一种耐腐蚀阻燃粉末涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体的，涉及一种耐腐蚀阻燃粉末涂料及其制备方法。

背景技术：

1、随着现代工业的发展，对涂料性能的要求日益提高，特别是在耐腐蚀性和阻燃性方面。粉末涂料作为一种高效环保、成本低廉的涂料形式，因其独特的优势，在多个领域得到了广泛应用。在化工、船舶、桥梁、建筑等行业中，涂料不仅需要具备基本的装饰和保护功能，还需具备优异的耐腐蚀性和阻燃性。例如，在化工行业中，设备经常接触腐蚀性介质，若涂料耐腐蚀性能不足，将严重影响设备的寿命和安全性。在船舶和桥梁行业中，涂料需具备防火性能，以防止火灾事故的发生。

2、然而，现有的粉末涂料在耐腐蚀性和阻燃性方面仍存在短板。一些涂料虽然具有一定的耐腐蚀性，但在阻燃性方面表现不佳；而另一些涂料虽然阻燃性能较好，但在耐腐蚀性方面却有所欠缺。

3、目前，虽然已有一些耐腐蚀阻燃粉末涂料的制备方法被提出，但这些方法仍存在一些不足。例如，一些方法通过添加大量的阻燃剂和防腐剂来提高涂料的耐腐蚀性和阻燃性，但这会导致涂料成本上升，且可能对环境造成污染；还有的虽然具有一定的耐腐蚀性和阻燃性，但在某些极端环境下，其性能仍显不足。

4、针对上述问题，本发明提出了一种耐腐蚀阻燃粉末涂料及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明提出一种耐腐蚀阻燃粉末涂料及其制备方法，提高了涂料的耐腐蚀性和阻燃性，且在极端环境下仍能够保持一定的耐腐蚀性。

2、本发明的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提出一种耐腐蚀阻燃粉末涂料，由以下重量份的原料组成：环氧树脂45-55份、聚酰亚胺树脂15-25份、改性纳米氧化铝10-12份、纳米硅酸钙6-8份、石墨烯纳米片2-3份、膨胀石墨8-10份、聚酰胺固化剂18-22份、硅烷偶联剂2-4份、流平剂1-1.4份、分散剂0.5-1.5份、抗氧剂0.5-0.7份和咪唑类促进剂0.5-1.5份。

4、作为进一步的技术方案，所述环氧树脂分子量为400-500，环氧当量为210-240g/eq；所述聚酰亚胺树脂50℃粘度为30000-60000 mpa·s，树脂固含量为80 wt%-85 wt%。

5、作为进一步的技术方案，所述改性纳米氧化铝的制备方法包括：将纳米氧化铝加入到去离子水中进行超声分散，随后加入zncl2·6h2o，继续超声分散得到混合溶液，在搅拌条件下加入浓度为1mol/l的氨水，直至ph为10，继续搅拌，随后加入去离子水直至ph为7，过滤、烘干后即得。

6、作为进一步的技术方案，所述纳米氧化铝和zncl2·6h2o的重量份比值为1： 3-5。

7、作为进一步的技术方案，所述超声分散时的功率为100-120w；所述搅拌的转速为120-140r/min。

8、作为进一步的技术方案，所述氨水的滴加速度为9-11ml/min。

9、作为进一步的技术方案，所述硅烷偶联剂的型号为kh550、kh560和kh570中的任一种；所述聚酰胺固化剂包括聚酰胺固化剂650或聚酰胺固化剂651；所述咪唑类促进剂包括咪唑类促进剂2mz-a或咪唑类促进剂1b2pz。

10、作为进一步的技术方案，所述流平剂的型号为byk-310；所述分散剂为分散剂5040；所述抗氧剂为抗氧剂168。

11、第二方面，本发明提出一种耐腐蚀阻燃粉末涂料的制备方法，步骤包括：

12、s1、将改性纳米氧化铝、纳米硅酸钙、石墨烯纳米片、膨胀石墨在温度为55-65℃条件下干燥100-120min；

13、s2、将环氧树脂和聚酰亚胺树脂与步骤s1中干燥后的粉体进行混合，保持转速为160-200rpm搅拌20-30min，随后依次加入硅烷偶联剂、流平剂、分散剂和抗氧剂继续搅拌20-30min，最后加入聚酰胺固化剂和咪唑类促进剂，在转速为80-120rpm的条件下继续搅拌40-60min，将混合均匀的物料送入挤出机中挤出，压片厚度为1-2mm；

