一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料及其制备方法与流程

本发明属于化工涂料，涉及了一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、电网设备长期处于户外环境，受到长时间户外因素的影响电网设备容易发生腐蚀，例如主变压器、电压互感器、电流互感器、隔离开关等设备，因锈蚀导致性能不断劣化，存在严重的安全隐患，浪费大量的人力、物力、能源等资源。

2、现有技术中，为应对这些腐蚀情景，目前大多数电网设备采用热浸锌的方法进行防腐，然而热浸锌防腐工艺需锌锭长时间保持于500℃的熔融状态，此工艺能耗较高，且此工艺涉及锌蒸汽，对环境与人身健康也有负面作用；

3、传统的热镀锌防腐工艺面临技术转型，电网设备大量使用的热浸镀锌防腐策略也面临技术升级，需要一种能耗低、环保安全、防腐性能优异的新型防腐涂料；传统的有机防腐体系配套涂层，虽然其涂敷过程的能耗较低，但涂层的耐磨性能和耐冲击性能较差，电网杆塔等设备在运输和安装过程中，容易因刮蹭掉漆而丧失防腐性能，因此有机防腐体系在电网中应用也相对较少；另外，一些地方的电网设备，长期处于盐碱地等高腐蚀环境中，且该地区风沙较大容易对涂层造成磨损，在两种因素共同作用下，传统的有机涂层和镀锌防腐已不能满足电网设备的防腐要求。

4、在中国专利(专利号cn202211092388.3)中，利用巯基改性有机-无机杂化溶胶和植酸/环氧改性有机-无机杂化溶胶制备了一种聚合物陶瓷型涂层材料，具有高硬度、高附着力、抗腐蚀、抗粘附等多种特性功能，但此涂层的缺点是属于亲水涂层，一定程度上加快了水对于涂层的侵蚀作用。

5、在中国专利(专利号cn202211092388.3)中，利用巯基改性有机-无机杂化溶胶和植酸/环氧改性有机-无机杂化溶胶制备了一种聚合物陶瓷型涂层材料，具有高硬度、高附着力、抗腐蚀、抗粘附等多种特性功能；但此涂层属于亲水涂层，一定程度上加快了水对于涂层的侵蚀作用。

6、在中国专利(专利号cn202111436064.2)中，利用聚硅氮烷与无机填料制备一种耐1300℃高温的聚合物转化陶瓷涂层；具备低成本、易施工、耐高温、耐腐蚀等特点，但其缺点是工艺较为复杂且烧结温度较高，耗能偏大。

7、在中国专利(专利号cn201610957292.7)中，以聚合物为基体，将熔融粒子装机在聚合物基体表面来制备纳米陶瓷涂层；一定程度上改善了聚合物耐热性能差的缺陷。但其缺点是工艺较为复杂，熔融态粒子对处理时机有限制。

8、目前的涂料一般存在如下短板：1.防腐填料与聚合物基体的兼容问题，兼顾防腐性能与涂料机械性能、加工性能等；2.通过陶瓷烧结的方式，克服聚合物防腐性能差、耐久度低等性能的缺陷。3.通过复杂、高能耗的工艺流程制备防腐涂料时，提高了技术难度与成本。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明目的是提出了一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料及其制备方法。

2、本发明的技术方案是：本发明所述的一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料，所述聚合物陶瓷自修复防腐涂料的各组分按重量计为：聚硅氮烷树脂50-70份、填料20-30份、纳米粉料20-30份、防腐粉料20-30份、助剂2-4份、溶剂40-60份、去离子水30-50份。

3、进一步的，所述填料为氧化镁、氧化铝、氧化锆及碳酸钙中的一种或多种。

4、进一步的，所述纳米粉料为气相纳米二氧化硅及纳米氢氧化铝中的一种或多种。

5、进一步的，所述防腐粉料为锌粉。

6、进一步的，所述助剂为kh-570、byk-035、微晶石蜡、及sp-2中的一种或多种。

7、进一步的，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、异丙醇中的一种或多种。

8、进一步的，一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料的制备方法，其操作步骤如下：

9、步骤(1)：清洗所有即将用于盛放配料的容器以及设备工具；

10、步骤(2)：在容器中按比例加入去离子水及乙二醇(3:5)，使用搅拌器进行搅拌，转速400-600r/min，持续搅拌30min；

11、步骤(3)：搅拌结束后，将纳米粉料分多组缓慢加入到容器中，使用搅拌器搅拌，转速提升至1000-1200r/min，持续搅拌20min-30min，直至粉体分散均匀；

