一种水性环保型防腐蚀复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种水性环保型防腐蚀复合材料及其制备方法。按质量百分比计，所述材料包括固化剂5～20％、防腐蚀填料10～40％、液体硅酸盐20～70％、水性乳液0～15％、材料助剂0.1～2％。制备方法包括：首先由固化剂和防腐蚀填料制备复合填料，得到固态组合物A，然后由液体硅酸盐、水性乳液和材料助剂制备液态组合物B，按比例将固态组合物A和液态组合物B混合均匀，制得材料。采用喷涂、刷涂、浸涂或辊涂的方式制备涂层，在常温下固化24小时以上，即可获得长效防腐蚀涂层。本发明专利技术材料减少了锌粉含量，防腐蚀性能优良，可有效解决金属构件在腐蚀环境中的腐蚀问题。

A Water-borne Environment-friendly Anticorrosive Composite and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种水性环保型防腐蚀复合材料及其制备方法
本专利技术涉及金属材料的防腐蚀技术，具体为一种水性环保型防腐蚀复合材料及其制备方法。
技术介绍
据统计，由于各种腐蚀给人类造成的损失约占世界各国GDP的1～5％，其中全球每90秒钟就有约1吨钢铁被腐蚀成锈。另一方面，制造1吨钢铁所需的能量大约等于中国一个普通家庭三个月的消耗。钢铁材料具有优良的韧性、强度、刚度、可加工性和低成本等优点，是重要的结构材料，被广泛应用于电力、汽车、船舶、建筑、家用等各行业。但普通钢材的耐腐蚀性能很差，在海水、潮湿的大气和土壤、酸性溶液中都会遭受到严重的腐蚀。防腐蚀材料由于其适用范围广、施工方便等优点已经成为解决钢铁类结构材料防腐蚀时使用的重要材料，其中常用的有机材料如环氧树脂材料、聚氨酯树脂材料、丙烯酸树脂材料、醇酸树脂材料等可在一定程度上满足金属防腐蚀的要求，但面对日益增强的环保压力，这些高污染、高VOC含量、危害操作人员健康的传统溶剂型材料不能满足日益增强的环保要求。20世纪40年代和50年代澳大利亚和美国的技术人员先后研制成功了富锌材料，锌粉开始成为材料中的重要的防锈颜料，经过半个多世纪的研究和开发，富锌材料技术益发成熟，形成开发了诸多很多的产品，但是，其中最主要的产品还是环氧富锌底漆和无机富锌底漆。研究表明常规的富锌材料含有70％以上的锌粉，大量锌粉的使用造成以下弊病：(1)需要采用特殊的雾喷技术，并且需要持续搅拌。(2)当温度高于500℃以上不能长期使用，否则涂层极易起泡、剥落。(3)涂层中的大量Zn粉容易遭受Cl-离子的腐蚀，造成涂层泛白或与其配套的涂层体系鼓泡。基于此，本公司对传统的无机富锌材料进行了改造，降低锌粉的用量或不使用锌粉，材料具有环保、施工方便、防腐蚀性能优良等特点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水性环保型防腐蚀复合材料及其制备方法，降低锌粉的用量或不使用锌粉，施工方便、防腐蚀性能优良。本专利技术的技术方案是：一种水性环保型防腐蚀复合材料，其特征在于，按质量百分比计，包含：包括固化剂5～20％、防腐蚀填料10～40％、液体硅酸盐20～70％、水性乳液0～15％、材料助剂0.1～2％。所述材料助剂包含通用型水性润湿分散剂、流平剂和消泡剂。所述材料还包含以水作为稀释剂，与包括固化剂、防腐蚀填料、液体硅酸盐、水性乳液、材料助剂的材料的质量比为0：100～8：100。本专利技术一优选实施例中，所述水性环保型防腐蚀复合材料由以下按质量百分比计的组分组成：固化剂10～15％、防腐蚀填料10～30％、液体硅酸盐30～60％、水性乳液5～10％、材料助剂0.5～1％。所述液体硅酸盐为选自模数为2.5～4.0的硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂中的至少一种。所述固化剂为选自粒径为1～50μm多聚磷酸铝、多聚磷酸锌和复合磷酸锌中的至少一种。所述防腐蚀填料为选自粒径为1～50μm的锌粉、玻璃鳞片粉、搪瓷粉、磷铁粉、铁钛粉中的至少一种。所述水性乳液为选自硅丙乳液、氟碳乳液、苯丙乳液、聚氨酯乳液和有机硅乳液中的至少一种。所述一种水性环保型防腐蚀复合材料的制备方法，按质量百分比计，包括以下步骤：根据生产量，选择粉碎机等设备和工具，选择机器的功率，原则上功率越高，越易于物料的分散，并确保其干净，无障碍。步骤(1)将5～20％固化剂和10～40％防腐蚀填料放入干粉混合粉碎机中混合搅拌，获得固态组合物A；步骤(2)将将20～70％液体硅酸盐、0.1～2％材料助剂和0～15％水性乳液混合搅拌，获得液态组合物B；步骤(3)将固态组合物A和液态组合物B混合。步骤(4)在将组合A和液态组合物B混合后，加入稀释剂水，调节其涂-4粘度至10～30s。本专利技术的优点及效果：(1)本专利技术研制出长效防护涂层技术，材料不含有机溶剂，无毒、无污染，具有环保特性。(2)本专利技术中使用有机乳液来提高涂层的柔韧性等机械性能，抑制了涂层在制备和使用过程中容易出现的脱落、开裂等缺陷。