一种海洋防腐涂料及其制备方法

技术领域

本申请涉及涂料的领域，尤其是涉及一种海洋防腐涂料及其制备方法。

背景技术

目前，材料的腐蚀损伤、磨蚀失效和生物污损是海洋装备和海洋工程服役中无法回避的问题，每年给国家造成数万亿元的经济损失。关于海洋防腐与防护，一般是通过采用耐蚀材料制备装备或在装备上涂防腐涂料，以减缓装备的腐蚀速度，延长装备的使用寿命。

环氧树脂作为制备涂料的原料，可赋予涂料优良的力学性能和附着力，环氧树脂基本不和具有腐蚀性的化学物品产生反应，使涂膜具有可靠的稳定性，且环氧树脂具有较小的收缩率，可降低涂料在固化时发生较大的形变。利用环氧树脂制备用于海洋装备的防腐涂料，可延长海洋装备的使用寿命，在一定程度上有效的降低了成本。

理想的涂料是具有较高的固含量以形成一定厚度的涂膜、具有较低的粘度以使涂料具有较佳的流平性，但在实际应用中，固含量越高，粘度越大，涂料的流平性就会下降，进而可能会导致形成的涂膜存在附着力不足、结构不致密、防护作用弱的情况。如果降低粘度，一般是通过添加溶剂以调整涂料的粘度，但同时，溶剂的添加在一定程度上也会增加VOC的排放量，环保程度有所降低。为此，如何使涂料具有较厚的涂膜和较佳的流平性是目前需要解决的问题。

发明内容

为了使涂料具有较厚的涂膜和较佳的流平性，本申请提供一种海洋防腐涂料及其制备方法。

第一方面，本申请提供种海洋防腐涂料，采用如下的技术方案：

一种海洋防腐涂料，包括组分A和组分B，

组分A：高粘度环氧树脂30-35份；低粘度环氧树脂10-15份；分散剂0.3-0.5份；聚酰胺蜡0.8-1.5份；膨润土0.5-1份；钛白粉16-20份；滑石粉22-25份；炭黑0.3-0.5份；二甲苯6-8份；丙二醇甲醚1-2份；流平剂0.4-0.7份；

组分B：由质量比为(3-4)∶1的改性胺固化剂和聚醚胺混合而成；

使用时，组分A和组分B按照体积比为(3-4)∶1混合,得海洋防腐涂料。

通过采用上述技术方案，涂料的粘度影响着涂料的储存稳定性、流平性和成膜性能，如果直接选用高粘度环氧树脂进行制备涂料，虽然固化后涂膜硬度较优，也可获得较厚的涂膜，但粘度过高会影响涂料的流平性，进而影响涂膜的成型效果，如果通过提高溶剂的使用量进行稀释，则会增加VOC的排放量；如果直接选用低粘度环氧树脂进行制备涂料，虽然固化后涂膜的柔韧性较佳，但固含量低，同时也会影响成膜的厚度，进而会降低涂膜的防护效果。本申请通过将高环氧粘度树脂和低粘度环氧树脂复配使用，可确保涂膜兼具一定的硬度和柔韧性，同时，整体的粘度相对较低，流平性好，同时可以减少溶剂的使用，涂料的固含量相对较高，确保了一次施工就可以得到较高的膜厚，且整体的VOC排放减少，使得制得的涂膜具有较优的耐腐蚀作用和环保性。

同时，本申请添加有滑石粉，滑石粉的形状为片状或纤维状，在涂膜形成的过程中，滑石粉在涂膜中整体排列，可形成致密的防护层，有效阻碍腐蚀性离粒子、水等物质渗透涂膜而接触到金属；且在涂膜形成的过程中，滑石粉会吸收应力，可保持涂膜的尺寸稳定性，从而有助于提高涂膜的附着力。

分散剂有助于提高各原料组分在涂料体系中的分散均匀度；聚酰胺蜡具有优良的触变性能，可与涂料体系中其他组分形成强大的网络结构，有助于提高涂膜的致密性；膨润土可改善涂料的悬浮稳定性，降低涂料出现分层、沉淀的现象，同时在一定程度上也可提高涂膜的附着力和强度；炭黑具有吸收光纤的性能，可提高涂膜的耐久性；二甲苯和丙二醇甲醚作为助溶剂，可改善涂料的流平性，使得涂料在金属表面可形成均匀的涂膜；钛白粉具有较优的折光率、遮盖率好，可提高涂料的耐日晒性能，降低涂料发生开裂、变色的可能性。

