一种电力铁塔防锈防腐涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体涉及一种电力铁塔防锈防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、电力铁塔由于长期暴露在各种环境条件下，容易受到腐蚀，因此需要使用防锈防腐涂料来延长其使用寿命。根据搜索结果，山东电力科学研究院研发了一种新型的防锈防腐涂料。

2、防腐蚀涂料应归于功能(特种)涂料一类，我国的防腐蚀涂料自解放以来就十分重视，其大致发展到现在经历了三个时期。第一时期多以油性类树脂、醇酸、酚醛类树脂为基料，防腐蚀颜料亦以红丹以及其它含铅、铬类颜料作为防锈组分，这一时期大致延展到六十年代，此后发展了合成树脂，此一时期除上述一类基料外，还有环氧、氯化橡胶、乙烯树脂、氯磺化聚乙烯、硅酸酯之类，防腐蚀颜料还有锌粉、铝粉、磷酸锌、偏硼酸钡、氧化铁红等无毒型品种。流变助剂开始在防腐蚀涂料中得到应用，并出现了重防腐蚀涂料，湿态附着力理论和阻隔原理亦在防腐蚀涂料中，得以发挥。由于环境保护要求日趋严厉，因此替代污染大气的原有基料以及危害环境的有毒防锈颜料成为开发新型防腐蚀涂料的主要方向，同时各工业和建筑等领域对防腐蚀涂料尤其是重防腐提出了新要求。包括需要高性能、经济性、适应不良底材或带锈涂装、无重金属、高固体、水性或无溶剂化，超厚膜型、无臭、防腐兼装饰性、耐酸雨、多功能、节能等，这就是我国目前防腐蚀涂料发展的主要努力目标。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种电力铁塔防锈防腐涂料及其制备方法，通过物理和化学协同防腐作用，达到提高涂料的防腐性能，同时，该涂料为水性涂料，绿色环保，柔韧性、耐冲击性、耐化学溶剂、耐候性、耐盐雾性佳，具有很好的防锈性能，具有广阔的应用前景。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明提供一种电力铁塔防锈防腐涂料的制备方法，将白皮杉醇和白藜芦醇改性聚氨酯制得改性水性聚氨酯，将聚多巴胺改性氧化石墨烯，与纳米二氧化硅一同加入环氧树脂中制得改性环氧树脂乳液，制备介孔纳米钼酸锌/磷酸锌并且表面经过硅烷偶联剂改性后，与改性水性聚氨酯、改性环氧树脂乳液、ph值调节剂、分散剂、消泡剂、颜料、滑石粉和水搅拌混合均匀，胶体磨，加入增稠剂，搅拌均匀，过滤，制得电力铁塔防锈防腐涂料。

4、作为本发明的进一步改进，包括以下步骤：

5、s1.改性剂的制备：将白皮杉醇和白藜芦醇混合均匀，制得改性剂；

6、s2.改性水性聚氨酯的制备：将聚四氢呋喃二醇加入丙酮中，加热，滴加异氰酸酯，搅拌反应，加入催化剂、二羟甲基丙酸、1,4-丁二醇和改性剂，继续搅拌反应，降至室温，加入三乙胺，搅拌反应，加入去离子水，乳化，减压除去丙酮，制得改性水性聚氨酯；

7、s3.改性氧化石墨烯的制备：将氧化石墨烯溶于水中，加入多巴胺盐酸盐和催化剂，加热搅拌反应，干燥，制得改性氧化石墨烯；

8、s4.改性环氧树脂乳液的制备：将聚乙二醇和多官能环氧树脂混合，加入三氟化硼乙醚，加热搅拌反应，制得乳化剂，将乳化剂和环氧树脂加入水中，加热搅拌反应，然后加入改性氧化石墨烯和纳米二氧化硅，搅拌反应，胶体磨，制得改性环氧树脂乳液；

9、s5.介孔纳米钼酸锌/磷酸锌的制备：将钼酸铵、磷酸铵溶于水中，加入乙醇和聚乙二醇，搅拌混合均匀，滴加氯化锌溶液，然后加入聚乙烯醇，加热搅拌反应，离心，洗涤，干燥，制得介孔纳米钼酸锌/磷酸锌；

10、s6.改性介孔纳米钼酸锌/磷酸锌的制备：将介孔纳米钼酸锌/磷酸锌加入乙醇中，加入硅烷偶联剂，加热搅拌反应，制得改性介孔纳米钼酸锌/磷酸锌；

11、s7.电力铁塔防锈防腐涂料的制备：将改性水性聚氨酯、改性环氧树脂乳液、ph值调节剂、分散剂、消泡剂和水搅拌混合均匀，加入改性介孔纳米钼酸锌/磷酸锌、颜料和滑石粉，胶体磨，加入增稠剂，搅拌均匀，过滤，制得电力铁塔防锈防腐涂料。

12、作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述白皮杉醇和白藜芦醇的质量比为3-5:2-3。

13、作为本发明的进一步改进，步骤s2中所述聚四氢呋喃二醇、异氰酸酯、催化剂、二羟甲基丙酸、1,4-丁二醇、改性剂和三乙胺的质量比为10：5-7：0.01-0.02：1-2：0.2-0.4：2-4：0.5-1.5，所述加热至温度为55-65℃，所述异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡，所述乳化的时间为20-30min。

