一种无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料及制备方法与流程

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1.本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种无溶剂重防腐涂料。

背景技术：

2.现代海洋产业，诸如海洋装备制造、高技术船舶、“海上粮仓”、国家海洋牧场、海环境监测探测、海洋生物医药和生物制品、海水淡化、水产品交易、冷链物流等等，其快速发展是建立在混凝土及钢结构等海洋设备设施的基础之上的，而多水高盐的严苛自然环境造成的材料腐蚀是必须解决的关键技术问题，据不完全统计海洋工程材料的腐蚀将造成几千亿元的经济损失。
3.涂覆涂层材料是最简单有效、应用最广泛的海洋腐蚀与防护技术，应用率超过80％，但几乎全部产品都是溶剂型涂料。这类产品中有机溶剂含量很大，一般达到配方量的40％(质量比)左右。这些有机溶剂在施工后要挥发掉，造成资源浪费，环境污染，并产生火灾隐患。尽快解决这些因使用有机溶剂带来的问题，是涂层材料领域面临的严峻课题。
4.海洋浪溅区、潮差区由于干湿交替，浪花的冲击有力的破坏保护层，使腐蚀加速，海洋设备设施等很容易损坏。一旦出现涂层损坏，修复施工环境十分恶劣，而且施工要求也非常苛刻：施工时间不得超过24h(其中包括底材处理、涂装和固化)，因此对涂料的技术性能、施工性能要求极高，至少满足如下几个方面的要求：
①
在低处理面的附着力：带湿、带锈、带油污(浪溅区受油污染严重)；
②
快速固化：表干小于2h、实干小于24h；
③
长期耐腐蚀性。
5.由于目前应用的海洋钢结构涂层材料以溶剂型居多，如氯化聚乙烯、溶剂型环氧、溶剂型聚氨酯等，上述品种对海洋及环境的污染巨大，同时在海洋环境中(特别是浪溅区)的施工性差，涂层防护期效短，因此，针对在海洋设施和工程装备潮差区和浪溅区水中环境修复涂装需求，急需一套长效环保型海洋浪溅区钢结构重防腐涂层材料及涂装技术，实现带水涂装，以提高施工时效。

