一种复合防腐涂料及其涂装方法和应用与流程

本发明涉及涂层保护，具体涉及一种复合防腐涂料及其涂装方法和应用。

背景技术：

1、常规双组分涂料配方，一般向环氧树脂、环氧酚醛树脂等中添加填料、流平剂、消泡剂等形成组分一，环氧固化剂为组分二。涂装前，双组份按比例混合、熟化，在涂装到被保护体表面。

2、常用的填料有碳酸钙、重晶石粉、滑石粉、高岭土、多孔粉石英(二氧化硅)、白碳黑、沉淀硫酸钡、云母粉等。这样的目的是既可以碱少树脂用量，降低生产成本，还对涂膜的化学性能起增强防锈、抗湿、阻燃性等辅助作用。

3、另外，也已经发现，一些金属例如锌可以加入底漆中有助于改善涂料的防腐蚀性。在涂料发挥防腐蚀作用时，例如锌的金属可以充当牺牲阳极材料以保护成为阴极的钢或铁基材。

4、例如，cn104603213a提出了一种防腐蚀的含锌底漆组合物，其包含硅酸盐/酯基粘合剂体系、锌颗粒、空心玻璃微球以及导电颜料。该专利中希望以成本有效和限制所加入的锌的量的方式改善耐腐蚀性。

5、cn106068310a也提出了在多种粘合剂体系中加入锌颗粒的方案。

6、cn104745044a中提出了使用活化技术的富锌底漆，其中在基体树脂中加入锌粉。

7、此外，在有机锌基的环氧富锌涂料中，还特别添加高含量的锌粉(一般>70％)，以提升性能，包括(1)鳞片状或粉状的锌粉的搭接或重叠，起到增加腐蚀介质渗透距离的作用；(2)铁与锌的表面接触中，锌起到牺牲阳极作用；(3)锌与腐蚀介质作用，可以生成碱式碳酸锌、氧化锌等，这些弱碱性产物阻塞涂层微孔隙或破损处，并能一定程度上实现自愈合。但也存在锌粉含量过高时影响涂层致密性和结合力、成本上升等问题。且在传统涂料配方中，填料和锌粉等之间主要都是与渗入涂层内的腐蚀介质起化学反应，起到辅助作用。它们相互之间没有联合增效的反应作用效果。

8、现有技术，如张彦军等在《氟橡胶防腐涂料的研究》(涂料工业，2005，第10期)论文中对涂料各组分功能有相应介绍，边洁等在《金属腐蚀防护有机涂料的研究进展》(材料科学与工程学报，2003，第85期)中，阐述“表面保护又可分成四种类型:1.金属表面涂敷有机涂层；2.金属表面镀敷耐蚀金属或合金层；3.改变金属表面层的成分；4.使金属表面形成化学转化膜。其中有机涂层防护是将耐蚀有机涂料涂敷在金属表面，经固化成膜后具有屏蔽、缓蚀和电化学保护三方面的作用，因其施工方便，防腐效果好而得到广泛应用。”但将金属表面改性、有机涂层改性等功能结合的有机涂层未见有相应报道。

9、中国专利《一种双组份碳纳米管型环氧富锌涂料》公开号cn111675928a，介绍了一种含碳纳米管的环氧富锌涂料；《一种纳米改性环氧富锌涂料》公开号cn108117816a，介绍了纳米氧化锌改性的环氧涂料；《一种高性能、低锌含量的环氧富锌涂料及其制备方法》公开号cn110054967b介绍了mn粉、磷酸锰粉替代锌粉的提升涂料耐蚀性能方法。但以上的大量专利都是基于降低或替代锌粉含量、或者提高锌粉本身性能的涂料改性方法。没有涉及通过金属表面改性结合锌粉、其他添加填料的复合涂料体系，也没有涉及在腐蚀介质溶液的渗透入涂层作用后，上述的改性组分、锌粉、其他添加填料通过离子化形成的组合成分，起到二次缓蚀协同作用。

技术实现思路

1、为了解决含锌粉的有机锌涂料锌粉含量高、成本高以及传统涂料配方中，改性组分、填料和锌粉之间不具有缓蚀协同效应作用效果等问题，本发明的目的一是提供一种复合防腐涂料；目的二是提供一种复合防腐涂料的涂装方法；目的三是提供该复合防腐涂料的应用。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种复合防腐涂料，包括重量比为(0.01～0.05)：1：(0.2～0.3)的第一组分、第二组分和第三组分，其中：

4、第一组分为镧系金属硝酸盐溶液；

5、第二组分包括以下按重量份数计的原料：环氧树脂或环氧酚醛树脂1份、腐蚀控制成分0.02～0.07份、颜填料1.35～2.0份、消泡剂0.02～0.03份、分散剂0.01～0.02份和流平剂0.01～0.02份；

