一种耐腐蚀建筑涂料及其制备方法

技术领域

本申请涉及建筑涂料技术领域，更具体地说，它涉及一种耐腐蚀建筑涂料及其制备方法。

背景技术

建筑涂料，是一种能通过涂饰于物体表面并与基体材料很好粘结并形成完整而坚韧保护膜的物料，现阶段根据其用途主要分为：防护涂料、装饰涂料和特殊功能涂料，其中以最具代表的特殊功能涂料-防火涂料为例。

相关技术中的防火涂料主要包括成膜物质、功能填料、功能助剂和溶剂，其中功能填料选自氢氧化铝、氢氧化镁、金属卤化物等，功能助剂包含成膜助剂和阻燃剂；凭借功能填料能抑制或者延滞燃烧的特性复配阻燃剂协同赋予了建筑涂料优异的防火性能。

上述制得的防火建筑涂料，虽能满足人们的基础防火功能需求，为防火A级，但受限于氢氧化铝、氢氧化镁、金属卤化物等金属系功能填料的选择，普遍耐腐蚀性较差，在应用于某些相对严苛的腐蚀环境时则会因为填料的腐蚀导致建筑涂料的防或防护性能显著下降。

发明内容

为赋予建筑涂料优异防火性能的同时，使其兼具耐腐蚀性能，从而实现防火涂料在极端腐蚀环境下的稳定应用，本申请特提供一种耐腐蚀建筑涂料及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种耐腐蚀建筑涂料，采用如下的技术方案：

一种耐腐蚀建筑涂料，由包括如下重量份数的组分组成：丙烯酸树脂200-300份；氨基树脂50-100份；成膜助剂5-10份；溶剂70-120份；改性陶瓷填料100-200份；

所述改性陶瓷填料由如下重量份数的组分混合烧结制得：赤石脂10-40份、氧化铝5-15份、硫酸钙晶须8-12份、锆英砂5-10份、钾长石4-6份、石墨粉6-8份、磷酸二氢铝8-15份。

通过采用上述技术方案，由赤石脂、氧化铝、硫酸钙晶须、锆英砂、钾长石、石墨粉和磷酸二氢铝混合烧结而成的改性陶瓷填料，其在掺入涂料体系中后，可通过其本身的特性赋予涂料优异的耐腐蚀和阻燃性能；

分析其原因可能如下：上述混合烧结而成的改性陶瓷填料其克服了传统金属系填料弊端的同时，还兼具了耐腐蚀和阻燃的特性，而固化于涂层表面的改性陶瓷填料还可凭借其表面特性，实现荷叶效应，即有效隔绝外界腐蚀性气体、液体、烟尘等物质渗入和粘附，继而使得涂料固化成膜后可在极端腐蚀环境下的稳定的发挥其防火性能。

优选的，所述改性陶瓷填料的混合烧结方法如下：

A1、先将赤石脂、氧化铝、硫酸钙晶须、锆英砂、钾长石、石墨粉和磷酸二氢铝球磨混合，得混合物料；

A2、再将混合物料置于900-1000℃真空条件预烧15-30min，并挤出造粒，待沉化2-4h后，压制成陶瓷粗坯；

A3、待陶瓷粗坯以3-5℃/min升温至1560-1680℃后，恒温烧结3-5h，最后经多级冷却至室温，即得改性陶瓷材料。

优选的，A1中球磨混合为湿法球磨工艺，即以20-38r/min球磨60-100min；

其中所述溶剂为水，磨矿浓度为60-72％。

优选的，A2中压制成陶瓷粗坯的条件为：温度50-60℃、压强5-8Mpa。

优选的，A3中多级冷却的具体工艺步骤及参数条件如下：

一级喷雾冷却：先采用冷却液喷雾，于8-15min内降温至320-480℃；

二级空冷：再通入冷风冷却至室温，冷却风速为5-8m/s。

通过采用上述技术方案，经上述工艺及条件烧结而来的改性陶瓷填料其性能相对稳定，均可有效赋予涂料优异的耐腐蚀和阻燃性能，且各条件易于控制和达到，有利于产业化生产和成品质量控制；

还需特别说明的是：本申请中所采用的真空预烧工艺，除能破坏原有片状结构和/或晶型，使其进一步破碎和/或转变外，还可有效减少成型过程中的收缩率，此外锆英砂可于该烧制条件下部分转化为二氧化锆和二氧化硅，均有利于陶瓷填料的性能提升。

