CN106010122A - 一种疏水性防腐陶瓷涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种疏水性防腐陶瓷涂料，采用环氧树脂与改性有机硅树脂复合作为成膜物，添加多种填料、助剂和溶剂，其包括体质填料、颜填料、固化剂、着色剂、增韧剂、稀释剂、流平剂、环氧偶联剂和溶剂制备而成。本发明疏水性防腐陶瓷涂料，性能稳定、附着力强、耐盐水性能优良、耐酸碱腐蚀能力强、耐候性好、硬度高、耐磨性能优异；且其环保无毒(低VOC)，具有良好的保护、装饰及功能性作用，原料价格低廉，制备方法简单，适用于恶劣腐蚀环境下需要保护的金属基体表面。

Description

一种疏水性防腐陶瓷涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种疏水性防腐陶瓷涂料及其制备方法。

背景技术

金属腐蚀现象广泛存在于人们生产实践和生活中，世界上每年因腐蚀而损失大量金属材料，其造成的危害不可低估。目前，对金属表面进行防腐的方法不少，但应用范围最广、最经济实用的方法就是表面防腐涂料。面对越来越苛刻的腐蚀环境，防腐涂料也发挥着越来越大的作用。传统金属表面防腐涂料由于其硬度低，耐磨能力差，涂层易划伤与破损；韧性差，涂层易出现开裂与剥落；耐候性差，使用一段时间后易出现开裂与变色；制备方法复杂，施工条件要求较高。因而综合防腐性能一般，不能长期有效保护金属基体。为适应可持续发展与绿色化学的要求，发展功能型防腐陶瓷涂料是陶瓷涂料的重要研究发展方向。

发明内容

本发明提供了一种疏水性防腐陶瓷涂料，其性能稳定、附着力强、耐盐水性能优良、耐酸碱腐蚀能力强、耐候性好、硬度高、耐磨性能优异；且其环保无毒、低VOC，具有良好的保护、装饰及功能性作用，原料价格低廉，制备方法简单，适用于恶劣腐蚀环境下需要保护的金属基体表面。

本发明通过如下技术方案解决上述技术问题：

一种疏水性防腐陶瓷涂料，采用环氧树脂与改性有机硅树脂复合作为成膜物，添加多种填料、助剂和溶剂制备而成，其各组分及其质量百分数为:

组分	质量百分数含量
		成膜物	33％～50％
体质填料	10％～16％
		颜填料	8％～10％
固化剂	12％～14％
		着色剂	2％～3％
增韧剂	1％～1.5％
		稀释剂	8％～10％
流平剂	0.5％～1.5％
		环氧偶联剂	0.5％～1％
溶剂	8％～10％

以上各组分的质量百分数总和为100％。

所述成膜物由质量比30％～40％的改性有机硅树脂和质量比60％～70％的环氧树脂E51混合而成。所述体质填料为二氧化硅、陶瓷粉和长石粉按质量比(4～7)∶(2～3)∶1复合而成。所述二氧化硅、陶瓷粉和长石粉均为微/纳米级粒径。所述颜填料为低表面能物质PTFE聚四氟乙烯。所述助剂有固化剂、着色剂、增韧剂、稀释剂、流平剂和环氧偶联剂；固化剂是T-31酚醛胺，着色剂是二氧化钛，增韧剂是邻苯二甲酸二丁酯，稀释剂是脂肪族缩水甘油醚，流平剂是聚二甲基硅氧烷，环氧偶联剂是氨丙基三乙氧基硅烷。所述溶剂是丙酮。

所述的一种疏水性防腐陶瓷涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将改性有机硅树脂与稀释剂搅拌混合，搅拌转速为80～100rpm，搅拌时间为5～10min，使改性有机硅树脂完全溶解；再添加上述溶剂质量的50％，再搅拌混合，其转速为300～400rpm、反应温度为100～150℃，反应持续0.5～2h，待反应停止后，停止搅拌；再依次添加增韧剂、流平剂、环氧偶联剂、体质填料与颜填料，进行搅拌混合，搅拌转速为20～50rpm，搅拌时间为20～60min；最后，添加剩余的溶剂对其进行稀释，得到A组分。

