一种常温快干耐高温防腐涂料及其制备方法与流程

本发明涉及防腐涂料，尤其涉及一种常温快干耐高温防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、金属腐蚀是金属与环境中的介质发生一定的化学、电化学反应，导致被氧化并形成金属化合物的整个过程。金属的防腐对国民经济和社会生产具有重大的影响，对于遍布现代生活各个方面的金属材料而言，腐蚀往往意味着加速失效和破坏，最终导致零件或设施损坏乃至引发事故。因此，金属的腐蚀不仅会造成资源的大量浪费，还可能导致经济的重大损失，同时也给生产生活带来了巨大的安全隐患。

2、根据腐蚀环境的不同，金属的腐蚀分为大气、土壤、海水以及微生物等自然环境中的腐蚀，以及高温气体、辐照、酸碱盐、熔盐等人为环境中的腐蚀。然而，近年来随着金属材料的广泛应用和科学技术的发展，各种金属材料的服役环境也变得越来越复杂苛刻，金属所处的腐蚀环境可能是多种条件的耦合。在苛刻腐蚀环境中，金属的腐蚀进一步加剧，使得金属设备和设施的服役寿命受到限制，服役可靠性和稳定性也难以保证。

3、目前，金属的防腐按照温度主要分为低中高三阶段，低温为常温至120℃，中温为120℃至300℃，超过300℃一般认为高温阶段。长期以来，人们一直采用多种技术对金属加以保护，防止腐蚀的发生。其中，金属设备防腐蚀最有效、最常用的方法之一是在金属表面涂敷防腐蚀涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基体。防腐涂料和其它涂料一样，其配方组成主要包括基料(树脂)、颜填料和溶剂。随着社会环保意识的增强以及环保法规的日益严格，而水性涂料以水作为溶剂，无毒，无溶剂气味，符合环保发展趋势。

4、中国专利申请cn109370376a公开了一种水性耐高温防腐涂料及其制备方法，水性耐高温防腐涂料中成分按质量百分比计如下：耐高温树脂35～55％、离子水12～13％、纤维素醚1～2％、偏磷酸钠分散剂0.4～0.6％、润湿剂0.2～0.4％、消泡剂0.1～0.3％、流平剂0.2～0.5％、抗闪锈剂0.5～0.7％、硅烷偶联剂1～5％、磷酸锌1～8％、二氧化锆10～15％、二氧化硅10～15％、金红石钛白粉10～15％、氧化铁红5～7％、余量为水，其中耐高温树脂为环氧树脂。本发明通过以耐高温树脂为基础溶剂生成的防腐涂料，可以在涂料固结后在涂层表面形成硬质层，提高了涂料的耐磨性，本发明制备方法简单，通过超声波和分散剂进行处理，可有效的使得涂料中各组分分散均匀，提高涂料涂刷时的细腻程度，增强了涂料的稳定性。但是该发明制得的防腐涂料存在附着力不好、防腐性能不佳的缺陷。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种附着力好且防腐性能好的常温快干耐高温防腐涂料。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

3、一种常温快干耐高温防腐涂料，包括如下组分：基体树脂、锌粉、环氧固化剂、氧化石墨烯、硅酸锂、改性剂、防沉降剂、颜填料、成膜助剂、水。

4、优选的，所述常温快干耐高温防腐涂料，以重量份计，包括如下组分：60-80份基体树脂、30-40份锌粉、2-5份环氧固化剂、5-10份氧化石墨烯、20-30份硅酸锂、5-10份改性剂、5-10份防沉降剂、3-5份颜填料、5-10份成膜助剂、30-50份水。

5、优选的，所述基体树脂为水性环氧树脂，其为固含量为50-60wt％的水性环氧乳液。

6、优选的，所述锌粉为球状锌粉、无定型锌粉中的一种或两种的混合；进一步优选的，所述锌粉为球状锌粉，球状锌粉的中空结构能够提高涂层的耐温性能。

7、优选的，所述环氧固化剂的制备方法如下：

8、将3-5g 2-甲基咪唑、5-8g三乙胺、50-100ml四氢呋喃混合，在50-70℃下搅拌10-20min，加入40-60ml 3-5wt％六氯环三磷腈的四氢呋喃溶液，在60-80℃下继续搅拌6-8h，反应完成后，冷却至30-50℃，减压蒸除溶剂，将残留物加入到100-200ml体积比为90-95:1的丙酮与水的混合液中，搅拌10-20min后，过滤，收集滤饼，将滤饼在60-80℃干燥6-8h得到环氧固化剂。

9、发明人采用六氯环三磷腈通过亲核取代反应对2-甲基咪唑进行修饰，引入的环三磷腈的吸电子作用降低了咪唑环上氮原子的亲和性，明显降低了环氧树脂的固化温度，能够使得涂料在常温就能固化。

10、优选的，所述改性剂的制备方法，包括如下步骤：

11、在氮气气氛下，将13-16g 4-羟基-4’-异丙氧基二苯砜、50-60g聚乙二醇二缩水甘油醚、2-3g四丁基溴化铵、150-250ml n,n-二甲基甲酰胺混合搅拌10-20min，然后加热至100-120℃反应6-8h，反应完成后，过滤，滤饼用0-5℃水洗涤2-3次后加入到100-150ml四氢呋喃中，加入30-50ml乙醚，过滤，收集固体物在60-80℃下干燥20-24h得到改性剂。

