不锈钢透明防腐蚀涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种不锈钢透明防腐蚀涂料及其制备方法，防腐蚀涂料包含：100.00质量份的有机硅树脂、1.00至30.00质量份的改性磷酸锌、1.00至30.00质量份的纳米三聚磷酸铝、1.00至30.00质量份的纳米金红石型钛白粉、0.10至1.00质量份的润湿分散剂、0.10至1.00质量份的消泡剂、0.10至1.00质量份的防沉剂、0.50至5.00质量份的成膜助剂、0.10至3.00质量份的增稠剂、0至2.00质量份的纳米稀土化合物、0至5.00质量份的消光剂和5.00至45.00质量份的溶剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涂料领域，具体涉及一种不锈钢透明防腐蚀涂料及其制备方法。由所述不锈钢透明防腐蚀涂料形成的涂膜的透明度在90％以上，涂膜与基体结合力达到1级，涂料在海洋大气条件下工作寿命15年以上，并且该涂料是无毒的。
技术介绍
不锈钢是一种银白色、有优异的耐蚀性、耐磨性、韧性及加工工艺性的合金钢，广泛应运于宇航、海洋、医药、核能、石化等行业，以精美的自然表面，展示美感和清洁感。不锈钢获得日益广泛的应用的主要原因还是基于该系列材料的特点即耐腐蚀。不锈钢最容易使人误解的也正是它的名称——不锈钢。所谓的不锈是一个相对概念，在一些环境中是不锈的，但在另外一些介质中则是不耐蚀的。多年来对不锈钢耐蚀性的研究表明，不锈钢之所以在某些环境中耐蚀，是与其钝化性能有关，通常当铬含量达12％时，合金可达完全自钝化能力，合金的钝化能力在一定程度上决定着不锈钢的耐蚀性。不锈钢钝化处理的作用是提高不锈钢在环境介质中的热力学稳定性，经过钝化的不锈钢，在金属电位序中处于较正的位置，即与贵金属相近，化学性能稳定，而未钝化的不锈钢为活化状态，处于电位较负的位置，与普通钢铁相近。不锈钢的钝化处理能预防不锈钢的局部腐蚀，点蚀、缝隙腐蚀等都与表面状态有关，钝化可以消除各种腐蚀的萌生源，使临界点腐蚀的电位变正。钝化可以使不锈钢表面具有足够的清洁度，可以消除不锈钢表面的金属污染物，以及嵌入不锈钢的杂质，使金属表面所含的铬、镍富集而稳定。这些金属污染物容易导致不锈钢的腐蚀破坏。根据不锈钢合金的组成、加工状态，可选择适宜的钝化工艺。但钝化质量既取决于钝化工艺也取决于不锈钢材料本身。不锈钢的可钝化性主要影响因素为：(1)不锈钢所含元素对钝化的影响。不锈钢的钝化能力取决于不锈钢所含元素的可钝化性，在组成元素中铬、镍属于钝化性强的元素，铁的钝化性则次之。一般的规律是含铬高的优于含铬低的，含铬镍的优于单纯含铬的，降低含碳量可提高钝化性，加入钼能提高钝化膜的稳定性，尤其能提高钝化膜对氯离子的抵抗力。铝、碳、硅等元素则对钝化不利，硫、硒元素钝化性能更差，若表面含有这些元素，应预先去除才能钝化。(2)不锈钢金相结构对钝化的影响很大。奥氏体型、铁素体型不锈钢具有较均匀的组织，不必经过热处理的强化，可钝化性很好。马氏体型不锈钢经过热处理强化，其金相组织为多相组织，可钝化性不强，因而马氏体型不锈钢耐蚀性较低。(3)不锈钢加工状态对钝化也有影响。经过机械加工如切削、抛光、磨光后的光洁表面钝化性最好，铸造、喷砂、锻造所得的粗糙表面，钝化性最差。包括不锈钢在内的金属材料以其优异的机械性能和工艺性能在材料领域占有重要地位。