水性重防腐涂料及其制备方法与流程

本技术涉及重防腐涂料的，特别是涉及一种水性重防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、输电塔和电力线路作为高压电网的重要组成部分，通常暴露于潮湿、高温、寒冷等恶劣的自然环境中进而发生严重腐蚀问题，其安全运行离不开有效的腐蚀运维措施。在输电塔和电力线路腐蚀运维方面，运维策略已逐渐从单一设施腐蚀调研与运维向全线路、典型线路、多位置腐蚀运维转变，使得腐蚀运维设备也需具备抵抗复杂腐蚀环境的性能要求。对于面临严苛腐蚀环境的腐蚀运维设备与高压电网，在其表面涂覆防腐涂料以形成防腐涂层是最为经济、高效和简便的防腐手段。其中，重防腐涂料（heavy-duty coating）是指能在相对苛刻的腐蚀环境中应用，并具有长效防腐寿命的一类防腐涂料。

2、目前，重防腐涂料主要由防锈颜填料和有机溶剂型树脂复配而成。传统的防锈颜填料主要有滑石粉、钛白粉、玻璃鳞片和锌粉等。其中，滑石粉和钛白粉的防腐蚀作用单一；玻璃鳞片因碱性氧化物的含量高而导致耐化学腐蚀和耐候性能不佳；锌粉虽可以起到阴极保护作用，但其屏蔽性能不足，且锌粉在重防腐涂料中的质量占比在60%-85%之间，会对涂层性能产生较大影响。同时，有机溶剂型树脂在施工和使用过程中会排放大量挥发性有机化合物（volatile organic compounds, voc），对环境和人体造成威胁，不能满足绿色环保的发展要求。水性涂料将有机溶剂型树脂更换为水性树脂，因其环境友好性而备受青睐。但是，大部分水性涂料的耐候性和防腐蚀性不够理想，无法满足重防腐涂料的要求。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种水性重防腐涂料及其制备方法，以克服大部分水性涂料的耐候性和防腐蚀性不够理想，无法满足重防腐涂料的要求的问题。

2、本技术的上述目的是通过如下技术方案进行实现的：

3、本技术第一方面，提供一种水性重防腐涂料，包括如下重量份的原料：

4、碳钛笼树脂40份~60份、

5、改性玄武岩鳞片15份~25份、

6、水20份~30份、以及

7、功能助剂7份~16份；

8、其中，所述碳钛笼树脂包括无机纳米颗粒以及接枝于所述无机纳米颗粒表面的丙烯酸分子链；

9、所述改性玄武岩鳞片包括玄武岩鳞片、硅烷偶联剂和石墨烯。

10、在其中一个实施例中，所述改性玄武岩鳞片包括如下重量份的原料：

11、玄武岩鳞片10份~15份、

12、硅烷偶联剂3份~6份、以及

13、石墨烯2份~4份。

14、在其中一个实施例中，所述玄武岩鳞片包括橄榄玄武岩鳞片和紫苏辉石玄武岩鳞片中的一种或多种。

15、在其中一个实施例中，所述玄武岩鳞片的径厚比≥12。

16、在其中一个实施例中，所述石墨烯包括多晶石墨烯、氧化石墨烯、氮化石墨烯和还原氧化石墨烯中的一种或多种。

17、在其中一个实施例中，所述石墨烯的径厚比≥2000。

18、在其中一个实施例中，所述碳钛笼树脂中的无机纳米颗粒包括二氧化钛纳米颗粒。

19、在其中一个实施例中，所述碳钛笼树脂的数均分子量≥60000，重均分子量≥100000。

20、在其中一个实施例中，所述碳钛笼树脂的voc含量≤25%。

21、在其中一个实施例中，所述碳钛笼树脂的固含量为48%~50%。

22、在其中一个实施例中，所述功能助剂包括蜡质定向排列剂、防闪锈剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂和流平剂中的一种或多种。