(2)再将着色剂与固化剂搅拌混合，搅拌转速为20～50rpm、搅拌时间为20～50min，得到B组分；

(3)将A、B组分按1:1比例充分混合搅拌，搅拌转速为20～50rpm、搅拌时间为20～50min，即得到所述疏水性防腐陶瓷涂料。

本发明的疏水性防腐陶瓷涂料应用于金属基底表面的防腐与防护。

本发明的优点在于：

本发明的陶瓷涂料硬度达7H，大大减少传统涂层表面由于擦伤划伤而失效的现象；同时，改善了陶瓷材料本身的脆性，其具有较强的耐冲击能力。本发明的陶瓷涂料在常温下既可固化使用，在其生产和使用过程中，不产生废气、废水、废渣、粉尘等污染物，大大改善了陶瓷行业本身的高能耗、高污染的缺点；本发明的陶瓷涂料是一种低表面能涂料，其表面与水的静态接触角可达到100°以上，这样，既可使涂层表面的尘土污物不易停留在涂层表面，达到自清洁效果，又能减少腐蚀介质与基体表面的接触，从而达到缓蚀减阻的作用；本发明的疏水性防腐陶瓷涂料具备陶瓷的高熔点、高硬度、耐磨性、不粘性、超耐候性、耐氧化性和化学性质稳定等特点，而且其制备方法简单、原材料价格低廉和VOC排放低；适用于恶劣腐蚀环境下金属基体表面的防腐。

本发明疏水性防腐陶瓷涂料使用陶瓷粉作为体质填料，具有硬度高、耐磨损、耐腐蚀和热稳定性好等优点；使用增韧剂改善了涂层韧性，使其抗冲击能力增强，改善了陶瓷材料脆性大的缺点。另外，该涂料还具有疏水特性，涂层表面自由能低，外界各种腐蚀介质、污物难以附着在涂层表面，具有自清洁效果，从而减少腐蚀介质与涂层表面的接触，达到防腐与缓蚀的目的。本发明的疏水性防腐陶瓷涂料制备工艺简单，涂装要求低，施工方便高效。

体质填料二氧化硅、陶瓷粉和长石粉三种陶瓷材料组成，该三种物质均采用微纳米级颗粒，原子排列的基本结构均为四面体结构。其中二氧化硅的每一个Si离子周围有四个按正四面体结构分布的O离子，这种Si-O正四面体通过顶角的O离子而规则地连接起来形成网络式的结构；陶瓷粉中包含离子键构成的离子晶体与共价键构成的晶体。单晶体通过共用顶点连接成链状、平面或三维网状结构的多晶的四面体结合体，其空间网状结构规则，晶格的稳定性较好、晶体硬度较大；长石粉由四个氧原子围绕一个硅原子或铝原子而构成。每一个这样的四面体都和另一个四面体通过共用一个氧原子，形成一种三维的网状骨架。三种原料混合使用作为体质填料，其空间结构致密，性能稳定，有效提高了涂层的硬度、致密性、热稳定性，增强其耐磨损与耐腐蚀性能。而纳米级粒子，直径小、比表面积大的特性，能够准确而高密度地填充到高分子聚合物的缺陷内，使基体树脂裂纹扩展受阻与钝化，其不但可抑制裂缝扩展，而且，可有效地提高涂料的耐冲击能力。尤其是纳米TiO₂，其粒径小，比表面积大，表面活性高，除了具有上述优良的性能外，还具有很好的着色效果，良好的紫外线掩蔽作用，还能通过散射、吸收紫外线，提高涂料对紫外线的阻隔能力，从而增强涂料耐候性能，而且，纳米TiO₂具有高光催化性，可分解有机物，使涂料具有抗菌性能。