但金属腐蚀也给人类社会造成了很大损失，除了大量钢结构处于户外遭受大气腐蚀之外，在海岸周边及化工生产中的金属设备受到的侵蚀尤为严重。针对金属腐蚀问题，人们已经采用多种技术进行保护，减缓或阻止金属的腐蚀。其中最为有效最常用的方法是在金属表面涂覆防腐蚀涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基体，达到防腐的目的。早期，人们认为涂料防腐主要是在金属表面形成屏蔽层，防止金属表面与氧气、水相接触。后来，大量研究成果表面，由于涂层的微观缺陷或者亲水基团形成的通路，使得涂层具有一定的透气和渗水性，因此金属表面腐蚀所需的水和溶解的氧还可以从涂层中获得，涂层不可能对腐蚀介质完全屏蔽。在涂料中加入钝化型的防腐蚀颜料后，能够在有水存在的情况下，离解出含有缓蚀作用的离子，形成致密的钝化层，附着于金属基体表面，从而抑制进一步腐蚀的发生。当腐蚀发生处存在的氧浓度达到一定值时，可以把电化学反应产生的Fe2+氧化成Fe3+，再与OH-结合后生产氢氧化铁，沉积于被保护基体表面形成钝化层，抑制腐蚀反应的进一步发生，这个过程就是典型的钝化作用。当金属表面的pH值呈碱性时，对钝化反应有利，当pH值低于10时，要达到钝化作用所需要的氧浓度比较不易满足，因此在涂料中加入一定量的氧化剂作为防腐蚀颜料，如一直以来所使用的铅酸盐、铬酸盐等，都是利用钝化缓蚀原理实现对不锈钢的保护的。如上所述，传统防腐蚀颜料中最常用的品种有红丹、铅粉及各种铬酸盐，它们一般含有铅、铬及镉等有毒金属元素。虽然这类防腐蚀颜料在使用中表现出良好的防腐蚀性能，但是在生产和使用过程中，这些有毒有害的元素会危害环境，危害人类健康，许多国家已禁止使用。欧盟在2006年7月1日实施ROHS指令，即《电气、电气设备中使用某些有害物质的指令》，出口欧盟的电子电气设备中，禁止使用或含有六种有害物质，其中就包括六价铬。人们开始使用更为环保的新型防腐蚀颜料来代替传统的防腐蚀颜料，钝化缓蚀型防腐蚀颜料是应用最为广泛的防腐蚀颜料，磷酸盐、钼酸盐、硼酸盐等都源于这一类。其中以磷酸锌作为代表的磷酸盐作为最为广泛应用的环境友好型防腐颜料，从1965年沿用至今，广泛用于油性、水性防腐蚀涂料中。磷酸锌颜料的防腐蚀机理较为复杂，主要是在腐蚀的初期，在金属表面产生局部阴极和阳极，使溶解的铁盐和亚铁离子发生水解而释放出质子，与正磷酸锌发生反应，最终生成不溶的磷酸亚铁，从而形成Fe-Zn-P2O5致密钝化膜。磷酸盐系列的防腐蚀颜料，还包含聚合磷酸铝、磷酸钙等，实验结果证明它们均在防腐蚀领域有出色的表现。磷酸锌是无毒防锈颜料中重要的组成部分。由于普通磷酸锌的粒子较大(15-45μm)，其形状呈砖型，表面积较小，分散性差，防锈性能达不到传统锌铬黄的水平，难以全面取代传统的有害防锈颜料。基于上述原因，研究人员对普通磷酸锌进行了相关的改性工作，改性工作主要包括两个方面：(1)物理改性，包括对磷酸锌粒子的形状、粒径等物理性能改性。(2)化学改性，包括金属的复合，表面预处理等化学方面的改性。通过与铝、钼、钙、铁等金属复合改性而得到的磷酸锌颜料被称为第二代磷酸盐防锈颜料。无论是通过物理改性还是化学改性，其最终均是在提高颜料的电化学防腐性能，颜料与漆膜的相容性，漆膜的屏蔽作用，漆膜与基材的附着力等方面的改进。对高分子化学和合成树脂的深入研究，为防腐蚀涂料提供了优良的成膜物质。由于特殊的化学结构，有机硅树脂兼有有机材料和无机材料的特点。有机硅树脂最终加工制品的性能取决于其结构中有机和无机部分之比，即R/Si的值。