防腐蚀自清洁复合涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种防腐蚀自清洁复合涂层及其制备方法和应用，所述复合涂层包括相接触的环氧树脂层和聚氨酯层；制备所述环氧树脂层的环氧树脂组合物包括水性环氧乳液、水性环氧固化剂、填料、铝缓蚀剂和偶联剂，制备所述聚氨酯层的聚氨酯组合物包括聚氨酯乳液、聚氨酯固化剂和纳米TiO2。本发明专利技术的复合涂层结合环氧树脂耐化学药剂性、耐碱性以及聚氨酯层耐化学品性、耐盐雾性、耐候性、耐水性俱佳的特点，可以增强金属材料表面漆膜的柔韧性，此外，环氧树脂层添加的铝缓蚀剂能有效抑制铝表面的腐蚀，加上聚氨酯层中添加的纳米TiO2具有自清洁的目效果，不仅可以防止金属基底受到恶劣天气的腐蚀，还能增强复合涂层在恶劣天气下的稳定性。性。

【技术实现步骤摘要】
防腐蚀自清洁复合涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水性涂料领域，尤其涉及一种能够用于恶劣大气环境下架空钢芯铝绞线或其他金属表面的具有防腐蚀和自清洁功能的复合涂层，以及该复合涂层的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于在电流输送的过程中需要多次的变电，所以把电流的输送称为输变电。输变电就像是一张布满全国的大网，变电站就是网中的节点，连接各个节点的就是输电线路。输电线路又可分为：钢铁塔、钢管杆、砼杆、电力电缆等形式。由于输变设备一般设置在工业污染、风沙侵蚀的恶劣环境条件下，尤其是在酸气氛环境对金属设施的腐蚀破坏，对输变设备及输电线路的安全可靠性和使用寿命造成了潜在的风险，使得输变电线路、杆塔等存在安全隐患。尤其针对西北地区输变电架空导线存在大风舞动现象，输变电设施表面防腐蚀涂层因导线频繁舞动导致扭曲开裂。例如，某220KV变电站就曾发生因导线、线夹在酸气氛等特殊恶劣环境下腐蚀减薄、断裂导致主变压器故障的事故，直接经济损失达300余万元。
[0003]基于此，有必要提供一种能够应用于重污染工业区、沙漠干旱地区和相对湿度较大地区的输电设备及线路的防护的输电设备表面的防腐蚀涂层。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种防腐蚀自清洁复合涂层，至少部分解决现有技术中存在的问题。
[0005]本专利技术提供一种防腐蚀自清洁复合涂层，所述复合涂层包括相接触的环氧树脂层和聚氨酯层，所述环氧树脂组合物至少包括水性环氧乳液、水性环氧固化剂、填料、铝缓蚀剂和偶联剂，所述聚氨酯组合物至少包括聚氨酯乳液、聚氨酯固化剂和纳米TiO2。
[0006]在其中一个实施例中，所述水性环氧乳液为室温固化型水性脂肪族环氧树脂乳液，且所述水性环氧乳液的环氧当量为800～1100。
[0007]在其中一个实施例中，所述水性环氧固化剂为胺类固化剂。
[0008]作为一个优选的实施例，所述室温固化型水性脂肪族环氧树脂乳液可以为美国瀚森Epikote6530-WH-53A环氧树脂，所述胺类固化剂可以为6870-W-53固化剂。需要说明的是，本专利技术实施例中的环氧树脂及固化剂也可以为其它长链脂肪族环氧树脂及相匹配固化剂。
[0009]本专利技术实施例中的环氧树脂组合物是以环氧树脂为主要成膜物质的涂料，环氧树脂分子结构中含有两个或两个以上环氧基，环氧基与固化剂交联固化后形成不溶及不熔的三维网状结构，该三维网状结构具有耐酸、耐碱、耐盐等各种优良的性能。本专利技术选用长链脂肪族环氧树脂及固化剂，长链脂肪族环氧树脂结构中含有脂肪族烃基、醚键及活泼的环氧基，烃基、醚键在相邻两面之间产生引力，环氧基与含活泼氢金属表面起反应生成化学键，同时，环氧基与固化剂形成的三维网状结构具有优良的耐化学药剂性以及优异的耐碱
性，故本专利技术实施例的长链脂肪族环氧树脂可以增加金属材料表面漆膜的柔韧性，有助于增强架空钢芯铝绞线大风舞动时漆膜的稳定性。
[0010]在其中一个实施例中，所述环氧树脂组合物由第一组分和第二组分组成，按质量份计，所述第一组分包括以下组分：水性环氧乳液25～60份、去离子水8～15份、铝缓蚀剂5～15份、填料10～25份、偶联剂3～5份、润湿分散剂0.5～2份、消泡剂1～5份、防沉分散剂0.5～2份、增稠剂0.5～2份、成膜助剂0.2～2份、流平剂0.2～1份、附着力促进剂0.2～1份；所述第二组分包括以下组分：水性环氧固化剂65～80份、去离子水20～33份、活性稀释剂0.5～2份。需要说明的是，本专利技术实施例中用于制备环氧树脂组合物的润湿分散剂、消泡剂、防沉分散剂、增稠剂、成膜助剂、流平剂、附着力促进剂组分均可以使用在水性涂料领域通常使用的材料，尤其是与环氧树脂乳液配合使用的水漆助剂或辅料。例如，消泡剂可以为聚硅氧烷类消泡剂；流平剂可以为有机硅类流平剂；附着力促进剂可以为有机硅烷，成膜助剂可以丙二醇丁醚或丙二醇甲醚醋酸酯等醚类化合物。
[0011]在其中一个实施例中，所述填料为云母、硫酸钡、磷酸锌中的一种或两种以上的混合物。