具体实施方式

实施例1：一种疏水性防腐陶瓷涂料，采用环氧树脂与改性有机硅树脂复合作为成膜物，添加多种填料、助剂和溶剂制备而成，其各组分及其质量百分数为:

组分	质量百分数含量
		质量比30％的改性有机硅树脂和70％的环氧树脂E51混合	33％
二氧化硅、陶瓷粉和长石粉按质量比4∶3∶1复合，三者均为微/纳米级颗粒	16％
		低表面能物质PTFE聚四氟乙烯	10％
T-31酚醛胺	14％
		二氧化钛	3％
邻苯二甲酸二丁酯	1.5％
		脂肪族缩水甘油醚	10％
聚二甲基硅氧烷	1.5％
		氨丙基三乙氧基硅烷	1％
丙酮	10％

所述的一种疏水性防腐陶瓷涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将改性有机硅树脂与稀释剂脂肪族缩水甘油醚按配方比例搅拌混合，搅拌转速为80rpm，搅拌时间为10min，使改性有机硅树脂完全溶解；再添加所述溶剂的质量的50％,搅拌，转速为300rpm、反应温度为100℃，反应持续2h，待反应停止后，停止搅拌；再依次添加增韧剂、流平剂、环氧偶联剂、体质填料与颜填料，进行搅拌混合，搅拌转速为20rpm，搅拌时间为60min；最后添加剩余的溶剂稀释，得到A组分。

(2)再将着色剂与固化剂搅拌混合，搅拌转速为20rpm、搅拌时间为50min，得到B组分；

(3)将A、B组分按1:1比例充分混合搅拌，搅拌转速为20rpm、搅拌时间为50min，即得到所述疏水性防腐陶瓷涂料。

实施例2：一种疏水性防腐陶瓷涂料，采用环氧树脂与改性有机硅树脂复合作为成膜物，添加多种填料、助剂和溶剂制备而成，其各组分及其质量百分数为:

所述的一种疏水性防腐陶瓷涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将改性有机硅树脂与稀释剂搅拌混合，搅拌转速为90rpm，搅拌时间为8min，使改性有机硅树脂完全溶解；再添加上述溶剂质量的50％，再搅拌混合，其转速为350rpm、反应温度为130℃，反应持续1h，待反应停止后，停止搅拌；再依次添加增韧剂、流平剂、环氧偶联剂、体质填料与颜填料，进行搅拌混合，搅拌转速为30rpm，搅拌时间为40min；最后，添加剩余的溶剂对其进行稀释，得到A组分。

(2)再将着色剂与固化剂搅拌混合，搅拌转速为30rpm、搅拌时间为40min，得到B组分；

(3)将A、B组分按1:1比例充分混合搅拌，搅拌转速为30rpm、搅拌时间为40min，即得到所述疏水性防腐陶瓷涂料。

实施例3：一种疏水性防腐陶瓷涂料，采用环氧树脂与改性有机硅树脂复合作为成膜物，添加多种填料、助剂和溶剂制备而成，其各组分及其质量百分数为:

所述的一种疏水性防腐陶瓷涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将改性有机硅树脂与稀释剂搅拌混合，搅拌转速为100rpm，搅拌时间为5min，使改性有机硅树脂完全溶解；再添加上述溶剂质量的50％，再搅拌混合，其转速为400rpm、反应温度为150℃，反应持续0.5h，待反应停止后，停止搅拌；再依次添加增韧剂、流平剂、环氧偶联剂、体质填料与颜填料，进行搅拌混合，搅拌转速为50rpm，搅拌时间为20min；最后，添加剩余的溶剂对其进行稀释，得到A组分。(2)再将着色剂与固化剂搅拌混合，搅拌转速为50rpm、搅拌时间为20min，得到B组分；

