掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层及制备方法，制备方法包括以下步骤：S1有机硅改性玄武岩鳞片的制备；S2掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层的制备：把水性环氧乳液、所述步骤S1得到的有机硅改性玄武岩鳞片和水混合，在持续搅拌条件下加入固化剂、消泡剂、流平剂和分散剂；继续搅拌，得到掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层。掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层，实现了玄武岩鳞片在水性环氧防腐涂层中的均匀稳定分散，有效提升涂层的屏蔽防腐能力，可作为基础设施钢结构的腐蚀防护涂层，延长基础设施钢结构的服役寿命，具有经济价值和社会效益。济价值和社会效益。济价值和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层及制备方法


[0001]本专利技术属于防腐涂层
，尤其是涉及一种掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层及制备方法。

技术介绍

[0002]结构钢是发展海洋事业的重要物质基础，是海上工程平台、船体的重要金属原料，是用量极大、应用范围很广的基础材料。据中国钢铁工业协会统计，2018年我国钢产量突破11亿吨。《中国钢结构行业全景调研与发展战略研究咨询报告》中指出，钢结构产量占钢总产量的7.4％。然而，结构钢面临耐腐蚀性不佳的现实问题，尤其是产量比重高达80％的碳素结构钢。海洋工程结构钢的腐蚀防护，是可持续发展海洋蓝色经济所需要解决的重要难题之一。在中国工程院重大咨询项目《我国腐蚀状况及控制战略研究》中，依据Hoar法和Uhlig法计算，中国每年因金属腐蚀造成的经济损失超过3100亿美元，占全国GDP的3.34％。
[0003]防腐涂层是高效、简捷、持久的海洋环境钢结构的腐蚀防护措施。美国腐蚀工程师协会在国际腐蚀调查报告中声明，防腐涂层能有效降低腐蚀经济损失的70～90％。有机防腐涂层是在化学成分、宏观/微观结构和表界面性质方面具有异质性和极端复杂的聚合物复合材料。理想完整结构的有机防腐涂层能够对腐蚀性粒子发挥出色的屏障性。高分子树脂成膜物是有机防腐涂层的关键组分之一，它作为基本屏障，阻滞水、氧和氯离子等腐蚀性因子的扩散渗透。涂层中的功能性填料是另一项关键组分，它起到附加的防腐性能，例如片层材料的三维阵列迷宫效应增强涂层的屏蔽性能。
[0004]黑色的玄武岩是地球洋壳的主要组成物质。玄武岩以富钙单斜辉石和基性斜长石为主要矿物成分，次要矿物成分主要有橄榄石、斜方辉石、铁钛氧化物、石英等等。玄武岩鳞片是以玄武岩矿为原料的新型微米级片状材料，通过筛选天然性能优异的玄武岩矿石，通过高温熔融、澄清、均化成型和筛选等工艺流程特殊加工而成。与涂料的其他片材填料相对，玄武岩鳞片的原料来源广泛，成本低廉，是资源节约型和环境友好型材料。与玻璃鳞片相比，玄武岩鳞片的成分中，铁的氧化物、铝的氧化物比例较高，而碱性物质少，因此玄武岩鳞片比玻璃鳞片的耐酸碱性更强。此外，玄武岩鳞片在硬度、强度、热稳定性和耐温度冲击性方面表现出优异的性能。玄武岩鳞片的抗介质渗透的性质优异，并且呈现片状几何结构。将玄武岩鳞片作为屏蔽性增强填料掺杂到防腐涂料中，显著提高涂层对腐蚀性介质的阻隔屏蔽作用，增强对金属材料的保护性能。
[0005]玄武岩鳞片属于无机材料，作为涂层主要成分的高分子树脂是有机材料。无机
‑
有机材料之间的相容性较差，无机
‑
有机界面相互作用弱。这将导致气泡和孔隙等缺陷的产生，形成腐蚀介质的渗透微通道。使玄武岩鳞片对防腐涂层的屏蔽性和长效保护性能的增强作用受到削弱。
[0006]因此，有必要对玄武岩鳞片表面进行修饰，将玄武岩鳞片锚定到树脂高分子链上，实现玄武岩鳞片的均匀稳定分散，构建屏蔽性防护迷宫，形成屏蔽性增强的无机
‑
有机杂化涂层。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层的制备方法，采用有机硅对玄武岩鳞片表面进行修饰，使有机硅作为桥联基团，通过共价键将玄武岩鳞片和高分子树脂连接到一起，即将玄武岩鳞片锚定到树脂高分子链上，实现玄武岩鳞片的均匀稳定分散，构建屏蔽性防护迷宫，形成屏蔽性增强的无机
‑
有机杂化涂层。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，该掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1有机硅改性玄武岩鳞片的制备：在甲醇和水的混合溶液中，加入γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷，持续搅拌条件下，加入玄武岩鳞片，在水浴条件下，持续搅拌；离心分离、洗涤和干燥后，获得产物有机硅改性玄武岩鳞片；
[0010]S2掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层的制备：把水性环氧乳液、所述步骤S1得到的有机硅改性玄武岩鳞片和水混合，在持续搅拌条件下加入固化剂、消泡剂、流平剂和分散剂；继续搅拌，得到掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层。
