一种表层防锈蚀材料及其制备方法与流程

本发明属于水性涂料，具体涉及一种表层防锈蚀材料及其制备方法。

背景技术：

1、电塔、通讯塔、信号基站等设施作为通信工程领域中的一部分，它们是否正常使用关系着整个通信系统是否能够正常运行，而由于它们的材质又大多为金属材料，因此，对其进行防锈蚀处理避免出现因锈蚀而导致的损坏、破坏具有现实意义。

2、目前，对于电塔等设施的防锈蚀处理多采用涂料防护技术，即在设施的表面涂覆涂料，形成涂层，以达到保护的目的，不过，由于这类设施一般都建设在露天、野外等环境中，会经常受到雨淋等外界的作用，因此，这就往往导致了普通的涂料所形成的涂层难以达到长期防锈蚀的目的、防锈蚀效果仍有待提高，而为了解决这一技术问题，不少现有技术都会在涂料中添加填料以此赋予涂料更为优异的防锈蚀效果，但是，这种技术仍存在很多的弊端限制其实际的应用效果，这是因为添加的填料大多为纳米颗粒，如纳米二氧化硅，其本身就存在易团聚、分散性差的问题，不能很好地发挥出该有的作用效果。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种表层防锈蚀材料及其制备方法，本发明先将纳米二氧化硅进行羟基化处理，增多其表面含氧基团，使其在溶解有壳聚糖的乙酸溶液中表现出带负电荷的特性，以此进行静电自组装，纳米二氧化硅的表面能够沉积出壳聚糖，接着加入戊二醛，使得醛基与壳聚糖的氨基发生交联反应，形成壳聚糖交联包覆纳米二氧化硅，最后再利用长链烷酸与壳聚糖发生酯化反应，形成朝外疏水端，从而制备出改性填料，使其与其它组分所形成的表层防锈蚀材料在应用于电塔、通讯塔等设施的涂覆时，不仅填料的分散性好，而且所形成的涂层拥有优异的防锈蚀效果，耐腐蚀能力强，可以长时间的起到保护作用，同时，涂层还能够表现出超疏水的性质，进一步促进了防锈蚀能力。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种表层防锈蚀材料，所述表层防锈蚀材料由90-100重量份的水性环氧树脂、1-2重量份的成膜助剂、5-6重量份的改性填料、20-25重量份的固化剂、1-2重量份的分散剂和0.5-1重量份的防闪锈剂制备而成。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述水性环氧树脂通过市场直接购买而得。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述成膜助剂为十二碳醇酯、二丙二醇丁醚和丙二醇丁醚中的至少一种。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述改性填料通过以下步骤进行制备：

7、步骤a：往40-50重量份的无水乙醇中加入2-3重量份的纳米二氧化硅和15-20重量份的氨水，然后在40-50℃下搅拌40-60min混合，过滤，除去滤液，利用无水乙醇洗涤，最后在50-60℃下真空干燥直至恒重，得到羟基化纳米二氧化硅；

8、步骤b：往50-60重量份的乙酸溶液中加入5-7重量份的壳聚糖，然后在30-40℃下搅拌30-40min混合，接着再加入所述羟基化纳米二氧化硅，在功率为300-400w的超声中常温搅拌5-10min混合，最后继续在常温下搅拌23-24h，静置10-20min，过滤，除去滤液，得到固体物a；

9、步骤c：往所述固体物a中加入2-3重量份的戊二醛和40-50重量份的去离子水，然后在40-50℃下搅拌23-24h反应，过滤，除去滤液，利用去离子水洗涤，最后在50-60℃下真空干燥直至恒重，得到壳聚糖交联包覆纳米二氧化硅；

10、步骤d：往所述壳聚糖交联包覆纳米二氧化硅中加入30-40重量份的无水乙醇和4-5重量份的浓硫酸溶液，常温下搅拌5-10min混合，然后再加入1-2重量份的长链烷酸，在60-70℃下搅拌4-6h反应，过滤，除去滤液，利用无水乙醇洗涤，最后在50-60℃下真空干燥直至恒重，即制备完成。

11、进一步地，步骤a所述纳米二氧化硅的粒径为80-100nm。

12、进一步地，步骤a所述氨水的质量分数为20-25％。

13、进一步地，步骤b所述乙酸溶液的质量分数为4-5％。

14、进一步地，步骤b所述壳聚糖的脱乙酰度为80-85％。

15、进一步地，步骤d所述浓硫酸溶液的质量分数为70-80％。

16、进一步地，步骤d所述长链烷酸为十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十七烷酸和十八烷酸中的至少一种。

17、作为本发明的一种优选技术方案，所述固化剂为二乙烯三胺和三乙烯四胺中的至少一种。

18、作为本发明的一种优选技术方案，所述分散剂通过市场直接购买而得。

19、作为本发明的一种优选技术方案，所述防闪锈剂为防闪锈剂ck-16、防闪锈剂ck-25和防闪锈剂ck-34中的至少一种。

20、一种表层防锈蚀材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

21、(1)往水性环氧树脂中加入成膜助剂、改性填料、分散剂和防闪锈剂，然后在常温下1000-1500r/min的转速中搅拌10-15min混合，得到组分a；

22、(2)往所述组分a中加入固化剂，然后在常温下800-1000r/min的转速中搅拌5-10min混合，最后在25-30℃下真空脱泡5-10min，即制备完成。