技术实现要素：

6.本发明所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种集稳锈、转锈、屏蔽防腐等功能于一体的无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，可实现带水带锈涂装，而且水中固化速度快，对基材附着力强，耐腐蚀性强。
7.本发明所要解决的第二个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种可带水带锈涂装的重防腐涂料的制备方法，制备的无溶剂防腐涂料集稳锈、转锈、屏蔽防腐等功能于一体，可实现带水带锈涂装，而且水中固化速度快，对基材附着力强，耐腐蚀性强。
8.为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：
9.一种无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，包括以下重量份数的a组份和b组份：
10.a组份：20～30份的液体环氧树脂、8～12份的增韧改性剂、2～12份的着颜料、10～20份的防锈颜料、2～8份的片状屏蔽防腐填料、2～3份的锈蚀稳定剂、0.5～1.0份的润湿
分散剂、0.2～0.5份的消泡剂、0.5～1.5份的触变剂、10～20份的低表面能氟硅树脂、10～15份的无机胶凝材料、1～2份的锈蚀转化剂及0.2～1.0份的基材润湿剂；
11.b组份：95～98份腰果壳油改性酚醛胺固化剂和2～5份纳米二氧化硅。
12.作为改进的一种技术方案，所述液体环氧树脂为国产环氧树脂618、进口epon828或128环氧树脂。
13.作为改进的一种技术方案，所述增韧改性剂为每个分子都有活性环氧官能团的活性稀释剂。
14.作为优选的一种技术方案，所述增韧改性剂包括腰果酚类活性稀释剂中的卡德莱活性环氧增韧剂nc-513、缩水甘油醚类(如age)、缩水甘油酯中的一种或几种的混合物。活性稀释剂既可稀释环氧树脂，同时在成膜过程中会参与固化反应，形成涂膜的一部分，不会成为voc挥发或扩散在水中。
15.作为改进的一种技术方案，所述防锈颜料包括三聚磷酸铝、复合磷酸锌、氧化锌、复合铁钛粉、滑石粉、沉淀硫酸钡中的一种或几种。
16.作为进一步改进的一种技术方案，所述防锈颜料包括氧化锌，还包括三聚磷酸铝、复合磷酸锌、复合铁钛粉、滑石粉、沉淀硫酸钡中的一种或几种。
17.作为改进的一种技术方案，所述片状屏蔽防腐填料是绢云母粉、云母氧化铁中的一种或两种。片状防腐填料在涂膜中形成鱼鳞状排列结构，抗渗透能力强，阻挡及延缓水、氧及其他腐蚀介质进入涂层内部，减缓浸蚀底材。
18.作为改进的一种技术方案，所述锈蚀稳定剂为锌铬黄、锶铬黄、有机氮碱铬酸盐防锈颜料中的一种或几种。锈蚀稳定剂水解产生的配位络合物与活性的铁锈反应生成难以溶解的复杂多酸络合物，起到封闭、钝化铁锈的作用，使铁锈不进一步扩散。
19.作为优选的一种技术方案，所述着颜料包括钛白粉、炭黑、氧化铁红、中铬黄、酞菁蓝、永固红中的一种或几种；
20.作为优选的一种技术方案，所述润湿分散剂为阴离子表面活性化合物、高分子量羧酸改性聚硅氧烷、高分子量嵌段共聚物中的一种或几种；
21.作为优选的一种技术方案，所述消泡剂为含疏水粒子的聚硅氧烷化合物或改性聚硅氧烷；
22.作为优选的一种技术方案，所述触变剂为有机膨润土、聚酰胺蜡、蓖麻油改性衍生物及气相二氧化硅中的一种或几种；
23.作为优选的一种技术方案，所述基材润湿剂为聚醚改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷、氟改性聚丙烯酸酯共聚物中的一种或几种。
24.作为改进的一种技术方案，所述无机胶凝材料包括硫铝酸盐、氟铝酸盐、磷酸盐、复合硅酸盐中的一种或几种。
25.作为改进的一种技术方案，所述锈蚀转化剂为单宁酸、磷酸类锈转化剂中的一种或两种。锈转化剂将被涂底材上的铁锈转化成稳定的无害物质存在于漆膜之中，使其与钢铁结构牢固地附着在一起。
26.作为改进的一种技术方案，所述低表面能氟硅树脂由氟树脂和硅树脂化学接枝改性所得，固含量70％。树脂固化物具有较低的表面能，可以延缓污垢及海生物对涂膜表面的附着和侵蚀。
