一种水性环氧纳米纤维重防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水性环氧纳米纤维重防腐涂料。防腐涂料的组成是；A组分：水性环氧固化剂6～10%、分散剂0.5～1%、消泡剂0.3～0.6%、助溶剂10～14%、水性磷酸锌2～4%、纳米硫酸钡1～10%、钛白粉2～6%、碳黑0.1～0.3%、有机膨润土0.3～0.5%、气相二氧化硅0.5～0.8%、水性蜡浆2～4%、锌粉40～66%、纳米纤维浆2～10%、石墨烯浆1～3%；B组分：水性环氧树脂乳液80～90%、液态聚硫橡胶液2～5%、乳化剂0.1～0.2%、缓蚀剂0.5～1%、去离子水6.2～7.3%。涂料具有优异的防腐性、耐化学性、冲击韧性性、耐冷热急剧循环性能以及优异的厚涂施工性。

【技术实现步骤摘要】
一种水性环氧纳米纤维重防腐涂料及其制备方法
本专利技术涉及一种水性环氧纳米纤维重防腐涂料及其制备方法，属于涂料

技术介绍
水性涂料是以水作为溶剂和稀释剂，克服了传统溶剂型涂料易燃、易爆、有毒、有害的缺点，无毒害且无刺激性气味，安全环保，使用方便，用水代替高价格的有机溶剂，也节省了资源并且降低了生产成本。但与溶剂型涂料相比，水性涂料的配方较为复杂，通常包含有多种添加剂，而这些添加剂常常影响到涂膜的性能，导致涂膜的性能下降，尤其是耐水性与耐腐蚀性，而作为防腐涂料，通常对其性能要求较高，因此水性防腐涂料的技术难度较大，发展比较缓慢，在长时间内几乎没有大的突破。但国内外对水性防腐涂料的研究一直没有停止过，随着技术水平的提高和生态环境法规的制约以及人们对自身健康要求的提高，在防腐蚀领域，水性防腐涂料逐渐被人们所接受。从欧洲涂料市场来看，防腐涂料中水性涂料的使用比例正在不断增加，水性涂料的平均增长率正在超过传统的溶剂型涂料，越来越多的成功应用案例也表明，即使在恶劣条件下，水性涂料也可为钢材提供良好的防腐蚀性能。环氧树脂是平均每个分子含有两个或两个以上环氧基的热固性树脂。由于环氧树脂因易于加工成型、固化物性能优异而得到广泛应用，通过环氧和进化、填充无机填料、环氧结构改性、膨胀单体改性等高性能化后可以制成防腐涂料。环氧树脂也因此成为目前应用数量最多、应用范围最广的重防腐涂料用树脂。环氧树脂涂料具有优异的防腐蚀性及耐化学品性能和耐油性，对众多底材具有极佳的附着力，能与多种固化剂固化，可根据需要采用灵活多样的配方，环氧涂料的这些优异性能使得环氧树脂作为漆基在防腐涂料中占有主导地位，在溶剂型防腐涂料中，环氧树脂的优异性能得到了充分体现，当前环氧防腐涂料主要是溶剂型涂料，但环氧树脂在水性防腐涂料的研究与应用中也一直具有十分重要的地位，水性环氧防腐涂料在国外是发展最快的水性防腐涂料品种。但是目前在国内，防腐涂料仍然以溶剂型为主，主要是由于水性树脂的制备技术还不成熟，制备出的水性涂料性能比溶剂型的要差一些，同时水性涂料的涂膜的致密性比溶剂型涂料差，从而影响了各项性能的发挥。如何提高涂膜致密性，赋予涂膜更加优异的性能成为研究水性涂料的关键。纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的具有一定长径比的线状材料，此外，将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维也称为纳米纤维。狭义上讲，纳米纤维的直径介于1nm到100nm之间，但广义上讲，纤维直径低于1000nm的纤维均称为纳米纤维。在我国黑龙江及新疆地区，严寒最低温度可达到-50℃，并且冬季时间长达6个月之久，并且高铁或动车从南方在短时间内跑到北方，其温差可达到60℃。铁路部门对应用于北方铁路桥梁支座的产品必须要求耐急剧冷热循环性能非常高。
技术实现思路
