一种抗渗透长效防腐涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种抗渗透长效防腐涂料及其制备方法和应用，以无机粘结剂和端羟基聚硅氧烷为成膜物质，充分利用无机‑有机成膜物质之间的协同作用，实现与金属基材的高粘结强度，以及在韧性和硬度等方面达到平衡；同时，选用特定的硅烷封端聚氨酯、钛酸酯偶联剂对氧化石墨烯进行改性，首先钛酸酯偶联剂与氧化石墨烯表面的羟基、羧基等官能团反应，继而与硅烷封端聚氨酯发生反应，使得氧化石墨烯表面接枝低表面能的大分子聚氨酯，实现氧化石墨烯的稳定分散；同时，在漆膜固化过程中，所述低表面能的大分子聚氨酯能够促进氧化石墨烯向漆膜表面迁移，使得漆膜表面的氧化石墨烯含量，和低表面能物质含量显著提高，从而进一步降低漆膜表面的接触角，提高漆膜硬度和致密性，增强漆膜的抗渗透性。

【技术实现步骤摘要】
一种抗渗透长效防腐涂料及其制备方法和应用
本专利技术属于工业防腐涂料
，具体涉及一种抗渗透长效防腐涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，城市人口的大量增加和城市规模的日益扩大以及人民生活水平的不断提高，生活垃圾产生量逐年增长。城市生活垃圾成为突出的环境问题，对垃圾的无害处理需求尤其明显，而垃圾无害化处理的有效办法之一便是采用垃圾焚烧进行发电，其具有显著的环境、资源综合利用以及社会效益，因此在未来很长一段时间里，各个城市区域都将把垃圾焚烧电厂作为一个重点建设项目。然而，生活垃圾成分复杂，在燃烧时会产生大量含氯、氮氧化物、飞灰等腐蚀性成分，不仅导致受热面管壁腐蚀严重，还会造成沾污结渣，而沾污结渣还会加剧换热表面腐蚀。上述问题直接影响企业的安全生产、节能减排、产品质量与产能，降低设备使用寿命，给企业带来重大损失。对此，现有技术普遍采用施涂耐高温防腐蚀涂料的方法为受热面管壁等易腐蚀部位提供保护，其中，纳米陶瓷涂料由于具有良好的耐高温腐蚀、抗粘污结渣等优点得到普遍的应用，但是其在固化过程中易会产生孔洞及裂纹等缺陷，以及制备得到的涂膜脆性较高，抗热震性差，严重影响了其大范围的应用。经研究发现，在涂层材料中掺杂纳米粒子是降低涂层孔隙率及增强其耐磨损及耐腐蚀性能的有效方法。氧化石墨烯是一种新型的二维碳材料，具有较大的比表面积，对腐蚀介质具有较强的阻隔作用，可以有效地提高涂层材料的致密性，进而提高涂层的耐腐蚀性能，然而氧化石墨烯在涂层中分散性较低，容易发生团簇现象，从而无法得到预期的效果。<br>另外，现在普遍应用的耐高温防腐蚀涂料虽然在应用初期具有较高的耐腐蚀、耐高温等性能，但是随着时间的推移，垃圾焚烧产生的腐蚀性成分对其进行冲击容易导致漆膜表面开裂、脱落，导致耐腐蚀性下降，无法提供长期的耐腐蚀性，容易导致企业频繁更换生产设备，影响企业的生产效能，给企业带来额外的成本。可见，亟需对现有耐高温防腐涂料进行重大改进以实现抗渗透长效防腐效果，以填补我国工业防腐涂料
的空白。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种抗渗透长效防腐涂料及其制备方法和应用，所述涂层与金属基体具有优异的结合性能，同时具有较好的长效耐腐蚀性和高温耐磨损性能。为了实现上述目的，本专利技术提供如下的技术方案：一种抗渗透长效防腐涂料，包括以下重量份的原料：无机粘结剂60-100份，端羟基聚硅氧烷10-30份，纳米氧化物3-5份，片状填料5-10份，氧化石墨烯0.2-1份，硅烷封端聚氨酯3-8份，钛酸酯偶联剂0.5-1份，润湿分散剂2-4份，成膜助剂3-5份，稀释剂30-60份。作为优选，所述一种抗渗透长效防腐涂料，包括以下重量份的原料：无机粘结剂70-80份，端羟基聚硅氧烷15-25份，纳米氧化物3-5份，片状填料5-10份，氧化石墨烯0.5-0.8份，硅烷封端聚氨酯5-8份，钛酸酯偶联剂0.5-1份，润湿分散剂2-4份，成膜助剂3-5份，稀释剂30-60份。作为优选，所述无机粘结剂选自硅酸盐粘结剂和/或磷酸盐粘结剂，所述硅酸盐粘结剂选自硅酸钾、硅酸钠、和硅酸锂的任意一种，所述磷酸盐粘结剂选自液体磷酸二氢铝、液体磷酸二氢镁的任意一种。所述端羟基聚硅氧烷的数均分子量为1500-3500，羟基含量为0.5-1.5％。所述纳米氧化物为纳米氧化锆、纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化钨、纳米氧化硅的一种或几种，粒径为50-200nm。所述片状填料为玻璃鳞片、片状铝粉、片状氮化硼、片状二硫化钼的一种或几种，所述片状填料中粒径D50小于20μm的片状填料占片状填料总重量的50-70％。