一種可自噴涂的鋅防護層修復(fù)涂料及制備方法
【專利摘要】一種可自噴涂的鋅防護層修復(fù)涂料及制備方法，屬于金屬防腐蝕涂料與涂裝領(lǐng)域，該涂料是由高性能合成樹脂、功能性復(fù)合鋅粉、碳納米管、防銹顏料、溶劑、分散劑、改性劑組成的單組分可自噴涂的鋅防護層修復(fù)涂料；碳納米管使常溫固化后的涂層有更高的陰極防護性，具有在不同基材(鋼鐵、舊熱浸鋅、舊鍍鋅層、富鋅涂層)低處理表面有更優(yōu)良的附著性能；改性劑BEDAR-01顯著提高涂層與基材間附著強，大幅改善涂層耐蝕性；復(fù)合防銹顏料具有提高涂層與低處理表面的相容性的作用；對于各種鋅防護層具有特別突出的優(yōu)勢，在配伍面漆后可以進行更為高效的極佳陰極防護。
【專利說明】一種可自噴涂的鋅防護層修復(fù)涂料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬防腐蝕涂料與涂裝領(lǐng)域，特別是用于具有陰極保護作用的鋅防護層(熱浸鋅層、鍍鋅層以及富鋅涂層等)的修復(fù)及鋼結(jié)構(gòu)防護領(lǐng)域，涉及一種可自噴涂的鋅防護層修復(fù)涂料組分、制備流程、耐磨性噴頭及灌裝工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋅層防護技術(shù)是重要的防護手段，鋅層防護技術(shù)按加工處理方式可分為熱浸鋅、熱噴鋅、電鍍鋅以及有“ 冷鍍鋅”之稱的富鋅涂料等，可以滿足鋼結(jié)構(gòu)在苛刻腐蝕環(huán)境的防護需求，已廣泛應(yīng)用在汽車、工程機械、地下管道、橋梁、鋼筋混凝土建筑、塔架鋼結(jié)構(gòu)(如石油鉆井平臺)的制造和建設(shè)中。但是，防護層在施工、應(yīng)用過程中不可避免產(chǎn)生破損等缺陷，腐蝕失效首先在防護層的缺陷、破損處等薄弱處進行，特別是在沿海等苛刻環(huán)境中，帶來鋅防護層的失效大大加快，極大影響鋼鐵結(jié)構(gòu)的安全服役，對這類防護層破損部位的及時修補是設(shè)備安全服役的重要保障。
[0003]采用常規(guī)涂裝方式對這些局部缺陷、破損處進行維護，不僅僅不經(jīng)濟和不方便，更重要的是嚴格的表面處理難以實施，無法保證修復(fù)部位保護層的附著、耐蝕性。鑒于此，適用這樣的應(yīng)用背景，與鋅防護層具有較好相容性、具有較高防護性能的低處理表面鋅防護層修復(fù)涂料的研發(fā)與應(yīng)用非常重要。低處理表面鋅防護層修復(fù)涂料的開發(fā)需要考慮以下幾個方面問題:修復(fù)涂層要具有鋅防護層陰極防護功能的修補作用；局部小面積修復(fù)，要求施工方便易行；與鋅防護層(特別是表面能低的熱浸鋅、熱鍍鋅)表面具有很好的相容性，具有較強的附著性能；鋅防護層破損處鐵基銹蝕的低處理表面和涂層應(yīng)該有很好的相容性且附著性能優(yōu)異；

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于針對鋅防護層的維護需求，提供一種可自噴涂的鋅防護層修復(fù)涂料。該涂料是由高性能合成樹脂、功能性復(fù)合鋅粉、碳納米管、防銹顏料、溶劑、分散劑、改性劑組成的單組分可自噴涂的鋅防護層修復(fù)涂料；碳納米管使常溫固化后的涂層有更高的陰極防護性，具有在不同基材(鋼鐵、舊熱浸鋅、舊鍍鋅層、富鋅涂層)低處理表面有更優(yōu)良的附著性能；改性劑BEDAR-Ol顯著提高涂層與基材間附著強，大幅改善涂層耐蝕性；復(fù)合防銹顏料具有提高涂層與低處理表面的相容性的作用；對于各種鋅防護層具有特別突出的優(yōu)勢，在配伍面漆后可以進行更為高效的極佳陰極防護。
