一种防腐蚀涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种防腐蚀涂料及其制备方法，包括纳米改性磷酸盐、纳米三聚磷酸铝以及水性氟碳树脂，以涂料的总质量计，由以下组分制备而成：质量百分比为5.0％—35.0％的纳米改性磷酸盐，质量百分比为1.0％～20.0％的纳米三聚磷酸铝，质量百分比为30.0％‑80.0％的水性氟碳树脂。本发明专利技术的防腐蚀涂料，采用无毒的钼改性磷酸锌及微细化处理的聚合磷酸铝做防锈颜料，确保涂料体系无毒化。选用水性氟碳树脂体系，确保涂膜具有高的透明度和致密性，并且具有优秀的耐候性、耐磨性、耐腐蚀性、耐低温、能保证设备长久运行。涂层具有憎水憎油性、不粘性或防粘性，易于清洁。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种涂料及其制备方法，具体涉及而言，涉及一种防腐蚀涂料及其制备方法。
技术介绍
不锈钢是一种银白色的有优异的耐蚀性、耐磨性、韧性及加工工艺性的合金钢，广泛应运于宇航、海洋、医药、核能、石化等行业。不锈钢获得日益广泛的应用的主要原因是基于该系列材料的特点：耐腐蚀。不锈钢之所以在某些环境中耐蚀，是与其钝化性能有关，通常当铬含量达12％时，合金可达完全自钝化能力，合金的钝化能力在一定程度上决定着不锈钢的耐蚀性。不锈钢钝化处理的作用是提高不锈钢在环境介质中的热力学稳定性，消除各种腐蚀的萌生源，使临界点腐蚀的电位变正。钝化可以使不锈钢表面具有足够的清洁度，可以消除不锈钢表面的金属污染物，以及嵌入不锈钢的杂质，使金属表面所含的铬、镍富集而稳定。这些金属污染物容易导致不锈钢的腐蚀破坏。金属腐蚀也给人类社会造成了很大损失，除了大量钢结构处于户外遭受大气腐蚀之外，在海岸周边及化工生产中的金属设备受到的侵蚀尤为严重。针对金属腐蚀问题，人们已经采用多种技术进行保护，减缓或阻止金属的腐蚀。其中最为有效最常用的方法是在金属表面涂覆防腐蚀涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基体，达到防腐的目的。早期，人们认为涂料防腐主要是在金属表面形成屏蔽层，防止金属表面与氧气、水相接触。后来，大量研究成果表明，由于涂层的微观缺陷或者亲水基团形成的通路，使得涂层具有一定的透气和渗水性，因此金属表面腐蚀所需的水和溶解的氧还可以从涂层中获得，涂层不可能对腐蚀介质完全屏蔽。在涂料中加入钝化型的防腐蚀颜料后，能够在有水存在的情况下，离解出含有缓蚀作用的离子，形成致密的钝化层，附着于金属基体表面，从而抑制进一步腐蚀的发生。当腐蚀发生处存在的氧浓度达到一定值时，可以把电化学反应产生的Fe2+氧化成Fe3+，再与OH-结合后生产氢氧化铁，沉积于被保护基体表面形成钝化层，抑制腐蚀反应的进一步发生，这个过程就是典型的钝化作用。当金属表面的pH值呈碱性时，对钝化反应有利，当pH值低于10时，要达到钝化作用所需要的氧浓度比较不易满足，因此在涂料中加入一定量的氧化剂作为防腐蚀颜料，如一直以来所使用的铅酸盐、铬酸盐等，都是利用钝化缓蚀原理实现对不锈钢的保护的。如上所述，传统防腐蚀颜料中最常用的品种有红丹、铅粉及各种铬酸盐，它们一般含有铅、铬及镉等有毒金属元素。虽然这类防腐蚀颜料在使用中表现出良好的防腐蚀性能，但是在生产和使用过程中，这些有毒有害的元素会危害环境，危害人类健康，许多国家已禁止使用。欧盟在2006年7月1日实施ROHS指令，即《电气、电气设备中使用某些有害物质的指令》，出口欧盟的电子电气设备中，禁止使用或含有六种有害物质，其中就包括六价铬。人们开始使用更为环保的新型防腐蚀颜料来代替传统的防腐蚀颜料，钝化缓蚀型防腐蚀颜料是应用最为广泛的防腐蚀颜料，磷酸盐、钼酸盐、硼酸盐等都源于这一类。其中磷酸盐(其主要代表品种为磷酸锌)作为最为广泛应用的环境友好型防腐颜料，从1965年沿用至今，广泛用于油性、水性防腐蚀涂料中。磷酸锌颜料的防腐蚀机理较为复杂，主要是在腐蚀的初期，在金属表面产生局部阴极和阳极，使溶解的铁盐和亚铁离子发生水解而释放出质子，与正磷酸锌发生反应，最终生成不溶的磷酸亚铁，从而形成Fe-Zn-P2O5致密钝化膜。磷酸盐系列的防腐蚀颜料，还包含聚合磷酸铝、磷酸钙等，实验结果证明它们均在防腐蚀领域有出色的表现。磷酸锌是无毒防锈颜料中重要的组成部分。由于普通磷酸锌的粒子较大(15-45μm)，其形状呈砖型，表面积较小，分散性差，并且溶解度低且水解性差，防锈活性不足，形成有效保护膜的速度太慢，在偏碱性的水性底漆中，不能克服“闪锈”问题，防锈性能达不到传统锌铬黄的水平，难以全面取代传统的有害防锈颜料。基于上述原因，还需要对硫酸锌类涂料进行改进。
技术实现思路