优选的，所述冷却液由水混合甲基丙烯酸、聚合氯化铝、甘油硫酸酯、氯化镁、酒石酸中的一种或多种构成。

优选的，所述冷却液由如下重量份数的组分制得：

甲基丙烯酸5-8份、聚合氯化铝5-8份、甘油硫酸酯3-5份、氯化镁3-5份、酒石酸10-15份和去离子水80-100份。

通过采用上述技术方案，由上述酸性组分和聚合活性金属复配而成的冷却液，除能对陶瓷坯料进行高效均匀的冷却降温外，还可有效消除内部热应能力带来的开裂和/或变形等不良现象，此外还能对陶瓷填料的表面进行酸洗钝化，以此强化陶瓷填料的结合性能和耐腐蚀性。

第二方面，本申请提供一种耐腐蚀建筑涂料的制备方法，采用如下的技术方案：一种耐腐蚀建筑涂料的制备方法，具体步骤和参数条件如下：

S1、先将丙烯酸树脂和氨基树脂预混于溶剂内；

S2、再加入成膜助剂和改性陶瓷填料，并于150-180℃,以2000-2500r/min混合25-40min，即可制得耐腐蚀建筑涂料。

通过采用上述技术方案，显著简化工艺步骤的同时，各项条件易于控制和达到，因而有利于实际操作和产业加工，且所得耐腐蚀建筑涂料均具有优异的耐腐蚀和阻燃性能。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请通过由赤石脂、氧化铝、硫酸钙晶须、锆英砂、钾长石、石墨粉和磷酸二氢铝混合烧结而成的改性陶瓷填料的掺入，赋予了涂料固化成膜后优异的耐腐蚀和阻燃性能；2、本申请经上述工艺及条件烧结而来的改性陶瓷填料其性能相对稳定，均可有效赋予涂料优异的耐腐蚀和阻燃性能，且各条件易于控制和达到，有利于产业化生产和成品质量控制；3、本申请由上述酸性组分和聚合活性金属复配而成的冷却液，除能对陶瓷坯料进行均匀的冷却降温减少内部热应力带来的影响外，还能对陶瓷填料的表面进行酸洗钝化，以此强化陶瓷填料的结合性能和耐腐蚀性；

4、本申请中的制备工艺其显著简化的同时，各项条件易于控制和达到，因而有利于实际操作和产业加工，且所得耐腐蚀建筑涂料均具有优异的耐腐蚀和阻燃性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请的各实施例中所用的原料，除下述特殊说明之外，其他均为市售：

聚酰胺115、聚酰胺650、聚酰胺651，均采购自济南万得丰环保科技有限公司；

聚乙二醇，CAS:25322-68-3；

煤焦沥青，型号HK-7，采购自河北涵凯能源科技发展有限公司；

氟碳树脂，品名PVDF(聚偏二氟乙烯)，采购自浩正新材料科技(东莞)有限公司；

氨基硅油，CAS：63148-62-0；

聚醚改性硅油，CAS：67674-67-3；

羟基改性硅油,CAS:68554-71-2；

纳米硅酸锆,粒径≦1.0um,采购自宜兴市古王科技有限公司；

纳米二氧化钛,型号CW-TiO2-001，采购自上海超威纳米科技有限公司；

纳米氧化锌,型号CW-ZnO-001，采购自上海超威纳米科技有限公司。

制备例

制备例1-6

一种改性陶瓷填料，其混合烧结所用的原料不同，具体如下表所示，并通过如下混合烧结方法制得：

A1、先将赤石脂、氧化铝、硫酸钙晶须、锆英砂、钾长石、石墨粉和磷酸二氢铝湿法球磨混合60min，得混合物料；

湿法球磨条件为：转速38r/min；溶剂为水，磨矿浓度为72％。

A2、再将混合物料置于900℃真空条件预烧30min，并挤出造粒，待沉化2-4h后，于50℃、以8Mpa压制成陶瓷粗坯。

A3、待陶瓷粗坯以5℃/min升温至1620℃后，恒温烧结4h，最后经多级冷却至室温，即得改性陶瓷材料；

其中多级冷却的具体工艺步骤及参数条件如下：

一级喷雾冷却：先采用喷雾法，于10min内降温至480℃；

其中喷雾法所用冷却液为水；

二级空冷：再通入冷风冷却至室温，冷却风速为8m/s。

表：制备例1-6中改性陶瓷填料各组分及其重量(kg)

