一种陶瓷专用抗腐蚀涂料及其制备方法与流程

本发明属于涂料，具体涉及一种陶瓷专用抗腐蚀涂料及其制备方法。

背景技术：

1、随着社会发展以及人民生活水平的提高，陶瓷用具在现代生活中的使用越来越广泛，不仅具有各式各样的种类，同时具有安全性高、美观性好的特点，在日常生活中占据着不可或缺的地位。但陶瓷用具质脆、易耗损，因此往往需要涂料涂层等作为保护膜，增强其表面强度，以延长使用寿命。

2、其中环氧树脂是一种具有两个及以上环氧基团的热固性聚合物，通常依靠其自身的环氧基团与各种固化剂能够产生交联反应生成网状结构，同时其本身具有附着力强、强度高和耐腐蚀强等特性，满足涂层所需，因此环氧树脂涂料广泛应用在涂料领域。其中水性环氧防腐涂料相较于溶剂型环氧涂料因其绿色环保性而备受关注，但其在与固化剂的交联反应中容易在环氧树脂涂层表面形成微孔，产生的孔隙会严重影响环氧树脂阻隔介质的能力，从而引发腐蚀。

3、另外水是引发腐蚀发生的重要因素之一，防腐涂料也常常应用于各种湿度较大的环境，如海洋、河流、下水道、多雨等恶劣环境条件，因此涂料的耐水性是评价其防腐性能的标准之一。涂层的耐水性越好，越容易阻隔水分子的渗透，可以极大地延缓腐蚀发生的时间，延长陶瓷使用寿命，但现有水性环氧防腐涂料存在耐水性差的问题，影响其在涂料领域中的广泛应用。而且现有技术为实现水性环氧树脂涂料的阻燃性，添加有大量阻燃剂，但大量阻燃剂的添加存在迁移渗出现象，同时也会使得涂料的综合性能尤其是涂料成膜之后的力学性能变差。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种陶瓷专用抗腐蚀涂料及其制备方法，通过添加改性硫脲作为环氧树脂涂料固化剂，提升了涂料的阻燃性能，保障涂料达到长期阻燃效果，同时添加有复合填料提升了涂料的耐水性和抗腐蚀性能。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种陶瓷专用抗腐蚀涂料，包括以下重量份原料：水性环氧树脂40~60份、改性硫脲3~8份、固化剂2~5份、改性复合填料5~15份、润湿剂1~3份、消泡剂1~2份、流平剂0.5~1份、分散剂0.1~0.5份；

4、所述改性硫脲为（2，4-二甲苯基）苯基氧化磷阻燃剂改性硫脲；所述改性复合填料为异氰酸根化纳米二氧化钛接枝酸化处理碳纤维后经新癸酸缩水甘油酯改性复合填料。

5、优选地，所述固化剂为间苯二甲胺；所述润湿剂为聚二甲基硅氧烷；所述消泡剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚中的一种；所述流平剂为聚丙烯酸钠；所述分散剂为byk-190或byk-191中的一种。

6、优选地，所述改性硫脲的制备方法包括以下步骤:

7、a、取苯基二氯化磷，加入间二甲苯和无水氯化铝，升温至65~80℃反应10~12h，反应物冷却至室温后加入8~12wt%的盐酸和苯水解，分出有机层，水层再用苯萃取，合并有机层，用去离子水洗涤，减压蒸除有机溶剂，制备得到（2，4-二甲苯基）苯基氧化磷阻燃剂；

8、b、取（2，4-二甲苯基）苯基氧化磷阻燃剂和硫脲于反应器中，加入去离子水，置于80~95℃水浴下冷凝回流，搅拌反应7~9h，反应结束后静置、洗涤、干燥、研磨，制备得到改性硫脲。

9、优选地，所述步骤a中苯基二氯化磷、间二甲苯和无水氯化铝的质量比为1：0.5~0.85：0.5~1。

10、优选地，所述步骤b中（2，4-二甲苯基）苯基氧化磷阻燃剂和硫脲的质量比为2~3.5：1。

11、优选地，所述改性复合填料的制备方法包括以下步骤：

12、（1）取浓硝酸和浓硫酸按体积比为1：1配制混合液，将碳纤维加入至混合液中，置于90~105℃下酸化1~3h，然后离心、过滤、洗涤、干燥，制备得到酸化处理碳纤维；

13、（2）取异佛尔酮二异氰酸酯置于反应器中，加入醋酸丁酯搅拌均匀，然后加入二月桂酸二丁基锡，升温至35~50℃，加入纳米二氧化钛反应4~8h，制备得到异氰酸根化纳米二氧化钛；

14、（3）取酸化处理碳纤维于醋酸丁酯中，超声分散后转移至反应器，升温至60~85℃，加入二月桂酸二丁基锡，取异氰酸根化纳米二氧化钛和醋酸丁酯混合均匀后加入到反应器中，恒温反应8~12h，反应完成后抽滤、洗涤、干燥，制备得到复合填料；

15、（4）取复合填料溶于醋酸丁酯中，超声分散后转移至反应器，加入三苯基膦和对苯二酚搅拌混合，升温至95~110℃，加入新癸酸缩水甘油酯，恒温反应9~15h，反应完成后抽滤、洗涤、干燥，制备得到改性复合填料。

16、优选地，所述步骤（2）中异佛尔酮二异氰酸酯和纳米二氧化钛的质量比为10：4~8。

17、优选地，所述步骤（3）中酸化处理碳纤维和异氰酸根化纳米二氧化钛的质量比为1：1.5~3。

18、优选地，所述步骤（4）中复合填料和新癸酸缩水甘油酯的质量比为1：8~12。

19、如上所述的陶瓷专用抗腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：称取各重量份原料，将水性环氧树脂与分散剂混合均匀，然后加入复合填料、润湿剂、流平剂搅拌均匀，再加入改性硫脲和固化剂混合搅拌均匀，最后滴加消泡剂搅拌均匀，得到陶瓷专用抗腐蚀涂料。