(3)将A、B组分按1:1比例充分混合搅拌，搅拌转速为50rpm、搅拌时间为20min，即得到所述疏水性防腐陶瓷涂料。

实施例4：一种疏水性防腐陶瓷涂料，采用环氧树脂与改性有机硅树脂复合作为成膜物，添加多种填料、助剂和溶剂制备而成，其各组分及其质量百分数为:

制备方法同实施例3。

实施例5：一种疏水性防腐陶瓷涂料，采用环氧树脂与改性有机硅树脂复合作为成膜物，添加多种填料、助剂和溶剂制备而成，其各组分及其质量百分数为:

制备方法同实施例3。

5个实施例产品的主要性能指标：

耐盐水性/h	≥420
		耐水性/d	≥25
硬度/H	≥7
		耐闪蚀	无
附着力/级	1
		耐冲击性/cm	≥65
接触角/°	≥102.4

Claims (8)

1.一种疏水性防腐陶瓷涂料，其特征在于：采用改性有机硅树脂与环氧树脂E51搅拌混合作为成膜物，添加多种填料、助剂和溶剂，其各组分及其质量百分数为:

组分 质量百分数含量 成膜物 33％～50％ 体质填料 10％～16％ 颜填料 8％～10％ 固化剂 12％～14％ 着色剂 2％～3％ 增韧剂 1％～1.5％ 稀释剂 8％～10％ 流平剂 0.5％～1.5％ 环氧偶联剂 0.5％～1％ 溶剂 8％～10％

以上各组分的质量百分数总和为100％。

2.如权利要求1所述的疏水性防腐陶瓷涂料，其特征在于：所述成膜物由质量比30％～40％的改性有机硅树脂和质量比60％～70％的环氧树脂E51混合而成。

3.如权利要求1所述的疏水性防腐陶瓷涂料，其特征在于：所述体质填料为二氧化硅、陶瓷粉和长石粉按质量比(4～7)∶(2～3)∶1复合而成。

4.如权利要求3所述的疏水性防腐陶瓷涂料，其特征在于：所述二氧化硅、陶瓷粉和长石粉均为微/纳米级颗粒。

5.如权利要求1所述的疏水性防腐陶瓷涂料，其特征在于：所述颜填料为低表面能物质PTFE聚四氟乙烯。

6.如权利要求1所述的疏水性防腐陶瓷涂料，其特征在于，所述助剂包括固化剂、着色剂、增韧剂、稀释剂、流平剂和环氧偶联剂；固化剂是T-31酚醛胺，着色剂是微纳米二氧化钛，增韧剂是邻苯二甲酸二丁酯，稀释剂是脂肪族缩水甘油醚，流平剂是聚二甲基硅氧烷，环氧偶联剂是氨丙基三乙氧基硅烷。

7.如权利要求1所述的疏水性防腐陶瓷涂料，其特征在于：所述溶剂是丙酮。

8.如权利要求1所述的一种疏水性防腐陶瓷涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将改性有机硅树脂与稀释剂搅拌混合，搅拌转速为80～100rpm，搅拌时间为5～10min，使改性有机硅树脂完全溶解；再添加上述溶剂质量的50％，再搅拌混合，其转速为300～400rpm、反应温度为100～150℃，反应持续0.5～2h，待反应停止后，停止搅拌；再依次添加增韧剂、流平剂、环氧偶联剂、体质填料与颜填料，进行搅拌混合，搅拌转速为20～50rpm，搅拌时间为20～60min；最后，添加剩余的溶剂对其进行稀释，得到A组分。

(2)再将着色剂与固化剂搅拌混合，搅拌转速为20～50rpm、搅拌时间为20～50min，得到B组分；

(3)将A、B组分按1:1比例充分混合搅拌，搅拌转速为20～50rpm、搅拌时间为20～50min，即得到所述疏水性防腐陶瓷涂料。