一種防腐塗料的製備方法與流程
2023-05-19 07:22:21 1
本發明屬於塗料的技術領域，具體涉及一種防腐塗料的製備方法。
背景技術：
鋼鐵製成的船舶，常年累月的航行於茫茫大海之中，長期經受著海洋環境中各種腐蝕介質的侵蝕，由此造成的損失非常嚴重。為了減少腐蝕，提高船舶的使用壽命，人們使用了各種治理手段，而塗料保護是經濟且有效的方法之一。
蓄電池艙環境溫度較高，一般在40～50℃，相對溼度在80%左右，蓄電池中的硫酸不可避免會濺出，尤其是常規潛艇內蓄電池數量較多，經常出問題，作為重點防腐區。蓄電池艙塗料的主要品種有環氧瀝青耐酸塗料、環氧一酚醛耐酸塗料、聚氨酷耐酸塗料和乙烯樹脂耐酸塗料，常用的電瓶艙塗料是採用環氧塗料作底漆，面漆使用環氧瀝青、環氧酚醛、聚氨酷或乙烯樹脂塗料，通常情況下，內艙塗料使用底面合一的塗料，電瓶艙塗料有時需用耐酸性更佳的塗料罩面來達到更好的耐酸性能。
目前海軍艦艇蓄電池艙耐酸防腐塗料主要使用海軍裝備技術研究所帆纜塗料研究室研製生產的環氧瀝青類耐酸塗料。此類塗料的雖具有固體含量高，可製成厚漿型塗料，一次噴塗幹膜厚度大於林，優良的耐水性、耐衝擊性和耐磨性，與各類車間底漆配套性良好，價格低廉等優點。可在酸性條件下的耐腐蝕性能差，不能同時滿足在不同腐蝕環境下金屬防護的需要，防腐期短，縮短了金屬製品的使用壽命。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題：針對目前所使用的防腐塗料在酸性條件下的耐腐蝕性能差，不能同時滿足在不同腐蝕環境下金屬防護的需要，防腐期短，縮短了金屬製品使用壽命的缺陷，提供了一種防腐塗料的製備方法。
為解決上述技術問題，本發明採用如下所述的技術方案：
（1）按重量比1:2:1稱取石墨、石灰石和鈦白粉，加入球磨機中球磨，球磨後過篩得混合粉末，按質量比1：5將混合粉末與乙醇溶液混合後超聲分散，得分散液；
（2）向分散液中依次加入六水合氯化鐵、七水合硫酸亞鐵、分散液和去離子水，超聲分散後用氫氧化鈉溶液調節ph值為12～13，調節後攪拌，再用質量分數70%高氯酸調節ph為5.0～5.5，放置後過濾得濾渣，並用去離子洗滌濾渣至中性後放入真空乾燥箱中乾燥乾燥後粉碎，過篩，得改性複合粉末，備用；
（3）按質量比1:2分別稱取苯酚和甲苯加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶移入油浴鍋中，升溫至95～100℃後加入硼酸，用氨水調節ph值後保溫反應，反應結束後向三口燒瓶中加入多聚甲醛，並升溫至115～125℃，保溫攪拌後抽真空至真空度為10～20pa，攪拌後停止抽真空並出料，得反應物，放入烘箱中，乾燥後粉碎，過篩，得硼酚醛樹脂，備用；
（4）按質量比2:1將正丁醇和乙酸乙酯混合，混合後加入十二烷基三甲基溴化銨，攪拌混合後加入步驟（2）備用的改性複合粉末，超聲分散後得懸浮液；
（5）按重量份數計，分別選取60～80份懸浮液、100～120份環氧樹脂、30～50份步驟（3）備用的硼酚醛樹脂、1～3份分散劑、0.5～1.0份消泡劑、0.3～0.5份流平劑byk-33、1～3份增稠劑、3～5份成膜助劑和2～4份矽烷偶聯劑，攪拌1～2h後出料，即可得到防腐塗料。
步驟（1）中所述的乙醇溶液的質量分數為20%，超聲分散的功率為15～25khz，超聲分散時間為10～15min。
步驟（2）中所述的六水合氯化鐵質量為分散液質量8～10%，七水合硫酸亞鐵質量為分散液質量4～5%，去離子水質量為分散液質量1.5～2.0倍。
步驟（3）中所述的調節的ph值為7.8～8.0，硼酸質量為苯酚質量的5～7%，多聚甲醛質量為苯酚質量8～12%。
步驟（4）中所述的十二烷基三甲基溴化銨質量為正丁醇質量6～10%，改性複合粉末質量為正丁醇質量12～15%。
