納米復合冷鍍鋅涂料及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種納米復合冷鍍鋅涂料及其制備方法，屬納米涂料領域。按質量份數計，該納米復合冷鍍鋅涂料由2～25份丙烯酸樹脂、0.1～5份助劑、75～98份鋅粉和1～70份溶劑組成，鋅粉是經過氟硅烷偶聯劑改性處理的微米級和納米級鋅粉的混合物，增加了鋅粉的分散性，改進了與樹脂的相容性。使用該納米復合冷鍍鋅涂料獲得的涂層具有非常強的疏水性，水接觸角≥135°，顯著減小了冷鍍鋅涂層的孔隙率，提高了涂層的耐腐蝕性能。本發明專利技術納米復合冷鍍鋅涂料可廣泛應用于新型鋼結構、新舊熱浸鍍鋅和電鍍鋅鋼結構的防腐蝕工程，能夠方便、快捷地解決輸變電設施、變電站設備的腐蝕維護難題。

【技術實現步驟摘要】
納米復合冷鍍鋅涂料及其制備方法
本專利技術涉及一種納米復合冷鍍鋅涂料及其制備方法，屬納米涂料領域。
技術介紹
我國輸變電設施大部分由熱浸鍍鋅的鋼構件組裝而成，熱浸鍍鋅鋼構件在運輸、安裝過程中易造成局部破損，破損部位會成為腐蝕源。另外，在酸雨條件下熱浸鍍鋅層也非常容易腐蝕。對于腐蝕的熱浸鍍鋅鋼結構電力桿塔，通常使用常規的醇酸涂料、環氧涂料、聚氨酯涂料等進行維修。醇酸涂料、丙烯酸涂料為單組分涂料，使用方便，但防護性能差，一般使用壽命約為三年。環氧涂料、聚氨酯涂料具有較好的防護性能，但它們都是雙組分涂料，需要按比例把兩組分混合、攪拌均勻后才能使用，而且具有適用期要求，超過適用期的涂料不能使用，易造成浪費。為了克服現有涂料的不足，技術人員研究出了冷鍍鋅涂料，相關專利已經公開。中國專利技術專利申請(公開號CN103525236A)公開了一種冷鍍鋅涂料制備方法，由PPG400和異氰酸酯反應制備聚合度為3的彈性體，再由彈性體與順丁烯二酸酐反應制成功能性單體，然后由功能性單體、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯等制成改性丙烯酸樹脂，最后由改性丙烯酸樹脂、鋅粉、防沉劑、分散劑、溶劑制成冷鍍鋅涂料。這種涂料成膜后由于樹脂含量少，孔隙率高，涂層呈現親水性，易造成腐蝕介質滲透到金屬基底，引起腐蝕，會降低涂層使用壽命。中國專利技術專利申請(公開號CN102319663A、CN103272752A)公開了輸電鐵塔鍍鋅層的現場修補方法，即首先去除鍍鋅層的表面氧化腐蝕層，再打磨至鏡面，溶劑擦洗后，使用冷鍍鋅涂料進行噴涂，該冷鍍鋅涂料也有疏水性不強、孔隙率高的不足之處。中國技術專利(公開號CN201272831Y)披露了一種鋼結構表面VCI鱗片鋅鋁涂層由A、B兩種組分組成。A組分含有3％～30％鱗片狀鋅粉、3％～20％鱗片狀鋁粉、15％～20％樹脂等；B組分含有5％～20％固化劑、5％～20％溶劑等。這種冷鍍鋅鋁涂料也存在涂層孔隙率高，親水性高的缺點，而且由雙組分構成，使用不方便。
技術實現思路
針對現有冷鍍鋅涂料存在高孔隙率、高親水性的缺點，本專利技術的目的在于提供一種納米復合冷鍍鋅涂料及其制備方法，顯著降低了涂層孔隙孔隙率和親水性。本專利技術的技術方案是：一種納米復合冷鍍鋅涂料，按質量份數計，包括以下組分和含量：所述的納米復合冷鍍鋅涂料，鋅粉是微米級鋅粉與納米級鋅粉的混合物，微米級鋅粉粒度為1～60微米，納米級鋅粉粒度為1～100納米，納米級鋅粉在微米級鋅粉與納米級鋅粉的混合物中的含量為0.2％～50％。所述的納米復合冷鍍鋅涂料，鋅粉是經過氟硅烷偶聯劑改性處理的鋅粉，氟硅烷偶聯劑為1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟-N-辛基硅烷之一或兩種以上的混合物。所述的納米復合冷鍍鋅涂料的制備方法，按下列順序和步驟進行：(1)改性鋅粉的制備在反應釜中加入溶劑，在攪拌狀態加入溶劑質量的0.1％～10％氟硅烷偶聯劑，再按溶劑質量的5％～50％加入鋅粉，加熱到25℃～100℃，反應0.5h～3h；反應物離心后，取出粉體，用溶劑小心漂洗2～5次，再在100℃～120℃溫度下烘干0.5h～6h，然后研磨成粉末，制成改性鋅粉；(2)將丙烯酸樹脂、溶劑、助劑依次加入到反應釜中，在300rpm～1000rpm轉速下分散10～60min；然后緩慢加入改性鋅粉，再500rpm～1500rpm分散20min～120min，過濾后出料，制成納米復合冷鍍鋅涂料。本專利技術的設計思想是：本專利技術納米復合冷鍍鋅涂料中的鋅粉是經過氟硅烷偶聯劑改性處理的微米級和納米級鋅粉的混合物，降低了涂層表面自由能，在涂層表面構建了類擬荷葉效應的微米納米結構。