專利名稱：一種環(huán)保型高效防水防腐冷噴鋅涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)保型高效防水防腐冷噴鋅涂料及其制備方法，屬于鋼結(jié)構(gòu)重防腐涂料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬腐蝕給全球帶來嚴(yán)重?fù)p失，全世界每年金屬總產(chǎn)量的20% 40% (相當(dāng)于I億噸以上)的金屬被腐蝕損耗。工業(yè)發(fā)達(dá)國家每年因為金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失占國民生產(chǎn)總值的2% 4%，如果再加上因腐蝕而造成的停工和事故等間接損失，數(shù)字將會更加驚人。大部分廠家，還在大量使用醇酸、鐵紅、氯化橡膠等低效、耗資源、高毒性的第一代防腐材料，國家已有相應(yīng)法規(guī)限制使用此類涂料。傳統(tǒng)防腐涂料以屏障保護(hù)原理為主一般壽命在2 8年不等，每年存在巨量的防腐翻新工程。多次投入防腐的造價超過鋼鐵造價屢見不鮮，大橋防腐年頭從橋頭刷到橋尾已是年末也不是新聞。越來越多的廠家開始采用陰極防護(hù)類材料(熱鍍鋅、熱噴鋅、富鋅涂料、外接陽極等)復(fù)合防護(hù)，在大多數(shù)場合，具有較好防腐性能，屬于第二代防腐材料。但鑒于這些工藝存在施工難度大、環(huán)境污染重、能耗高、鋅層受損難修復(fù)等弊端，使得推廣受限。更加優(yōu)異的新材料新工藝，帶來更好的防護(hù)效果，更好的經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)在發(fā)明人經(jīng)過不懈努力終于研制出第·三代防腐一冷噴鋅。冷噴鋅是一種優(yōu)質(zhì)的重防腐材料。它由純度高于99%的鋅粉、揮發(fā)性溶劑和特殊有機(jī)粘結(jié)劑三部份組成。冷噴鋅鍍層干膜中含鋅量達(dá)96%以上。它之所以是重防腐材料，能有效保護(hù)鋼鐵不受腐蝕，因冷噴鋅有在防腐蝕機(jī)理上有三個理由:1、陰極保護(hù)作用冷噴鋅的鍍層主要是通過電化學(xué)保護(hù)來阻止鋼鐵腐蝕。根據(jù)電化學(xué)腐蝕理論，在腐蝕電池中始終是電極電位較低的陽極受腐蝕。當(dāng)外界環(huán)境存在電化學(xué)腐蝕條件時，冷噴鋅涂層中的金屬鋅是陽極被腐蝕，而基體金屬鐵(陰極)受到保護(hù)。在Zn/Fe腐蝕電池中陽極Zn標(biāo)準(zhǔn)電極電位EZn = -0.763V
陰極Fe標(biāo)準(zhǔn)電極電位EFe = -0.409V電池的電動勢E6 = -0.409-(-0.763) = 0.3542、鋅鹽的保護(hù)作用:鋅粉是一種化學(xué)活性物質(zhì)，隨著冷噴鋅涂層中鋅粉的腐蝕，在涂層表面形成鋅鹽及鋅的終合物，主要是堿式碳酸鋅2ZnC03.3Zn (OH)2，這些生成物是極難溶的穩(wěn)定化合物，并沉積在涂層表面，防止了氧，水和鹽類的侵蝕，而且不導(dǎo)電，從而起到防銹效果，使金屬基體得到保護(hù)。3、有機(jī)樹脂的屏蔽作用冷噴鋅材料內(nèi)含有特殊有機(jī)樹脂，成膜以后，也像重防腐涂料的涂層一樣，可以阻止或抑制水、氧和離子透過涂層，使腐蝕介質(zhì)與鋼材隔離，冷噴鋅涂層屏蔽作用也會使鋼鐵的腐蝕速度減慢。從冷噴鋅的腐蝕機(jī)理的分析，可見它是具有較強的防腐蝕能力。依據(jù)IS012944標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)腐蝕環(huán)境和各種環(huán)境中質(zhì)量最大損失率來計標(biāo)，理論上測標(biāo),單獨成膜的60um冷噴鋅的涂層防護(hù)年限見表一。表一
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保型高效防水防腐冷噴鋅涂料，其特征在于由A、B和C三種原料制成，其中A、B和C的重量之比為(10-4) :2:3; A組分由以下組分組成 鋅粉50-60%， 填充物 20-30%， 三元共聚物 10-20%， 有機(jī)樹脂 10-20%， A組分中各個組分之和為100% ； B組分由以下組分組成 成膜助劑35-55%， 消泡劑 15-25%， 乳化劑 10-20%， 引發(fā)劑 5-10%， 流平劑 10-20%， B組分中各個組分之和為100% ； C組分由以下組分組成 導(dǎo)電聚苯胺20-30%， 有機(jī)溶劑 50-70%， 滑石粉 10-20%， C組分中各個組分之和為100%。
