本发明属于防腐蚀材料领域,具体涉及一种灌涂速干型树脂防腐漆的制备方法。
背景技术:
1、防腐漆作为保护金属基材免受腐蚀介质侵蚀的重要涂层材料,广泛应用于油气管道、化工储罐、桥梁、海洋平台的关键工程领域。传统环氧防腐漆体系多由环氧树脂与胺固化剂制备而成,具有优异的附着力和耐化学介质性能,但在大体积厚涂施工中存在表干时间长、施工效率低、流挂难以控制的弊端。为了加速固化速度,现有技术往往采用提高固化剂活性、增加助干或助流平助剂、提高施工温度或添加强挥发性溶剂手段。然而,这些方式一方面会显著增加挥发性有机物的排放,不利于环保合规;另一方面,由于仅在涂层表面或薄层内形成固化网络,厚涂层内部的溶剂挥发与交联反应无法同步推进,导致涂层表面先固化而内层滞后,出现龟裂、松散甚至脱层缺陷,降低涂层整体耐腐蚀寿命。
2、金属基材与涂层之间的界面结合质量是影响耐候和抗脱层性能的关键因素。现有界面改性技术主要采用简单涂布磺酸盐或胺基化合物,形成物理吸附的缓蚀层,或者利用自组装单分子层技术构建分子膜层,这些方法虽然短期内能够提升附着力,但在复杂环境中常因物理脱附或层间界面应力集中而失效,无法长效保持高附着强度。
技术实现思路
1、为解决上述背景技术中提到的不足,本发明的目的在于提供一种灌涂速干型树脂防腐漆的制备方法,通过低沸点芳烃微胶囊破裂形成贯穿微通道网络,加速溶剂挥发与交联剂渗透,同时在金属表面自组装磺酸基两性低聚物单分子界面层并与树脂基体共价接枝,实现快速表干、高附着力及优异的耐腐蚀性能。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
3、一种灌涂速干型树脂防腐漆的制备方法,包括以下步骤:
4、s1.将纳米二氧化硅分散于溶剂中,加入烷氧基硅烷偶联剂混合,搅拌反应后洗涤、干燥,得到表面改性纳米二氧化硅;
5、s2.将环氧树脂、磺酸基两性低聚物、改性纳米二氧化硅混匀,加入微胶囊混合,然后加入流平剂、消泡剂及异丙醇,搅拌至体系澄清均一,得到a组分;
6、s3.将多异氰酸酯预聚体与助干剂混合,搅拌至均一后得到b组分;
7、s4.将步骤s2所得a组分倒入混合槽,缓缓加入步骤s3所得b组分,同时进行脱泡,直至漆料流体状态均一,即为灌涂速干型树脂防腐漆。
8、进一步优选地,灌涂速干型树脂防腐漆包括以下重量份原料:环氧树脂 80~120份、磺酸基两性低聚物 3~10份、改性纳米二氧化硅 1~5份、微胶囊 5~15份、多异氰酸酯预聚体 5~20份、助干剂 1~3份、流平剂 0.5~2份、消泡剂 0.1~1份、异丙醇 5~20份。
9、进一步优选地,步骤s4中混合的温度为20~30 ℃,搅拌速率为300~600 rpm。
10、进一步优选地,改性纳米二氧化硅的制备方法具体包括以下步骤:
11、s101.将纳米二氧化硅粉末分散于有机溶剂中,通过超声使其均匀分散;
12、s102.向分散液中加入烷氧基硅烷偶联剂溶液,持续搅拌使偶联剂分子吸附并与硅表面羟基发生反应;反应完成后,通过离心或过滤分离出改性颗粒,并用无水乙醇洗涤多次以去除未反应偶联剂;
13、s103.对改性纳米二氧化硅进行干燥处理,得到粉体形态的表面改性纳米二氧化硅。
14、进一步优选地,磺酸基两性低聚物的制备方法具体包括以下步骤:
15、s201.将甲苯磺酸盐单体、环氧乙烷与丙二醇单体溶解于无水乙醇中,加入自由基引发剂后进行自由基聚合;
