一種高性能重防腐粉末涂料及制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于防腐粉末涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高性能重防腐粉末涂料及制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬腐蝕是金屬與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用成為金屬化合物而遭受破壞 的一種現(xiàn)象。在國(guó)民各部門(mén)中，每年都有大量的金屬構(gòu)件和設(shè)備因腐蝕而報(bào)廢，每年由于腐 蝕造成的損失約占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2% -4%。腐蝕也是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命 的關(guān)鍵因素。其中埋地管道是埋在地下的最大的鋼鐵構(gòu)件，可長(zhǎng)達(dá)幾千公里，穿越各種不同 類(lèi)型的土壤和河流湖泊。土壤冬、夏季的凍結(jié)與融化，地下水位變化，以及雜散電流等復(fù)雜 的埋設(shè)條件是造成外腐蝕的環(huán)境。管道內(nèi)輸送介質(zhì)的腐蝕性差異也很大。鑒于埋地管道腐 蝕問(wèn)題的復(fù)雜性和嚴(yán)重性，國(guó)內(nèi)外對(duì)防腐工作都很重視，廣泛采用涂層、襯里、電法保護(hù)和 緩蝕劑等措施。
[0003] 粉末涂料是一種新型的不含溶劑100%固體粉末狀涂料，具有無(wú)溶劑、無(wú)污染、可 回收、環(huán)保、節(jié)省能源和資源、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和涂膜機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)。而重防腐粉末涂料 的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，使得管道重防腐方面得到快速發(fā)展，從最初的石油天然氣管道防腐擴(kuò)大到 城市地下污水管網(wǎng)防腐，進(jìn)一步擴(kuò)大到建筑鋼筋、鋼纜的防腐涂裝。但是目前市場(chǎng)上存在的 重防腐粉末涂料的不能很好的滿足重度防腐的要求，成為涂料領(lǐng)域發(fā)展的瓶頸。
[0004] 中國(guó)專(zhuān)利CN104109450A發(fā)明了一種石墨烯防腐粉末涂料，這種涂料具有優(yōu)異的 防腐性能，粉末的上粉穿透性好，表面抗劃傷達(dá)到2H以上，并且制備工藝簡(jiǎn)單，涂裝工藝方 便，綜合性能優(yōu)異。但是石墨烯的成本很高，限制了它的應(yīng)用范圍。
[0005] 中國(guó)專(zhuān)利CN104119708A發(fā)明了一種無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料，主要以堿基地聚物材料 為主要成膜物質(zhì)，以鋅粉為犧牲陽(yáng)極，制備的涂料具有耐水性好、防腐性能強(qiáng)、零VOCs、零有 害空氣污染物、高固含量、對(duì)金屬底層處理要求不高、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 中國(guó)專(zhuān)利CN104087125A發(fā)明了一種海洋環(huán)氧富鋅防腐粉末涂料，可長(zhǎng)期保護(hù)鋼 結(jié)構(gòu)各類(lèi)腐蝕介質(zhì)的侵蝕，無(wú)毒、無(wú)污染、耐鹽霧、附著力強(qiáng)、耐沖擊性強(qiáng)。
[0007] 中國(guó)專(zhuān)利CN104119779A發(fā)明了一種重防腐粉末涂料，原料包括環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯樹(shù) 月旨、鋅粉、氫氧化鋁、鈦白粉、硫酸鋇、脫氣劑、流平劑、顏填料等，產(chǎn)品涂層光滑，流平性好， 防腐性能突出，空沖擊力等機(jī)械性能強(qiáng)。
