厚涂型聚醚醚酮復(fù)合涂料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于防腐涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種厚涂型聚醚醚酮復(fù)合涂料及其制備 方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬的腐蝕通常是在自然環(huán)境中或者在工況條件下，由于與其所處環(huán)境介質(zhì)發(fā)生 化學(xué)或者電化學(xué)作用而引起的變質(zhì)和破壞。一般而言，鋼鐵和鐵基合金的腐蝕主要以生銹 為主，其原因是其在環(huán)境中水、氧和電解質(zhì)的作用下形成了主要由含水氧化鐵組成的腐蝕 產(chǎn)物鐵銹。涂裝防腐涂料是金屬防腐最基本的方法之一。將防腐涂料均勻致密地涂敷在金 屬表面上，其屏蔽作用可有效地阻止腐蝕介質(zhì)與金屬表面的直接接觸，進(jìn)而減慢腐蝕的發(fā) 生。雖然防腐涂料存在一定的屏蔽作用，但是隨著時間延長，仍然會有少量水、氧和電解質(zhì) 穿過涂層，使鋼鐵生銹腐蝕，腐蝕產(chǎn)物體積逐漸膨脹，最后涂層起泡脫落，失去防腐性能。防 腐蝕涂層的防腐蝕效果與厚度有直接的關(guān)系。Mayne結(jié)合Fick擴(kuò)散定律和涂層鋼板的電化 學(xué)研究，在"涂膜極化電阻控制論"基礎(chǔ)上提出了涂層壽命預(yù)測公式：
[0003] L===!7<6D)+i.p(psaPl)
[0004]式中：L為涂層的壽命;1為涂層的厚度;D為涂層離子的擴(kuò)散系數(shù)；f為常數(shù);ps為涂 層的附著力；ση為施加在涂層下鋼表面的壓力。可以看出涂層的使用壽命L與涂層厚度1的 平方成正比。趙清泊在《橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層配套和涂層使用壽命》中也做了類似報道， 即隨著涂層厚度的增加，使用壽命延長。對同一涂料，一般來說，涂層層數(shù)越多，厚度越大， 涂層的屏蔽能力越強(qiáng)，水、氧和電解質(zhì)等介質(zhì)在涂層中傳輸就越困難，涂層的防腐性能和使 用壽命也就越長。而不同環(huán)境對涂層厚度要求各不相同，一般性涂層厚度為20~100μπι即 可，鹽霧環(huán)境下涂層厚度需要200~250μηι，而長效耐蝕環(huán)境涂層厚度則要在350μηι以上。
[0005] -般的溶劑型涂料由于固含量低，單次噴涂得到的涂層厚度通常在10~30μπι之 間，為了達(dá)到理想的厚度，通常需要多次噴涂，以確保耐腐蝕功效，但是容易出現(xiàn)表層皺皮 而內(nèi)層不干、溶劑不能充分揮發(fā)而少量殘留等現(xiàn)象，影響涂層的耐腐蝕性能。一些新型涂料 如厚漿涂料、高固體分涂料、無溶劑涂料等，單層漆膜厚度可達(dá)100μπι以上，為一般涂料的10 余倍，經(jīng)過少量次數(shù)的涂裝，可以得到250~2000μπι的防腐蝕涂層，具有提升防腐性能、節(jié)省 工時、減少污染等優(yōu)點。
[0006]粉末涂料作為一種新型涂料在我國推廣應(yīng)用時間并不是很長，但是隨著我國對環(huán) 境造成嚴(yán)重污染的揮發(fā)性有機(jī)物(V0C)加強(qiáng)了限制，粉末涂料得以迅速發(fā)展。相對于傳統(tǒng) 的溶劑型涂料，其突出優(yōu)勢在于無溶劑釋放，涂料利用率高，涂膜物理機(jī)械性能和耐化學(xué)介 質(zhì)性能優(yōu)越，涂裝方便，生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸安全無隱患。粉末涂料的厚度可以控制到100~ 2000微米范圍內(nèi)，這是傳統(tǒng)溶劑涂料難以達(dá)到的。因此粉末涂料已經(jīng)在耐腐蝕領(lǐng)域獲得廣 泛應(yīng)用，尤其是在管道防腐應(yīng)用中。
[0007]聚醚醚酮(PEEK)是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料，其具有耐高溫、機(jī)械性能優(yōu)異、 自潤滑性好、耐化學(xué)品腐蝕、阻燃、耐剝離性好、耐磨、抗輻射、超強(qiáng)的機(jī)械性能等優(yōu)點，可廣 泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、電子電氣、醫(yī)療和食品加工等領(lǐng)域，開發(fā)利用前景十分廣闊。 聚醚醚酮具有優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性(耐腐蝕性），在通常的化學(xué)藥品中，能溶解或者破壞它 的只有濃硫酸，它的耐腐蝕性與鎳鋼相近。將聚醚醚酮樹脂制備成聚醚醚酮粉末涂料，不僅 繼承了聚醚醚酮樹脂的優(yōu)點，而且會發(fā)揮粉末涂料的優(yōu)勢。如果最終得到的聚醚醚酮涂層 厚度達(dá)到350μηι以上，其防腐蝕性能會十分優(yōu)異。