12、步骤(4)：搅拌结束后，将防腐粉料分多组缓慢加入到容器中，同时加入助剂，使用搅拌器搅拌，转速降低至800-900r/min，持续搅拌20min-30min，直至粉体分散均匀；

13、步骤(5)：将溶液进行干燥，从而获得干燥后的改性混合粉体；

14、步骤(6)：按比例将干燥后的改性混合粉体、填料及聚硅氮烷树脂放入开炼机中初混3-4h，从而获得预制胶；

15、步骤(7)：将预制胶通过真空捏合机进行密炼20min-30min，充分分散；

16、步骤(8)：将分散胶通过三辊研磨机进行研磨20min-30min，获得基胶；

17、步骤(9)：将基胶、溶剂放入搅拌机进行混合分散，持续搅拌40-60min，获得基础涂料；

18、步骤(10)：将获得的基础涂料喷涂或侵涂在被保护金属表面后，125℃下固化30min；随后在250℃-600℃下热处理，获得聚合物陶瓷自修复防腐涂料。

19、本发明的有益效果是：本发明在具备基础涂层强度等性质的前提下，有良好的防腐效果，可适应于多种环境，应用于多种领域，既保证了涂料的功能性，也延长了涂料在恶劣环境下的使用寿命。

技术特征：

1.一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料,其特征在于，所述聚合物陶瓷自修复防腐涂料的各组分按重量计为：聚硅氮烷树脂50-70份、填料20-30份、纳米粉料20-30份、防腐粉料20-30份、助剂2-4份、溶剂40-60份、去离子水30-50份。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料,其特征在于:所述填料为氧化镁、氧化铝、氧化锆及碳酸钙中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料,其特征在于:所述纳米粉料为气相纳米二氧化硅及纳米氢氧化铝中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料,其特征在于:所述防腐粉料为锌粉。

5.根据权利要求1所述的一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料,其特征在于:所述助剂为kh-570、byk-035、微晶石蜡及sp-2中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、异丙醇中的一种或多种。

7.如权利要求1-6任意一项所述的一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料的制备方法，其特征在于，其操作步骤如下：

8.根据权利要求7所述的一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述去离子水与乙二醇的比例是：3:5。

9.根据权利要求7所述的一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述搅拌器二次搅拌的转速提升至1000-1200r/min，持续搅拌的时间是20min-30min；

10.根据权利要求7所述的一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料的制备方法，其特征在于：在步骤(6)中，所述固化及热处理的过程：在125℃的温度下固化30min；随后在250℃-600℃下进行热处理。

技术总结本发明公开了一种聚合物陶瓷自修复防腐涂料及其制备方法；属于化工涂料技术领域，包括聚硅氮烷树脂、填料、纳米粉料、防腐粉料、助剂、溶剂及去离子水等；其制备步骤：清洗容器加入去离子水及乙二醇进行搅拌；加入纳米粉料二次搅拌，加入防腐粉料三次搅拌，将溶液干燥后获得改性混合粉体；将改性混合粉体、填料及聚硅氮烷树脂初混获得预制胶，将预制胶进行分散、研磨获得基胶；将基胶、溶剂进行混合分散、搅拌，获得基础涂料；将获得的基础涂料喷涂在被保护金属表面后进行固化并热处理，最终获得聚合物陶瓷自修复防腐涂料。本发明配置成的涂料，重点结合了陶瓷烧结机制对原料中的功能粉料进行优化处理，优选原料的配比，从而提供良好的防腐性能。技术研发人员：秦娜,田斌,张晓朋,林晓明,蒙春玲,唐铮,朱晓东,王康,郝明珠,史哲欣,高彤,郭跃平,赵悦菊,马慧博受保护的技术使用者：国网山西省电力公司太原供电公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18