6、第三组分为环氧固化剂。

7、进一步地，所述镧系金属硝酸盐溶液的分子式为ln(no3)3.nh2o，式中n＝5～7，ln＝la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er或tm。

8、优选地，所述镧系金属硝酸盐溶液的浓度为0.1％～30％。

9、作为本发明的进一步优化或/和改进，所述腐蚀控制成分按重量份数计，包括以下组分：锌粉0.01～0.02份、硅酸钠粉末0.01～0.05份。

10、作为本发明的进一步优化或/和改进，所述锌粉为鳞片状，细度<30um，金属锌含量>96％；所述硅酸钠粉末为球状、针状或纤维状，细度为0.01～20um。

11、作为本发明的进一步优化或/和改进，所述颜填料按重量份数计，包括以下组分：硫酸钡0.6～0.75份，滑石粉0.2～0.35份，硅灰石粉0.25～0.3份，云母粉0.3～0.45份，气相二氧化硅0.003～0.005份。

12、作为本发明的进一步优化或/和改进，所述环氧固化剂按重量份数计，包括1份改性芳香胺类固化剂和0.8～1份酚类固化剂。

13、作为本发明的进一步优化或/和改进，所述第二组分的制备方法为将1重量份的环氧树脂或环氧酚醛树脂、0.02～0.03重量份的消泡剂、0.01～0.02重量份的分散剂和0.01～0.02重量份的流平剂混合均匀，在搅拌条件下加入1.35～2.0重量份的颜填料，混合均匀后研磨，再加入0.02～0.07重量份的腐蚀控制成分分散均匀，得到第二组分。

14、本发明还提供了一种复合防腐涂料的涂装方法，包括以下步骤：

15、s1，对钢铁基材表面进行清洁，喷砂或喷丸除锈，除锈等级达到2.5a级，表面锚纹度控制在40～60um；

16、s2，向钢铁基材表面多次喷涂镧系金属硝酸盐溶液，直至干燥后管体表面的膜层厚度达到10～20um；

17、s3，制备混合涂料；

18、s4，采用涂刷或喷涂方式在s2的管体表面一次或多次涂覆树脂涂料，直至固化后形成厚度为100～200um的复合防腐涂层。

19、进一步地，所述混合涂料包括第二组分与第三组分，所述第二组分包括以下按重量份数计的原料：环氧树脂或环氧酚醛树脂1份、腐蚀控制成分0.02～0.07份、颜填料1.35～2.0份、消泡剂0.02～0.03份、分散剂0.01～0.02份和流平剂0.01～0.02份；所述第三组分为环氧固化剂；

20、所述混合涂料的制备方法为：将第二组分与第三组分以1：(0.2～0.3)的重量比混合，搅拌均匀，并熟化20分钟～40分钟，形成混合涂料。

21、进一步地，步骤s2中，干燥方式采用自然干燥或低温烘干，其中低温烘干的温度为20～60℃；

22、步骤s4一次或多次涂覆混合涂料后，优选地采用常温固化或低温加热固化，低温加热固化的温度控制在60℃以内。

23、本发明的反应机理为：

24、第一组分在钢铁基材表面成致密镧系硝酸盐膜，起到表面改性作用；第二组分、第三组分在钢铁基材表面形成低含锌、硅酸钠的树脂层；且第一组分层与树脂层可以相互间紧密结合，又可在腐蚀介质环境中的腐蚀过程，形成ln3+-zn2+-sio32-的沉淀型保护膜层，游离的ln3+、zn2+还有杀灭抑制硫酸盐还原菌(srb)等腐蚀性细菌的作用，产生二次防腐、杀菌的后效性作用。

25、采用上述技术方案，本发明的优点如下：

26、1.本发明提供的这种复合防腐涂层在涂装过程中，向清洁的钢铁基材表面喷涂镧系金属硝酸盐溶液，再采用涂刷或喷涂方式在钢铁基材表面涂覆第二组份和第三组分形成的混合涂料，固化后形成复合防腐涂层。这种复合防腐涂层可以在碳钢表面形成薄而致密的fe-ln(no3)3金属盐保护层和有机树脂层。

27、2.在腐蚀介质中，涂层内的锌粉和硅酸钠会成为离子态，在含有ln3+的环境下，添加的zn2+-sio32-与ln3+结合，对碳钢腐蚀具有显著抑制作用。

28、3.本发明提供的这种复合防腐涂层在腐蚀环境中，复合防腐涂层有效成分会与水反应，生成ln3+—zn2+—sio32-的沉淀型保护膜层，保证了复合防腐涂层有效隔绝腐蚀介质，并起到弥补涂层物理微针孔缺陷作用，有效克服了有机树脂类涂层在高腐蚀油水介质中应用的常见问题。

29、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。