27.作为改进的一种技术方案，所述纳米二氧化硅为固含量30wt％的改性纳米二氧化硅浆料，粒径15～20nm。
28.为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：
29.所述无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料的制备方法，按照重量份数计，包括以下步骤：
30.制备a组份：将20～30份的液体环氧树脂、8～12份的增韧改性剂、2～12份的着颜料、10～20份的防锈颜料、2～3份的锈蚀稳定剂、0.5～1.0份的润湿分散剂、0.2～0.5份的消泡剂及0.5～1.5份的触变剂经高速搅拌机分散均匀后，由三辊机充分研磨分散至规定细度，加入2～8份的片状屏蔽防腐填料，移入调漆罐中，边搅拌边加入10～20份的低表面能氟硅树脂、10～15份的无机胶凝材料、1～2份的锈蚀转化剂及0.2～1.0份的基材润湿剂，搅拌均匀，得a组份；
31.制备b组份：将95～98份腰果壳油改性酚醛胺固化剂和2～5份纳米二氧化硅混合均匀得到所述b组份。
32.作为优选的一种技术方案，所述高速搅拌的搅拌速度为600-1200r/min；所述研磨分散后的细度小于100μm。
33.由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
34.本发明的无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，不使用有机溶剂，通过带有活性环氧官能团的增韧改性剂稀释环氧树脂，降低体系粘度并参与交联反应，形成涂膜的一部分，不会成为voc挥发或扩散在水中；固化剂中酚羟基的催化作用提高了反应速率、低表面能氟硅树脂提高了湿膜浸润和干膜疏水性、无机胶凝材料可以在与水接触的时候生成水化物，快速凝固成型，置换界面水分，促进快速固化的同时增强涂层的力学性能，并集成锈蚀转化剂、锈蚀稳定剂的协同作用，将底材上的铁锈转化成稳定的无害物质存在于漆膜之中，使其与钢铁结构牢固地附着在一起，且能起到封闭、钝化铁锈的作用；片层状防腐填料涂膜中形成鱼鳞状排列结构，抗渗透能力强，阻挡及延缓水、氧及其他腐蚀介质进入涂层内部，进一步减缓底材的浸蚀。通过低表面能氟硅树脂及纳米二氧化硅材料的低表面能抗污作用，可以延缓污垢及海生物对涂膜表面的附着和侵蚀。因此，本发明的防腐涂料是集稳锈、转锈、杀菌、屏蔽防腐等功能于一体的新型复合填料体系，在水中能快速固化、形成低表面张力、与水反应的有机交联-无机胶凝成膜物体系。通过界面水分置换、铁锈螯合转化、氧化锌接触式杀菌等协同作用，攻克了水中溶剂挥发难、湿膜残留水分、低温固化反应速率慢、对基材表面润湿性差、涂层疏水性差、表面处理残留物引起的涂膜附着力差及腐蚀持续发生的技术难题。本发明涂层材料体系固化后形成以有机交联体为连续相、以无机胶凝体为孤岛分散相的涂膜结构，10℃海水中指触干时间降至30min，水中固化7d后硬度高达4h，抗冲击强度提高到50cm〃kg，实现了海水环境中快速固化成膜。解决了现有技术存在的海水中基体表面处理困难，处理后存在大量铁锈、涂层材料、微生物等残留物影响二次涂装的问题。
35.本发明的无机胶凝材料可以在与水接触的时候生成水化物，快速凝固成型，置换界面水分，能够在促进固化效果的同时，增强涂层的力学性能，实现涂料在有水底材涂装及水下涂装成膜的特性。
36.本发明的防锈颜料中的氧化锌既可与其他防锈颜料协同防锈，也因其收敛性和一
定的杀菌能力，可防止水中微生物附着破坏漆膜，延长涂层使用年限。
37.本发明的固化剂中的腰果壳油改性酚醛胺固化剂既含有脂肪族二元胺端基，又含有弱酸性的酚羟基，且带有不饱和双键的c15直链。弱酸性的酚羟基能催化脂肪二元胺端基与环氧基的低温快速固化。苯环上的c15直链取代基，降低了环氧树脂体系的表面能和表面张力，从而提高了环氧树脂涂料在涂敷表面上的流动性和附着力。长碳链以及苯环结构能够显著提高环氧树脂体系的耐水性和耐腐蚀性，长碳链上的不饱和双键则降低了固化剂的粘度，并且提高分子链在低温下的流动性，从而提高了低温固化速度。纳米si 02的加入，在涂膜固化过程中，形成一种硅石结构，使之具有憎水性，可抑制涂料流动，加快固化速度，提高粘结强度，增加了涂层的密封性和防渗性。