[0005]本發(fā)明制備的可自噴涂的鋅防護層修復(fù)涂料，其特征在于三元共聚樹脂為8wt% ~12wt%、溶劑 30wt% ~35wt%、分散劑 Iwt % ~4wt%、改性劑 BEDAR-Ol 為 2wt% ~8wt %>復(fù)合鋒粉40wt %~45wt %>復(fù)合防鎊顏料4wt %~8wt %、碳納米管0.1wt %~3wt%、稀釋劑5wt%~ 10wt% ;其中溶劑由甲基異丁基酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、N, N-二甲基甲酰胺按照質(zhì)量比(40~50): (22~25): (20~30): (I~5)混制，稀釋劑為乙酸乙酯或乙酸丁酯、乙醇或丁醇、甲苯或二甲苯、200#汽油按照質(zhì)量比1:1:1:1混合而成；防銹顏料由三聚磷酸鋁、磷酸鋅、鑰酸鋅、氧化鋅、鈦白粉、鋅鉻黃、鉻酸鋅中任意四種組成。
[0006]所用復(fù)合鋅粉是由325目至1500目球狀鋅粉:1500目至7000目球狀鋅粉及片狀鋅粉或片狀鋁粉組成，質(zhì)量比為(36~62): (10~30): (5~12);輔以加入多壁或單壁碳納米管來增強陰極防護性，碳納米管為鋅防護層修復(fù)涂料的0.lwt%~3wt%。
[0007]所用改性劑BEDAR-Ol是以單寧酸、植酸為縮聚反應(yīng)催化劑，以烷基硅烷、乙烯基硅烷、氯丙基硅烷、苯丙基硅烷、氨基硅烷中至少兩種為反應(yīng)單體，以去離子水、乙醇混合液為反應(yīng)介質(zhì)，在溫度50<€~801€、攪拌速度600r/s~800r/s條件下制備,可提高涂層耐熱性、耐化學品性。
[0008]所述的可自噴涂鋅防護層修復(fù)涂料的方法，其特征在于包括以下工序:
[0009](1)4~12份(為質(zhì)量份，下同)的三元共聚樹脂與20~70份的溶劑混合，加入2~4份的分散劑,機械攪拌15~20min ；
[0010](2)取0.1~1.5份的納米碳管加入上述三元共聚樹脂體系中，混合強力研磨分散2 ~5h ;
[0011](3)取2~15份的防銹顏料加入步驟⑵所得體系，研磨分散30~40min ；
[0012](4)75~95份的復(fù)合鋅粉、10~15份的溶劑、I~3份的改性劑BEDAR-Ol攪拌20min，制成預(yù)分散衆(zhòng)； [0013](5)取6~15份的三元共聚樹脂、25~35份的溶劑、90~100份的預(yù)分散漿，加入步驟(3)所制備的體系中，攪拌10~20min ；
[0014](6)添加稀釋劑調(diào)整體系粘度至合適范圍，得到A料；
[0015](7) A料用180~450目濾網(wǎng)過濾；在25%~50%填充比率范圍內(nèi)，將A料裝入耐磨罐體中，放入2~4顆氧化鋯陶瓷攪拌珠，用封口機將萬向閥門和耐磨罐體進行封口 ；
[0016](8)用充氣機按A料:拋射劑重量比為0.5~4:1給耐磨罐體中充入拋射劑，裝上耐磨噴頭，制成成品。
[0017]上述可自噴涂鋅防護層修復(fù)涂料的制備過程中采用耐磨罐體、攪拌珠及耐磨噴頭；所用耐磨罐體經(jīng)化學鍍鎳工藝處理，表面形成厚約20 μ m的耐磨層；所用攪拌珠為氧化錯陶瓷攬祥珠，Φ 2.5mm, Φ 3.2mm, Φ 4mm, Φ 5mm, Φ 8mm, Φ 10mm, Φ 15mm 中任意兩種球徑；所用耐磨噴頭為聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛樹脂(POM)中任
意一種注塑成型。
[0018]本發(fā)明選用三元共聚高性能樹脂及改性劑BEDAR-Ol為成膜物，通過加入復(fù)合鋅粉、碳納米管、多種防銹顏料，研制了一種單組份陰極防護修復(fù)涂層，與鋅防護層(熱浸鋅、鍍鋅、富鋅涂料)表面具有很好的相容性，同時與破損部位低表面處理的鐵基有很好的附著性能，并實現(xiàn)了自噴漆形式產(chǎn)品化，施工靈活、方便。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
[0020](I) 2g的三元共聚樹脂與8g的溶劑混合，加入3g的改性劑BEDAR-01，機械攪拌15 ~20min ；
[0021](2)取0.5g的納米碳管加入上述樹脂體系中，混合震蕩2h ；
[0022](3)取2g的三聚磷酸鋁、2g的磷酸鋅、2g的鑰酸鋅、1.5g的鈦白粉加入步驟(2)所得體系，研磨30~40min ；
