一種具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層及其制備方法，屬于金屬防腐涂層領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬腐蝕會(huì)降低金屬材料的強(qiáng)度，縮短金屬設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難事故和人身傷亡。金屬防腐涂層是一種最廣泛使用的腐蝕控制方法，約有90%的防腐方法和防腐費(fèi)用與涂層有關(guān)。在多種涂層當(dāng)中，有機(jī)涂層對(duì)金屬及其合金的保護(hù)效果最好。但是，有機(jī)涂層在長(zhǎng)期使用過程中會(huì)發(fā)生老化，涂層內(nèi)部形成微裂紋，隨著微裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展和延伸，涂層會(huì)發(fā)生鼓泡和剝落，最終導(dǎo)致涂層失效。因此，一種新型的、具有“自愈合能力”的有機(jī)涂層應(yīng)運(yùn)而生，成為金屬防腐涂層領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0003]目前，人們研究開發(fā)的自愈合涂層大致可以分為兩種:一種是將封裝愈合劑的功能性高分子微球分散在涂層中，當(dāng)有機(jī)涂層遭到破壞，高分子微球由于脆性和毛細(xì)管的虹吸作用，會(huì)向涂層微裂紋處釋放愈合劑，愈合劑遇到特定物質(zhì)或條件(催化劑、水、氧氣、光)發(fā)生固化，會(huì)填堵涂層的微裂紋，起到愈合涂層的效果;另一種是將包有緩蝕劑的高分子微球或納米容器分散到涂層中，涂層破裂時(shí)，緩蝕劑滲入到金屬基體表面，生成一層保護(hù)膜，從而防止金屬腐蝕。
[0004]需要指出的是，目前對(duì)于自愈合涂層的研究大多忽略了幾個(gè)重要的問題:金屬的腐蝕是一個(gè)電化學(xué)過程，一旦涂層破損，腐蝕介質(zhì)水、氧氣、氯離子與金屬接觸，在金屬表面會(huì)快速生成腐蝕產(chǎn)物，自愈合涂層中的愈合劑或緩蝕劑會(huì)在金屬腐蝕發(fā)生之前到達(dá)金屬表面嗎?在腐蝕產(chǎn)物上生成的緩蝕劑保護(hù)膜效果會(huì)不會(huì)受到影響？能否在愈合劑或緩蝕劑起到保護(hù)效果之前，找到一種暫時(shí)防止涂層破裂處金屬腐蝕的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述幾個(gè)問題，提出一種具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層，通過向自愈合涂層中添加一定量的鋅粉，在愈合劑或緩蝕劑保護(hù)金屬之前兼具陰極保護(hù)和物理屏蔽效應(yīng)，本發(fā)明的另一目的在于提供了一種具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層的制備方法，該方法制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，安全環(huán)保，降低了的功能性高分子微球或納米容器的使用量。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層，將封裝有緩蝕劑的高分子微球分散到環(huán)氧樹脂中，再將一定量的球狀鋅粉和片狀鋅粉分散到環(huán)氧樹脂中，保證在緩蝕劑與金屬生成保護(hù)膜之前，金屬受到陰極保護(hù)效應(yīng)而免受腐蝕;聯(lián)合使用球狀和片狀鋅粉，保證鋅粉同時(shí)提供陰極保護(hù)和物理屏蔽效應(yīng)。
[0007]—種具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層的制備方法，包括以下步驟:
(1)制備包封聚天冬氨酸緩蝕劑的脲醛樹脂微球；
(2)將包封聚天冬氨酸緩蝕劑的脲醛樹脂微球、球狀鋅粉、片狀鋅粉分散到環(huán)氧樹脂中；
(3)將上述環(huán)氧樹脂與一定量的環(huán)氧樹脂固化劑、分散劑、消泡劑混合制成涂層；
(4)將上述涂層涂覆在金屬表面形成具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層。
[0008]作為優(yōu)選，所述步驟(I)包封聚天冬氨酸緩蝕劑的脲醛樹脂微球的制備過程為:
在反應(yīng)器中加入5-10g尿素、15-30mL水，待尿素全部溶解后加入12-24mL甲醛，用三乙醇胺調(diào)節(jié)PH值至8左右，調(diào)節(jié)溫度至75°C，反應(yīng)1-1.5小時(shí)，得到粘稠狀脲醛樹脂預(yù)聚物；稱取0.05-0.1g十二烷基苯磺酸鈉、0.4-lmL吐溫80、0.1-0.3g氯化銨、0.1-0.3g間苯二酸、0.5-1〖聚天冬氨酸、30-601111^去離子水，于55°(3下攪拌111形成穩(wěn)定的水包油型乳液；
將脲醛樹脂預(yù)聚體與乳液混合，滴加馬來酸至混合液PH值為4左右，60°C下反應(yīng)4-5小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，加入一定量的去離子水稀釋，減壓過濾，在40°C鼓風(fēng)干燥箱中放置兩天。
[0009]作為優(yōu)選，所述步驟(2)中的球狀鋅粉顆粒直徑為2-5μηι，片狀鋅粉粒度為2_5ym。
[0010]作為優(yōu)選，所述步驟(2)中的球狀鋅粉和片狀鋅粉與環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為30-45:1o
[0011]作為優(yōu)選，所述步驟(2)中包封聚天冬氨酸緩蝕劑的脲醛樹脂微球與環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為1:10。
[0012]作為優(yōu)選，所述步驟(3)中環(huán)氧樹脂固化劑與環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為2:1。
[0013]本發(fā)明有益效果在于:
本發(fā)明具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層，涂層中的緩蝕劑聚天冬氨酸與金屬生成保護(hù)膜之前，涂層中的鋅粉對(duì)基體金屬起到陰極保護(hù)效應(yīng)，金屬不發(fā)生腐蝕，無腐蝕產(chǎn)物，緩蝕劑與金屬生成的保護(hù)膜直接覆蓋在金屬基體上，結(jié)合力更好，緩蝕效率更高。
[0014]本發(fā)明采用的緩蝕劑為聚天冬氨酸，合成工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、無“三廢”排放;聚天冬氨酸本身無毒環(huán)保，具有生物降解性和阻垢性；
本發(fā)明的涂層破損時(shí)，球狀鋅粒和片狀鋅粒起到陰極保護(hù)效應(yīng)，與封裝緩蝕劑的高分子微球形成協(xié)同防腐效應(yīng);當(dāng)金屬表面生成保護(hù)膜后，球狀和片狀鋅粒起到物理屏蔽效應(yīng)。
具體實(shí)施例
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
實(shí)施例1
在反應(yīng)器中加入5g尿素、15mL水，待尿素全部溶解后加入12mL甲醛，用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值至8左右，調(diào)節(jié)溫度至75°C，反應(yīng)I小時(shí)，得到粘稠狀脲醛樹脂預(yù)聚物；
稱取0.05g十二烷基苯磺酸鈉、0.4mL吐溫80、0.1g氯化銨、0.1g間苯二酚、0.5g聚天冬氨酸、30mL去離子水，于55°C下攪拌Ih形成穩(wěn)定的水包油型乳液；
將脲醛樹脂預(yù)聚體與乳液混合，滴加馬來酸至混合液PH值為4左右，60°C下反應(yīng)4小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，加入一定量的去離子水稀釋，減壓過濾，在40°C鼓風(fēng)干燥箱中放置兩天，得到包封聚天冬氨酸緩蝕劑的脲醛樹脂微球；
取上述脲醛微球Ig，環(huán)氧樹脂1g，球狀鋅粉20g，片狀鋅粉20g，分散到環(huán)氧樹脂中；再加入5g環(huán)氧樹脂固化劑、0.2g分散劑、0.2g消泡劑混合制成涂層；
將上述涂層涂覆在Q235碳鋼表面形成具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層。
[0016]實(shí)施例2
在反應(yīng)器中加入8g尿素、25mL水，待尿素全部溶解后加入20mL甲醛，用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值至8左右，調(diào)節(jié)溫度至75°C，反應(yīng)I小時(shí)，得到粘稠狀脲醛樹脂預(yù)聚物；
稱取0.08g十二烷基苯磺酸鈉、0.6mL吐溫80、0.2g氯化銨、0.2g間苯二酚、I g聚天冬氨酸、50mL去離子水，于55°C下攪拌Ih形成穩(wěn)定的水包油型乳液；