23、本发明的有益效果：

24、(1)本发明先将纳米二氧化硅进行羟基化处理，增多其表面含氧基团，使其在溶解有壳聚糖的乙酸溶液中表现出带负电荷的特性，以此进行静电自组装，纳米二氧化硅的表面能够沉积出壳聚糖，接着加入戊二醛，使得醛基与壳聚糖的氨基发生交联反应，形成壳聚糖交联包覆纳米二氧化硅，最后再利用长链烷酸与壳聚糖发生酯化反应，形成朝外疏水端，从而制备出改性填料，使其与其它组分所形成的表层防锈蚀材料在应用于电塔、通讯塔等设施的涂覆时，不仅填料的分散性好，而且所形成的涂层拥有优异的防锈蚀效果，耐腐蚀能力强，可以长时间的起到保护作用，同时，涂层还能够表现出超疏水的性质，进一步促进了防锈蚀能力。

25、(2)本发明创造性地先对纳米二氧化硅进行羟基化处理，使其在乙酸溶液中能够表现出更强的表面带负电荷特性，促进其与带正电荷的壳聚糖进行静电自组装，然后再加入戊二醛进行交联，形成有机物交联包覆纳米二氧化硅的结构，一方面经过包覆的纳米二氧化硅能够促进其在体系中的分散性、减少团聚，提高与环氧树脂的相容能力，更好地发挥出迷宫效应，延长腐蚀介质的扩散路径，另一方面则是壳聚糖经过交联形成了更为复杂的结构，能够促进涂层的致密性，增强耐腐蚀效果。除此之外，加入长链烷酸进行反应后可以形成长链烷烃朝外的疏水端，从而赋予了涂层拥有超疏水的性质，进一步提高防锈蚀性能。

26、(3)本发明所制备的表层防锈蚀材料拥有十分优异的耐腐蚀效果，同时，还兼具有超疏水的性质，十分适合应用在电塔、通讯塔、信号基站等设施的涂覆。

技术特征：

1.一种表层防锈蚀材料，其特征在于：所述表层防锈蚀材料由90-100重量份的水性环氧树脂、1-2重量份的成膜助剂、5-6重量份的改性填料、20-25重量份的固化剂、1-2重量份的分散剂和0.5-1重量份的防闪锈剂制备而成。

2.根据权利要求1所述的一种表层防锈蚀材料，其特征在于：所述成膜助剂为十二碳醇酯、二丙二醇丁醚和丙二醇丁醚中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种表层防锈蚀材料，其特征在于：所述改性填料通过以下步骤进行制备：

4.根据权利要求3所述的一种表层防锈蚀材料，其特征在于：步骤a所述纳米二氧化硅的粒径为80-100nm。

5.根据权利要求3所述的一种表层防锈蚀材料，其特征在于：步骤a所述氨水的质量分数为20-25％。

6.根据权利要求3所述的一种表层防锈蚀材料，其特征在于：步骤b所述壳聚糖的脱乙酰度为80-85％。

7.根据权利要求3所述的一种表层防锈蚀材料，其特征在于：步骤d所述长链烷酸为十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十七烷酸和十八烷酸中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种表层防锈蚀材料，其特征在于：所述固化剂为二乙烯三胺和三乙烯四胺中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的一种表层防锈蚀材料，其特征在于：所述防闪锈剂为防闪锈剂ck-16、防闪锈剂ck-25和防闪锈剂ck-34中的至少一种。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的表层防锈蚀材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

技术总结本发明涉及一种表层防锈蚀材料及其制备方法。本发明先将纳米二氧化硅进行羟基化处理，增多其表面含氧基团，使其在溶解有壳聚糖的乙酸溶液中表现出带负电荷的特性，以此进行静电自组装，纳米二氧化硅的表面能够沉积出壳聚糖，接着加入戊二醛，使得醛基与壳聚糖的氨基发生交联反应，形成壳聚糖交联包覆纳米二氧化硅，最后再利用长链烷酸与壳聚糖发生酯化反应，形成朝外疏水端，从而制备出改性填料，使其与其它组分所形成的表层防锈蚀材料在应用于电塔、通讯塔等设施的涂覆时，不仅填料的分散性好，而且所形成的涂层拥有优异的防锈蚀效果，耐腐蚀能力强，可以长时间的起到保护作用，同时，涂层还能够表现出超疏水的性质，进一步促进了防锈蚀能力。技术研发人员：孙晓鹏,方钦伟,周佑胜,庄礼坤,谢少彬,谢德鑫,辜文钦,孙扬,林承嗣,侯林峰受保护的技术使用者：中国铁塔股份有限公司揭阳市分公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4