12、进一步优选的，所述改性剂的制备方法，包括如下步骤：

13、1)在氮气气氛下，将13-16g 4-羟基-4’-异丙氧基二苯砜、50-60g聚乙二醇二缩水甘油醚、2-3g四丁基溴化铵、150-250ml n,n-二甲基甲酰胺混合搅拌10-20min，然后加热至100-120℃反应6-8h，反应完成后，过滤，滤饼用0-5℃水洗涤2-3次后加入到100-150ml四氢呋喃中，加入30-50ml乙醚，过滤，收集固体物在60-80℃下干燥20-24h得到聚合物中间体；

14、2)将20-30g步骤1)得到的聚合物中间体加入到100-200ml丙酮中，以500-700rpm转速搅拌20-30min，得到混合溶液，然后将10-20g膨润土加入到200-300ml浓度为70-99wt％乙醇水溶液中浸泡20-24h，过滤，收集固体物，将固体物在80-100℃下干燥6-8h后加入到上述混合溶液中，以500-700rpm转速搅拌10-12h，过滤，收集滤饼，将滤饼用丙酮洗涤2-3次后在80-100℃下干燥5-8h得到改性剂。

15、进一步优选的，所述聚乙二醇二缩水甘油醚为聚乙二醇二缩水甘油醚硅烷复合物，其制备方法，包括如下步骤：

16、在氮气气氛下，将80-120g聚乙二醇二缩水甘油醚、35-45g烯丙基聚氧乙烯醚在室温下搅拌混合均匀，加入3-8g对甲苯磺酸，升温至80-100℃，反应1-3h，以1-2滴/秒的速度滴加40-60g 3-氨丙基三乙氧基硅烷，滴加完毕后，在80-100℃继续反应3-5h，反应完成后，冷却至室温，过滤，收集滤液，滤液经减压蒸除溶剂后在60-80℃下干燥6-8h得到聚乙二醇二缩水甘油醚硅烷复合物。

17、环氧树脂具有许多优良的性质，例如较低的固化收缩率，较小的成型压力，较宽的固化温度范围，可控的交联密度，以及繁多的种类(从低粘度液体到不粘固体)，与多种基材的优异粘合性，高力学强度，耐化学腐蚀和电气绝缘性能等，其广泛应用于保护性涂料的树脂基体。但是由于固化后的高交联度，导致环氧树脂韧性不足、易断裂，限制了其应用，发明人通过在基体树脂中加入改性剂，该改性剂能连续贯穿于环氧树脂交联网络形成互穿网络，增强体系的相容性，其高含量端基提高了与基体的相容性，并形成均匀的固化网络以避免相分离，同时其独特的三维球形拓扑结构提高了基体的交联密度，大量的自由体积和空腔也赋予了交联网络和分子链段更多的活性。

18、通过用烯丙基聚氧乙烯醚和3-氨丙基三乙氧基硅烷对缩水甘油醚分子进行改性，其疏水链段上含有多个锚固基团，可以与基体树脂、颜填料等表面形成强的吸附结合，还可以通过空间位阻阻止氧化石墨烯分子之间的团聚，促进颜填料、氧化石墨烯在涂料中的均匀分散与流平，使涂料在常温下流动性和成膜性更好，提高了涂层的硬度、耐水性、抗冲击强度，能达到较好的防护效果和成膜致密性。通过引入膨润土，其表面的活性羟基能与聚合物中间体相互作用，提高与基体树脂的相容性，并且增强涂层的硬度，在发生腐蚀时，氧化石墨烯能活化金属锌颗粒，锌被充分利用，从而更好的发挥电化学保护作用，由于改性剂具有疏水性，可使涂层的脱水更加均匀，有利于提高涂层对金属的附着力，也有利于提高涂层表面防污性能，进而提高了涂层的防腐性能。

19、优选的，所述防沉降剂为羟乙基纤维素、醋丁纤维素、改性聚脲溶液中的一种或多种的混合。

20、优选的，所述颜填料为氧化铁红颜料、钛白粉颜料、高岭土、云母粉、滑石粉中的一种。

21、优选的，所述成膜助剂为聚乙二醇、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚、三丙二醇正丁醚、丙二醇苯醚中的一种或多种的混合。

22、本发明还公开了上述常温快干耐高温防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

23、按配方称取各组分，将改性剂、氧化石墨烯、水，经超声处理后加入基体树脂、锌粉、环氧固化剂、硅酸锂、防沉降剂、颜填料、成膜助剂；分散后静置得到常温快干耐高温防腐涂料。

24、优选的，所述超声条件为150-200w、80-100khz，超声时间为20-30min。

25、优选的，所述分散转速为2500-3000rpm，分散时间为20-30min。

26、本发明制备的常温快干耐高温防腐涂料，能在金属表面形成防腐涂层，不仅具有较好的防腐防污性能，还能与基材结合紧密，具有较好的韧性。

27、与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明制备的涂料以

28、水作为溶剂，无毒，无溶剂气味，符合环保发展趋势；通过用烯丙基聚氧乙烯醚和3-氨丙基三乙氧基硅烷对缩水甘油醚分子进行改性，其疏水链段上含有多个锚固基团，可以与基体树脂、颜填料等表面形成强的吸附结合，还可以通过空间位阻阻止氧化石墨烯分子之间的团聚，使涂料在常温下流动性和成膜性更好，提高了涂层的硬度、耐水性、抗冲击强度，能达到较好的防护效果和成膜致密性；通过引入膨润土，其表面的活性羟基能与聚合物中间体形成共价键，提高与基体树脂的相容性，并且增强涂层的硬度，在发生腐蚀时，氧化石墨烯能活化金属锌颗粒，锌被充分利用，从而更好的发挥电化学保护作用，提高了涂层的防腐性能。