14、s3、将冷却后的压片进行破碎、研磨和筛分，最终得到100-120目的粉末涂料。

15、作为进一步的技术方案，所述挤出机加料段温度60-70℃，熔融段温度95-105℃，出料段温度90-100℃。

16、本发明的工作原理及有益效果为：

17、本发明中利用改性后的氧化铝和纳米硅酸钙的复配作用，能够显著提升涂料的耐腐蚀性和阻燃性，并在极端环境下保持一定的性能。这些性能的提升主要得益于改性纳米氧化铝和纳米硅酸钙的协同作用，以及它们与树脂基体之间在硅烷偶联剂的作用下具有良好相容性。

18、其中，在纳米氧化铝表面包覆一层氧化锌，氧化锌本身具有较高的化学稳定性，不易与常见的腐蚀性物质发生反应，可以形成一层致密的保护层，这层保护层能够有效地阻挡腐蚀性介质（如水分、酸、碱等）与纳米氧化铝的直接接触，从而减缓或阻止腐蚀反应的进行。

19、此外，氧化锌还能在燃烧过程中形成一层保护层，隔绝氧气和热量，纳米氧化铝本身也具有一定的阻燃性能，其高熔点和高热稳定性能够减缓涂层的燃烧速度。当氧化锌包覆在纳米氧化铝表面时，两者能够发挥协同作用，共同提升粉末涂料的阻燃性能。

20、在极端环境下，纳米氧化铝表面的氧化锌包覆层能够保持其结构的完整性，继续发挥保护作用。氧化锌的熔点较高，不易在高温下熔化或分解，因此能够在极端温度下保持其阻燃和耐腐蚀性能。同时，氧化锌的包覆层还能防止纳米氧化铝因环境因素的侵蚀而发生结构变化，从而保持其原有的性能。低温状况下时，氧化锌的包覆层的稳定性通常会增强，因为低温会减缓钝化膜的破坏速率，因此，钝化膜在低温环境下的保护作用更为显著。

21、本发明中纳米硅酸钙具有良好的化学稳定性，能够在多种腐蚀性介质中保持结构不变，从而有效阻挡腐蚀性介质的渗透，其性能相对于碳酸钙更为优异，且具有较高的熔点和耐热性，能够在高温环境下保持结构的稳定，不易燃烧或分解，从而有效提高涂料的阻燃性，而纳米碳酸钙的熔点相对较低，在高温环境下可能更容易发生分解或燃烧，导致阻燃性下降。

22、本发明中选用改性纳米氧化铝和纳米硅酸钙进行复配，能发挥协同阻燃作用，进一步提高涂层的阻燃性能。且包覆改性后的纳米氧化铝和纳米硅酸钙的复配能够改善彼此的分散性，使它们更均匀地分散在树脂基体中，这有助于形成更加致密的涂层结构，提高涂层的整体性能。还能够在一定程度上使涂料在极端环境下仍能保持一定的性能，两者之间的相互作用能够减缓环境因素对涂层的影响，延长涂层的使用寿命。

23、本发明中选择氨水作为碱性溶液，与锌离子反应生成氢氧化锌沉淀，在制备过程中，由于氨水的弱碱性和其与锌离子的特殊反应性质，可能形成更复杂的锌氨络合物，这些络合物在后续的处理过程中可能转化为具有特殊表面性质的氧化铝。而氢氧化钠作为强碱，与锌离子迅速反应生成氢氧化锌沉淀，该反应过程相对简单，生成的氢氧化锌沉淀性质较为单一，后续的改性效果可能受限于其初始的化学组成和结构。由于氨水的弱碱性和其与锌离子的络合作用，可能使得生成的氧化铝表面带有更多的活性基团（如羟基等），这些活性基团有利于与涂料中的其他成分形成化学键合，从而提高涂料的整体性能。此外，络合作用还使得氧化铝颗粒表面形成特殊的微结构，这些微结构有利于增强涂料的耐腐蚀性和阻燃性。