專利名稱：一種抗氯離子腐蝕的納米復(fù)合有機硅氧烷涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于有機硅氧烷的涂料組合物的制備方法，更具體的說是涉及一種添加納米功能粉體的納米復(fù)合有機硅氧烷涂料的制備方法。
背景技術(shù)：
海洋性環(huán)境和海水中存在滲透能力和腐蝕性極強的氯離子，目前常用的海洋工程防護方法是涂覆防海水腐蝕的海洋涂料。海洋涂料的兩大基礎(chǔ)系列是海洋防污涂料與海洋防腐涂料。根據(jù)不同設(shè)施的使用環(huán)境，可分為船舶涂料、海洋工程設(shè)施用重防腐涂料等。船舶涂料按使用部位分為船底防腐和防污涂料、船殼涂料、甲板涂料、內(nèi)艙涂料以及各種特種功能涂料。海洋防腐涂料所包括的范圍非常廣泛且都屬于重防腐涂料的范疇，如防銹底漆、船殼漆、甲板漆、內(nèi)艙漆、集裝箱涂料、海港設(shè)施及平臺涂料、油罐涂料、海水冷卻管道及海上輸油管道用涂料等。隨著人類進入21世紀，海洋經(jīng)濟和海洋產(chǎn)業(yè)進一步升級和向多元化發(fā)展，人們對于海洋工程防護涂料尤其是量大面廣的環(huán)氧富鋅涂料的需求量越來越大，也提出了更高的要求，例如高防護性能、低資源消耗及環(huán)境生態(tài)友好等。但傳統(tǒng)的海洋工程涂料的防護性能，尤其是抗氯離子腐蝕方面的性能還不令人滿意。
那么，如何才能賦予海洋涂料高抗氯離子腐蝕性能？關(guān)鍵在于進一步提高環(huán)氧富鋅涂料成膜后涂層整體的質(zhì)量，而高耐海水腐蝕性、抗劃傷性能等是其重要的特征。然而，傳統(tǒng)海洋涂料的樹脂已無法滿足人們對海洋工程高抗氯離子腐蝕性能的要求。以環(huán)氧富鋅涂料為例，目前通用的環(huán)氧富鋅涂料由樹脂，鋅粉等填料及輔助材料所組成。依據(jù)經(jīng)典的涂膜腐蝕失效機理，在腐蝕介質(zhì)中涂膜的腐蝕失效通常有三種形式一是涂層與基體的附著力差，出現(xiàn)脫落；二是涂層自身受到酸、堿、鹽等介質(zhì)的侵蝕而喪失了對基體的保護；三是涂層存在缺陷(如針孔)或涂層抗?jié)B性差，象Na+、Cl-等離子可以通過擴散，從而使涂層的電阻大大下降造成局部腐蝕。環(huán)氧富鋅涂層表面抗劃傷性能主要取決于涂層表面顯微及耐磨性能。通常提高涂膜耐海水腐蝕性、抗劃傷性性能的主要途徑是采用高性能樹脂和高品質(zhì)填料及輔料等。聚有機硅氧烷涂料，因其具有獨特的增水性、增水遷移性而被用作新一代抗氯離子腐蝕材料。由于聚有機硅氧烷涂料中存在大量增水性的低聚物和小分子團，使得硅橡膠表面與水分子之間的作用力小于水分子的內(nèi)聚力，水分子形成大于90°的潤濕角，水膜無法展開，呈現(xiàn)不連續(xù)的水珠狀態(tài)而具有增水性；有機硅氧烷膠是以具有羥基封端的聚二甲基硅氧烷為基膠，其中一般都不同程度的含有未交聯(lián)的低分子量硅氧燒鏈段，這些低分子對有機硅氧烷膠起到增水性遷移與恢復(fù)的作用。在有機硅氧烷涂料中加入一定量的納米填料，可以提高其綜合性能，如機械性能，尤其是抗氯離子滲透性能等。曾有報道指出納米填料可采用高土、活性碳酸鈣、硅灰石、炭黑、、白炭黑、粘土、云母等。還有人采用納米級氣相白炭黑(納米SiO2)來提高有機硅氧烷涂料的抗紫外線老化和熱老化。