步驟（5）中所述的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、byk-110中的一種或兩種。
步驟（5）中所述的消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚二甲基矽氧烷中的一種或多種。
步驟（5）中所述的增稠劑為羧甲基纖維素鈉、聚乙烯醇、黃原膠、明膠、魔芋膠粉中的一種或多種。
步驟（5）中所述的成膜助劑為乙二醇乙醚、十二碳醇酯、乙二醇或丙二醇中的一種或多種。
步驟（5）中所述的矽烷偶聯劑為是甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-巰丙基三乙氧基矽烷、γ-氨丙基三甲氧基矽烷、3-(2,3-環氧丙氧)丙基三乙氧基矽烷中的一種或多種組成。
本發明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發明利用石墨、石灰石和鈦白粉為混合無機填料，向六水合氯化鐵、七水合硫酸亞鐵中加入鹼溶液後反應生成氫氧化鐵，再將氫氧化鐵與高氯酸進行反應，反應生成高鐵酸鈉，將高鐵酸鈉和混合無機填料混合後得防腐填料，添加在塗料中，不僅能將外界腐燭介質阻隔在外，提高塗料的耐酸性能，增長塗料的使用壽命，並且防腐填料能在塗料中分散均勻，提高塗層的力學性能、抗剝離性能和耐高溫性能，在腐蝕環境下使用效果較好；
（2）本發明利用環氧樹脂和硼酚醛樹脂作為防腐塗料的基料，由於硼酚醛樹脂具有優異的耐高溫性、良好的柔順性和防腐性，可以彌補環氧樹脂在性能上的一些不足，複合後製備得到的塗料具有耐高溫、耐磨、耐防腐的特性，並樹脂間各個組分之間能夠最大程度結合一起，從而保證了塗層的緻密度，降低外界環境中的腐蝕介質對塗層的破壞；
（3）本發明所得的防腐塗料可同時滿足在不同腐蝕環境下的需要，防腐時間長，且該塗料製備方法簡單，在質量分數5%硫酸中浸泡8～10天，塗層不起泡不脫落，在質量分數5%氫氧化鈉溶液中浸泡8～10天，塗層不起泡不脫落抗腐蝕性能強。
具體實施方式
按重量比1:2:1稱取石墨、石灰石和鈦白粉，加入球磨機中球磨2～3h，球磨後過400～450目篩得混合粉末，按質量比1：5將混合粉末與質量分數20%乙醇溶液混合，並在15～25khz的條件下超聲分散10～15min，得分散液；向分散液中依次加入分散液質量8～10%六水合氯化鐵、分散液質量4～5%七水合硫酸亞鐵和分散液質量1.5～2.0倍去離子水，超聲分散15～20min後用質量分數15%氫氧化鈉溶液調節ph值為12～13，調節後攪拌30～50min，再用質量分數70%高氯酸調節ph為5.0～5.5，放置3～5h後過濾得濾渣，並用去離子洗滌濾渣至中性後放入真空乾燥箱中乾燥8～10h，乾燥後粉碎，過400～450目篩，得改性複合粉末，按質量比1:2分別稱取苯酚和甲苯加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶移入油浴鍋中，升溫至95～100℃後加入苯酚質量5～7%硼酸，攪拌混合10～15min後用質量分數15%氨水調節ph值為7.8～8.0，調節後保溫反應2～4h，反應結束後向三口燒瓶中加入苯酚質量8～12%多聚甲醛，並升溫至115～125℃，保溫攪拌3～5h後抽真空度為10～20pa，攪拌15～20min後停止抽真空並出料，得反應物，放入烘箱中，在50～60℃溫度下乾燥10～12h，乾燥後粉碎，過80～100目篩，得硼酚醛樹脂，按質量比2:1將正丁醇和乙酸乙酯混合，混合後加入正丁醇質量6～10%十二烷基三甲基溴化銨，攪拌混合1～2h後加入正丁醇質量12～15%改性複合粉末，在20～30khz的條件下超聲分散20～30min，得懸浮液，按重量份數計，分別選取60～80份懸浮液、100～120份環氧樹脂e51、30～50份硼酚醛樹脂、1～3份分散劑、0.5～1.0份消泡劑、0.3～0.5份流平劑byk-33、1～3份增稠劑、3～5份成膜助劑和2～4份矽烷偶聯劑，攪拌1～2h後出料，即可得到防腐塗料。