38.本发明的无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，可以按照正常无水环境进行正常涂装，也可以实现水下涂装，将被涂底材上的附着物(表面海生物、铁锈、旧漆膜等)铲除后，将调配好的涂层材料均匀刮涂于玻璃纤维绷带、帆布、聚乙烯薄膜等衬布上，再在水下包覆基材，挤压排出水分和气泡，固化成型，使涂膜更加均匀，施工效率更高；对不规则表面，则采用辊涂或镘涂方式，利用辊筒或刮刀的挤压作用，把表面水排挤开，使涂料附着在钢结构表面上，固化成膜。由于本发明具有的优异的快干性能和转锈稳锈性能，甚至可以实现水下带锈涂装，同样能得到好的防腐持久性能。与传统水下刮涂工艺相比，涂层材料表面平整均匀，施工效率提高3倍，达到降低成本、减少环境污染的效果。克服了潮汐周期对修复涂装的影响，实现全天候高效、安全、环保施工，有效解决海洋工程设备设施涂层失效修复时存在的表面处理困难、基材表面含水、干湿交替、水下施工等难题，为海洋工程设施建设和装备制造提供技术支撑，促进现代海洋的绿健康发展。
具体实施方式
39.下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
40.实施例1
41.一种无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，包括以下重量份数的a组份和b组份：
42.a组份：25份的液体128环氧树脂、9份的卡德莱活性环氧增韧剂nc-513、8份的着颜料钛白粉、0.5份的炭黑、5份的三聚磷酸铝、1.5份的氧化锌、8份的滑石粉、6份沉淀硫酸钡、3份的绢云母粉、1份锶铬黄、2份铬酸二苯胍、0.8份的润湿分散剂tego685、0.5份的消泡剂defom6800、1.0份的有机膨润土828、15份的低表面能氟硅树脂、8份的硫铝酸盐、5份的复合硅酸盐、1份的单宁酸、1份磷酸酯及0.5份的基材润湿剂ad01。
43.b组份：98份腰果壳油改性酚醛胺固化剂和2份纳米二氧化硅。
44.实施例2
45.一种无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，包括以下重量份数的a组份和b组份：
46.a组份：22份的液体环氧树脂epon828、10份的烯丙基缩水甘油醚age、10份的氧化铁红、5份的复合磷酸锌、1.5份氧化锌、5份复合铁钛粉、5份滑石粉、6份的绢云母粉、1份锌铬黄、1.5份铬酸二苯胍、1.0份的的润湿分散剂fa196、0.6份的消泡剂tego 900及0.5份的
气相二氧化硅972、12份的低表面能氟硅树脂、7份的氟铝酸盐、磷酸盐、6份复合硅酸盐、1.5份的单宁酸、1份磷酸酯及0.6份的基材润湿剂levelol 837。
47.b组份：96份腰果壳油改性酚醛胺固化剂和4份纳米二氧化硅。
48.实施例3
49.一种无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，包括以下重量份数的a组份和b组份：
50.a组份：28份的液体环氧树脂618、10份的缩水甘油酯、6份的钛白粉、1份酞菁蓝、2份的氧化锌、10份复合磷酸锌、5份沉淀硫酸钡、5份的云母氧化铁、2.5份的锌铬黄、0.7份的高分子量羧酸改性聚硅氧烷、0.4份的改性聚硅氧烷、1.0份的有机膨润土、18份的低表面能氟硅树脂、12份的硫铝酸盐、1.6份的单宁酸及0.7份的聚酯改性有机硅氧烷。
51.b组份：97份腰果壳油改性酚醛胺固化剂和3份纳米二氧化硅。
52.实施例4
53.制备a组份：将24份的液体epon828、10份的卡德莱活性环氧增韧剂nc-513、8份的氧化铁红、10份的复合磷酸锌、2.5份的氧化锌、2份滑石粉、4份的绢云母粉、2份的锌铬黄、0.6份的高分子量羧酸改性聚硅氧烷、0.3份的改性聚硅氧烷、0.9份的聚酰胺蜡经高速搅拌机分散均匀后，由三辊机充分研磨分散至规定细度，加入4份绢云母粉，移入调漆罐中，边搅拌边加入12份的低表面能氟硅树脂、10份的硫铝酸盐、2份氟铝酸盐、1.2份的含单宁酸及0.5份的聚醚改性有机硅氧烷，搅拌均匀，得a组份。
54.制备b组份：将96份腰果壳油改性酚醛胺固化剂和4份纳米二氧化硅混合均匀得到所述b组份。
55.以上实施例1-4的重防腐涂料的性能指标以及带水带锈涂装后的技术指标见表1。
56.表1
57.