改性胺固化剂对金属表面具有较佳的附着力和优异的防腐性能，聚醚胺固化后具有较佳的韧性和硬度、耐黄耐候性好、耐湿热老化性能优越，通过将两者复配用于涂料的固化，可进一步提高涂抹的附着力和防腐蚀能力。

在一个具体的可实施方案中,所述高粘度环氧树脂的粘度为8000-15000cps，低粘度环氧树脂的粘度为1500-3800cps。

通过采用上述技术方案，通过将高粘度的环氧树脂和低粘度的环氧复配，可获得较低粘度的涂料，不需要加入过多的溶剂，使得涂料具有良好的环保性，同时一次施工可以得到较高的、均匀的膜厚。

在一个具体的可实施方案中,所述组分A还包括8-10重量份的球形碳酸钙。

通过采用上述技术方案，球形碳酸钙自身的球形结构可改善涂料的流动性，在涂膜形成过程中，球形碳酸钙能够填充在片状或纤维状的滑石粉之间，从而有助于形成致密的防护层，有效阻碍腐蚀性离粒子、水等物质侵蚀涂膜，从而可提高涂抹的耐腐蚀性。

在一个具体的可实施方案中,所述球形碳酸钙经过预先处理，具体处理方法为：将硅烷偶联剂与水混合，制成浓度为2-3％的硅烷偶联剂溶液，按照硅烷偶联剂溶液与球形碳酸钙的质量比为(3-5)∶1，将球形碳酸钙投入硅烷偶联剂溶液中，过滤后干燥，得预处理的球形碳酸钙；

所述滑石粉经过预先处理，具体处理方法为：将海藻酸钠与水混合，制成浓度为0.5-1％的海藻酸钠溶液，按照海藻酸钠溶液与滑石粉的质量比为(3-5)∶1，将滑石粉投入到海藻酸钠溶液中，过滤后干燥，得预处理的滑石粉。

通过采用上述技术方案，利用海藻酸钠处理滑石粉，可在滑石粉表面包裹一层海藻酸钠膜，利用硅烷偶联剂处理球形碳酸钙，使得两者混合时，通过硅烷偶联剂和海藻酸钠能够有效连接滑石粉和球形碳酸钙，使得球形碳酸钙能够稳定的填充在滑石粉之间，进一步确保致密性防护层的形成，进一步提高涂膜的耐腐蚀性能。

在一个具体的可实施方案中,所述滑石粉的目数为1200-2000目，所述球形碳酸钙粒径为0.03-0.05μm。

通过采用上述技术方案，特定目数的选择，有助小粒径的球形碳酸钙填充在大粒径的滑石粉之间，有助于致密性防护层的形成。

第二方面，本申请提供一种海洋防腐涂料的制备方法，采用如下的技术方案：

一种海洋防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

配制组分A：S1、按配比，将高粘度环氧树脂、低粘度环氧树脂、分散剂、聚酰胺蜡和膨润土混合，搅拌均匀，得一级混合物；

S2、将钛白粉、滑石粉、炭黑投入一级混合物中，于50-60℃下搅拌均匀，得二级混合物；

S3、将二甲苯、丙二醇甲醚、流平剂投入到二级混合物中，搅拌均匀，得组分A；

配制组分B：按配比，将改性胺固化剂和聚醚胺混匀，得组分B；

将组分A和组分B按照配比混匀，得海洋防腐涂料。

通过采用上述技术方案，先制备一级混合物，使得高粘度环氧树脂、低粘度环氧树脂、分散剂、聚酰胺蜡和膨润土形成均匀分散的体系，然后再加入钛白粉、滑石粉和炭黑进行混合，可促进组分的均匀分散，最后加入二甲苯、丙二醇甲醚和流平剂，改善涂料体系的粘度和流平性能，从而制得低粘度、高固含量的海洋防腐涂料。