一般有实用价值的有机硅树脂，其分子组成中R与Si的比值在1.0-1.6之间。一般规律是，R/Si值越小，所得到的有机硅树脂就越能在较低温度下固化；而R/Si的值越大，所得到的有机硅树脂要使它完全固化需要在200-250℃的高温下长时间烘烤，所得的漆膜硬度差，但热弹性要比前者好得多。①有机硅树脂是一种热固性塑料，他最突出的性能之一是优异的热氧化稳定性，其耐热性远优于普通有机树脂。有机硅树脂具有很高的热分解温度，在200-250℃下能长期使用而不分解，而且短时间还能耐350-500℃高温。加入耐热填料后则能耐更高温度。改性有机硅树脂的耐热性要比纯有机硅树脂差，但比有机树脂好，一般介于有机硅树脂与相应的有机树脂之间。②有机硅树脂另一突出的特点是优异的电绝缘性能，而且它能在很宽的温度和频率范围内保持这种性能。一般有机硅树脂的电击穿强度为50kv/mm，体积电阻率为1013—1015Ω·cm，介电常数约为3，介电损耗角正切值在10-3左右。此外，有机硅树脂还具有卓越的耐潮、防水、防锈、耐寒、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不锈钢透明防腐蚀涂料，相对于100质量份的有机硅树脂，所述不锈钢透明防腐蚀涂料包含：100.00质量份的有机硅树脂、1.00至30.00质量份的改性磷酸锌、1.00至30.00质量份的纳米三聚磷酸铝、1.00至30.00质量份的纳米金红石型钛白粉、0.10至1.00质量份的润湿分散剂、0.10至1.00质量份的消泡剂、0.10至1.00质量份的防沉剂、0.50至5.00质量份的成膜助剂、0.10至3.00质量份的增稠剂、0至2.00质量份的纳米稀土化合物、0至5.00质量份的消光剂和5.00至45.00质量份的溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢透明防腐蚀涂料，相对于100质量份的有机硅树脂，所述不锈钢透明防腐蚀涂料包含：100.00质量份的有机硅树脂、1.00至30.00质量份的改性磷酸锌、1.00至30.00质量份的纳米三聚磷酸铝、1.00至30.00质量份的纳米金红石型钛白粉、0.10至1.00质量份的润湿分散剂、0.10至1.00质量份的消泡剂、0.10至1.00质量份的防沉剂、0.50至5.00质量份的成膜助剂、0.10至3.00质量份的增稠剂、0至2.00质量份的纳米稀土化合物、0至5.00质量份的消光剂和5.00至45.00质量份的溶剂。2.根据权利要求1所述的不锈钢透明防腐蚀涂料，所述有机硅树脂为甲基有机硅树脂。3.根据权利要求1所述的不锈钢透明防腐蚀涂料，所述改性磷酸锌为纳米钼改性磷酸锌。4.根据权利要求1所述的不锈钢透明防腐蚀涂料，所述润湿分散剂为天然高分子类润湿分散剂或合成高分子类润湿分散剂。5.根据权利要求4所述的不锈钢透明防腐蚀涂料，所述天然高分子类润湿分散剂为卵磷脂；所述合成高分子类润湿分散剂为长链聚酯的酸与多氨基盐。6.根据权利要求1所述的不锈钢透明防腐蚀涂料，所述消泡剂为低级醇；所述防沉剂为有机膨润土；所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏梧淞，崔悦，杨军，
申请(专利权)人：湖南博弈飞装备新材料研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43