也有人采用納米碳酸鈣來提高有機硅氧烷涂膜的機械性能。但在有關(guān)采用納米復(fù)合有機硅氧烷涂料提高海洋涂料抗氯離子滲透性能方面尚缺乏相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種抗氯離子腐蝕納米復(fù)合有機硅氧烷涂料的制備方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案一種抗氯離子腐蝕的納米復(fù)合有機硅氧烷涂料的制備方法，包括下列步驟a.使有機硅氧烷基膠在有機溶劑二甲苯中完全溶解形成膠液，所述有機硅氧烷基膠與所述有機溶劑二甲苯的重量比為8∶2；b.用有機表面活性劑月桂酸鈉對納米粉體進行包覆處理，表面活性劑月桂酸鈉的用量是納米粉體重量的6～8％，納米粉體的用量是步驟a所述膠液重量的2～6％，所述納米粉體是氧化硅、氧化鎂、氧化鈦和硫酸鋇四種納米粉體的組合物，其中氧化硅∶氧化鎂∶氧化鈦∶硫酸鋇的重量比1∶1∶2∶2，所述納米粉體的粒徑為20～60nm，在真空密煉機中將所述納米粉體分批逐次加入到膠液中進行密煉；c.密煉后的膠液經(jīng)脫氧除氣，然后加入少量分散劑、偶聯(lián)劑和有機錫催化劑，其中分散劑的用量是納米粉體重量的4～6％，偶聯(lián)劑的用量是納米粉體重量的4～6％，有機錫催化劑的用量是納米粉體重量的0.4～0.5％；d.經(jīng)步驟c處理的膠液被高速分散，并依次分別加入氧化硅高速分散30分鐘，加入氧化鎂高速分散20分鐘，加入氧化鈦高速分散20分鐘，加入硫酸鋇高速分散30分鐘，最后過濾濾出漿液即得產(chǎn)品。
步驟a中所述有機硅氧烷基膠是羥基封端的聚二甲基硅氧烷，分子量為20000。
步驟b中所述納米粉體的粒徑為30～50nm。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明工藝簡單，納米粉體在涂層中高效分散，不僅可以充分發(fā)揮材料納米化后表現(xiàn)的電、熱等方面的優(yōu)異特性，還可有效填充涂層的針孔，顯著減少涂層中的各種缺陷的形成，從而顯著提高了有機硅氧烷涂料抗氯離子腐蝕的性能。
具體實施例方式
通過實施例對本發(fā)明進一步詳細描述，一種抗氯離子腐蝕的納米復(fù)合有機硅氧烷涂料的制備方法，包括下列步驟a.使有機硅氧烷基膠在有機溶劑二甲苯中完全溶解形成膠液，所述有機硅氧烷基膠與所述有機溶劑二甲苯的重量比為8∶2；b.用有機表面活性劑月桂酸鈉對納米粉體進行包覆處理，表面活性劑月桂酸鈉的用量是納米粉體重量的6～8％，納米粉體的用量是步驟a所述膠液重量的2～6％，所述納米粉體是氧化硅、氧化鎂、氧化鈦和硫酸鋇四種納米粉體的組合物，其中氧化硅∶氧化鎂∶氧化鈦∶硫酸鋇的重量比1∶1∶2∶2，所述納米粉體的粒徑為20～60nm，在真空密煉機中將所述納米粉體分批逐次加入到膠液中進行密煉；c.密煉后的膠液經(jīng)脫氧除氣，然后加入少量分散劑、偶聯(lián)劑和有機錫催化劑，其中分散劑的用量是納米粉體重量的4～6％，偶聯(lián)劑的用量是納米粉體重量的4～6％，有機錫催化劑的用量是納米粉體重量的0.4～0.5％；d.經(jīng)步驟c處理的膠液被高速分散，并依次分別加入氧化硅高速分散30分鐘，加入氧化鎂高速分散20分鐘，加入氧化鈦高速分散20分鐘，加入硫酸鋇高速分散30分鐘，最后過濾濾出漿液即得產(chǎn)品。步驟a中所述有機硅氧烷基膠是羥基封端的聚二甲基硅氧烷，分子量為20000。步驟b中所述納米粉體的粒徑為30～50nm。在有機硅氧烷涂料中加入納米功能粉體的量為重量百分比2～15％，最佳為3～6％。
