玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物及其应用的制作方法

本申请涉及涂料，特别是涉及一种玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物及其应用。

背景技术：

1、在电力电网设备表面常涂敷有涂料用于防止腐蚀行为的发生，然而涂料服役过程中常出现老化行为。涂料老化是指涂料涂刷在物体表面后，受到自然因素以及材料本身性质的影响，出现性能逐渐降低的现象。老化对漆膜最直接的影响就是导致失光和变色，严重的老化会导致漆膜表面粉化，再严重的老化可能导致漆膜强度降低、开裂、起泡、龟裂、脱落等问题。涂层的老化在化学上是指主要成膜物质其基本成分受热的作用、光的作用、机械的作用、氧化剂或大气中氧等的影响，以及在水、酸和碱等作用条件下，发生降解和交联两类不可逆的化学反应，使有机涂膜的链状或网状结构的大分子渐渐降解为小分子，含有的如干性油（高不饱和度）醇酸树脂、古马隆树脂、含芳香环的环氧树脂、tdi型聚氨酯、酚醛树脂等都有黄变趋向。此外，涂层吸收紫外光，还会发生photo-fries重排，生成伯芳胺，近一步降解为黄变产物。

2、在高聚物基料中添加无机粉体填料，不仅可以降低高分子树脂材料的成本，更重要的是能提高材料的各种性能及稳定性，并赋予材料某些特殊的物理化学性能，如抗压、抗冲击、耐腐蚀、阻燃、绝缘性等等。涂料中的无机填料对涂层耐化学品腐蚀性能具有直接的影响。玄武岩是一种近几年在涂料领域作为功能填料进行研究的高新材料。玄武岩成分多为铁的氧化物、铝的氧化物等，非碱性氧化物成分含量较高，因此耐酸碱性等化学溶剂性能优异，化学稳定性和尺寸稳定性较高，具有较好的耐老化性能，其在涂料的防腐蚀作用机制除传统的填充效应、物理屏蔽、耐腐蚀、耐辐射、拉伸强度高、伸长率低弹性模等特点外，更是一种环保高新环保材料，其原料也更加廉价，可以进一步降低涂料污染和成本。然而，传统的采用玄武岩的涂料方案的耐老化和耐腐蚀性能还有待进一步提升。

技术实现思路

1、基于此，本申请提供一种耐老化和耐腐蚀性能优异的玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物及其制备方法和应用。

2、本申请的第一方面，提供一种玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物，包括以下重量份数的组分：

3、聚氨酯树脂         40份~50份、

4、改性玄武岩鳞片     5份~10份、

5、石墨烯             2份~3份、

6、第一硅烷偶联剂     1份~3份，以及

7、功能助剂           19份~35份；

8、所述改性玄武岩鳞片通过玄武岩鳞片在第二硅烷偶联剂的水解液中进行改性处理得到。

9、在其中一个实施例中，所述玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物还包括云母粉5份~20份。

10、在其中一个实施例中，所述聚氨酯树脂包括异氰酸酯的单组份聚氨酯树脂。

11、在其中一个实施例中，所述玄武岩包括橄榄玄武岩和紫苏辉石玄武岩中的一种或两种；及/或，

12、所述玄武岩鳞片的径厚比大于或等于12。

13、在其中一个实施例中，所述石墨烯包括多晶石墨烯、石墨烯氧化物和氮化石墨烯中的一种或多种；及/或，

14、所述石墨烯的径厚比大于或等于2000。

15、在其中一个实施例中，所述第一硅烷偶联剂包括kh550、kh560和kh570硅烷偶联剂中的一种或多种；及/或，

16、所述第二硅烷偶联剂包括kh550、kh560和kh570硅烷偶联剂中的一种或多种。

17、在其中一个实施例中，所述功能助剂包括溶剂、定向排列剂、分散剂、消泡剂和增稠剂中的一种或多种。

18、在其中一个实施例中，所述的玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物包括以下重量份数的组分：

19、聚氨酯树脂         40份~50份、

20、改性玄武岩鳞片     5份~10份、

21、石墨烯             2份~3份、

22、第一硅烷偶联剂     1份~3份、

23、云母粉             5份~20份、

24、溶剂               15份~25份、

25、定向排列剂         1份~2份、

26、分散剂             2份~3份、

27、消泡剂             0.5份~1份，以及

28、增稠剂             1份~2份；

29、可选地，所述溶剂包括甲苯、二甲苯、乙酸异丁酯、乙酸乙酯、乙酸辛酯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮和甲基己基酮中的一种或多种；