2.如權(quán)利要求I所述的環(huán)保型高效防水防腐冷噴鋅涂料，其特征在于 鋅粉的純度大于99%， 所述填充物選自二氧化硅溶液，所述二氧化硅溶液選自具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的納米級二氧化硅溶液；所述納米級二氧化硅溶液中二氧化硅的粒徑為10-50nm，濃度為10_50wt%，所述二氧化硅溶液中的溶劑與所述C組分中的有機(jī)溶劑互溶，所述二氧化硅溶液中的溶劑與所述B組分中的成膜助劑互溶， 所述C組分中的導(dǎo)電聚苯胺的粒徑在5nm到50nm之間，且能均勻分散于所述二氧化硅溶液中； 所述三元共聚物是由醋酸乙烯酯、N-羥甲基丙烯酸銨、三氟氯乙烯三元乳液共聚制成，三元共聚物中的單體摩爾比7 :4:2; 所述有機(jī)樹脂為熱塑性樹脂，所述熱塑性樹脂選自熱塑性丙烯酸樹脂、熱塑性聚丙烯樹脂、熱塑性聚碳酸酯樹脂、熱塑性尼龍樹脂、熱塑性聚醚醚酮樹脂、熱塑性聚醚砜樹脂中的任意一種或多種的組合，所述熱塑性樹脂的酸值< 4mgK0H/g ； 所述成膜助劑為丙二醇苯醚； 所述消泡劑為辛基酚聚氧乙烯醚； 所述乳化劑為重量比為I:I的全氟辛酸銨和十六烷基聚氧乙烯醚的混合物； 所述引發(fā)劑為過硫酸鹽； 所述流平劑為丙烯酸； 所述的有機(jī)溶劑優(yōu)選丙二醇甲醚醋酸酯、二甲酯、醋酸正丁酯、丙二醇甲醚碳酸酯中的一種或幾種的混合物。
3.如權(quán)利要求1-2之一所述的環(huán)保型高效防水防腐冷噴鋅涂料，其特征在于:由A、B和C三種原料制成，其中A、B和C的重量之比為5:2:3; A組分由以下組分組成: 鋅粉 60%， 二氧化硅溶液 20%， 由醋酸乙烯酯、N-羥甲基丙烯酸銨、三氟氯乙烯制成的三元乳液共聚物，其中單體摩爾比 7: 4: 2 10%, 熱塑性聚醚醚酮樹脂與熱塑性聚醚砜樹脂的混合物 10 %， A組分中各個組分之和為100% ； B組分由以下組分組成: 丙二醇苯醚 35%， 辛基酚聚氧乙烯醚 25%， 重量比為1:1的全氟辛酸銨和十六烷基聚氧乙烯醚的混合物 10%， 過硫酸鹽 10%， 丙烯酸 20%， B組分中各個組分之和為100% ； C組分由以下組分組成: 導(dǎo)電聚苯胺 30%， 丙二醇甲醚醋酸酯 50%， 滑石粉 20%， C組分中各個組分之和為100%。
4.如權(quán)利要求1-2之一所述的環(huán)保型高效防水防腐冷噴鋅涂料，其特征在于:由A、B和C三種原料制成，其中A、B和C的質(zhì)量之比為6:2:3; A組分由以下組分組成: 鋅粉，50% 二氧化硅溶液，20% 由醋酸乙烯酯、N-羥甲基丙烯酸銨、三氟氯乙烯制成的三元乳液共聚物，其中單體摩爾比 7: 4: 2， 10% 有熱塑性聚碳酸酯樹脂， 20% A組分中各個組分之和為100% ； B組分由以下組分組成: 丙二醇苯醚 55%, 辛基酚聚氧乙烯醚 15%， 重量比為1:1的全氟辛酸銨和十六烷基聚氧乙烯醚的混合物 10%， 過硫酸鹽 5%， 丙烯酸 15%， B組分中各個組分之和為100% ； C組分由以下組分組成:導(dǎo)電聚苯胺25%, 丙二醇甲醚碳酸酯 55%, 滑石粉20%， C組分中各個組分之和為100%。
5.一種如權(quán)利要求1-4之一所述的環(huán)保型高效防水防腐冷噴鋅涂料的制備方法，其特征在于所述方法包括如下步驟 (I)將1/2-2/3配方量的有機(jī)溶劑加入反應(yīng)釜；(2)開動分散機(jī)攪拌，同時加入配方量的有機(jī)樹脂，攪拌至透明；(3)在一定的分散機(jī)轉(zhuǎn)速下，加入配方量的三元共聚物；(4)加入配方量的鋅粉，升高溫度，進(jìn)行攪拌，至涂料細(xì)度< 40 μ m ; (5)在40-60°C下，加入剩余有機(jī)溶劑，攪拌均勻；(6)降低分散機(jī)轉(zhuǎn)速，加入配方量的填充物，然后依次加入配方量的引發(fā)齊U，成膜助劑，消泡劑，乳化劑，流平劑，攪拌均勻60-90分鐘；(7)保持步驟￠)的分散劑轉(zhuǎn)速，依次加入配方量的導(dǎo)電聚苯胺和滑石粉，得到所述的環(huán)保型高效防水防腐冷噴鋅涂料； 其中加入所述引發(fā)劑等待15-40分鐘，再加入所述的成膜助劑； 步驟(2)所述分散機(jī)攪拌的轉(zhuǎn)速為200-500轉(zhuǎn)/分鐘； 步驟(3)所述分散機(jī)轉(zhuǎn)速為1000-1300轉(zhuǎn)/分鐘； 步驟(4)所述升高溫度為均勻升溫，升溫至45-70°C ;所述攪拌轉(zhuǎn)速為550-850轉(zhuǎn)/分鐘； 步驟(6)所述分散機(jī)轉(zhuǎn)速為200-540轉(zhuǎn)/分鐘。