在一个具体的可实施方案中,将组分A和组分B混匀后，再经过80目过滤。

通过采用上述技术方案,可去除涂料中含有的大颗粒杂质,降低大颗粒杂质对形成的涂膜的均匀度的影响。

在一个具体的可实施方案中,步骤S1中，搅拌速度为500-800r/min，搅拌时间20-30min；步骤S2中，搅拌速度为1500-2000r/min，搅拌时间1-2h；步骤S3中，搅拌速度为100-120r/min，搅拌时间20-30min。

通过采用上述技术方案，可促进涂料中组分混合均匀。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请通过将高粘度环氧树脂和低粘度环氧树脂复配，使得制得的涂料具有较佳的固含量和流平性，表现为一次施工即可得到较厚的涂膜，赋予了涂膜优良的附着力和耐腐蚀性能；2.本申请利用球形碳酸钙填充在滑石粉之间，使得涂膜内形成有致密的防护层，从而可提高涂膜的附着力和耐腐蚀性，同时利用硅烷偶联剂和海藻酸钠分别对球形碳酸钙和滑石粉预处理，使得球形碳酸钙可稳定填充在滑石粉之间，从而确保了涂膜具有优良的附着力和耐腐蚀性。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请中，分散剂型号为BYK-163；聚酰胺蜡型号为HI-1058；流平剂型号为BYK-300；改性胺固化剂型号为Ancamine 2792，聚醚胺型号为巴斯夫D230；硅烷偶联剂类型为KH560。

实施例

实施例1

一种海洋防腐涂料，包括组分A和组分B，组分A由以下原料制备而成：高粘度环氧树脂30g；低粘度环氧树脂10g；分散剂0.3g；聚酰胺蜡0.8g；膨润土0.5g；钛白粉18g；滑石粉25g；炭黑0.3g；二甲苯6g；丙二醇甲醚1g；流平剂0.5g。组分B由质量比为3:1的改性胺固化剂和聚醚胺混合而成。本实施例中，高粘度环氧树脂的粘度为8000cps，低粘度环氧树脂的粘度为1500cps，滑石粉目数为1200目。

组分A的制备方法为：S1、按配比，将高粘度环氧树脂、低粘度环氧树脂、分散剂、聚酰胺蜡和膨润土混合，按照搅拌速度为500r/min搅拌20min，得一级混合物；

S2、将钛白粉、滑石粉、炭黑投入一级混合物中，于50℃下，按照搅拌速度为1500r/min搅拌时间1h，冷却后，得二级混合物；

S3、将二甲苯、丙二醇甲醚、流平剂投入到二级混合物中，按照搅拌速度为100r/min，搅拌时间20min，得组分A。

组分B的制备方法为：将改性胺固化剂和聚醚胺混匀，得组分B。

具体使用时，将组分A和组分B按照体积比为3:1混合均匀，得海洋防腐涂料。

实施例2

一种海洋防腐涂料，包括组分A和组分B，组分A由以下原料制备而成：高粘度环氧树脂32g；低粘度环氧树脂11g；分散剂0.3g；聚酰胺蜡0.5g；膨润土0.7g；钛白粉16g；滑石粉22g；炭黑0.4g；二甲苯6g；丙二醇甲醚1g；流平剂0.4g。组分B由质量比为4:1的改性胺固化剂和聚醚胺混合而成。本实施例中，高粘度环氧树脂的粘度为8000cps，低粘度环氧树脂的粘度为1500cps，滑石粉目数为1200目。

组分A的制备方法为：S1、按配比，将高粘度环氧树脂、低粘度环氧树脂、分散剂、聚酰胺蜡和膨润土混合，按照搅拌速度为800r/min搅拌30min，得一级混合物；

S2、将钛白粉、滑石粉、炭黑投入一级混合物中，于60℃下，按照搅拌速度为2000r/min搅拌时间2h，冷却后，得二级混合物；

S3、将二甲苯、丙二醇甲醚、流平剂投入到二级混合物中，按照搅拌速度为120r/min，搅拌时间30min，得组分A。

组分B的制备方法为：将改性胺固化剂和聚醚胺混匀，得组分B。

具体使用时，将组分A和组分B按照体积比为4:1混合均匀，得海洋防腐涂料。

实施例3

本实施例与实施例1的区别仅在于组分A的原料用量不同，具体为：组分A由以下原料制备而成：高粘度环氧树脂34g；低粘度环氧树脂13g；分散剂0.4g；聚酰胺蜡1.2g；膨润土0.9g；钛白粉19g；滑石粉23g；炭黑0.5g；二甲苯7g；丙二醇甲醚2g；流平剂0.6g。组分B由质量比为3:1的改性胺固化剂和聚醚胺混合而成。本实施例中，高粘度环氧树脂的粘度为8000cps，低粘度环氧树脂的粘度为1500cps，滑石粉目数为1200目。