制备例7-10

一种改性陶瓷填料，与制备例1的不同之处在于，A1中球磨混合的工艺不同，具体如下表所示：

表：制备例7-10中球磨混合工艺条件

制备例11-15

一种改性陶瓷填料，与制备例1的不同之处在于，A2中预烧和/或压制的工艺不同，具体如下表所示：

表：制备例11-15中预烧和/或工艺条件

制备例16-20

一种改性陶瓷填料，与制备例1的不同之处在于，A3中烧结和/或多级冷却的工艺不同，具体如下表所示：

表：制备例16-20中烧结和/或多级冷却的工艺条件

制备例21-25

一种改性陶瓷填料，与制备例1的不同之处在于，A3中所用冷却液不同，其各组分及用量如下表所示：

表：制备例21-25中改性陶瓷填料各组分及其重量(kg)

性能检测试验选取实施例和对比例中制得耐腐蚀建筑涂料漆膜作为检测对象，分别测试每组耐腐蚀建筑涂料漆膜的耐腐蚀性和防火性能，具体检测步骤如下：

1)耐腐蚀性，以常见酸性腐蚀为例

按GB/T 9274-1988中甲法的规定进行，将三组平行样本浸入质量分数为5％硫酸溶液中，并按时取出样本观察，处理时间依次为24h、72h、168h，直至三组样本中两组及以上出现起皮、开裂或脱落等涂膜病态现象，结束试验，并记录试验结果；

若于5％硫酸溶液处理168h后，三组样本中仅有一组或无出现起皮、开裂或脱落等涂膜病态现象，则更换相同的三组样本，依次调节硫酸浓度为10％/20％/50％，重复上述操作直至三组样本中两组及以上出现起皮、开裂或脱落等涂膜病态现象，结束试验，并记录结果。

2)防火性能-防火等级

按GB/T 8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》中步骤和标准进行，取质量分数10％硫酸溶液处理168h后的涂料漆膜，然后测试其防火等级是否为A级，具体技术指标要求：温升≤30度；质量损失率≤50％；持续燃烧时间为0。

实施例

实施例1-6

一种耐腐蚀建筑涂料，各组分及其相应的重量份数如下表所示，并通过如下步骤制备获得：S1、先将丙烯酸树脂和氨基树脂预混于溶剂内；

S2、再加入成膜助剂和改性陶瓷填料，并于180℃,以2500r/min混合30min，即可制得耐腐蚀建筑涂料；

其中成膜助剂为丙二醇丁醚；溶剂由乙酸乙酯和丙烯酸丁酯按1:0.2复配而成；改性陶瓷填料由制备例1制得。

表1实施例1-6中各组分及其重量(kg)

对比例1

一种耐腐蚀建筑涂料，与实施例1的不同之处在于，除组分中改性陶瓷填料由等量的氢氧化镁替代外，其他条件均与实施例1相同。

抽取上述实施例1-6和对比例1中制得的耐腐蚀建筑涂料，按上述测量标准测试其漆膜的耐腐蚀性和防火性，测试结果取平均值记入下表。

从上表中可以看出，实施例1-6中制得耐腐蚀建筑涂料均具有优良的耐腐蚀性和防火性能，其在20％硫酸溶液、处理72h及以上时，均无病态涂膜现象；且经10％硫酸溶液处理168h后的涂料漆膜防火性能仍为A级；

此外相比于对比例1使用氢氧化铝，即金属系填料作为阻燃填料的涂料漆膜，其各项性能均有不同程度的显著提升。

可见上述改性陶瓷填料其克服了金属系填料弊端的同时，还兼具了耐腐蚀和阻燃的特性，且固化于涂层表面后还可凭借其表面特性，实现荷叶效应，即有效隔绝外界腐蚀性气体、液体、烟尘等物质渗入和粘附，继而使得涂料固化成膜后可在极端腐蚀环境下的稳定的发挥其防火性能。

此外由实施例4-6还可以看出，涂料漆膜的耐腐蚀性会随着改性陶瓷填料用量的增加而提升，但逐渐会趋于饱和，且随着填料比例的提升，则很有可能影响到漆膜的附着力和成膜性能，故优选改性陶瓷填料的用量为100-200份，而其他组分的调整则基本不对耐腐蚀性有影响。