20、本发明的有益效果：

21、本发明利用苯基二氯化膦与间二甲苯反应，制备了（2，4-二甲苯基）苯基氧化磷阻燃剂，然后将（2，4-二甲苯基）苯基氧化磷阻燃剂与硫脲进行接枝反应，（2，4-二甲苯基）苯基氧化磷表面的p-h键与硫脲结构中的c=s键发生加成反应，制备得到改性硫脲，作为环氧树脂涂料的阻燃固化剂，与间苯二甲胺共同固化环氧树脂，既能达到很好的阻燃效果，也不存在迁移渗出问题，保障涂料达到长期阻燃效果。

22、本发明利用浓硝酸和浓硫酸氧化碳纤维，使得到的酸化处理碳纤维表面含有羟基和羧基，同时本发明利用异佛尔酮二异氰酸酯中与环己烷环直接相连的反应活性较高的异氰酸根基团首先与纳米二氧化钛表面的羟基反应，制备得到异氰酸根化纳米二氧化钛，然后利用异氰酸根化纳米二氧化钛中的异氰酸根和酸化处理碳纤维表面的羟基反应，从而将碳纤维与纳米二氧化钛进行接枝，制备得到复合填料，有利于碳纤维与纳米二氧化钛的分散，其中碳纤维具有极高的强度和模量值，同时也是极佳的耐腐蚀、耐高温、耐摩擦的材料，且纳米二氧化钛是一种重要的无机紫外屏蔽剂，可减少紫外光老化，同时具有光谱抗菌、除臭、防霉等作用，另外纳米二氧化钛颗粒的存在增加了碳纤维表面的粗糙程度，增大了碳纤维与环氧树脂基体的机械咬合力和化学键合力，提高了界面结合强度，同时降低了复合填料的孔隙率，避免水份和盐雾的侵入，从而提高了涂料的抗腐蚀性能，同时碳纤维和纳米二氧化钛作为增强材料，赋予涂料更加优异的力学性能。另外本发明利用新癸酸缩水甘油酯对复合填料进行改性，酸化处理碳纤维表面的羧基和新癸酸缩水甘油酯表面的环氧基发生开环反应，从而在复合填料表面引入叔碳酸疏水基团，提升涂料的耐水性。

技术特征：

1.一种陶瓷专用抗腐蚀涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：水性环氧树脂40~60份、改性硫脲3~8份、固化剂2~5份、改性复合填料5~15份、润湿剂1~3份、消泡剂1~2份、流平剂0.5~1份、分散剂0.1~0.5份；

2.根据权利要求1所述的陶瓷专用抗腐蚀涂料，其特征在于，所述固化剂为间苯二甲胺；所述润湿剂为聚二甲基硅氧烷；所述消泡剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚中的一种；所述流平剂为聚丙烯酸钠；所述分散剂为byk-190或byk-191中的一种。

3.根据权利要求1所述的陶瓷专用抗腐蚀涂料，其特征在于，所述改性硫脲的制备方法包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的陶瓷专用抗腐蚀涂料，其特征在于，所述步骤a中苯基二氯化磷、间二甲苯和无水氯化铝的质量比为1：0.5~0.85：0.5~1。

5.根据权利要求3所述的陶瓷专用抗腐蚀涂料，其特征在于，所述步骤b中（2，4-二甲苯基）苯基氧化磷阻燃剂和硫脲的质量比为2~3.5：1。

6.根据权利要求1所述的陶瓷专用抗腐蚀涂料，其特征在于，所述改性复合填料的制备方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的陶瓷专用抗腐蚀涂料，其特征在于，所述步骤（2）中异佛尔酮二异氰酸酯和纳米二氧化钛的质量比为10：4~8。

8.根据权利要求6所述的陶瓷专用抗腐蚀涂料，其特征在于，所述步骤（3）中酸化处理碳纤维和异氰酸根化纳米二氧化钛的质量比为1：1.5~3。

9.根据权利要求6所述的陶瓷专用抗腐蚀涂料，其特征在于，所述步骤（4）中复合填料和新癸酸缩水甘油酯的质量比为1：8~12。

10.根据权利要求1所述的陶瓷专用抗腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：称取各重量份原料，将水性环氧树脂与分散剂混合均匀，然后加入复合填料、润湿剂、流平剂搅拌均匀，再加入改性硫脲和固化剂混合搅拌均匀，最后滴加消泡剂搅拌均匀，得到陶瓷专用抗腐蚀涂料。

技术总结本发明涉及涂料领域，公开了一种陶瓷专用抗腐蚀涂料及其制备方法，该陶瓷专用抗腐蚀涂料包括以下重量份原料：水性环氧树脂40~60份、改性硫脲3~8份、固化剂2~5份、改性复合填料5~15份、润湿剂1~3份、消泡剂1~2份、流平剂0.5~1份、分散剂0.1~0.5份；改性硫脲为（2，4‑二甲苯基）苯基氧化磷阻燃剂改性硫脲；改性复合填料为异氰酸根化纳米二氧化钛接枝酸化处理碳纤维后经新癸酸缩水甘油酯改性复合填料，本发明通过添加改性硫脲作为环氧树脂涂料固化剂，提升了涂料的阻燃性能，保障涂料达到长期阻燃效果，同时添加有复合填料提升了涂料的耐水性和抗腐蚀性能。技术研发人员：刘钢,李志和受保护的技术使用者：醴陵市精陶瓷业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26