本发明中，所述金属锌、金属铝、金属镁分别为纯锌、纯铝、纯镁。

26、优选地，所述混合的物料还包括第四种成分。

27、优选地，所述熔融的设备为真空熔炼炉。

28、优选地，所述熔融在保护气氛中进行。

29、优选地，所述保护气氛包括氮气和/或氩气。

30、优选地，所述熔融的温度为500～700℃，例如可以为550℃、600℃、650℃等。

31、优选地，所述雾化的设备为真空雾化系统。

32、优选地，所述雾化后还包括将雾化后的粉体与研磨助剂混合，研磨至合金粉体厚度小于1μm，离心筛选细度为1000～5000目的合金粉体，干燥，得到所述锌铝镁合金粉。

33、优选地，所述雾化后的粉体与研磨助剂的质量比为(1～1.5):(2～4)，其中，(1～1.5)中具体取值例如可以为1、1.1、1.2、1.3、1.4等；(2～4)中具体取值例如可以为2.2、2.5、2.8、3、3.2、3.5、3.8等。

34、优选地，以重量份计，所述环氧合金粉末涂料还包括2～5份成膜助剂，例如可以为2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份等。

35、优选地，所述成膜助剂包括乙二醇。

36、优选地，以重量份计，所述环氧合金粉末涂料还包括0.2～0.8份分散剂，例如可以为0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份等。

37、优选地，所述分散剂包括阴离子型分散剂、阳离子型分散剂、非离子型分散剂或两性型分散剂中至少一种。

38、优选地，以重量份计，所述环氧合金粉末涂料还包括0.2～2份消泡剂，例如可以为0.4份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份等。

39、优选地，所述消泡剂包括但不限于pa-311。

40、优选地，以重量份计，所述环氧合金粉末涂料还包括0.2～1份增稠剂，例如可以为0.4份、0.6份、0.8份等。

41、优选地，所述增稠剂包括羧甲基纤维素和/或羟甲基纤维素。

42、优选地，所述环氧合金粉末涂料的固含量为88～99％，例如可以为88.2％、88.4％、88.6％、88.8％、89％、89.5％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％等。

43、第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的环氧合金粉末涂料的制备方法，所述制备方法包括：

44、将环氧树脂与锌铝镁合金粉混合，得到所述环氧合金粉末涂料。

45、优选地，所述混合在溶剂中进行。

46、优选地，所述溶剂包括水。

47、优选地，所述混合的物料还包括成膜助剂、分散剂、消泡剂或增稠剂中的任意一种或至少两种的组合。

48、优选地，所述混合的时间为60～100min，例如可以为65min、70min、75min、80min、85min、90min、95min等。

49、作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括：将溶剂、分散剂和成膜助剂混合5～15min后，加入环氧树脂混合25～35min，随后加入锌铝镁合金粉混合35～45min，最后加入消泡剂和增稠剂，充分搅拌，得到所述环氧合金粉末涂料。

50、优选地，所述溶剂、分散剂和成膜助剂混合的转速为1500～2500rpm，例如可以为1800rpm、2000rpm、2200rpm、2400rpm等。

51、优选地，所述加入环氧树脂混合的转速为600～1200rpm，例如可以为800rpm、1000rpm、1100rpm等。

52、优选地，所述加入锌铝镁合金粉混合的转速为300～500rpm，例如可以为350rpm、400rpm、450rpm等。

53、第三方面，本发明提供一种防腐涂层，所述防腐涂层包括依次层叠的底层和面层。所述底层的涂料包括如第一方面所述的环氧合金粉末涂料。

54、优选地，所述底层的厚度为50～400μm，例如可以为70μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、380μm等。

55、优选地，所述面层的涂料包括有机硅涂料和/或聚氨酯涂料。

56、优选地，所述面层的厚度为100～400μm，例如可以为100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、380μm等。

57、本发明中，所述防腐涂层的制备方法包括：将所述环氧合金粉末涂料涂覆至金属基材上，得到所述底层；将所述面层的涂料涂覆至底层远离金属基材的一面，得到所述防腐涂层。

58、优选地，所述环氧合金粉末涂料分两次涂覆至金属基材上。

59、本发明中，所述防腐涂层的制备方法按照gb/t1727-1992的方法进行。

60、第四方面，本发明提供一种如第一方面所述的环氧合金粉末涂料和/或如第三方面所述的防腐涂层在水面光伏电站用金属防护中的应用。

61、本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

62、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

63、本发明提供的环氧合金粉末涂料，选用以锌为主体的锌铝镁合金粉与环氧树脂复配，能够提高涂层的耐盐雾腐蚀性能，耐循环老化性能，且具有较高的自腐蚀电位及较低的自腐蚀电流密度，能够有效保护水面光伏电站的金属器件。