[0023](4)取41g的325目、3000目球狀鋅粉、片狀鋁粉按重量比3:2:1組成的復(fù)合物，2g溶劑、Ig分散劑，加入(3)所制備的體系,機械攪拌15~20min ；
[0024](5)取8g的三元共聚樹脂、22g的溶劑，混合加入步驟⑷所制備的體系中，攪拌均勻，添加5g稀釋劑調(diào)整粘度至涂四杯25s~30s，得到A料；
[0025](6)A料用180目濾網(wǎng)過濾，按50%填充比率，將A料裝入耐磨罐體中，放入4顆球徑比為1:1:1:5氧化鋯陶瓷攪拌珠，用封口機將萬向閥門和耐磨罐體進行封口 ；
[0026](7)用充氣機按A料:拋射劑重量比0.8:1，給耐磨罐體中充入丙烷、異丁烷、正丁烷、二甲醚等按照質(zhì)量比44:17.5:31:10.5混制的拋射劑，裝上耐磨噴頭，制成成品；
[0027](8)用150#砂紙?zhí)幚淼膸тP鋼板、帶銹熱浸鋅等基材表面，以噴頭距離基材20~40cm,噴頭移動速度為5cm/s，每道間隔5min，噴涂三道。
[0028]實施例2
[0029](l)4g的三元共聚樹脂與14g的溶劑混合，加入2g的分散劑，機械攪拌15~20min ；
[0030](2)取1.0g的納米碳管加入上述樹脂體系中，混合震蕩4h ；
[0031](3)取2g的三 聚磷酸鋁、2g的鈦白粉、2g的氧化鋅、2g的鋅鉻黃加入步驟(2)所得體系，研磨30~40min ；
[0032](4)取53g500目鋅粉、5000目鋅粉、片狀鋅粉重量比為7.5:3:1的復(fù)合鋅粉、加4g的改性劑BEDAR-OI，機械攪拌20min，制成分散漿；
[0033](5)取4g的三元共聚樹脂、16g的溶劑，46g復(fù)合鋅粉分散漿，加入(3)所制備的體系，機械攪拌15~20min,添加5g稀釋劑調(diào)整粘度至涂四杯25s~30s,得到A料；
[0034](6)A料用350目濾網(wǎng)過濾，按35%填充比率，將A料裝入耐磨罐體中，放入2顆球徑比為1:1的攪拌珠，用封口機將萬向閥門和耐磨罐體進行封口 ；
[0035](7)用充氣機按A料:拋射劑重量比2:1，給耐磨罐體中充入丙烷、異丁烷、正丁烷、二甲醚等按照質(zhì)量比37:25:25:13混制的拋射劑，裝上耐磨噴頭，制成成品；
[0036](8)用240#砂紙?zhí)幚眈R口鐵、Q235鋼板、熱浸鋅板等基材表面，以噴頭距離基材20~40cm，噴頭移動速度為10cm/s，每道間隔5min噴涂三道。
[0037]實施例3
[0038](I) 4g的三元共聚樹脂與1g的溶劑混合，加入4g的改性劑BEDAR-Ol，機械攪拌15 ~20min ；
[0039](2)取1.5g的納米碳管加入上述樹脂體系中，混合震蕩4h ；
[0040](3)取2g的鈦白粉、1.5g的鑰酸鋅、Ig磷酸鋅、Ig的鉻酸鋅，加入步驟⑵所得體系，研磨30~40min ；
[0041](4)取43.5g的325目鋅粉、7000目鋅粉、片狀鋅粉按質(zhì)量比4.3:1.4:1混制的復(fù)合鋅粉，3g溶劑，1.5g分散劑，加入(3)所制備的體系中,機械攪拌15min,；
[0042](5)取5g的三元共聚樹脂、17g的溶劑混合加入步驟(4)所制備的體系中，攪拌均勻，添加5g稀釋劑調(diào)整粘度至涂四杯25s~30s，得到A料；
[0043](6)A料用250目濾網(wǎng)過濾，按25%填充比率，將A料裝入耐磨罐體中，放入兩顆球徑比為1:3攪拌珠，用封口機將萬向閥門和耐磨罐體進行封口 ；[0044](7)用充氣機按A料:拋射劑重量比4:1，給耐磨罐體中充入丙烷、異丁烷、正丁烷、二甲醚等按照質(zhì)量比40:18:28:14混制的拋射劑，裝上耐磨噴頭，制成成品；
[0045](8)用400#砂紙?zhí)幚淼碾婂冧\、鋼板等基材表面，以噴頭距離基材20~40cm，噴頭移動速度為5~10cm/s，每道間隔5min，噴涂2道。
[0046]選擇實施例2做涂膜性能分析。
[0047]涂膜基本物理性能