本专利技术主要利用了纳米纤维的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应，应用于涂料体系中，显著增强涂层的耐冲击性、柔韧性、耐冷热急剧循环性，同时增强了涂层的防腐能力。本专利技术的第一个方法，提供了：一种水性环氧纳米纤维重防腐涂料，是由A组分和B组分组成而成；A组分包括如下按照重量百分比计的组分：水性环氧固化剂6～10%、分散剂0.5～1%、消泡剂0.3～0.6%、助溶剂10～14%、水性磷酸锌2～4%、纳米硫酸钡1～10%、钛白粉2～6%、碳黑0.1～0.3%、有机膨润土0.3～0.5%、气相二氧化硅0.5～0.8%、水性蜡浆2～4%、锌粉40～66%、纳米纤维浆2～10%、石墨烯浆1～3%；B组分包括如下按照重量百分比计的组分：水性环氧树脂乳液80～90%、液态聚硫橡胶液2～5%、乳化剂0.1～0.2%、缓蚀剂0.5～1%、去离子水6.2～7.3%。在一个实施方式中，A组份与B组份B的重量比是100：30～40。在一个实施方式中，所述的水性环氧树脂乳液是乙烯基封端的改性E44环氧树脂乳液。在一个实施方式中，所述的乙烯基封端的改性E44环氧树脂乳液的制备方法包括如下步骤：第1步，将多元醇、异氰酸酯加入至反应器中，加入有机锡催化剂，并在氮气保护下，在80～85℃条件下进行反应2～2.5h，再加入扩链剂继续反应0.6～0.8h，得到预聚体；其中多元醇提供的-OH、异氰酸酯提供的-NCO、扩链剂的摩尔比4：3.5～5.5：1.0～1.3；第2步，将预聚体、E44环氧树脂、2-(叔丁基氨基)甲基丙烯酸乙酯、偶氮二异丁腈按照重量比1：5.5～6.5：1.2～1.4：0.05～0.1混合，再在氮气保护下，在82～86℃条件下进行反应0.8～1.1h，再加入乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷继续进行反应封端反应1.2～1.6h，乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷与预聚体的重量比是0.3：1.8～2.5；反应结束后，加入中和剂进行中和，再加入去离子水进行剧烈搅拌，得到乳液；去离子水和中和剂的加入量是预聚体的重量的15～18倍和0.06～0.08倍。在一个实施方式中，所述的有机锡催化剂是二月桂酸二正辛基锡。在一个实施方式中，所述的扩链剂为l,4-丁二醇、新戊二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、甘油、顺丁烯二酸酐、三羟甲基丙烷、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或二羟甲基丙酸中的一种或几种的混合物。在一个实施方式中，中和剂是三乙胺、甲胺或三乙醇胺。在一个实施方式中，纳米纤维浆是无机纳米纤维制备得到的浆料。在一个实施方式中，所述的纳米纤维浆的制备方法包括如下步骤：第1步，氧化锌溶胶的制备：按重量份计，取二水合醋酸锌6～10份，加入至异丙醇40～45份中，升温至70～72℃混合10～20min，然后加入稳定剂乙醇胺3～5份，混合10～12min，冷却，再用5～8份的乙醇进行滴加，滴加完毕后，再升温至70～72℃保持1～1.5h，形成溶胶，再静置至少48后使溶胶陈化；第2步，NaAlO2溶液的制备：将Al2O3缓慢加入至80～85℃NaOH水溶液中，NaOH水溶液的浓度是6～8mol/L，NaOH和Al2O3的摩尔比是1.5～2.2：1，加入完毕后，将溶液升温至95～98℃，保持反应1.5～3h，得到NaAlO2溶液；第3步，Al(OH)3负载的ZnO纳米粒子的制备：将NaAlO2溶液、去离子水、NaAlO2溶液按照重量比1：3～4：1.5～2混合，向混合液中缓慢通入CO2反应，每min中CO2的鼓入体积与混合液的体积比是3～4：1，CO2气源压力为0.1～0.12MPa，CO2的鼓入时间是30～45min，CO2的鼓入过程中混合液的温度控制在30～35℃，通入完毕后，保持20～25h，再将生成的固体物滤出，用去离子水洗涤后，真空干燥，得到Al(OH)3负载的ZnO纳米粒子；第4步，无机纳米纤维的制备：将Al(OH)3负载的ZnO纳米粒子、导电剂碳纳米管、增稠剂聚乙烯醇、增稠剂甲基纤维素、造孔剂水溶性淀粉、分散剂聚乙烯吡咯烷酮、去离子水按照重量比50：3～5：4～8：6～10：7～12：5～12：35～45混合均匀，先用超声波分散处理1～2h，再在磁力搅拌器上常温搅拌2～3h，得到可纺溶液；将可纺溶液装入温度为25～35℃的静电纺丝设备的储液装置中，调整静电纺丝溶液的供料速率为0.5～1.5mL/min；静电纺丝设备的喷丝头与接地的收集器之间的距离为10～15cm；环境温度为20～25℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性环氧纳米纤维重防腐涂料，其特征在于，是由A组分和B组分组成而成；A组分包括如下按照重量百分比计的组分：水性环氧固化剂6～10%、分散剂0.5～1%、消泡剂0.3～0.6%、助溶剂10～14%、水性磷酸锌2～4%、纳米硫酸钡1～10%、钛白粉2～6%、碳黑0.1～0.3%、有机膨润土0.3～0.5%、气相二氧化硅0.5～0.8%、水性蜡浆2～4%、锌粉40～66%、纳米纤维浆2～10%、石墨烯浆1～3%；B组分包括如下按照重量百分比计的组分：水性环氧树脂乳液80～90%、液态聚硫橡胶液2～5%、乳化剂0.1～0.2%、缓蚀剂0.5～1%、去离子水6.2～7.3%。