所述氧化石墨的横向尺寸为20-100μm。所述硅烷封端聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：以重均分子量400-800的羟基封端聚硅氧烷作为聚氨酯软段，加入异佛尔酮二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯的一种作为聚氨酯硬段，控制NCO与OH的摩尔比为1.5-2.2∶1；再加入占聚氨酯软段和聚氨酯硬段总重量的0.1％的催化剂，在80-85℃下反应4-6h，加入占聚氨酯软段摩尔数三分之一的量的三羟甲基丙烷，继续反应3-4h；加入与聚氨酯硬段摩尔数相同的含氨基的硅烷偶联剂，继续反应3-4h制备得到硅烷封端聚氨酯。所述润湿分散剂选自聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯多元醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯酸嵌段共聚物、脂肪酸聚乙二醇酯、多元醇酯、脂肪胺聚氧乙烯醚加成物中的一种或几种；所述稀释剂选自水、乙二醇单丁醚、乙二醇醚醋酸酯的一种或几种。进一步，所述涂料还包括消泡剂1-2份，流平剂0.5-1份，固化剂0.5-2份。本专利技术的另一个目的在于提供一种抗渗透长效防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)备料无机粘结剂60-100份，端羟基聚硅氧烷10-30份，纳米氧化物3-5份，片状填料5-10份，氧化石墨烯0.2-1份，硅烷封端聚氨酯3-8份，钛酸酯偶联剂0.5-1份，润湿分散剂2-4份，成膜助剂3-5份，稀释剂30-60份。(2)制备氧化石墨烯浆料将氧化石墨烯、钛酸酯偶联剂和1/2重量的稀释剂混合均匀，调节pH为5-6，超声分散10-20min后，加入硅烷封端的聚氨酯，继续超声分散10-20min，制备得到氧化石墨烯浆料；(3)将端羟基聚硅氧烷、纳米氧化物、片状填料、润湿分散剂和剩余稀释剂混合均匀，研磨20-30min后，加入步骤(2)制备得到的氧化石墨烯浆料，于转速为2000-3000r/min搅拌10-20min，制备得到混合物；(4)将无机粘结剂、成膜助剂和步骤(3)制备得到的混合物混合搅拌均匀，转速为2000-3000r/min，时间10-20min，制备得到抗渗透长效防腐涂料。优选地，所述抗渗透长效防腐涂料在步骤(4)加入消泡剂1-2份，流平剂0.5-1份，固化剂0.5-2份。本专利技术的另一目的在于提供一种抗渗透长效防腐涂料的施工方法，包括以下步骤：将所述抗渗透长效防腐涂料经过刷涂、辊涂、喷涂等工艺涂覆在金属基材上，在温度25℃～35℃下干燥10-30min后，升温至100-150℃干燥30-60min，即可得到漆膜，所述漆膜的厚度为50-300μm，其中，漆膜上半部(厚度50％以上的区域)中氧化石墨烯的含量占氧化石墨烯总重量的85％以上，且氧化石墨烯不与基材直接接触。本专利技术的另一个目的在于提供一种抗渗透长效防腐涂料的应用，将其应用金属表面的耐高温腐蚀，尤其应用于垃圾焚烧领域用金属表面。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种渗透长效防腐涂料及其制备方法和应用，以无机粘结剂和端羟基聚硅氧烷为成膜物质，充分利用无机-有机成膜物质之间的协同作用，实现与金属基材的高粘结强度，以及在韧性和硬度等方面达到平衡；同时，利用无机粘结剂的耐高温性能，以及有机成膜物的流动性实现良好的成膜性能的耐高温性能。同时，氧化石墨烯的片层屏蔽效应、自修复性、与基材的结合强度以及导电性，使其能够充分满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗渗透长效防腐涂料，其特征在于：包括以下重量份的原料：无机粘结剂60-100份，端羟基聚硅氧烷10-30份，纳米氧化物3-5份，片状填料5-10份，氧化石墨烯0.2-1份，硅烷封端聚氨酯3-8份，钛酸酯偶联剂0.5-1份，润湿分散剂2-4份，成膜助剂3-5份，稀释剂30-60份。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗渗透长效防腐涂料，其特征在于：包括以下重量份的原料：无机粘结剂60-100份，端羟基聚硅氧烷10-30份，纳米氧化物3-5份，片状填料5-10份，氧化石墨烯0.2-1份，硅烷封端聚氨酯3-8份，钛酸酯偶联剂0.5-1份，润湿分散剂2-4份，成膜助剂3-5份，稀释剂30-60份。