[0012]在其中一个实施例中，所述偶联剂为KH550、KH560中的一种或两种以上的混合物。
[0013]在其中一个实施例中，所述活性稀释剂为具有12-14个C原子的烷基缩水甘油醚。
[0014]在其中一个实施例中，所述水性环氧乳液的环氧当量与所述水性环氧固化剂活泼氢当量之比为1:0.6～0.7。
[0015]在其中一个实施例中，所述铝缓蚀剂为钼酸钠、钼酸铵、氯化锌中的一种或两种以上的混合物。本专利技术铝基缓蚀剂包括钼酸钠、钼酸铵等钼酸盐类化合物或其它复配组合物，酸钠、钼酸铵等钼酸盐类化合物中钼酸根离子是一种吸附型缓蚀剂，吸附在铝基材的表面，能屏蔽恶劣大气环境中Cl-及SO
42-的吸附，有效抑制铝表面的腐蚀。同时钼酸盐也可以与磷酸锌等锌盐复配，Zn
2+
作为阴极沉淀型缓蚀剂，在潮湿环境下铝阴极反应所产生的OH-使微阴极区的pH值增高，形成了锌的氢氧化物，起到了缓蚀作用，当与钼酸盐复合使用后，吸附的钼酸盐与沉淀的氢氧化锌交互作用，使铝基材的腐蚀得到有效的抑制。另外，Zn
2+
水解所产生的OH-也有利于抑制铝阴极过程。
[0016]在其中一个实施例中，所述聚氨酯组合物由第三组分和第四组分组成，按质量份计，所述第三组分包括以下组分：水性聚氨酯乳液50～65份、去离子水8～18份、纳米TiO25～20份、润湿分散剂0.2～1.5份、消泡剂2～5份、防沉分散剂0.2～1.5份、成膜助剂0.2～1.5份、流平剂0.2～1.5份、附着力促进剂0.2～1份；所述第四组分包括以下组分：水性聚氨酯固化剂65～80份和去离子水20～35份。
[0017]在重污染工业区内，大气中含有Cl-及SO
42-腐蚀介质及其它有机物，腐蚀介质(尤其是有机物)粘附在钢芯铝绞线及其它金属材料表面会加剧腐蚀进程，本专利技术聚氨酯组合物中的组分纳米TiO2是一种n型半导体材料，具有很强的氧化性和还原性，在太阳光尤其是紫外线的照射下，TiO2表面生成空穴(h
+
)和电子穴(e-)，空穴(h
+
)使H2O氧化，电子穴(e-)使空气中的O2还原，使得粘附在钢芯铝绞线或其它金属表面的有机物光催化降解为化为CO2、H2O等简单的无机物，使之易被雨水冲刷除去，达到自清洁的目的。
[0018]聚氨酯组合物由含-OH基的水性多元醇和含-NCO基的多异氰酸酯固化剂组成，通过异氰酸根基团和羟基生成的自交联异氰酸酯氨基甲酸乙酯在化学交联反应过程中固化
成网状结构膜并形成交联结构，具有交联密度大、附着力强、低温柔韧、硬度高以及耐化学品性、耐盐雾性、耐候性、耐水性俱佳等优点。
[0019]在其中一个实施例中，所述第三组分和所述第四组分的重量比为3～6:1。
[0020]在其中一个实施例中，所述第三组分中水性聚氨酯乳液为羟基丙烯酸酯水分散体乳液；所述第四组分中水性聚氨酯固化剂为聚异氰酸酯类固化剂。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.防腐蚀自清洁复合涂层，其特征在于，所述复合涂层包括相接触的环氧树脂层和聚氨酯层；制备所述环氧树脂层的环氧树脂组合物包括水性环氧乳液、水性环氧固化剂、填料、铝缓蚀剂和偶联剂，制备所述聚氨酯层的聚氨酯组合物包括聚氨酯乳液、聚氨酯固化剂和纳米TiO2。2.根据权利要求1所述的防腐蚀自清洁复合涂层，其特征在于，所述环氧树脂组合物由第一组分和第二组分组成，按质量份计，所述第一组分包括以下组分：水性环氧乳液25～60份、去离子水8～15份、铝缓蚀剂5～15份、填料10～25份、偶联剂3～5份、润湿分散剂0.5～2份、消泡剂1～5份、防沉分散剂0.5～2份、增稠剂0.5～2份、成膜助剂0.2～2份、流平剂0.2～1份、附着力促进剂0.2～1份；所述第二组分包括以下组分：水性环氧固化剂65～80份、去离子水20～33份、活性稀释剂0.5～2份。3.根据权利要求1或2所述的防腐蚀自清洁复合涂层，其特征在于，所述水性环氧乳液为室温固化型水性脂肪族环氧树脂乳液，且所述水性环氧乳液的环氧当量为800～1100；所述水性环氧固化剂为胺类固化剂。4.根据权利要求3所述的防腐蚀自清洁复合涂层，其特征在于，所述水性环氧乳液的环氧当量与所述水性环氧固化剂活泼氢当量之比为1:0.6～0.7。5.根据权利要求1或2所述的防腐蚀自清洁复合涂层，其特征在于，所述铝缓蚀剂为钼酸钠、钼酸铵、氯化锌中的一种或两种以上的混合物。6.根据权利要求1所述的防腐蚀自清洁复合涂层，其特征在于，所述聚氨酯组合物由第三组分和第四组分组成，按质量份计，所述第三组分包括以下组分：水性聚氨酯乳液50～65份、去离子水8～18份、纳米TiO25～20份、润湿分散剂0.2～1.5份、消泡剂2～5份...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛守洪，吴集光，葛利宏，张振民，刘江，郝建军，乌仁，刘莉，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司巴彦淖尔电业局，
类型：发明
国别省市：