技术特征：

1.一种无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，其特征在于包括以下重量份数的a组份和b组份：a组份：20～30份的液体环氧树脂、8～12份的增韧改性剂、2～12份的着颜料、10～20份的防锈颜料、2～8份的片状屏蔽防腐填料、2～3份的锈蚀稳定剂、0.5～1.0份的润湿分散剂、0.2～0.5份的消泡剂、0.5～1.5份的触变剂、10～20份的低表面能氟硅树脂、10～15份的无机胶凝材料、1～2份的锈蚀转化剂及0.2～1.0份的基材润湿剂；b组份：95～98份腰果壳油改性酚醛胺固化剂和2～5份纳米二氧化硅。2.如权利要求1所述的无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，其特征在于：所述液体环氧树脂为环氧树脂618、epon828或128环氧树脂。3.如权利要求1所述的无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，其特征在于：所述增韧改性剂为每个分子都有活性环氧官能团的活性稀释剂。4.如权利要求1所述的无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，其特征在于：所述防锈颜料包括三聚磷酸铝、复合磷酸锌、氧化锌、复合铁钛粉、滑石粉、沉淀硫酸钡中的一种或几种。5.如权利要求1所述的无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，其特征在于：所述片状屏蔽防腐填料是绢云母粉、云母氧化铁中的一种或两种。6.如权利要求1所述的无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，其特征在于：所述锈蚀稳定剂为锌铬黄、锶铬黄、有机氮碱铬酸盐防锈颜料中的一种或几种。7.如权利要求1所述的无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，其特征在于：所述着颜料包括钛白粉、炭黑、氧化铁红、中铬黄、酞菁蓝、永固红中的一种或几种；所述润湿分散剂为阴离子表面活性化合物、高分子量羧酸改性聚硅氧烷、高分子量嵌段共聚物中的一种或几种；所述消泡剂为含疏水粒子的聚硅氧烷化合物或改性聚硅氧烷；所述触变剂为有机膨润土、聚酰胺蜡、蓖麻油改性衍生物及气相二氧化硅中的一种或几种；所述基材润湿剂为聚醚改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷、氟改性聚丙烯酸酯共聚物中的一种或几种。8.如权利要求1所述的无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，其特征在于：所述无机胶凝材料包括硫铝酸盐、氟铝酸盐、磷酸盐、复合硅酸盐中的一种或几种。9.如权利要求1所述的无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料，其特征在于：所述锈蚀转化剂为单宁酸、磷酸类锈转化剂中的一种或两种。10.如权利要求1至9任一所述的无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：制备a组份：将20～30份的液体环氧树脂、8～12份的增韧改性剂、2～12份的着颜料、10～20份的防锈颜料、2～3份的锈蚀稳定剂、0.5～1.0份的润湿分散剂、0.2～0.5份的消泡剂及0.5～1.5份的触变剂经高速搅拌分散均匀，并充分研磨分散后，加入2～8份的片状屏蔽防腐填料，移入调漆罐中，边搅拌边加入10～20份的低表面能氟硅树脂、10～15份的无机胶凝材料、1～2份的锈蚀转化剂及0.2～1.0份的基材润湿剂，搅拌均匀，得a组份；制备b组份：将95～98份腰果壳油改性酚醛胺固化剂和2～5份纳米二氧化硅混合均匀得到所述b组份。

技术总结

本发明公开了一种无溶剂可带水带锈涂装的重防腐涂料及制备方法,包括A组份和B组份：将20～30份环氧树脂、8～12份增韧改性剂、2～12份着颜料、10～20份防锈颜料、2～3份锈蚀稳定剂、0.5～1.0份润湿分散剂、0.2～0.5份消泡剂及0.5～1.5份触变剂研磨分散均匀，加入2～8份片状屏蔽防腐填料，边搅拌边加入10～20份低表面能氟硅树脂、10～15份无机胶凝材料、1～2份锈蚀转化剂及0.2～1.0份基材润湿剂，搅拌均匀得A组份；将95～98份腰果壳油改性酚醛胺固化剂和2～5份纳米二氧化硅混合均匀得B组份。本发明的重防腐涂料，可实现带水带锈涂装，水中固化速度快，附着力强，耐腐蚀性强。耐腐蚀性强。