一种重防腐涂层材料制造技术

本发明专利技术涉及一种重防腐涂层材料，该材料无需溶剂，包括主剂体系和固化剂体系；其中主剂体系中的增韧剂选用石墨烯改性的聚己内酯，该防腐涂层材料可通过手涂法、敷涂法和刷涂法的方式在无水或有水环境下直接进行涂覆。采用这种材料及其使用方法实现零溶剂含量，同时实现了防腐效果的长效性和厚涂化，有效攻克了浪溅区恶劣环境下钢结构防腐技术难关，大大提高海洋工程防腐的施工性和防护能力，推动了我国涂料领域技术进步，而且大大降低了工程施工成本，为国家节省了昂贵的维修保养费用和宝贵的淡水资源，取得了良好的社会经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种重防腐涂层材料
本专利技术涉及一种重防腐技术，具体涉及一种海洋浪溅区钢结构重防腐涂层材料。
技术介绍
据统计，世界上每年因腐蚀而造成的损失占国民经济生产总值的2％-4％，比因火灾、风灾、水灾和地震等自然灾害所造成的损失总和还要大，因此世界各沿海国家都高度重视海洋腐蚀与防护研究工作。我国是海洋大国，拥有18000多公里的海岸线，管辖海域300多万km2，海洋腐蚀与防护是我国经济发展中亟待认真解决的关键问题之一。海洋钢结构的防腐方面，腐蚀环境不同，所采用的防腐措施不同。海洋浪溅区由于其拥有充足的氧气供应，干湿交替的海洋环境以及最大的浪花冲击力，大大加速了这一区域的腐蚀作用。因此海洋浪溅区是海洋环境中腐蚀最为严重的区域，国外发达国家高度重视该区域的防腐问题。国外用于浪溅区防腐技术主要是采用防护套包覆，如俄罗斯在六十年代开发了椽胶护套防蚀法，将其应用于在里海采油平台；日本海上瞭望塔浪溅区采用玻璃钢护套。这种防护套具有高耐蚀性、高可塑性与高可焊性，且不会发生抗蚀和应力腐蚀开裂，对防止微生物的滋长具有较高的稳定性，但价格昂贵，而且存在致命缺陷：一旦海水渗入，腐蚀更加严重。在防腐涂层方面，国内外的研究与应用主要集中在两方面的问题：材料和涂装技术。目前美国、德国、日本等国家都已研究出具有自主知识产权的新材料、新配方和新工艺。同时，随着国际社会对环境保护的日益重视，涂料的发展逐渐向无污染、无公害、节省能源、经济高效方向发展，目前发展迅速涂层材料均为无公害或公害少的产品，如正在开发应用中的粉末涂料，无溶剂环氧、无溶剂改性聚氨酯等。但是这些涂层材料虽然实现了环保性与长效性，但将其应用于浪溅区时，成本过高。同时材料对施工要求过于苛刻，无法用于海洋浪溅区钢结构的防腐修复；本专利技术的专利技术人曾在2008年申请过相关专利申请号为200810140173.8，以克服上述缺陷，但是经过近些年的应用发现，涂层材料的附着力和韧性难以令人满意，涂覆后经过海洋浪溅区的长期冲刷容易剥落，从而难以完成防腐的要求，因此需要对其进行进一步的改进。
技术实现思路
针对现有防腐技术和防腐材料存在的诸多问题，本专利技术提供一种海洋浪溅区钢结构重防腐涂层材料，该材料无需溶剂，包括主剂体系和固化剂体系；其中主剂体系中的增韧剂选用石墨烯改性的聚己内酯，该防腐涂层材料可通过手涂法、敷涂法和刷涂法的方式在无水或有水环境下直接进行涂覆。采用这种材料及其使用方法实现零溶剂含量，同时实现了防腐效果的长效性和厚涂化，有效攻克了浪溅区恶劣环境下钢结构防腐技术难关，大大提高海洋工程防腐的施工性和防护能力，推动了我国涂料领域技术进步，而且大大降低了工程施工成本，为国家节省了昂贵的维修保养费用和宝贵的淡水资源，取得了良好的社会经济效益。