2.根据权利要求1所述的一种抗渗透长效防腐涂料，其特征在于：所述无机粘结剂选自硅酸盐粘结剂和/或磷酸盐粘结剂，所述硅酸盐粘结剂选自硅酸钾、硅酸钠、和硅酸锂的任意一种，所述磷酸盐粘结剂选自液体磷酸二氢铝、液体磷酸二氢镁的任意一种。


3.根据权利要求1所述的一种抗渗透长效防腐涂料，其特征在于：所述端羟基聚硅氧烷的数均分子量为1500-3500，羟基含量为0.5-1.5％。


4.根据权利要求1所述的一种抗渗透长效防腐涂料，其特征在于：所述纳米氧化物为纳米氧化锆、纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化钨、纳米氧化硅的一种或几种，粒径为50-200nm。


5.根据权利要求1所述的一种抗渗透长效防腐涂料，其特征在于：所述片状填料为玻璃鳞片、片状铝粉、片状氮化硼、片状二硫化钼的一种或几种，所述片状填料中粒径D50小于20μm的片状填料占片状填料总重量的50-70％。


6.根据权利要求1所述的一种抗渗透长效防腐涂料，其特征在于：所述硅烷封端聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：以重均分子量400-800的羟基封端聚硅氧烷作为聚氨酯软段，加入异佛尔酮二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯的一种作为聚氨酯硬段，控制NCO与OH的摩尔比为1.5-2.2:1；再加入占聚氨酯软段和聚氨酯硬段总重量的0.1％的催化剂，在80-85℃下反应4-6h，加入占聚氨酯软段摩尔数三分之一的量的三羟甲基丙烷，继续反应3-4h；加入与聚氨酯硬段摩尔数相同的含氨基的硅烷偶联剂，继续反应3-4h制备得到硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴雷，
申请(专利权)人：深圳优易材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44