所述的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮、byk-110中的一種或兩種。
所述的消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚二甲基矽氧烷中的一種或多種。
所述的增稠劑為羧甲基纖維素鈉、聚乙烯醇、黃原膠、明膠、魔芋膠粉中的一種或多種。
所述的成膜助劑為乙二醇乙醚、十二碳醇酯、乙二醇或丙二醇中的一種或多種。
所述的矽烷偶聯劑為是甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-巰丙基三乙氧基矽烷、γ-氨丙基三甲氧基矽烷、3-(2，3-環氧丙氧)丙基三乙氧基矽烷中的一種或多種組成。
將本發明製備得到的防腐塗料塗覆在鐵製基材表面，塗覆量為200～300g/m2，塗覆後自然乾燥8～10h，將塗覆塗層的基材浸泡在質量分數5%硫酸中，浸泡8～10天，塗層不起泡不脫落，在質量分數5%氫氧化鈉溶液中浸泡8～10天，塗層不起泡不脫落抗腐蝕性能強。
實例1
按重量比1:2:1稱取石墨、石灰石和鈦白粉，加入球磨機中球磨2h，球磨後過400目篩得混合粉末，按質量比1：5將混合粉末與質量分數20%乙醇溶液混合，並在15khz的條件下超聲分散10min，得分散液；向分散液中依次加入分散液質量8%六水合氯化鐵、分散液質量4%七水合硫酸亞鐵和分散液質量1.5倍去離子水，超聲分散15min後用質量分數15%氫氧化鈉溶液調節ph值為12，調節後攪拌30min，再用質量分數70%高氯酸調節ph為5.0，放置3h後過濾得濾渣，並用去離子洗滌濾渣至中性後放入真空乾燥箱中乾燥8h，乾燥後粉碎，過400目篩，得改性複合粉末，按質量比1:2分別稱取苯酚和甲苯加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶移入油浴鍋中，升溫至95℃後加入苯酚質量5%硼酸，攪拌混合10min後用質量分數15%氨水調節ph值為7.8，調節後保溫反應2h，反應結束後向三口燒瓶中加入苯酚質量8%多聚甲醛，並升溫至115℃，保溫攪拌3h後抽真空度為10pa，攪拌15min後停止抽真空並出料，得反應物，放入烘箱中，在50℃溫度下乾燥10h，乾燥後粉碎，過80目篩，得硼酚醛樹脂，按質量比2:1將正丁醇和乙酸乙酯混合，混合後加入正丁醇質量6%十二烷基三甲基溴化銨，攪拌混合1h後加入正丁醇質量12%改性複合粉末，在20khz的條件下超聲分散20min，得懸浮液，按重量份數計，分別選取60份懸浮液、100份環氧樹脂e51、30份硼酚醛樹脂、1份聚乙烯吡咯烷酮、0.5份聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、0.3份流平劑byk-33、1份黃原膠、3份十二碳醇酯和2份甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷，攪拌1h後出料，即可得到防腐塗料。
將本發明製備得到的防腐塗料塗覆在鐵製基材表面，塗覆量為200g/m2，塗覆後自然乾燥8h，將塗覆塗層的基材浸泡在質量分數5%硫酸中，浸泡8天，塗層不起泡不脫落，在質量分數5%氫氧化鈉溶液中浸泡8天，塗層不起泡不脫落抗腐蝕性能強。
實例2