本专利技术的具体内容是：一种重防腐涂层材料，包括主剂体系和固化剂体系，其特征在于：所述主剂体系中所采用的增韧剂为聚己内酯；其主要组分按重量份计：(Ⅰ)主剂体系中各组分为：成膜树脂30-50份、增韧剂10-20份、消泡剂1－2份、流平剂1－2份、锈蚀稳定剂6－10份、锈蚀转化剂0.2-1份，亚纳米片状填料10－15份、无机胶凝材料20－40份、附着增强剂2-4份；(Ⅱ)固化剂体系中各组分为：固化剂30-50份、高耐磨填充料20-30份、防锈颜料20－30份、渗透剂1-3份、有机螯合剂1-3份；其中所述的聚己内酯为石墨烯改性的聚己内酯，具体改性方法如下：首先将石墨烯加入于环己酮中并进行超声处理，超声功率3kw，频率40KHz，超声处理12h后制得分散溶液，其中石墨烯的固含量为0.004-0.006wt％，然后将聚己内酯加入上述的石墨烯环己酮溶液中进行共混，共混后混合溶液中聚己内酯的质量分数为0.08-0.12％，之后再按前述超声条件进行超声处理24h，即得石墨烯改性的聚己内酯。与常规方法相比，本专利技术在进行石墨烯改性时首先将石墨烯加入于环己酮中并进行超声处理，在上述超声条件下处理可以促进石墨烯在环己酮中的分散，再与聚己内酯混合时采用相同的超声条件进行处理，进而更好的使上述成分分散的更加均匀，提高喷涂时的分散性，提高相应材料附着力和韧性。本专利技术之所以采用石墨烯改性的聚己内酯，主要原因如下：聚己内酯(英语：polycaprolactone，简称PCL)，是一种半结晶型聚合物，是化学合成的生物降解性高分子材料，其结构重复单元上有5个非极性亚甲基-CH2-和一个极性酯基-COO-，结构式为[CH2-(CH2)4-COO]n。在树脂改性方面应用可以用来改善丙烯酸、聚脂、环氧等树脂的柔韧性、低温耐冲击性、流动性和成型性等。在涂料方面应用可作汽车底漆、中涂和表面涂层，还有各种建材用的溶剂和乳胶涂料等的改性剂，不仅可以提高涂膜的韧性，还可以改善低温特性和反应性、提高交联密度；而为了增强其性能更加适合于本专利技术中的使用，专利技术人选择了石墨烯对其进行改性，且经过长期试验论证了通过上述方法获得的石墨烯改性聚己内酯可以大大提高复合材料的附着力、韧性等方面的性能，而其加入到主剂体系时与其他原料可以很好的相容和分散，在喷涂时可以均匀的散布，从而克服现有技术中相应材料附着力和韧性难以达标的缺陷。本专利技术利用石墨烯进行材料的改性，是由于石墨烯具有优异的电学性能，可制得性能卓越的防腐涂料，一方面，石墨烯具有片层共轭结构，可叠加形成致密的隔绝层，抑制水对涂膜的浸润与渗透，起到物理防腐作用；石墨烯的导电性能使其能迅速地将阳极反应中Fe失去的电子传导到涂料表面，从而阻止Fe3+生成沉淀而发生腐蚀，通过其改性聚己内酯后可以充分发挥两者的作用，使防腐涂料的性能得到很大的提升，且两者共同使用可以同时起效，减少了其具体的用量，降低了防腐涂料的成本。其中为了达到更好的使用效果，可以控制上述的各种组分按重量份计为：(Ⅰ)主剂体系中各组分为：成膜树脂35-45份；增韧剂12-20份；消泡剂1－1.5份；流平剂1－1.5份；锈蚀稳定剂5－8份；锈蚀转化剂0.4-0.8份；亚纳米片状填料10－15份；无机胶凝材料25－40份；附着增强剂2.5-4份；(Ⅱ)固化剂体系中各组分为：固化剂35-50份、高耐磨填充料20-25份、防锈颜料20－30份、渗透剂1.5-3份、有机螯合剂1.5-3份；采用上述组份后，其防腐的效果更佳，同时各种性能也得到了均衡。