一种薄层高抗冲击低温防腐蚀涂料及其制备方法、应用与流程

本发明属于水面以上船体防腐材料，涉及一种防腐蚀涂料及其制备方法、应用，尤其涉及一种薄层高抗冲击低温防腐蚀涂料及其制备方法、应用。

背景技术：

1、极地地区处于高纬度区，冬季长达半年以上，气温低至-70℃，气象和海况极为复杂，海冰、低温、风雪、海雾等环境因素始终危及着航行安全。船舶在极地航行时，水面以上区域直接与外部低温海洋环境接触，传统有机涂层在-70℃条件下，大分子链节运动被冻结，涂层弹性变差，脆化现象明显，当涂层表面结冰时，需要用铲、凿等工具进行人工除冰，这时涂层在外力敲打冲击下容易出现开裂和脱落且无法即时修复，基材直接曝露在环境中，增加了腐蚀的风险。

2、水面以上船体及上层建筑表面防护仍普遍采用醇酸、氯化橡胶、丙烯酸、环氧、聚氨酯等涂料体系，涂层总厚度一般超过400微米，满足基本的防腐要求，航行中发现，厚涂超过300微米的涂层在极地极低温条件下，很容易出现开裂、脱落的问题，尤其是当船员用铲、凿等工具对冰层进行击打除冰时，引起涂层开裂甚至与冰层一起脱落，失去防护作用。

3、因此，如何找到一种更为适宜的防腐蚀了，解决现有涂层存在的上述不能满足船舶极地极低温航行的需要的问题，保证在极地航行时易除冰和防腐蚀，已成为业内诸多具有前瞻性的研究人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种防腐蚀涂料及其制备方法、应用，特别是一种薄层高抗冲击低温防腐蚀涂料，本发明提供的防腐蚀涂料是一种薄层并具有防冰和防腐功能的极地极低温用防护涂料，在薄涂层厚度下，低温下仍保持优异的力学性能、防冰和防腐性能，可满足船舶在极地航行时，水面以上区域的防腐蚀和防护需要。