[0048]涂膜的基本物理性能按國家標準測定，測試結(jié)果見附表1。從表中可知，涂膜基本物理性能優(yōu)異。
[0049]附表1:
【權(quán)利要求】
1.一種可自噴涂的鋅防護層修復(fù)涂料，其特征在于涂料組分質(zhì)量配比為:三元共聚樹脂為8wt %~12wt %、溶劑30wt %~35wt %、分散劑Iwt %~4wt %、改性劑BEDAR-Ol為2wt%~8wt%、復(fù)合鋅粉40wt%~45wt%、復(fù)合防銹顏料4wt %~8wt%、碳納米管.0.1wt %~3wt%、稀釋劑5wt%~ 1wt % ;其中溶劑由甲基異丁基酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、N, N-二甲基甲酰胺按照質(zhì)量比(40~50): (22~25): (20~30): (I~5)混制，稀釋劑為乙酸乙酯或乙酸丁酯、乙醇或丁醇、甲苯或二甲苯、200#汽油按照質(zhì)量比1:1:1:1混合而成；防銹顏料由三聚磷酸鋁、磷酸鋅、鑰酸鋅、氧化鋅、鈦白粉、鋅鉻黃、鉻酸鋅中任意四種組成。
2.一種如權(quán)利要求1所述的可自噴涂鋅防護層修復(fù)涂料，其特征在于所用復(fù)合鋅粉是由325目至1500目球狀鋅粉:1500目至7000目球狀鋅粉及片狀鋅粉或片狀鋁粉組成，質(zhì)量比為(36~62): (10~30): (5~12);輔以加入多壁或單壁碳納米管來增強陰極防護性，碳納米管為鋅防護層修復(fù)涂料的0.1wt%~3wt%。
3.—種如權(quán)利要求1所述的可自噴涂鋅防護層修復(fù)涂料，其特征在于所用改性劑BEDAR-Ol是以單寧酸、植酸為縮聚反應(yīng)催化劑，以烷基硅烷、乙烯基硅烷、氯丙基硅烷、苯丙基硅烷、氨基硅烷中至少兩種為反應(yīng)單體，以去離子水、乙醇混合液為反應(yīng)介質(zhì)，在溫度50°C~80°C、攪拌速度600r/s~800r/s條件下制備，可提高涂層耐熱性、耐化學品性。
4.一種制備權(quán)利要求1所述的可自噴涂鋅防護層修復(fù)涂料的方法，其特征在于包括以下工序: (1)4~12份(為質(zhì)量份 ，下同)的三元共聚樹脂與20~70份的溶劑混合，加入2~4份的分散劑，機械攪拌15~20min ； (2)取0.1~1.5份的納米碳管加入上述三元共聚樹脂體系中，混合強力研磨分散2~5h ； (3)取2~15份的防銹顏料加入步驟(2)所得體系，研磨分散30~40min； (4)75~95份的復(fù)合鋅粉、10~15份的溶劑、I~3份的改性劑BEDAR-Ol攪拌20min，制成預(yù)分散漿； (5)取6~15份的三元共聚樹脂、25~35份的溶劑、90~100份的預(yù)分散漿，加入步驟⑶所制備的體系中，攪拌10~20min ； (6)添加稀釋劑調(diào)整體系粘度至合適范圍，得到A料； (7)A料用180~450目濾網(wǎng)過濾；在25 %~50 %填充比率范圍內(nèi)，將A料裝入耐磨罐體中，放入2~4顆氧化鋯陶瓷攪拌珠，用封口機將萬向閥門和耐磨罐體進行封口 ； (8)用充氣機按A料:拋射劑重量比為0.5~4:1給耐磨罐體中充入拋射劑，裝上耐磨嗔頭，制成成品。
5.一種如權(quán)利要求4所述的可自噴涂鋅防護層修復(fù)涂料的制備方法，其特征在于采用耐磨罐體、攪拌珠及耐磨噴頭；所用耐磨罐體經(jīng)化學鍍鎳工藝處理,表面形成厚為20μπι的耐磨層；所用攪拌珠為氧化錯陶瓷攪拌珠，Φ 2.5mm, Φ 3.2mm, Φ 4mm, Φ 5mm, Φ 8mm, Φ 10mm,Φ 15mm中任意兩種球徑；所用耐磨噴頭為聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚碳酸酯(PO、聚甲醛樹脂(POM)中任意一種注塑成型。
【文檔編號】C09D201/00GK104031555SQ201410242642
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】高瑾, 李曉剛, 田東波, 李剛 申請人:北京科技大學