实施例4

本实施例与实施例1的区别仅在于组分A的原料用量不同，具体为：组分A由以下原料制备而成：高粘度环氧树脂35g；低粘度环氧树脂15g；分散剂0.5g；聚酰胺蜡1.5g；膨润土1g；钛白粉20g；滑石粉24g；炭黑0.5g；二甲苯8g；丙二醇甲醚2g；流平剂0.7g。组分B由质量比为3:1的改性胺固化剂和聚醚胺混合而成。本实施例中，高粘度环氧树脂的粘度为8000cps，低粘度环氧树脂的粘度为1500cps，滑石粉目数为1200目。

实施例5

本实施例与实施例1的区别仅在于，高粘度环氧树脂的粘度为8000cps，低粘度环氧树脂的粘度为2500cps。

实施例6

本实施例与实施例1的区别仅在于，高粘度环氧树脂的粘度为8000cps，低粘度环氧树脂的粘度为3800cps。

实施例7

本实施例与实施例1的区别仅在于，高粘度环氧树脂的粘度为12000cps，低粘度环氧树脂的粘度为1500cps。

实施例8

本实施例与实施例1的区别仅在于，高粘度环氧树脂的粘度为15000cps，低粘度环氧树脂的粘度为1500cps。

实施例9

本实施例与实施例1的区别仅在于，将组分A和组分B混匀后，经过80目筛网过滤。

实施例10

一种海洋防腐涂料，包括组分A和组分B，组分A由以下原料制备而成：高粘度环氧树脂30g；低粘度环氧树脂10g；分散剂0.3g；聚酰胺蜡0.8g；膨润土0.5g；钛白粉18g；滑石粉25g；炭黑0.3g；二甲苯6g；丙二醇甲醚1g；流平剂0.5g；球形碳酸钙8g。组分B由质量比为3:1的改性胺固化剂和聚醚胺混合而成。本实施例中，高粘度环氧树脂的粘度为8000cps，低粘度环氧树脂的粘度为1500cps，滑石粉目数为1200目，球形碳酸钙的粒径为0.03-0.05μm。

组分A的制备方法为：S1、按配比，将高粘度环氧树脂、低粘度环氧树脂、分散剂、聚酰胺蜡和膨润土混合，按照搅拌速度为500r/min搅拌20min，得一级混合物；

S2、将钛白粉、滑石粉、炭黑和球形碳酸钙投入一级混合物中，于50℃下，按照搅拌速度为1500r/min搅拌时间1h，冷却后，得二级混合物；

S3、将二甲苯、丙二醇甲醚、流平剂投入到二级混合物中，按照搅拌速度为100r/min，搅拌时间20min，得组分A。

组分B的制备方法为：将改性胺固化剂和聚醚胺混匀，得组分B。

具体使用时，将组分A和组分B按照体积比为3:1混合均匀，得海洋防腐涂料。

实施例11

本实施例与实施例9的区别仅在于，球形碳酸钙的用量为9g。

实施例12

本实施例与实施例9的区别仅在于，球形碳酸钙的用量为11g。

实施例13

本实施例与实施例9的区别仅在于，滑石粉在使用前预先经过处理，处理方法为：将海藻酸钠与水混合，制成浓度为0.5％的海藻酸钠溶液，按照海藻酸钠溶液与滑石粉的质量比为3∶1，将滑石粉投入到海藻酸钠溶液中，过滤后于40℃下烘干，得预处理的滑石粉。

球形碳酸钙在使用前预先经过处理，处理方法为：将硅烷偶联剂与水混合，制成浓度为2％的硅烷偶联剂溶液，按照硅烷偶联剂溶液与球形碳酸钙的质量比为3∶1，将球形碳酸钙投入硅烷偶联剂溶液中，过滤后于40℃下烘干，得预处理的球形碳酸钙。