2、本发明提供了一种防腐蚀涂料，原料包括甲组分和乙组分；

3、所述甲组分，以原料质量份数计，包括：

4、

5、所述乙组分包括异氰酸酯固化剂；

6、所述甲组分中的-oh与乙组分中的-nco摩尔比为1：(1.0～1.2)。

7、优选的，所述甲组分，以原料质量份数计，包括：

8、

9、所述甲组分中的-oh与乙组分中的-nco摩尔比为1：(1.0～1.1)。

10、优选的，所述改性弹性聚氨酯树脂包括低表面能改性弹性聚氨酯树脂；

11、所述经表面处理的防腐性填料包括含全氟烷基链段的多异氰酸酯表面包覆的防腐性填料；

12、所述经表面处理的耐候性填料包括含全氟烷基链段的多异氰酸酯表面包覆的耐候性填料；

13、所述防腐蚀涂料为薄层防腐蚀涂料；

14、所述防腐蚀涂料的涂层厚度为180～220μm。

15、优选的，所述表面包覆具体为含全氟烷基链段的多异氰酸酯与溶剂制备的表面包覆处理剂进行表面包覆；

16、所述表面包覆处理剂中含全氟烷基链段的多异氰酸酯的质量含量为16％～20％；

17、所述溶剂包括芳香类溶剂、酯类溶剂和醚酯类溶剂中的一种或多种；

18、所述表面包覆过程中还加入分散助剂；

19、所述防腐蚀涂料为低温防腐蚀涂料。

20、优选的，所述表面包覆的包覆层厚度为10～50nm；

21、所述含全氟烷基链段的多异氰酸酯与防腐性涂料的质量比为(0.2～0.4)：1000；

22、所述含全氟烷基链段的多异氰酸酯与耐候性填料的质量比为(0.2～0.4)：1000；

23、所述防腐蚀涂料的涂层在-70℃的抗张强度大于等于12mpa；

24、所述防腐蚀涂料的涂层在-70℃的断裂伸长率大于等于10％。

25、优选的，所述改性弹性聚氨酯树脂包括wn-fa0型改性聚氨酯树脂；

26、所述防腐性填料包括磷酸锌、铬酸锶、云母粉和滑石粉；

27、所述耐候性填料包括金红石型钛白粉、空心玻璃微珠和有机硅树脂微球；

28、所述防腐蚀涂料为抗冲击防腐蚀涂料。

29、优选的，所述磷酸锌、铬酸锶、云母粉和滑石粉的质量比为(1.5～2.0)：(1.5～2.0)：1：1；

30、所述金红石型钛白粉、空心玻璃微珠和有机硅树脂微球的质量比为(1.5～2.0)：1：1；

31、所述空心玻璃微珠的粒径为20～30μm；

32、所述有机硅树脂微球的粒径为6～8μm。

33、优选的，所述润湿分散剂包括含有颜料亲和基团的聚硅氧烷；

34、所述流平剂包括有机硅聚醚共聚物；

35、所述有机溶剂包括芳香类溶剂、酯类溶剂和醚酯类溶剂中的一种或多种；

36、所述乙组分包括脂肪族异氰酸酯的三聚体。

37、本发明提供了一种如上述技术方案任意一项所述的防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：

38、1)将改性弹性聚氨酯树脂、经表面处理的防腐性填料、经表面处理的耐候性填料、润湿分散剂和有机溶剂混合后研磨至细度为20～30μm，再加入流平剂，再次混合后，得到甲组分；

39、将甲组分与乙组分混合后，得到防腐蚀涂料。

40、本发明还提供了上述技术方案任意一项所述的防腐蚀涂料或上述技术方案所述的制备方法所制备的防腐蚀涂料在船体上的应用。

41、本发明提供了一种防腐蚀涂料，原料包括甲组分和乙组分；所述甲组分，以原料质量份数计，包括100重量份的改性弹性聚氨酯树脂、7～15重量份的经表面处理的防腐性填料、10～15重量份的经表面处理的耐候性填料、1.0～1.8重量份的润湿分散剂、1.0～1.8重量份的流平剂以及15～25重量份的有机溶剂；所述乙组分包括异氰酸酯固化剂；所述甲组分中的-oh与乙组分中的-nco摩尔比为1：(1.0～1.2)。与现有技术相比，本发明研究认为，船舶水面以上使用传统的重防腐涂料，涂层一般超过400微米，在极地极低温条件下易出现开裂，尤其在表面结冰需要外力击打除冰时，更易诱发开裂甚至脱落的问题，此外，在低温条件下，也不具备涂料维修施工的可能性，基材暴露在海洋环境中，腐蚀风险加剧等等存在的多重问题。

42、本发明创造性的设计了一种具有特定组分和配比的薄层并具有防冰和防腐功能的极地极低温用防护涂料，在基于漆膜厚度约为200微米的前提下，实现了优异的耐老化性、高抗冲击性以及防腐性，为了在薄层条件下实现同等的防腐特性，涂层还具有优异的憎水性，水珠在涂层表面可自由滚动，不会形成连续水膜，避免在涂层表面长期积聚腐蚀性水膜，涂层抗腐蚀性介质渗透能力提高，进一步保障了良好的防腐特性。

43、本发明提供的薄层高抗冲击低温防腐蚀涂料，其涂层为底面合一型，既具有底漆的防腐性能，又兼顾面漆的高耐候特性，比传统底面漆配合使用的总厚度减薄50％以上，而且在薄涂层厚度下，低温下仍保持优异的力学性能、防冰和防腐性能，具备更小的涂装厚度、更强的抗外力冲击能力，可满足船体表面防护和除冰的要求，降低极地航行的风险。

44、而且本发明提供的涂料以改性弹性聚氨酯树脂为成膜物，采用空气喷涂方法施工，常温干燥固化，施工简单，维护便捷，可解决现有船舶水面以上重防腐涂料厚涂、极地极低温条件下开裂、除冰困难、易脱落的问题，可满足船舶在极地极低温环境下航行时遭遇的除冰困难和腐蚀严重的风险。

45、实验结果表明，本发明制备的涂料喷涂在船体钢结构上，水接触角oca20接触角仪测试(座滴法)，≥120°；抗张强度，-70℃(gb/t 528)，≥12mpa；断裂伸长率，-70℃(gb/t528)，≥10％；人工加速老化uvb/3000h(gb/t14522)，无粉化、鼓泡、开裂、脱落和腐蚀现象；盐雾试验，3000h(gb/t 1771)，无鼓泡、开裂、脱落和腐蚀现象。