30、可选地，所述定向排列剂包括xh-09和moneng-1083中的一种或两种；

31、可选地，所述分散剂包括byk-170、byk-110和520s中的一种或多种；

32、可选地，所述消泡剂包括acp-1400、dowsil 102f和byk-066n中的一种或多种；

33、可选地，所述增稠剂包括amersol815、c-222和c-163中的一种或多种。

34、本申请的第二方面，提供一种玄武岩/聚氨酯树脂复合涂层，通过第一方面所述的玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物制备得到。

35、本申请的第三方面，提供一种电力电网设备，包括第二方面所述的玄武岩/聚氨酯树脂复合涂层。

36、通过研究发现，玄武岩鳞片的表面基团主要为亲水的硅羟基，在涂料中与树脂之间的界面结合方式仅以氢键和范德华力结合，这两种结合方式均不是化学键结合。同时，由于鳞片的空间位阻效应使得硅羟基自身的反应活性较低，因此难以使玄武岩鳞片与树脂之间具有高质量的界面结合行为。

37、基于此，上述玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物，首先通过利用第二硅烷偶联剂的水解液对玄武岩鳞片进行改性处理，第二硅烷偶联剂的水解物作为媒介桥梁接枝无极性的玄武岩鳞片，改变鳞片表面官能团使之与聚氨酯树脂之间形成以化学键连接的界面，并在涂料组合物中进一步加入第一硅烷偶联剂强化玄武岩鳞片与与树脂之间的界面结合行为。同时将改性玄武岩鳞片与石墨烯进行搭配作为功能填料可以兼具耐腐蚀和耐候双重作用，对涂层的各项力学性能也有促进作用，同时形成的“迷宫效应”有效屏蔽腐蚀介质的渗透，如此有效提升涂料体系的耐老化和耐化学腐蚀性能。

38、此外，该玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物制备的涂层还具有良好的硬度，力学性能较好。

技术特征：

1.一种玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物，其特征在于，包括以下重量份数的组分：

2.根据权利要求1所述的玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物，其特征在于，还包括云母粉5份~20份。

3.根据权利要求1所述的玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物，其特征在于，所述聚氨酯树脂包括异氰酸酯的单组份聚氨酯树脂。

4.根据权利要求1所述的玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物，其特征在于，所述玄武岩包括橄榄玄武岩和紫苏辉石玄武岩中的一种或两种；及/或，

5.根据权利要求1所述的玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物，其特征在于，所述石墨烯包括多晶石墨烯、石墨烯氧化物和氮化石墨烯中的一种或多种；及/或，

6.根据权利要求1所述的玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物，其特征在于，所述第一硅烷偶联剂包括kh550、kh560和kh570硅烷偶联剂中的一种或多种；及/或，

7.根据权利要求1~6任一项所述的玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物，其特征在于，所述功能助剂包括溶剂、定向排列剂、分散剂、消泡剂和增稠剂中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物，其特征在于，包括以下重量份数的组分：

9.一种玄武岩/聚氨酯树脂复合涂层，其特征在于，通过权利要求1~8任一项所述的玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物制备得到。

10.一种电力电网设备，其特征在于，包括权利要求9所述的玄武岩/聚氨酯树脂复合涂层。

技术总结本申请涉及一种玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物及其应用。所述玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物，包括以下重量份数的组分：聚氨酯树脂40份~50份、改性玄武岩鳞片5份~10份、石墨烯2份~3份、第一硅烷偶联剂1份~3份，以及功能助剂19份~35份；所述改性玄武岩鳞片通过玄武岩鳞片在第二硅烷偶联剂的水解液中进行改性处理得到。所述玄武岩/聚氨酯树脂复合涂料组合物的耐老化和耐腐蚀性能优异。技术研发人员：孙阔腾,蔡玮辰,王靓,谢伟权,于康健,唐鑫,张源,秦德军,周经中,莫柳军,薛鹏程,吕小辉,黎国根,叶祖科受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司柳州局技术研发日：技术公布日：2024/5/12