[0008]目前存在的問題是過厚的聚醚醚酮粉末涂料在形成涂層時會產(chǎn)生嚴(yán)重的流掛現(xiàn) 象。聚醚醚酮屬于熱塑性樹脂，聚醚醚酮粉末涂料噴涂到基材上，在經(jīng)過高溫熔融(通常在 370~400°C之間）一定時間，流平形成平整的熔融涂層，冷卻后得到最終的聚醚醚酮涂層。 在高溫熔融過程中，垂直表面上的熔融聚醚醚酮由于厚度過大，在重力的影響下，向下流 墜，形成上部變薄、下部變厚，嚴(yán)重的形成球形、波紋形狀的表面，最終影響涂層性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了解決上述聚醚醚酮粉末涂料在形成涂層時會產(chǎn)生嚴(yán)重的流掛現(xiàn)象，本發(fā)明提 供了一種厚涂型聚醚醚酮復(fù)合涂料，主要成分為含炔基的聚醚醚酮和普通聚醚醚酮，最好 是含炔基的聚醚醚酮與普通聚醚醚酮的質(zhì)量比為1: 1〇〇~200,所述普通聚醚醚酮的平均粒 徑為30~150μηι，恪融指數(shù)為40~150g/10min，所述的含炔基的聚醚醚酮分子式為：
[0011] 分子式中0<x< 1，0 <y< 1，x+y= 1 (優(yōu)選為x/y= 2/8、3/7或4/6)，分子量Mn= 30000~110000。
[0012] 所述厚涂型聚醚醚酮復(fù)合涂料的制備方法為:按照含炔基的聚醚醚酮與溶劑的質(zhì) 量比為0.01~0.12的比例將含炔基的聚醚醚酮溶解到所述溶劑中形成溶液。將聚醚醚酮粉 末涂料(普通聚醚醚酮)加入到上述溶液中混合均勻得到混合溶液，然后將混合溶液抽濾并 烘干，分散至20-150微米，得到厚涂型聚醚醚酮復(fù)合涂料。其中，所述聚醚醚酮粉末涂料的 平均粒徑為30~150μηι，恪融指數(shù)為40~150g/10min。聚醚醚酮粉末涂料和含炔基的聚醚醚 酮溶液的質(zhì)量比為（1~20): 1。
[0013] 所述溶劑為可溶解含炔基的聚醚醚酮的溶劑，優(yōu)選N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的1~3種。
[0014] 厚涂型聚醚醚酮復(fù)合涂料用于噴涂于導(dǎo)電基材表面以制備聚醚醚酮厚涂層，具體 步驟如下：
[0015] -、使用靜電噴涂方法在導(dǎo)電基材表面上噴涂厚涂型聚醚醚酮復(fù)合涂料；
[0016] 二、在380~400°C條件下處理3~30min;
[0017]三、使用熱噴涂法進(jìn)行復(fù)涂；
[0018] 四、在380~400°C條件下處理3~30min;
[0019] 五、重復(fù)步驟三和步驟四至涂層厚度達(dá)到300微米以上，其中優(yōu)選300微米到2000 微米。
[0020] 有益效果：
[0021] 1、在高溫條件下苯乙炔基可發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，PEEK涂料需要經(jīng)過高溫熔融處理形成 最終涂層，當(dāng)高溫處理時，純PEEK粉末涂料開始熔融并流平，含炔基的PEEK也發(fā)生交聯(lián)反 應(yīng)。交聯(lián)現(xiàn)象使純PEEK的熔體粘度增加，降低了純PEEK粉末涂料的流動性，使重力對其影響 盡可能減小，從而避免了純PEEK粉末涂料的流掛現(xiàn)象，形成了具有一定厚度的PEEK復(fù)合涂 層，滿足惡劣腐蝕條件下防腐涂層的使用要求。
[0022] 2、厚涂型聚醚醚酮涂料的制備方法和噴涂工藝簡單，操作簡便，可以合理控制，經(jīng) 濟(jì)實用。
[0023] 3、使用厚涂型聚醚醚酮涂料制備的厚涂層避免了流掛現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0024] 4、聚醚醚酮厚涂層的防腐性能更加優(yōu)異，可有效減少工業(yè)設(shè)備的腐蝕，提高工業(yè) 設(shè)備使用壽命，減少因設(shè)備損壞而發(fā)生事故的幾率，從而達(dá)到降低成本，節(jié)約資源的最終目 的。
【附圖說明】
[0025] 圖1聚醚醚酮涂料和厚涂型聚醚醚酮復(fù)合涂料熔體粘度隨溫度變化曲線。
【具體實施方式】
[0026] 下面以實施例的形式對本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步解釋和說明。本發(fā)明在以下實施 例中所使用的含炔基的聚醚醚酮聚合度Xn= 201 (分子量Μη= 73174)，實際應(yīng)用中可使用聚 合度為88~300的含炔基的聚醚醚酮(分子量Μη約為3萬~11