按重量比1:2:1稱取石墨、石灰石和鈦白粉，加入球磨機中球磨3h，球磨後過450目篩得混合粉末，按質量比1：5將混合粉末與質量分數20%乙醇溶液混合，並在25khz的條件下超聲分散15min，得分散液；向分散液中依次加入分散液質量10%六水合氯化鐵、分散液質量5%七水合硫酸亞鐵和分散液質量2.0倍去離子水，超聲分散20min後用質量分數15%氫氧化鈉溶液調節ph值為13，調節後攪拌50min，再用質量分數70%高氯酸調節ph為5.5，放置5h後過濾得濾渣，並用去離子洗滌濾渣至中性後放入真空乾燥箱中乾燥10h，乾燥後粉碎，過450目篩，得改性複合粉末，按質量比1:2分別稱取苯酚和甲苯加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶移入油浴鍋中，升溫至100℃後加入苯酚質量7%硼酸，攪拌混合15min後用質量分數15%氨水調節ph值為8.0，調節後保溫反應4h，反應結束後向三口燒瓶中加入苯酚質量12%多聚甲醛，並升溫至125℃，保溫攪拌5h後抽真空度為20pa，攪拌20min後停止抽真空並出料，得反應物，放入烘箱中，在60℃溫度下乾燥12h，乾燥後粉碎，過100目篩，得硼酚醛樹脂，按質量比2:1將正丁醇和乙酸乙酯混合，混合後加入正丁醇質量10%十二烷基三甲基溴化銨，攪拌混合2h後加入正丁醇質量15%改性複合粉末，在30khz的條件下超聲分散30min，得懸浮液，按重量份數計，分別選取80份懸浮液、120份環氧樹脂e51、50份硼酚醛樹脂、3份byk-110、1.0份聚二甲基矽氧烷、0.5份流平劑byk-33、3份羧甲基纖維素鈉、5份乙二醇和4份γ-氨丙基三甲氧基矽烷，攪拌2h後出料，即可得到防腐塗料。
將本發明製備得到的防腐塗料塗覆在鐵製基材表面，塗覆量為250g/m2，塗覆後自然乾燥9h，將塗覆塗層的基材浸泡在質量分數5%硫酸中，浸泡9天，塗層不起泡不脫落，在質量分數5%氫氧化鈉溶液中浸泡9天，塗層不起泡不脫落抗腐蝕性能強。
實例3
按重量比1:2:1稱取石墨、石灰石和鈦白粉，加入球磨機中球磨2.5h，球磨後過425目篩得混合粉末，按質量比1：5將混合粉末與質量分數20%乙醇溶液混合，並在20khz的條件下超聲分散13min，得分散液；向分散液中依次加入分散液質量9%六水合氯化鐵、分散液質量4%七水合硫酸亞鐵和分散液質量1.8倍去離子水，超聲分散17min後用質量分數15%氫氧化鈉溶液調節ph值為12.5，調節後攪拌40min，再用質量分數70%高氯酸調節ph為5.3，放置4h後過濾得濾渣，並用去離子洗滌濾渣至中性後放入真空乾燥箱中乾燥9h，乾燥後粉碎，過425目篩，得改性複合粉末，按質量比1:2分別稱取苯酚和甲苯加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶移入油浴鍋中，升溫至98℃後加入苯酚質量6%硼酸，攪拌混合13min後用質量分數15%氨水調節ph值為7.9，調節後保溫反應3h，反應結束後向三口燒瓶中加入苯酚質量10%多聚甲醛，並升溫至120℃，保溫攪拌4h後抽真空度為15pa，攪拌18min後停止抽真空並出料，得反應物，放入烘箱中，在55℃溫度下乾燥11h，乾燥後粉碎，過90目篩，得硼酚醛樹脂，按質量比2:1將正丁醇和乙酸乙酯混合，混合後加入正丁醇質量8%十二烷基三甲基溴化銨，攪拌混合1.5h後加入正丁醇質量13%改性複合粉末，在25khz的條件下超聲分散25min，得懸浮液，按重量份數計，分別選取70份懸浮液、110份環氧樹脂e51、40份硼酚醛樹脂、2份聚乙烯吡咯烷酮、0.8份聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、0.4份流平劑byk-33、2份明膠、4份丙二醇和3份3-(2，3-環氧丙氧)丙基三乙氧基矽烷，攪拌1.5h後出料，即可得到防腐塗料。
將本發明製備得到的防腐塗料塗覆在鐵製基材表面，塗覆量為250g/m2，塗覆後自然乾燥9h，將塗覆塗層的基材浸泡在質量分數5%硫酸中，浸泡10天，塗層不起泡不脫落，在質量分數5%氫氧化鈉溶液中浸泡10天，塗層不起泡不脫落抗腐蝕性能強。