[0008] 通過(guò)技術(shù)對(duì)比，本專(zhuān)利與其他公開(kāi)專(zhuān)利文獻(xiàn)有較大的不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種高性能的重防腐粉末涂料 及制備和應(yīng)用，該重防腐粉末涂料能夠適用于重防腐環(huán)境的涂裝中，如石油化工、管道等方 面的防腐。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的的技術(shù)方案如下：
[0011] -種高性能重防腐粉末涂料，其組成成分及其重量份數(shù)如下：
[0012] 磷酸鹽顏料與聚丙烯酸酯加合物 10-25份； 環(huán)氧樹(shù)脂 440-600份； 固化劑 95-130份; 固化促進(jìn)劑 1-7份； 硅微粉 20-50份； 云母粉 10-40份； 填料 50-200份； 金紅石型鈦白粉 100-200份。
[0013] 而且，所述磷酸鹽顏料與丙烯酸酯加和物為磷酸鹽與聚丙烯酸酯原位聚合生成的 加和物，其制備方法如下：
[0014] 在反應(yīng)釜中加入甲苯、磷酸鹽，攪拌均勻，升溫至80°C，然后向放有甲苯和磷酸 鹽的乳濁液的反應(yīng)釜中滴加丙烯酸丁酯和過(guò)氧化二苯甲酰的混合液，滴加溫度維持在 80-90°C，加完后在100_105°C保溫4-6小時(shí)，然后再抽真空除去全部溶劑及其未反應(yīng)單體， 冷卻得磷酸鹽顏料與聚丙烯酸酯加合物；
[0015] 其中，所述甲苯：磷酸鹽：丙烯酸丁酯：過(guò)氧化二苯甲酰的質(zhì)量比為30-60 :1-10 : 20_30 ：0. 3~0, 7〇
[0016] 而且，所述磷酸鹽的制備方法如下：
[0017] 將氧化鋅或者氧化鈣與磷酸進(jìn)行反應(yīng)，即可得到磷酸鹽；或者選擇可溶性的鋅鹽 或者鈣鹽與磷酸進(jìn)行反應(yīng)，利用沉淀法水溶性陽(yáng)離子鹽與磷酸反應(yīng)制備磷酸鹽；三聚磷酸 鋁用工業(yè)氫氧化鋁和工業(yè)磷酸經(jīng)反應(yīng)、聚合、水洗步驟制得；
[0018] 所述磷酸鹽為磷酸鋅、磷酸鈣或三聚磷酸鋁中的一種或者幾種的混合物。
[0019] 而且，所述環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧當(dāng)量在850-1000g/eq，軟化點(diǎn)為100-120°c。
[0020] 而且，所述環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂。
[0021] 而且，所述固化劑為酚類(lèi)固化劑，其羥基當(dāng)量在0. 28-0. 4eq/100g。
[0022] 而且，所述固化促進(jìn)劑為咪唑及其化合物；或者，所述填料為沉淀硫酸鋇。
[0023] 如權(quán)利要求上所述的高性能重防腐粉末涂料的制備方法，步驟如下：
[0024] ⑴反應(yīng)釜中加入甲苯、磷酸鹽，攪拌均勻，升溫至80°C，然后向放有甲苯和磷酸 鹽的乳濁液的反應(yīng)釜中滴加丙烯酸丁酯和過(guò)氧化二苯甲酰的混合液，滴加溫度維持在 80-90°C，加完后在100_105°C保溫4-6小時(shí)，然后再抽真空除去全部溶劑及其未反應(yīng)單體， 冷卻得磷酸鹽顏料與聚丙烯酸酯加合物；
[0025] 其中，所述甲苯：磷酸鹽：丙烯酸丁酯：過(guò)氧化二苯甲酰的質(zhì)量比為30-60 :1-10 : 20-30 ：0. 3-0. 7 ；
[0026] ⑵將上述制備的磷酸鹽顏料與聚丙烯酸酯加合物加入到所述的配方中，充分?jǐn)?拌、混合均勻后，擠出、粉碎，即得高性能的重防腐粉末涂料。
[0027] 如上所述的高性能重防腐粉末涂料在重防腐環(huán)境的涂裝中的應(yīng)用。
[0028] 而且，所述重防腐環(huán)境的涂裝為石油化工、管道的涂裝。
[0029] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0030] 1、本發(fā)明涂料采用無(wú)毒無(wú)害的磷酸鹽防腐顏料作為防腐抑制劑，但由于其粒徑較 粗會(huì)破壞涂層平整度，也會(huì)影響涂層致密性，所以將其參與聚丙烯酸酯的原位聚合，從而得 到磷酸鹽顏料與聚丙烯酸酯的加合物，將這種加合物引入到重防腐粉末涂料的傳統(tǒng)配方 中，替代了傳統(tǒng)的流平劑，既提高了粉末涂料的流平性，使涂層的表面更加平整光滑，又可 提高其防腐性能，尤其是抗鹽霧性和其耐水煮性有了很大程度的提高。