16、s202.聚合达到设计转化率后,向反应体系中加入三乙醇胺,并结合蒸馏或膜分离去除溶剂及未反应物;
17、s203.对中和粗产物进行多次溶剂洗涤与真空干燥,得到平均分子量为1000~1500 da的磺酸基两性低聚物。
18、进一步优选地,微胶囊的制备方法具体包括以下步骤:
19、s301.将低沸点芳烃核材与烷氧基硅烷前体溶于有机相,并分散于含稳态乳化剂的水相,形成油包水乳液;
20、s302.在乳液体系中加入催化剂,促使硅烷前体在油–水界面发生缩合聚合,生成聚硅烷壳体;
21、s303.反应完成后,采用离心或膜分离去除水相,并用水或无水乙醇洗涤微胶囊,并进行干燥处理,得到壳径5~10 μm的聚硅烷壳低沸点芳烃微胶囊;
22、进一步优选地,防腐漆在25 ℃、相对湿度50%条件下表干时间为10~15 min。
23、进一步优选地,防腐漆实干后涂层的耐盐雾性能不小于1000 h。
24、进一步优选地,助干剂为n,n-二甲基乙醇胺,所述流平剂为聚丙烯酸酯类流平剂,所述消泡剂为有机硅消泡剂。
25、本发明的有益效果:
26、本发明所采用的微通道网络原理,通过微胶囊在施工后破裂释放低沸点芳烃,形成由表面至底层的连通微通道,有效加速涂层内部溶剂挥发和异氰酸酯交联剂渗透,缩短了表干时间,使厚涂层在常温下也能快速固化并避免流挂;磺酸基两性低聚物在金属表面自组装成单分子界面层,并通过环氧基与异氰酸酯基团发生共价接枝,构筑出具有梯度交联密度的柔韧过渡区域,不仅显著提升了涂层与基材之间的结合力,还通过磺酸基离子屏障功能阻挡腐蚀介质渗透,确保界面长期稳定;此外,改性纳米二氧化硅粒子在分散体系中与流平剂、消泡剂及助干剂协同作用,形成具有纳米级填充与孔隙结构调控的致密网络,进一步增强了涂层的机械强度、自流平效果和耐磨性能。
1.一种灌涂速干型树脂防腐漆的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的灌涂速干型树脂防腐漆的制备方法,其特征在于,所述灌涂速干型树脂防腐漆包括以下重量份原料:环氧树脂 80~120份、磺酸基两性低聚物 3~10份、改性纳米二氧化硅 1~5份、微胶囊 5~15份、多异氰酸酯预聚体 5~20份、助干剂 1~3份、流平剂 0.5~2份、消泡剂 0.1~1份、异丙醇 5~20份。
3.根据权利要求1所述的灌涂速干型树脂防腐漆的制备方法,其特征在于,所述步骤s4中混合的温度为20~30 ℃,搅拌速率为300~600 rpm。
4.根据权利要求1所述的灌涂速干型树脂防腐漆的制备方法,其特征在于,所述改性纳米二氧化硅的制备方法具体包括以下步骤:
5.根据权利要求1所述的灌涂速干型树脂防腐漆的制备方法,其特征在于,所述磺酸基两性低聚物的制备方法具体包括以下步骤:
6.根据权利要求1所述的灌涂速干型树脂防腐漆的制备方法,其特征在于,所述微胶囊的制备方法具体包括以下步骤:
7.根据权利要求1所述的灌涂速干型树脂防腐漆的制备方法,其特征在于,所述防腐漆在25 ℃、相对湿度50%条件下表干时间为10~15 min。
8.根据权利要求1所述的灌涂速干型树脂防腐漆的制备方法,其特征在于,所述防腐漆实干后涂层的耐盐雾性能不小于1000 h。
9.根据权利要求1所述的灌涂速干型树脂防腐漆的制备方法,其特征在于,所述助干剂为n,n-二甲基乙醇胺,所述流平剂为聚丙烯酸酯类流平剂,所述消泡剂为有机硅消泡剂。