实施例7-11

一种耐腐蚀建筑涂料，与实施例1的不同之处在于，所用改性陶瓷填料的使用情况不同，具体对应关系下表所示。

表：实施例7-11中改性陶瓷填料使用情况对照表

对比例2-5

一种耐酸碱建筑涂料，与实施例1的不同之处在于，除组分中改性陶瓷填料其混合烧结的原料如下表所示外，其他条件均与实施例1相同。

表：制备例2-5中改性陶瓷填料各组分及其重量(kg)

抽取上述实施例7-11和对比例2-5中制得的耐腐蚀建筑涂料，按上述测量标准测试其漆膜的耐腐蚀性和防火性，测试结果取平均值记入下表。

从上表中可以看出，实施例1、7-11中制得耐腐蚀建筑涂料均具有优良的耐腐蚀性和防火性能，其在20％硫酸溶液、处理72h及以上时，均无病态涂膜现象；且经10％硫酸溶液处理168h后防火性能仍为A级；

此外相比于对比例2-5更替改性陶瓷填料烧结组分的涂料漆膜，其耐腐蚀性均有不同程度的提升，且更替组对比例2-5在经10％硫酸溶液处理168h后的防火性能均无法达到A级。

可见仅由赤石脂、氧化铝、硫酸钙晶须、锆英砂、钾长石、石墨粉和磷酸二氢铝混合烧结而成的改性陶瓷填料，其在掺入涂料体系中后，可通过其本身的特性赋予涂料优异的耐腐蚀和阻燃性能。

而由对比例2-5还可以看出，缺少部分组分或更替部分组分后的改性陶瓷填料，其虽也能烧结成型，并具备一定的耐腐蚀和防火性能，但耐腐蚀性均有不同程度下降，且在极端腐蚀条件后均无法兼顾其防火性。

实施例12-25

一种耐腐蚀建筑涂料，与实施例1的不同之处在于，所用改性陶瓷填料的使用情况不同，具体对应关系下表所示。

表：实施例12-25中改性陶瓷填料使用情况对照表

抽取上述实施例12-25中制得的耐腐蚀建筑涂料，按上述测量标准测试其漆膜的耐腐蚀性和防火性，测试结果取平均值记入下表。

从上表中可以看出，实施例1、12-25中制得耐腐蚀建筑涂料均具有优良的耐腐蚀性和防火性能，其在20％硫酸溶液、处理72h及以上时，均无病态涂膜现象；且经10％硫酸溶液处理168h后防火性能仍为A级；

可见经上述工艺及条件烧结而来的改性陶瓷填料其性能相对稳定，均可有效赋予涂料优异的耐腐蚀和阻燃性能，且各条件易于控制和达到，有利于产业化生产和成品质量控制；还需特别说明的是：本申请中所采用的真空预烧工艺，除能破坏原有片状结构和/或晶型，使其进一步破碎和/或转变外，还可有效减少成型过程中的收缩率，此外锆英砂可于该烧制条件下部分转化为二氧化锆和二氧化硅，均有利于陶瓷填料的性能提升。

实施例26-30

一种耐腐蚀建筑涂料，与实施例1的不同之处在于，所用改性陶瓷填料的使用情况不同，具体对应关系下表所示。

表：实施例26-30中改性陶瓷填料使用情况对照表

抽取上述实施例26-30中制得的耐腐蚀建筑涂料，按上述测量标准测试其漆膜的耐腐蚀性和防火性，测试结果取平均值记入下表。

从上表中可以看出，实施例26-30中制得耐腐蚀建筑涂料均具有优良的耐腐蚀性和防火性能，其在20％硫酸溶液、处理168h时，均无病态涂膜现象；且经10％硫酸溶液处理168h后防火性能仍为A级；相比于使用水作为冷却液的实施例1，其耐腐蚀性能均进一步提升；

可见由上述酸性组分和聚合活性金属复配而成的冷却液，除能对陶瓷坯料进行高效均匀的冷却降温外，还可有效消除内部热应能力带来的开裂和/或变形等不良现象，此外还能对陶瓷填料的表面进行酸洗钝化，以此强化陶瓷填料的结合性能和耐腐蚀性。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。