14、作为本发明的进一步改进，步骤s3中所述氧化石墨烯、多巴胺盐酸盐和催化剂的质量比为10:3-6:0.1-0.2，所述加热搅拌反应的温度为40-50℃，时间为2-4h，所述催化剂为ph＝8.5-9.5的tris-hcl溶液。

15、作为本发明的进一步改进，步骤s4中所述聚乙二醇、多官能环氧树脂、三氟化硼乙醚的质量比为3-5：4-7：0.5-1，所述多官能环氧树脂为环氧树脂den-425，所述乳化剂、环氧树脂、改性氧化石墨烯和纳米二氧化硅的质量比为2-4:60-80:4-7:1-2，所述胶体磨的转速为10000-12000r/min，时间为1-3h，所述环氧树脂为双酚a或双酚f型环氧树脂。

16、作为本发明的进一步改进，步骤s5中所述钼酸铵、磷酸铵、乙醇、聚乙二醇、氯化锌、聚乙烯醇的质量比为1.9-2.0：1.4-1.5：10-15：0.3-0.5：2.6-2.8：0.1-0.2，所述加热搅拌反应的温度为55-65℃，时间为1-2h。

17、作为本发明的进一步改进，步骤s6中所述介孔纳米钼酸锌/磷酸锌、硅烷偶联剂的质量比为10:1-2，所述硅烷偶联剂选自kh550、kh692、kh702中的至少一种，所述加热搅拌反应的温度为40-50℃，时间为1-3h。

18、作为本发明的进一步改进，步骤s7中所述改性水性聚氨酯、改性环氧树脂乳液、ph值调节剂、分散剂、消泡剂、水、改性介孔纳米钼酸锌/磷酸锌、颜料、滑石粉和增稠剂的质量比为30-40:7-10:1-2:0.2-0.4:0.1-0.2:20-40:3-4:1-3:1-2:0.5-1，所述ph值调节剂为n，n-二甲基乙醇，所述分散剂为104bc、所述消泡剂为byk-024，所述颜料为炭黑，所述增稠剂为聚氨酯rm-8w。

19、本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的电力铁塔防锈防腐涂料。

20、本发明具有如下有益效果：

21、水性聚氨酯涂料与传统溶剂型聚氨酯涂料相比，耐水性、耐化学试剂性、耐热及丰满度不足，本发明将白皮杉醇和白藜芦醇作为内交联改性剂，既具有共轭双键，同时又有羟基结构，能够与异氰酸酯反应形成带有支链的聚氨酯链段，既起内交联剂的作用，同时共扼双键又可氧化交联成膜，可使水性乳液具有更好的成膜性，进而提高水性聚氨酯防腐蚀涂料涂膜的耐水、耐酸碱和耐盐雾等性能。

22、环氧树脂与聚氨酯、有机硅等其他树脂相比，具有更优异的防腐保护作用，但在韧性及耐冲击性方面存在不足。石墨烯是一种新兴二维纳米材料，具有优异的导电性、柔韧性，以及物理屏蔽水分子、空气的性能，但石墨烯易团聚的特性使其很难均匀分散于环氧树脂乳液中。本发明通过聚多巴胺改性氧化石墨烯，其表面的氨基能够与环氧树脂残留的环氧基反应，提高了氧化石墨烯的分散性，解决物理共混添加石墨烯所产生的团聚问题的同时，实现以少量石墨烯赋予涂层强的物理屏蔽作用，同时，也大大提高了涂料的柔韧性、导电性以及耐冲击性等。

23、磷酸锌作为一种性能优良的环境友好型防锈颜料，但普通的磷酸锌由于粒径较大，比表面积小，且其水中的溶解度较低，水解性差，腐蚀前期形成钝化保护膜的速度较慢，从而影响涂料的整体防锈性能。本发明还制备了一种介孔纳米钼酸锌/磷酸锌，大大减小了产物的粒径，介孔结构和纳米级颗粒提高了其比表面积，进一步通过带有氨基的硅烷偶联剂改性，制得的产物能够与异氰酸酯和环氧树脂残留的基团反应，提高了产物的分散性，避免对力学性能的不利影响，同时使得磷酸锌和钼酸锌，腐蚀初期，钢铁表面产生局部阳极和阴极，磷酸锌使溶解的铁盐和亚铁盐发生水解，释放出的质子与磷酸锌产生磷酸和锌离子，锌离子和铁离子现场难溶性络合物沉淀fe[zn3(po4)]，起到阴极保护作用。而钼酸锌不但可以和铁离子形成络合物，起到阳极钝化作用，而且产生的钼酸根可以和铁锈反应生成杂多酸类的络合物，从而起到稳定铁锈的作用，另外，钼离子的存在可以增加钢铁表面的耐极化性能，减少钝化所需的临界电流密度以及增加钝化膜的稳定性。

24、因此，本发明改性介孔纳米钼酸锌/磷酸锌选用具有电化学保护功能的改性介孔纳米钼酸锌/磷酸锌，同时，还添加了经过氧化石墨烯改性的环氧树脂，通过物理和化学协同防腐作用，达到提高涂料防腐的目的。加入纳米二氧化硅，能够通过无机-无机相互作用，提高涂料的附着力，同时也改善了涂料的力学性能。

25、本发明制得的电力铁塔防锈防腐涂料通过物理和化学协同防腐作用，达到提高涂料的防腐性能，同时，该涂料为水性涂料，绿色环保，柔韧性、耐冲击性、耐化学溶剂、耐候性、耐盐雾性佳，具有很好的防锈性能，具有广阔的应用前景。