上述主剂体系和固化剂体系在使用时的重量比为1：1，这样可以达到最佳的被涂覆钢结构防腐目的。在使用时将两组分按比例混合充分搅匀，熟化10-20分钟，最好在15分钟左右，即可刮涂或高压无气喷涂。其中(Ⅰ)主剂体系中的成膜树脂为双酚A型环氧树脂，其是一种低分子量环氧树脂，由于环氧树脂中有-COOH，OH等极性大的官能团，使涂膜具有一定的亲水性能，可以将留在被涂表面上的水分子置换掉；同时，环氧树脂固化时体积收缩仅2％左右，因此对湿表面具有较高的附着力，而不饱和聚酯固化时体积收缩率高达11％，其内应力高，附着力低；而且环氧树脂具有良好的耐碱性和较低的透水率和透氧率，能阻挡水氧离子通过，防腐蚀性较好；最后环氧树脂无需溶剂即可使用，适合于水下施工，而且还容易涂成厚膜。因此在与聚氨酯类、聚酯类、氯化橡胶类等成膜基料做比较后，优选环氧树脂。而经过专利技术人长期的实验，最终选择大量含有极性的羟基和醚键的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重防腐涂层材料，包括主剂体系和固化剂体系，其特征在于：所述主剂体系中所采用的增韧剂为聚己内酯；其主要组分按重量份计：(Ⅰ)主剂体系中各组分为：成膜树脂30‑50份、增韧剂10‑20份、消泡剂1－2份、流平剂1－2份、锈蚀稳定剂6－10份、锈蚀转化剂0.2‑1份，亚纳米片状填料10－15份、无机胶凝材料20－40份、附着增强剂2‑4份；(Ⅱ)固化剂体系中各组分为：固化剂30‑50份、高耐磨填充料20‑30份、防锈颜料20－30份、渗透剂1‑3份、有机螯合剂1‑3份；其中所述的聚己内酯为石墨烯改性的聚己内酯，具体改性方法如下：首先将石墨烯加入于环己酮中并进行超声处理，超声功率3kw，频率40KHz，超声处理12h后制得分散溶液，其中石墨烯的固含量为0.004‑0.006wt％，然后将聚己内酯加入上述的石墨烯环己酮溶液中进行共混，共混后混合溶液中聚己内酯的质量分数为0.08‑0.12％，之后再按前述超声条件进行超声处理24h，即得石墨烯改性的聚己内酯。

【技术特征摘要】
1.一种重防腐涂层材料，包括主剂体系和固化剂体系，其特征在于：所述主剂体系中所采用的增韧剂为聚己内酯；其主要组分按重量份计：(Ⅰ)主剂体系中各组分为：成膜树脂30-50份、增韧剂10-20份、消泡剂1－2份、流平剂1－2份、锈蚀稳定剂6－10份、锈蚀转化剂0.2-1份，亚纳米片状填料10－15份、无机胶凝材料20－40份、附着增强剂2-4份；(Ⅱ)固化剂体系中各组分为：固化剂30-50份、高耐磨填充料20-30份、防锈颜料20－30份、渗透剂1-3份、有机螯合剂1-3份；其中所述的聚己内酯为石墨烯改性的聚己内酯，具体改性方法如下：首先将石墨烯加入于环己酮中并进行超声处理，超声功率3kw，频率40KHz，超声处理12h后制得分散溶液，其中石墨烯的固含量为0.004-0.006wt％，然后将聚己内酯加入上述的石墨烯环己酮溶液中进行共混，共混后混合溶液中聚己内酯的质量分数为0.08-0.12％，之后再按前述超声条件进行超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：李少香，薛守伟，李光俊，黄永江，仲华，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37