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟 (I)將1/2配方量的有機(jī)溶劑加入反應(yīng)釜；(2)開動分散機(jī)攪拌，同時加入配方量的有機(jī)樹脂，攪拌至透明；(3)在一定的分散機(jī)轉(zhuǎn)速下，加入配方量的三元共聚物；(4)加入配方量的鋅粉，升高溫度，加快分散機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，至涂料細(xì)度30 μ m ; (5)加入剩余有機(jī)溶齊U，攪拌均勻；(6)降低分散機(jī)轉(zhuǎn)速，加入配方量的填充物，然后依次加入配方量的引發(fā)劑，成膜助劑，消泡劑，乳化劑，流平劑，攪拌均勻90分鐘；(7)保持步驟￠)的分散劑轉(zhuǎn)速，依次加入配方量的導(dǎo)電聚苯胺和滑石粉，得到所述的環(huán)保型高效防水防腐冷噴鋅涂料；其中加入所述引發(fā)劑40分鐘后，再加入所述的成膜助劑； 步驟(2)所述分散機(jī)攪拌的轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘； 步驟(3)所述分散機(jī)轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘； 步驟(4)所述升高溫度為均勻升溫，升溫至70°C ;所述攪拌轉(zhuǎn)速為550轉(zhuǎn)/分鐘； 步驟(6)所述分散機(jī)轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘。
7.—種如權(quán)利要求1-4之一所述的環(huán)保型高效防水防腐冷噴鋅涂料的制備方法，其特征在于所述的環(huán)保型高效防水防腐冷噴鋅涂料按照組分A、B、C制備具體是分別制備組分A、B、C的基礎(chǔ)上，再將三種組分混合，所述方法包括如下步驟 (I)按照配方量將A組分中的各組分混合，并保持200-500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌分散；(2)按照配方量將B組分中的各組分混合，并保持200-500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌分散；(3)按照配方量將C組分中的各組分混合，并保持200-500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌分散；(4)將第(I)步和第(2)步得到的分散液加入到步驟(3)得到的分散液中，升高溫度至45-70°C，分散機(jī)轉(zhuǎn)速為1000-1300轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行攪拌，攪拌時間為60-120分鐘，然后降低溫度至20-40°C，分散機(jī)轉(zhuǎn)速為200-500轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行攪拌，保持?jǐn)嚢杷俣葦嚢?0-120分鐘，其中第(I)至(3)步均為攪拌30分鐘，得到所述的環(huán)保型高效防水防腐冷噴鋅涂料。
8.如前述權(quán)利要求任一項所述的方法制備的冷噴鋅涂料或任一項權(quán)利要求所述的冷噴鋅涂料的應(yīng)用，其特征在于，所述的冷噴鋅涂料適用于海上與陸上鋼結(jié)構(gòu)的長效防腐。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)保型高效防水防腐冷噴鋅涂料及其制備方法，由A、B和C三種原料制成，其中A、B和C的重量之比為(10-4)∶2∶3；A組分由以下組分組成鋅粉50-60％，填充物20-30％，三元共聚物10-20％，有機(jī)樹脂10-20％；B組分由以下組分組成成膜助劑35-55％，消泡劑15-25％，乳化劑10-20％，引發(fā)劑5-10％，流平劑10-20％；C組分由以下組分組成導(dǎo)電聚苯胺20-30％，有機(jī)溶劑50-70％，滑石粉10-20％，A、B、C組分中各個組分之和為100％，所述的冷噴鋅涂料適用于海上與陸上鋼結(jié)構(gòu)的長效防腐。
文檔編號C09D123/12GK103254716SQ201310157749
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月2日
發(fā)明者蔣鋒, 趙棟 申請人:趙棟