[0031] 2、本發(fā)明涂料采用磷酸鹽顏料與丙烯酸酯的加和物，提高了和環(huán)氧樹(shù)脂的兼容 性，提高了涂層致密度，且利用磷酸鋅在金屬底材表面發(fā)生鈍化，生成Me (金屬）-Zn-P205 這種組成復(fù)雜、致密而又具有牢固附著性的磷化膜；還能與基料中的羧基和羥基以及腐蝕 環(huán)境中的某些離子發(fā)生反應(yīng)，生成絡(luò)合物，而這種絡(luò)合物能與腐蝕產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，在底材 表面上形成緊密附著的保護(hù)膜；所以該發(fā)明涂層的耐水煮性有了很大程度的提升，使之從 65°C、5小時(shí)提升到了 95°C、24小時(shí)，能達(dá)到1-3級(jí)，其耐中性鹽霧能達(dá)到1000 h無(wú)銹蝕。
[0032] 3、本發(fā)明涂料采用云母粉的層狀結(jié)構(gòu)，防腐層中云母粉在樹(shù)脂中平行疊壓排列， 介質(zhì)滲透為繞層狀結(jié)構(gòu)，曲折狹縫擴(kuò)散過(guò)程，有很好的迷宮效果，也提升了其耐水煮性。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明；下述實(shí)施例是說(shuō)明性的，不是限定性的， 不能以下述實(shí)施例來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0034] 本發(fā)明中所使用的試劑，如無(wú)特殊規(guī)定，均為本領(lǐng)域內(nèi)常用試劑；本發(fā)明中所使用 的方法，如無(wú)特殊規(guī)定，均為本領(lǐng)域內(nèi)常用的方法。
[0035] 本發(fā)明的整體思路為：
[0036] 本發(fā)明提供的一種防腐性能優(yōu)越的重防腐粉末涂料，適用于石油化工、管道等方 面的防腐。磷酸鹽顏料通常是被認(rèn)為高效、安全的防腐抑制劑，這種化合物的毒性要低于含 鉻酸鹽及含鉛顏料，同時(shí)磷酸鹽顏料與環(huán)氧樹(shù)脂也具有較好的相容性，為了進(jìn)一步提高其 相容性，使其參與聚丙烯酸酯的原位聚合，從而得到磷酸鹽顏料與聚丙烯酸酯的加合物。將 這種加合物引入到重防腐粉末涂料的傳統(tǒng)配方中，既可以提高粉末涂料的流平性，又可提 高其防腐性能，尤其是耐鹽霧及其耐水煮性有了很大程度的提升。
[0037] 實(shí)施例1
[0038] 一種高性能重防腐粉末涂料，其原料構(gòu)成組分及其重量份數(shù)分別為：
[0039] 磷酸鹽顏料與聚丙烯酸酯加合物 15份； 環(huán)氧樹(shù)脂804L (巴陵石化環(huán)氧事業(yè)部） 540份； 固化劑PSG-I (西安大禾化工材料有限公司） 118份； 固化促進(jìn)劑2-甲基咪唑 3份； 石圭微粉 40份； 云母粉 30份； 填料 105份； 金紅石型鈦白粉 150份。
[0040] 上述高性能的重防腐粉末涂料的制備方法，步驟如下：
[0041] ⑴磷酸鹽顏料與聚丙烯酸酯加合物的制備方法如下：
[0042] 將氧化鋅和氧化鈣與磷酸進(jìn)行反應(yīng)，即可得到磷酸鹽，或者選擇可溶的鋅鹽和鈣 鹽與磷酸進(jìn)行反應(yīng)，利用沉淀法制備磷酸鹽。
[0043] 在反應(yīng)釜中加入40公斤甲苯、2公斤磷酸鋅和2公斤磷酸鈣，攪拌均勻，升溫至 80°C，然后往放有甲苯和磷酸鹽得乳濁液的反應(yīng)釜中滴加丙烯酸丁酯25公斤和500克過(guò)氧 化二苯甲酰的混合液，滴加溫度維持在80-90°C加完后在100_105°C保溫5小時(shí)，然后再抽 真空除去全部溶劑和未反應(yīng)單體，冷卻稱(chēng)量得磷酸鹽與聚丙烯酸酯加和物。
[0044] ⑵將按步驟⑴制得的磷酸鹽顏料與聚丙烯酸酯加合物加入到重防腐粉末涂料的 傳統(tǒng)配方中，充分?jǐn)嚢瑁旌暇鶆蚝?，擠出、粉碎，即得高性能的重防腐粉末涂料。
[0045] 實(shí)施例