[0011]上述制备方法得到的掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层，采用有机硅(γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷)对玄武岩鳞片表面进行修饰，使有机硅作为桥联基团，通过共价键将玄武岩鳞片和高分子树脂连接到一起，即将玄武岩鳞片锚定到树脂高分子链上，实现玄武岩鳞片的均匀稳定分散，构建屏蔽性防护迷宫，形成屏蔽性增强的无机
‑
有机杂化涂层；掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层，实现了玄武岩鳞片在水性环氧防腐涂层中的均匀稳定分散，有效提升涂层的屏蔽防腐能力，可作为基础设施钢结构的腐蚀防护涂层，延长基础设施钢结构的服役寿命，具有经济价值和社会效益。
[0012]作为本专利技术的优选技术方案，在所述步骤S1中：在加入γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷后，用醋酸调节pH值；第一次搅拌时间为1
‑
2小时，第二次搅拌时间为24小时。
[0013]作为本专利技术的优选技术方案，在所述步骤S1中：用醋酸调节pH值为3.5；加入的玄武岩鳞片为2000目；水浴温度为80℃。
[0014]作为本专利技术的优选技术方案，在所述步骤S1中：甲醇和水的体积比为1:3。
[0015]作为本专利技术的优选技术方案，在所述步骤S2中：搅拌转速为2000
‑
3000rpm；两次搅拌时间为2
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3小时。
[0016]作为本专利技术的优选技术方案，在所述步骤S2中：所述固化剂为ADEKA
‑
15水性胺类固化剂、所述消泡剂为BYK
‑
028消泡剂、所述流平剂为BYK
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346流平剂和所述分散剂为PE100浸润分散剂。
[0017]本专利技术要解决的另一个技术问题是提供一种掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层，包括有重量份为有机硅改性玄武岩鳞片5
‑
15份、水性环氧乳液45
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65份和水10
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15份。
[0018]作为本专利技术的优选技术方案，还包括有助剂主要包括消泡剂0.5
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2份、流平剂0.5
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2份、分散剂0.5
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2份和固化剂15
‑
25份。
[0019]作为本专利技术的优选技术方案，所述消泡剂为BYK
‑
028消泡剂，所述流平剂为BYK
‑
346流平剂，所述分散剂为PE100浸润分散剂，所述固化剂为水性胺类固化剂。
附图说明
[0020]下面结合附图和本专利技术的实施方式进一步详细说明：
[0021]图1为本专利技术实施例1、2和3中采用的玄武岩鳞片原料的扫描电镜照片；
[0022]图2为本专利技术实施例1步骤S1中的有机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1有机硅改性玄武岩鳞片的制备：在甲醇和水的混合溶液中，加入γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷，持续搅拌条件下，加入玄武岩鳞片，在水浴条件下，持续搅拌；离心分离、洗涤和干燥后，获得产物有机硅改性玄武岩鳞片；S2掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层的制备：把水性环氧乳液、所述步骤S1得到的有机硅改性玄武岩鳞片和水混合，在持续搅拌条件下加入固化剂、消泡剂、流平剂和分散剂；继续搅拌，得到掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层。2.根据权利要求1所述的掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中：在加入γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷后，用醋酸调节pH值；第一次搅拌时间为1
‑
2小时，第二次搅拌时间为24小时。3.根据权利要求2所述的掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中：用醋酸调节pH值为3.5；加入的玄武岩鳞片为2000目；水浴温度为80℃。4.根据权利要求3所述的掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中：甲醇和水的体积比为1:3。5.根据权利要求1所述的掺杂有机硅改性玄武岩鳞片的强化屏蔽防腐涂层制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中：搅拌转速为2000<...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁锐，岳庆先，吕静，梁暄，王玉玉，祝冰倩，郭政，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：