针对现有技术的上述问题，本专利技术提供了一种防腐蚀涂料及其制备方法。本专利技术提供的一种防腐蚀涂料，包括纳米改性磷酸盐、纳米三聚磷酸铝以及水性氟碳树脂。其中，以涂料的总质量计，由以下组分制备而成：质量百分比为5.0％—35.0％的纳米改性磷酸盐，质量百分比为1.0％～20.0％的纳米三聚磷酸铝的，质量百分比为30.0％-80.0％的水性氟碳树脂。在上述组分中，水性氟碳树脂是作为成膜剂，因为氟碳树脂具有以下化学特性：(1)碳-氟键的高键能是氟碳树脂用于高耐候性涂料的基础，C-F键能(451-485KJ/mol)＞Si-O键能(318KJ/mol)。阳光中的紫外线波长为220-400nm,220nm波长的光子的能量为544KJ/mol,只有小于220nm波长的光子才能使氟碳树脂的C-F键破坏。在阳光中小于220nm波长的光子比例很小，阳光几乎对氟碳树脂没有任何影响，显示了氟碳树脂的高耐候性。(2)氟碳树脂具有极高的化学稳定性，氟原子具有最高的电负性和较小的原子半径，碳-氟键的键能大，碳链上的氟原子排斥力大，碳链呈现螺旋状结构且被原子包围——屏蔽效应，从而决定了氟碳树脂极高的化学稳定性。(3)氟碳涂层具有憎水憎油性、不粘性或防粘性，易于清洁。。由于涂料使用寿命较长，因此对涂膜性能要求相应提高，成膜树脂使用水性氟碳树脂，可提供较好的耐候性，提高涂膜的耐久性所述纳米改性磷酸盐为钼改性磷酸锌。所述的纳米三聚磷酸铝为经过微细化处理的三聚磷酸铝。在体系中引入钼改性磷酸锌和微细化处理的聚合磷酸铝，是作为钝化缓蚀型防腐蚀颜料。钼改性磷酸锌的优点在于无毒，颜色为白色，在树脂中易分散，易于实现透明涂层。磷酸锌Zn3(PO4)2·nH2O通常4个结晶水，加热100℃后保留两个结晶水，250℃时失去结晶水。磷酸锌能与涂料体系中的羧酸形成复合物，在涂层内缓慢离解为磷酸根离子，缩合磷酸根离子，与金属表面反应，形成Me-Zn-P2O5复杂有粘性的化合物，使金属钝化。经钼改性之后，磷酸锌的反应活性极大改善，而且加入的钼还可以提高钝化膜的稳定性，其防腐效果超过红丹。磷酸锌在涂料中总的颜料体积浓度一般是30％-35％，在同一涂层上具有防护与装饰双重作用。微细化处理的聚合磷酸铝，白色微晶粉末，易于实现透明，能在底材表面形成覆盖膜，使底材得到保护，聚磷酸铝能释放出络合能力强的三聚磷酸根离子，与二价、三价铁离子有很高的络合能力，能在底材上形成MexFey(PO4)2致密的钝化膜。其次，由于AlH2P3O10·2H2O中有两个氢原子，呈弱酸性，能起二元酸作用，可以和金属化合生成盐类。经过微细化处理的聚合磷酸铝，能在不锈钢基体上形成透明无毒防腐蚀涂层，其防腐能力可达红丹或锌铬黄水平。所述防腐蚀涂料还包括去离子水、纳米金红石型钛白粉、铋盐、纳米稀土化合物、炭黑及多种助剂所述涂料由质量百分比为0.1％～30.0％的纳米金红石型钛白粉制备而成。所述铋盐选自乳酸铋、三羟甲基丙酸铋、氨基磺酸铋、羟基磺酸铋、烷基磺酸铋，以涂料的总质量计，所述涂料由质量百分比为0.1％～2.0％的铋盐制备而成。所述的纳米稀土化合物为六硼化镧，以涂料的总质量计，所述涂料由质量百分比为0.1％～2.0％的纳米稀土化合物制备而成。所述助剂选自防沉剂、润湿分散剂、消泡剂、成膜助剂、防闪锈剂、增稠剂、pH调节剂和消光剂。防闪锈剂是防锈剂中的一种，闪锈问题是指新施工的水性涂料，油漆在干燥过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防腐蚀涂料，包括纳米改性磷酸盐、纳米三聚磷酸铝以及水性氟碳树脂。

【技术特征摘要】
1.一种防腐蚀涂料，包括纳米改性磷酸盐、纳米三聚磷酸铝以及水性氟碳树脂。2.根据权利要求1所述的防腐蚀涂料，其特征在于，以涂料的总质量计，由以下组分制备而成：质量百分比为5.0％—35.0％的纳米改性磷酸盐，质量百分比为1.0％～20.0％的纳米三聚磷酸铝，质量百分比为30.0％-80.0％的水性氟碳树脂。3.根据权利要求1或2所述的防腐蚀涂料，其特征在于，所述纳米改性磷酸盐为钼改性磷酸锌。4.根据权利要求1或2所述的防腐蚀涂料，其特征在于，所述的纳米三聚磷酸铝为经过微细化处理的三聚磷酸铝。5.根据权利要求1或2所述的防腐蚀涂料，其特征在于，所述防腐蚀涂料还包括去离子水、纳米金红石型钛白粉、铋盐、纳米稀土化合物、炭黑及多种助剂。6.根据权利要求5所述的防腐蚀涂料，其特征在于，由质量百分比为0.1％～30.0％的纳米金红石型钛白粉制备而成。7.根据权利要求5所述的防腐蚀涂料，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏梧淞，崔悦，杨军，
申请(专利权)人：湖南博弈飞装备新材料研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43