实施例14

本实施例与实施例9的区别仅在于，滑石粉在使用前预先经过处理，处理方法为：将海藻酸钠与水混合，制成浓度为1％的海藻酸钠溶液，按照海藻酸钠溶液与滑石粉的质量比为5∶1，将滑石粉投入到海藻酸钠溶液中，过滤后于40℃下烘干，得预处理的滑石粉。

球形碳酸钙在使用前预先经过处理，处理方法为：将硅烷偶联剂与水混合，制成浓度为3％的硅烷偶联剂溶液，按照硅烷偶联剂溶液与球形碳酸钙的质量比为5∶1，将球形碳酸钙投入硅烷偶联剂溶液中，过滤后于40℃下烘干，得预处理的球形碳酸钙。

实施例15

本实施例与实施例9的区别仅在于，滑石粉的目数为2000目。

对比例

对比例1

本实施例与实施例1的区别仅在于，将低粘度环氧树脂替换为等量的高粘度环氧树脂。

对比例2

本实施例与实施例1的区别仅在于，将高粘度环氧树脂替换为等量的低粘度环氧树脂。

对比例3

本实施例与实施例1的区别仅在于，将滑石粉替换为等量的钛白粉。

性能检测

针对实施例1-实施例15、对比例1-对比例3进行如下性能测试。

1、流平性测试：根据JB/T 3998-1999《涂料流平性刮涂测定法》进行试验，记录流平性等级，10级表示流平性最好，0级表示流平性最差，流平性等级评定如下：

10级：五对平行带全部流在一起；

8级：四对平行带全部流在一起；

6级：三对平行带全部流在一起；

4级：两对平行带全部流在一起；

2级：一对平行带全部流在一起；

0级：五对平行带全部未流在一起。

2、干膜厚度:将涂料涂抹在样板上,待涂料干燥后,用刀片划破涂膜,用涂料检测仪检测涂膜的厚度。

3、老化试验：将涂料涂覆在样板上成膜后，利用拉开法测试涂膜的附着力，然后参照ISO2812-2:2018将样板浸泡于海水中4200h进行老化试验，老化试验结束后，再利用拉开法测试涂膜的附着力。

4、耐腐蚀性：参照ASTMD1654-92《经受腐蚀环境的涂漆试样的评定方法》，记录样板上涂层的划痕处的平均腐蚀蔓延度，平均腐蚀蔓延度M＝(C-W)/2，C为同一样板上划痕处9个取样点的腐蚀宽度的平均值，W为划线的初始宽度。

表1性能检测结果

参照表1，与对比例1和对比例2相比，实施例1至实施例4中涂膜具有较适中的厚度，且流平性、附着力和耐腐蚀性均较优，表明本申请通过将高粘度环氧树脂和低粘度环氧树脂复配使用，能够使制得的涂料具有较佳的固含量，具体表现为一次施工即可得到较高的膜厚，同时使得涂料具有较好的流平性，使形成的涂膜具有致密性结构，具体表现为具有优良的附着力和耐腐蚀性能。

结合实施例1、实施例5至实施例8，随着环氧树脂粘度的增加，涂料的固含量相对增加，流平性随之降低，进而会影响成膜效果，具体表现为涂膜的附着力和耐腐蚀性能降低。

结合实施例1和实施例9，对涂料进行过滤之后，涂料中的大颗粒杂质被去除，涂料的流平性得到改善，进而有助于形成较优致密性的涂膜，从而表现为涂膜的附着力和耐腐蚀性能得到改善。

结合实施例1和对比例3，涂料中添加的滑石粉，可在涂膜内部形成致密性的防护结构，可改善涂膜的附着力和耐腐蚀性。结合实施例1、实施例10至实施例12，加入球形碳酸钙之后，球形碳酸钙填充在滑石粉之间，可提高防护层的致密性，表现为涂膜的附着力和耐腐蚀性的提升。再结合实施例13至实施例15，利用硅烷偶联剂对球形碳酸钙进行预处理、利用海藻酸钠对滑石粉进行预处理，可提高球形碳酸钙在滑石粉中填充的稳定性，具体表现为可进一步提高涂膜的附着力和耐腐蚀性能。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。