一种水性环氧防腐涂料及其涂覆方法

本发明涉及防腐涂料领域，尤其涉及一种水性环氧防腐涂料及其涂覆方法。

背景技术：

1、涂料涂装是钢结构最常用的现场防腐维护方法，水性环氧富锌防腐涂料是常用的一种环保型防腐涂料。它通过环氧树脂的高附着力在钢结构表面形成一层锌的保护涂层，以金属锌作为牺牲阳极而达到保护钢结构的作用，阻止钢结构免受腐蚀环境的侵蚀，提高钢结构的使用寿命。富锌涂料的防腐性能随锌含量增加而提高。但是，涂料中高含量锌粉会增加涂料成本和锌粉沉降分层，增加涂料施工难度和成本。而且，富锌涂料制备过程中大量接触锌粉会增加人体锌中毒的风险。

2、中国专利cn114539879a公开了一种水性富锌玄武岩鳞片防腐涂料，利用玄武岩鳞片和纳米锌粉粒径的差异，将纳米锌粉填充在玄武岩鳞片堆叠后产生的缝隙中，在延长腐蚀因子路线的同时纳米锌粉同时对腐蚀因子进行消耗，从而在保证足够的防腐性能的前提下大幅降低玄武岩鳞片和纳米锌粉的用量，避免颗粒性物质占比过高导致涂料力学性能降低而影响防腐效果的问题。但是，该发明仍是利用锌粉与腐蚀因子的反应而保护钢结构，未解决无锌防腐的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种水性环氧防腐涂料，由a组分和b分组组成，a组分包括以下重量份的物质：水性环氧乳液40～60份、玄武岩鳞片15～35份、贝壳粉5～10份、二氧化硅1～10份、二氧化钛0.5～10份、聚苯胺0.5～5份、碳粉0.5～1.5份、稀土氧化物0.5～2份、流平剂0.5～2份；b组分为10～20重量份的固化剂。

2、本发明防腐涂料基材为环氧树脂，功能性物质为无机颗粒，均匀分散在环氧树脂基材中，因此，无机颗粒的尺寸控制对涂料的力学性能以及防腐性能至关重要。本发明对无机组分的粒径控制具体如下：玄武岩鳞片厚度为2～7μm，粒径为13～44μm；贝壳粉为直径13～33μm的球状粉末；二氧化硅为直径10～30nm的球状粉末；二氧化钛为直径10～40nm的球状粉末；聚苯胺为直径10～30μm的球状粉末；碳粉为直径40～100nm的石墨粉；稀土氧化物为氧化镧和氧化铈质量比为(5～10):1的混合粉末，粉末直径为10～30μm。

3、在本发明中，由于环氧树脂和无机颗粒之间存在界面效应，因此必要添加流平剂，流平剂可以促进有机和无机之间的相容性，提高涂料原料混合后的稳定性，本发明采用聚氨酯缔合化合物作为流平剂，具体为乙氧化聚氨酯，它能够通过氢键和疏水缔合作用形成分子间或者分子内缔合网络结构，降低水分子的自由运动，增加乳液的剪切黏度，继而提高水性涂料的流动性。

4、水性环氧乳液与胺类固化剂配合使用，固化时间可控且固化后稳定性好，本发明胺类固化剂具体为聚酰胺。

5、本发明水性环氧防腐涂料的涂覆方法包括以下步骤：按重量份称取a组分各物质，将玄武岩鳞片、贝壳粉、二氧化硅、二氧化钛、聚苯胺、碳粉、稀土氧化物在混粉机中混合搅拌，制成混合粉末，用搅拌机对水性环氧乳液进行搅拌，搅拌过程中将混合粉末均匀加入，在加入流平剂，搅拌充分，将a组分和b组分混合后搅拌均匀，60分钟内完成涂覆。

6、本发明采用多类型耐腐蚀的微纳米尺度有机-无机非金属填料混搭构建腐蚀障碍层，替代金属锌粉的消耗性保护层，达到无锌防腐效果。玄武岩鳞片，能够在涂料中叠加排列，形成物理阻隔腐蚀因子的屏蔽层。贝壳粉，主要用于提高无机非金属填料与钢基体的亲和性，增加无机非金属填料混合均匀性。纳米二氧化硅主要用于保证各类填料混合均匀，放在涂料产生沉降分层。纳米二氧化钛，既可以促进涂层与钢基体的结合力，又能提高涂层的抗紫外老化性能。聚苯胺，主要是影响钢结构氧化过程的电子转移，阻止钢进一步氧化锈蚀。碳粉，采用纳米石墨形式既能润滑各类固体填料的混合过程，促进固体填料的均匀性，便于形成均匀化涂层。稀土氧化物，主要改善涂层的力学性能，提高涂层的耐磨性和附着强度。与富锌防腐涂层相比，本发明综合利用各类耐腐蚀无机非金属填料形成物理屏障层，切断腐蚀因子的传播路径而保护钢结构，既可以降低成本，又能避免重金属锌对人体和环境的不利影响。

技术特征：

1.一种水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述水性环氧防腐涂料由a组分和b分组组成，a组分包括以下重量份的物质：水性环氧乳液40～60份、玄武岩鳞片15～35份、贝壳粉5～10份、二氧化硅1～10份、二氧化钛0.5～10份、聚苯胺0.5～5份、碳粉0.5～1.5份、稀土氧化物0.5～2份、流平剂0.5～2份；b组分为10～20重量份的固化剂。

2.根据权利要求1所述水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述玄武岩鳞片厚度为2～7μm，粒径为13～44μm；所述贝壳粉为直径13～33μm的球状粉末；所述二氧化硅为直径10～30nm的球状粉末；所述二氧化钛为直径10～40nm的球状粉末；所述聚苯胺为直径10～30μm的球状粉末；所述碳粉为直径40～100nm的石墨粉。

3.根据权利要求1所述水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述稀土氧化物为氧化镧和氧化铈质量比为(5～10):1的混合粉末，直径为10～30μm。

4.根据权利要求1所述水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述流平剂为聚氨酯缔合化合物；所述固化剂为聚酰胺。

5.一种如权利要求1～4任一项所述水性环氧防腐涂料的涂覆方法，其特征在于，包括以下步骤：按重量份称取a组分各物质，将玄武岩鳞片、贝壳粉、二氧化硅、二氧化钛、聚苯胺、碳粉、稀土氧化物在混粉机中混合搅拌，制成混合粉末，用搅拌机对水性环氧乳液进行搅拌，搅拌过程中将混合粉末均匀加入，最后再加入流平剂，搅拌充分制备a组分。将a组分和b组分混合后搅拌均匀，60分钟内完成涂覆。

技术总结
本发明公开了一种水性环氧防腐涂料，由A组分和B分组组成，A组分包括以下重量份的物质：水性环氧乳液40～60份、玄武岩鳞片15～35份、贝壳粉5～10份、二氧化硅1～10份、二氧化钛0.5～10份、聚苯胺0.5～5份、碳粉0.5～1.5份、稀土氧化物0.5～2份、流平剂0.5～2份；B组分为10～20重量份的固化剂。本发明采用多类型耐腐蚀的微纳米尺度有机‑无机非金属填料混搭构建腐蚀障碍层，替代金属锌粉的消耗性保护层，达到无锌防腐效果。

技术研发人员：王学刚,袁兴栋,马佳琦,王晓亮,王禄雨
受保护的技术使用者：山东建筑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16