(3)以玻璃鳞片粉、搪瓷粉、磷铁粉、铁钛粉代替材料中大量的锌粉，改善了材料的施工工艺。(4)本专利技术可广泛适用于运行在苛刻腐蚀环境中金属构件如钢铁材料和有色金属的防护，可采用无气喷涂、空气喷涂、刷涂、浸涂或辊涂的方式将材料涂装到金属材料构件表面，经中性盐雾腐蚀试验、湿热试验、有机介质浸泡试验、耐大气腐蚀性能试验、耐高温性试验后，涂层未有起皮、鼓泡、剥落等损坏现象，金属材料得到有效防护。以水溶性硅酸盐作为材料成膜物，避免了材料生产和施工过程中使用挥发性有机溶剂(VOC)的弊病，有利于环境保护，同时利用硅酸盐与基体金属发生化学反应而形成化学结合，保证涂层具有较高的附着力。以水性乳液改善材料的耐冲击和柔韧性等机械性能，解决了材料的脆性问题。利用多聚磷酸盐和复合磷酸锌水解的弱酸性与硅酸盐的化学反应实现材料的常温固化。以锌粉、玻璃鳞片粉、搪瓷粉、磷铁粉、铁钛粉为防腐蚀添加剂，通过阴极保护作用、“迷宫”效应和钝化作用提高涂层的防腐蚀性能，获得防腐蚀性能优良的材料。附图说明图1为涂装防腐蚀材料的Q235碳钢经1500h中性盐雾腐蚀后的宏观形貌。图2为涂装防腐蚀涂层的Q235碳钢经2000h湿热腐蚀后的宏观形貌。图3为涂装防腐蚀涂层的铝合金经1000h中性盐雾腐蚀后的宏观形貌。图4为涂装防腐蚀涂层的Q235碳钢在航空液压油中浸泡20d的宏观形貌。图5为涂装防腐蚀涂层的T2紫铜中性盐雾腐蚀1400h后的宏观形貌。图6为涂装防腐蚀涂层的Q235碳钢在自然环境中暴露3年后的宏观形貌。图7为12Cr1MoV耐热钢在600℃氧化2000h后的宏观形貌。具体实施方式下面结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的水性环保型防腐蚀复合材料组分A为固体，按质量百分比计，包含固化剂5～20％，锌粉0～30％，玻璃鳞片粉0～15％，搪瓷粉0～20％，磷铁粉10～30％，铁钛粉0～30％。组分B为液体，按质量百分比计，包含液体硅酸盐20～70％，水性乳液0～15％，水性润湿分散剂0.01～1.0％，水性消泡剂0.01～0.5％、水性流平剂0.01～0.5％。为了使本专利技术的水性环保型防腐蚀复合材料具有更好的防腐性、表面附着性、长期稳定性，进一步优选锌粉15～25％，玻璃鳞片粉0～10％，搪瓷粉0～5％，磷铁粉15～25％，固化剂10～30％，铁钛粉0～15％。组分B为液体，按质量百分比计，液体硅酸盐30～60％，水性乳液5～10％，水性润湿分散剂0.05～0.5％，水性消泡剂0.1～0.2％、水性流平剂0.1～0.3％。在本实施方式中，所涉及的各组分的范围均包含范围两端的数值。在本实施方式中，固化剂优选使用选自粒径为1～50μm多聚磷酸铝、多聚磷酸锌和复合磷酸锌中的至少一种。防腐蚀填料优选使用选自粒径为1～50μm的锌粉、玻璃鳞片粉、搪瓷粉、磷铁粉、铁钛粉中的至少一种。液体硅酸盐优选使用选自模数为2.5～4.0的硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂中的至少一种。水性乳液优选使用选自硅丙乳液、氟碳乳液、苯丙乳液、聚氨酯乳液和有机硅乳液中的至少一种。材料助剂优选包含通用型水性润湿分散剂、流平剂和消泡剂。固化剂的机理：通过控制酸碱反应速度控制涂层固化反应的一种物质或几种物质的混合物。防腐蚀填料的防腐作用机理：通过在金属表面形成一层屏蔽涂层或钝化层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性环保型防腐蚀复合材料，其特征在于，按质量百分比计，包含：固化剂5～20％、防腐蚀填料10～40％、液体硅酸盐20～70％、水性乳液0～15％、材料助剂0.1～2％。

【技术特征摘要】
1.一种水性环保型防腐蚀复合材料，其特征在于，按质量百分比计，包含：固化剂5～20％、防腐蚀填料10～40％、液体硅酸盐20～70％、水性乳液0～15％、材料助剂0.1～2％。2.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述材料助剂包含通用型水性润湿分散剂、流平剂和消泡剂。3.如权利要求1所述的材料，其特征在于，以水作为稀释剂，与包括固化剂、防腐蚀填料、液体硅酸盐、水性乳液、材料助剂的材料的质量比为0：100～8：100。4.按照权利要求1所述的材料，其特征在于，按质量百分比计，优选地包含：固化剂10～15％、防腐蚀填料10～30％、液体硅酸盐30～60％、水性乳液5～10％、材料助剂0.5～1％。5.按照权利要求1或4所述的材料，其特征在于，所述液体硅酸盐为选自模数为2.5～4.0的硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂中的至少一种。6.按照权利要求1或4所述的材料，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张道春，刘娟，
申请(专利权)人：北京中天正源生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11