實施例一(1)取有機硅氧烷烷基膠80g溶于20克有機溶劑二甲苯中，形成基膠液；(2)預(yù)先準備好用有機表面處理劑月桂酸鈉進行包覆處理的納米粉體，使納米粉體表面改性，易于與膠液復(fù)合和聚合；月桂酸鈉的加入量為納米粉體重量的6％，即0.144g；納米粉體為氧化硅、氧化鎂、氧化鈦、硫酸鋇四種粉體的組合，其總重量為膠液重量的2.4％，即2.4g；其時四種粉體按1∶1∶2∶2的比例分配，氧化硅的用量為0.4g、氧化鎂的用量為0.4g、氧化鈦的用量為0.8g、硫酸鋇的用量為0.8g；納米粉體的粒徑分別為SiO2為20nm，MgO為50nm，TiO2為50nm，BaSO4為60nm；并在真空密煉機中，粉體分批逐次加入膠液進行密煉；(3)經(jīng)過密煉后，脫氧除氣，然后在上述膠液中加入少量分散劑、偶聯(lián)劑和有機錫催化劑；分散劑的加入量為0.120g；偶聯(lián)劑的加入量也為0.120g；有機錫催化劑的加入量為0.012g；(4)將上述膠液進行高速分散，依次加入氧化硅0.4g，高速分散30分蝕；加入氧化鎂0.4g，高速分散20分鐘；加入氧化鈦0.8g，高速分散20分鐘；最后加入硫酸鋇0.8g，高速分散30分鐘；最終經(jīng)過濾，濾出漿液，即得抗氯離子腐蝕納米復(fù)合有機硅氧烷涂料。
實施例二(1)取有機硅氧烷烷基膠80g溶于20克有機溶劑二甲苯中，形成基膠液；(2)預(yù)先準備好用有機表面處理劑月桂酸鈉進行包覆處理的納米粉體，使納米粉體表面改性，易于與膠液復(fù)合和聚合；月桂酸鈉的加入量為納米粉體重量的8％，即0.48g；納米粉體為氧化硅、氧化鎂、氧化鈦、硫酸鋇四種粉體的組合，其總重量為膠液重量的6％，即6.0g；其時四種粉體按1∶1∶2∶2的比例分配，氧化硅的用量為1.0g、氧化鎂的用量為1.0g、氧化鈦的用量為2.0g、硫酸鋇的用量為2.0g；納米粉體的粒徑分別為SiO2為20nm，MgO為50nm，TiO2為50nm，BaSO4為60nm；并在真空密煉機中，粉體分批逐次加入膠液進行密煉；(3)經(jīng)過密煉后，脫氧除氣，然后在上述膠液中加入少量分散劑、偶聯(lián)劑和有機錫催化劑；分散劑的加入量為0.30g；偶聯(lián)劑的加入量也為0.30g；有機錫催化劑的加入量為0.030g；(4)將上述膠液進行高速分散，依次加入氧化硅1.0g，高速分散30分蝕；加入氧化鎂1.0g，高速分散20分鐘；加入氧化鈦2.0g，高速分散20分鐘；最后加入硫酸鋇2.0g，高速分散30分鐘；最終經(jīng)過濾，濾出漿液，即得抗氯離子腐蝕納米復(fù)合有機硅氧烷涂料。
實施例1、2中，所用分散劑為EFKA5010，所用偶聯(lián)劑為HY560。
實施例1-2列表

將上述實施例中所制得的抗氯離子腐蝕納米復(fù)合有機硅氧烷涂料均勻噴涂于熱鍍鋅板上，經(jīng)24小時在室溫下固化成膜，對該樣品的性能評價試驗的測試結(jié)果見下表1(實施例制備的涂膜樣板與常規(guī)環(huán)氧富鋅涂膜板性能進行對比)。