金屬膜下腐蝕發生主要是電化學過程。電化學過程的發生離不開水。因此水的作用非常重要。在強疏水涂層涂裝的電力設施的立面，是粘附不上水分子的；對于強疏水涂層涂裝的電力設施的平面，水縮聚成球狀，不能潤濕涂層表面。由于沒有水的潤濕和滲透，使得涂層吸水率顯著下降，金屬的腐蝕速率顯著降低。本專利技術具有以下優點及有益效果：1、微米級鋅粉與納米級鋅粉經過氟硅烷偶聯劑改性后，由親水性向疏水性轉變，增加了鋅粉的分散性，改進了與樹脂的相容性。2、微米級鋅粉與納米級鋅粉經過氟硅烷偶聯劑改性后，提高了涂層的耐沖擊性。3、由于分散性和相容性的改進，以及微米級鋅粉與納米級鋅粉的合理配合，顯著減小了冷鍍鋅涂層的孔隙率和吸水率。4、使用所制備的納米復合冷鍍鋅涂料獲得的涂層具有非常強的疏水性，水接觸角≥135°。5、微米級鋅粉與納米級鋅粉經過氟硅烷偶聯劑改性后，納米復合冷鍍鋅涂料貯存穩定性顯著提高。6、涂料干膜中鋅粉含量達到96％以上，涂層對于鋼鐵的陰極保護作用顯著提高。7、本專利技術方法適用于納米復合冷鍍鋅涂料的規模化生產，本專利技術產品納米復合冷鍍鋅涂料可廣泛應用于新型鋼結構、新舊熱浸鍍鋅和電鍍鋅鋼結構的防腐蝕工程。從而，能夠方便、快捷地解決輸變電設施、變電站設備的腐蝕維護難題。具體實施方式在具體實施方式中，按質量份數計，本專利技術納米復合冷鍍鋅涂料，包括以下組分和含量：所述的鋅粉是微米級鋅粉與納米級鋅粉的混合物，微米級鋅粉粒度為1～60μm，納米級鋅粉粒度為1～100nm，納米級鋅粉在微米級鋅粉與納米級鋅粉的混合物中的含量為0.2％～50％。優選的，微米級鋅粉粒度為10～50μm，納米級鋅粉粒度為10～50nm，納米級鋅粉在微米級鋅粉與納米級鋅粉的混合物中的含量為1.0％～50％，優選2.0％～25％。所述的鋅粉是經過氟硅烷偶聯劑改性處理的鋅粉，氟硅烷偶聯劑具體可選擇1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟-N-辛基硅烷之一或兩種以上的混合物。所述的溶劑是指制備涂料中常用的溶劑，如：二甲苯、甲苯或醋酸丁酯等。所述的助劑是涂料常用的分散劑、消泡劑、流平劑、防沉劑，分散劑如：德國BYK公司的Disperbyk-160、Disperbyk-163、Disperbyk-166、Disperbyk-101、Disperbyk-107或Disperbyk-130。消泡劑如：德國BYK公司的BYK-065、BYK-066、BYK-067、BYK-070、BYK-071、BYK-088、BYK-141、BYK-025或BYK-028。流平劑如：荷蘭Ciba公司的EFKA3288、EFKA3600、EFKA3777或EFKA3778。防沉劑可以選擇有機改性膨潤土類，如：比利時RHEOX公司的BENTONESD-1、BENTONESD-2、BENTONE27、BENTONE34或BENTONE52。本專利技術納米復合冷鍍鋅涂料的制備方法按下列順序和步驟進行：(1)改性鋅粉的制備在反應釜中加入溶劑，在攪拌狀態加入溶劑質量的0.1％～10％(優選為0.5％～8％)氟硅烷偶聯劑，再按溶劑質量的5％～50％(優選為10％～40％)加入鋅粉，加熱到25℃～100℃，反應0.5h～3h。反應物離心后，取出粉體，用溶劑小心漂洗2～5次，再在100℃～120℃溫度下烘干0.5h～6h，然后研磨成粉末，制成本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種納米復合冷鍍鋅涂料，其特征在于，按質量份數計，包括以下組分和含量：

【技術特征摘要】
1.一種納米復合冷鍍鋅涂料，其特征在于，按質量份數計，包括以下組分和含量：丙烯酸樹脂2～25份；助劑0.1～5份；鋅粉75～98份；溶劑1～70份；鋅粉是微米級鋅粉與納米級鋅粉的混合物，微米級鋅粉粒度為1～60微米，納米級鋅粉粒度為1～100納米，納米級鋅粉在微米級鋅粉與納米級鋅粉的混合物中的含量為0.2%～50%；鋅粉是經過氟硅烷偶聯劑改性處理的鋅粉，氟硅烷偶聯劑為1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟-N-辛基硅烷之一或兩種以上的混合物；納米復合冷鍍鋅涂料的水接觸角≥135o。2....

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊大寧，劉福春，符傳福，韓恩厚，張奇偉，柯偉，陳林聰，
申請(專利權)人：海南電力技術研究院，中國科學院金屬研究所，
類型：發明
國別省市：海南;66