將脲醛樹脂預(yù)聚體與乳液混合，滴加馬來酸至混合液PH值為4左右，60°C下反應(yīng)5小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，加入一定量的去離子水稀釋，減壓過濾，在40°C鼓風(fēng)干燥箱中放置兩天，得到包封聚天冬氨酸緩蝕劑的脲醛樹脂微球；
取上述脲醛微球lg，環(huán)氧樹脂10g，球狀鋅粉30g，片狀鋅粉10g，分散到環(huán)氧樹脂中；再加入5g環(huán)氧樹脂固化劑、0.2g分散劑、0.2g消泡劑混合制成涂層；
將上述涂層涂覆在Q235碳鋼表面形成具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層。
[0017]上述具體的實(shí)施方式是為了說明本發(fā)明的特點(diǎn)，實(shí)施案例介紹了發(fā)明構(gòu)思，實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的時(shí)間以及操作方法，但并不能對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求進(jìn)行限定，其它任何未背離本發(fā)明的技術(shù)方案都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層，其特征在于，將封裝有緩蝕劑的高分子微球分散到環(huán)氧樹脂中，再將一定量的球狀鋅粉和片狀鋅粉分散到環(huán)氧樹脂中，保證在緩蝕劑與金屬生成保護(hù)膜之前，金屬受到陰極保護(hù)效應(yīng)而免受腐蝕。2.具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層的制備方法，其特征在于，制備包封聚天冬氨酸緩蝕劑的脲醛樹脂微球，將包封聚天冬氨酸緩蝕劑的脲醛樹脂微球、球狀鋅粉、片狀鋅粉分散到環(huán)氧樹脂中，將環(huán)氧樹脂與一定量的環(huán)氧樹脂固化劑、分散劑、消泡劑混合制成涂層，將涂層涂覆在金屬表面形成具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球狀鋅粉顆粒直徑為2-5μπι，片狀鋅粉粒度為2-5μπι。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球狀鋅粉和片狀鋅粉與環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為30-45:1。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的包封聚天冬氨酸緩蝕劑的脲醛樹脂微球與環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為 1:10。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)氧樹脂固化劑與環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為2:1。
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層及其制備方法，屬于金屬防腐涂層領(lǐng)域。具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層，其特征在于：將封裝有緩蝕劑的高分子微球分散到環(huán)氧樹脂中，再將一定量的球狀鋅粉和片狀鋅粉分散到環(huán)氧樹脂中，保證在緩蝕劑與金屬生成保護(hù)膜之前，金屬受到陰極保護(hù)效應(yīng)而免受腐蝕。具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層的制備方法，其特征在于，制備包封聚天冬氨酸緩蝕劑的脲醛樹脂微球，將包封聚天冬氨酸緩蝕劑的脲醛樹脂微球、球狀鋅粉、片狀鋅粉分散到環(huán)氧樹脂中，將環(huán)氧樹脂與一定量的環(huán)氧樹脂固化劑、分散劑、消泡劑混合制成涂層，將涂層涂覆在金屬表面形成具有協(xié)同防腐效應(yīng)的自愈合涂層。
【IPC分類】C09D163/00, C09D5/10, C09D7/12
【公開號(hào)】CN105505121
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610000354
【發(fā)明人】錢備
【申請(qǐng)人】青島農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2016年1月4日