表1環(huán)氧富鋅涂膜耐鹽霧和劃傷性能評價

從試驗結(jié)果可見，經(jīng)抗氯離子腐蝕納米復(fù)合有機硅氧烷涂膜，其耐氯離子腐蝕性能可得到顯著提高。
以上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種抗氯離子腐蝕的納米復(fù)合有機硅氧烷涂料的制備方法，包括下列步驟a.使有機硅氧烷基膠在有機溶劑二甲苯中完全溶解形成膠液，所述有機硅氧烷基膠與所述有機溶劑二甲苯的重量比為8∶2；b.用有機表面活性劑月桂酸鈉對納米粉體進行包覆處理，表面活性劑月桂酸鈉的用量是納米粉體重量的6～8％，納米粉體的用量是步驟a所述膠液重量的2～6％，所述納米粉體是氧化硅、氧化鎂、氧化鈦和硫酸鋇四種納米粉體的組合物，其中氧化硅∶氧化鎂∶氧化鈦∶硫酸鋇的重量比1∶1∶2∶2，所述納米粉體的粒徑為20～60nm，在真空密煉機中將所述納米粉體分批逐次加入到膠液中進行密煉；c.密煉后的膠液經(jīng)脫氧除氣，然后加入少量分散劑、偶聯(lián)劑和有機錫催化劑，其中分散劑的用量是納米粉體重量的4～6％，偶聯(lián)劑的用量是納米粉體重量的4～6％，有機錫催化劑的用量是納米粉體重量的0.4～0.5％；d.經(jīng)步驟c處理的膠液被高速分散，并依次分別加入氧化硅高速分散30分鐘，加入氧化鎂高速分散20分鐘，加入氧化鈦高速分散20分鐘，加入硫酸鋇高速分散30分鐘，最后過濾濾出漿液即得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種抗氯離子腐蝕的納米復(fù)合有機硅氧烷涂料的制備方法，其特征是步驟a中所述有機硅氧烷基膠是羥基封端的聚二甲基硅氧烷，分子量為20000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種抗氯離子腐蝕的納米復(fù)合有機硅氧烷涂料的制備方法，其特征是步驟b中所述納米粉體的粒徑為30～50nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐磨耐腐蝕納米復(fù)合環(huán)氧富鋅涂料的制備方法，其特征是步驟c中所述納米級功能粉體的用量是所述環(huán)氧富鋅涂料本體重量的3～6％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗氯離子腐蝕的納米復(fù)合有機硅氧烷涂料的制備方法，本發(fā)明選用羥基封端的聚二甲基硅氧烷作為有機硅氧烷涂料的基膠在其中加入經(jīng)有機表面活性劑包覆處理的納米功能粉體，所述納米功能粉體是氧化硅、氧化鎂、氧化鈦和硫酸鋇四種納米粉體的組合物。最終得到了一種抗氯離子腐蝕的納米復(fù)合有機硅氧烷涂料。本發(fā)明制備的抗氯離子腐蝕納米復(fù)合有機硅氧烷涂膜其耐氯離子腐蝕性能得到了顯著提高。
文檔編號C09D5/08GK1847341SQ20061002528
公開日2006年10月18日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者鐘慶東, 施利毅, 方建慧, 張劍平, 孫建 申請人:上海電力學院