23、在其中一个实施例中，所述功能助剂包括如下重量份的组分：

24、蜡质定向排列剂2份~3份、

25、防闪锈剂1份~3份、

26、分散剂1份~3份、

27、消泡剂1份~2份、

28、增稠剂0.5份~1份、

29、成膜助剂1份~3份、以及

30、流平剂0.5份~1份。

31、在其中一个实施例中，所述蜡质定向排列剂包括byk-8421、xh-199和p2100w中的一种或多种。

32、在其中一个实施例中，所述防闪锈剂包括hy-79和r-755中的一种或多种。

33、在其中一个实施例中，所述流平剂包括氟碳改性丙烯酸酯类流平剂和有机硅类流平剂中的一种或多种。

34、本技术第二方面，提供一种如上所述的水性重防腐涂料的制备方法，其包括以下步骤：

35、混合玄武岩鳞片、石墨烯、硅烷偶联剂和水，制备第一浆料；

36、对所述第一浆料进行静置处理和烘干处理，制备改性玄武岩鳞片；

37、混合所述改性玄武岩鳞片、水、功能助剂和碳钛笼树脂，制备所述水性重防腐涂料。

38、在其中一个实施例中，对所述第一浆料进行静置处理和烘干处理，包括以下步骤：

39、使所述第一浆料于70℃~100℃下静置2h~4h，并于200℃~300℃下烘干4h~8h。

40、在其中一个实施例中，混合所述改性玄武岩鳞片、水、功能助剂和碳钛笼树脂，包括以下步骤：

41、混合所述改性玄武岩鳞片、水、分散剂、成膜助剂和防闪锈剂，于300rpm~500rpm的转速下搅拌20min~30min，制备第二浆料；

42、混合所述第二浆料和所述碳钛笼树脂，于300rpm~500rpm的转速下搅拌20min~30min，制备第三浆料；

43、混合所述第三浆料、蜡质定向排列剂、消泡剂和流平剂，于800rpm~1000rpm的转速下搅拌40min~50min，制备第四浆料；

44、于300rpm~500rpm的转速下，在所述第四浆料中加入增稠剂，并将ph调节至7~9，制备所述水性重防腐涂料。

45、本技术至少具有以下有益效果：

46、玄武岩鳞片是一种利用物理阻隔作用实现防腐功能的无机碱性防锈颜填料，具有优异的化学稳定性，并且碱性氧化物含量明显低于玻璃鳞片，具有极佳的耐化学腐蚀性和耐老化性。但是，玄武岩鳞片的表面基团主要为亲水性的硅羟基，与水性树脂之间通常仅仅存在氢键作用和范德华力作用，并且玄武岩鳞片的的空间位阻作用使得硅羟基自身的反应活性较低，导致玄武岩鳞片和水性树脂之间难以形成高质量的界面结合作用，因此玄武岩鳞片在水性涂料中的应用受到很大的限制。

47、针对上述发现，本技术采用以玄武岩鳞片、硅烷偶联剂和石墨烯为原料的改性玄武岩鳞片，一方面，利用硅烷偶联剂的偶联改性作用，有效提升了玄武岩鳞片与碳钛笼树脂之间的相容性、交联性和界面结合能力，使得改性玄武岩鳞片能够稳定而均匀地分布于树脂基体中，从而发挥出优异的片层阻隔作用；另一方面，玄武岩鳞片与石墨烯的协同配合不仅克服了石墨烯难以分散的缺陷，而且能够形成层级互补、搭接互锁的“迷宫效应”，有效阻止或延缓了腐蚀介质的扩散和侵入，极大地降低防腐涂层的腐蚀穿透率。同时，碳钛笼树脂包括无机纳米颗粒以及接枝于无机纳米颗粒表面的丙烯酸分子链，形成了超支化的三维网状立体结构，与纯丙烯酸树脂相比具有更好的耐腐蚀性能、成膜稳定性和交联强度，并且具有一定的自修复能力，从而延长了涂料的防腐寿命。本技术的水性重防腐涂料由碳钛笼树脂、改性玄武岩鳞片和功能助剂等组分复配而成，表现出优异的重防腐性能，利用该水性重防腐涂料制备的防腐涂层的耐盐水时间达到42天以上，耐中性盐雾时间达到1000h以上。