【技术特征摘要】
1.一种水性环氧纳米纤维重防腐涂料，其特征在于，是由A组分和B组分组成而成；A组分包括如下按照重量百分比计的组分：水性环氧固化剂6～10%、分散剂0.5～1%、消泡剂0.3～0.6%、助溶剂10～14%、水性磷酸锌2～4%、纳米硫酸钡1～10%、钛白粉2～6%、碳黑0.1～0.3%、有机膨润土0.3～0.5%、气相二氧化硅0.5～0.8%、水性蜡浆2～4%、锌粉40～66%、纳米纤维浆2～10%、石墨烯浆1～3%；B组分包括如下按照重量百分比计的组分：水性环氧树脂乳液80～90%、液态聚硫橡胶液2～5%、乳化剂0.1～0.2%、缓蚀剂0.5～1%、去离子水6.2～7.3%。2.根据权利要求1所述的水性环氧纳米纤维重防腐涂料，其特征在于，A组份与B组份B的重量比是100：30～40。3.根据权利要求1所述的水性环氧纳米纤维重防腐涂料，其特征在于，所述的乙烯基封端的改性E44环氧树脂乳液的制备方法包括如下步骤：第1步，将多元醇、异氰酸酯加入至反应器中，加入有机锡催化剂，并在氮气保护下，在80～85℃条件下进行反应2～2.5h，再加入扩链剂继续反应0.6～0.8h，得到预聚体；其中多元醇提供的-OH、异氰酸酯提供的-NCO、扩链剂的摩尔比4：3.5～5.5：1.0～1.3；第2步，将预聚体、E44环氧树脂、2-(叔丁基氨基)甲基丙烯酸乙酯、偶氮二异丁腈按照重量比1：5.5～6.5：1.2～1.4：0.05～0.1混合，再在氮气保护下，在82～86℃条件下进行反应0.8～1.1h，再加入乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷继续进行反应封端反应1.2～1.6h，乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷与预聚体的重量比是0.3：1.8～2.5；反应结束后，加入中和剂进行中和，再加入去离子水进行剧烈搅拌，得到乳液；去离子水和中和剂的加入量是预聚体的重量的15～18倍和0.06～0.08倍。4.根据权利要求3所述的水性环氧纳米纤维重防腐涂料，其特征在于，所述的有机锡催化剂是二月桂酸二正辛基锡；所述的扩链剂为l,4-丁二醇、新戊二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、甘油、顺丁烯二酸酐、三羟甲基丙烷、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或二羟甲基丙酸中的一种或几种的混合物；中和剂是三乙胺、甲胺或三乙醇胺。5.根据权利要求1所述的水性环氧纳米纤维重防腐涂料，其特征在于，纳米纤维浆是无机纳米纤维制备得到的浆料。6.根据权利要求5所述的水性环氧纳米纤维重防腐涂料，其特征在于，所述的纳米纤维浆的制备方法包括如下步骤：第1步，氧化锌溶胶的制备：按重量份计，取二水合醋酸锌6～10份，加入至异丙醇40～45份中，升温至70～72℃混合10～20min，然后加入稳定剂乙醇胺3～5份，混合10～12min，冷却，再用5～8份的乙醇进行滴加，滴加完毕后，再升温至70～72℃保持1～1.5h，形成溶胶，再静置至少48后使溶胶陈化；第2步，NaAlO2溶液的制备：将Al2O3缓慢加入至80～85℃NaOH水溶液中，NaOH水溶液的浓度是6～8mol/L，NaOH和Al2O3的摩尔比是1.5～2.2：1，加入完毕后，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：江拥，任明华，
申请(专利权)人：成都拜迪新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51