[发明专利]一种含有氮化硅的有机‑无机复合防腐涂料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于钢结构防腐的水性防腐涂料及制备方法，尤其涉及一种含有改性氮化硅纳米粉体的、用于金属表面防腐的水性有机-无机复合防腐涂料及制备方法。

背景技术

很难想象如果现代社会没有金属和涂料，我们的日常生活会是何种模样。目前金属腐蚀造成的损失占行业总产值的6-8％。而通过应用得当的防腐技术，30-40％的腐蚀损失是可以避免发生和挽回的。在防腐措施中，涂覆防腐涂料又是最广泛的措施。

氮化硅作为一种新型陶瓷纳米材料，其具有优异的化学稳定性和电绝缘性、密度大、膨胀系数小、硬度大、化学性能稳定以及比表面积大等优点。氮化硅在材料中表现出和电绝缘性好等特点。单纯的氮化硅纳米粉体在涂料体系中的分散性差、易团聚，无法发挥出氮化硅的优良性能。同时，传统的有机涂膜，其机械性能、稳定性能也都存在提高空间。涂料的防护机理主要是通过物理屏蔽、缓蚀作用和电化学保护作用实现防腐蚀作用。将改性氮化硅粉体应用在涂料中，通过改性引入新的目的基团，参与成膜反应，与涂膜成为一个整体，提高涂膜的耐水性和耐候性；提高漆膜的物理机械强度，使漆膜的耐磨性、硬度和耐久性得到提高；其化学稳定性和电绝缘性，则赋予了涂膜热稳定性，提高了防腐蚀性能。

发明内容

本发明首要目的在于提供一种含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料。

本发明再一目的在于提供一种含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料的制备方法。

本发明所提供的技术方案具体如下：

一种改性氮化硅纳米粉体浆料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氮化硅粉体分散在甲苯中，得到分散液I；将硅烷偶联剂分散在甲苯中，配制成质量浓度为10-30％的溶液II；

(2)在50-70℃恒温水浴和800-1200r/min机械搅拌条件下，缓慢向分散液I中滴加溶液II，滴加完毕后，保温反应4-8小时；其中，滴加入分散液I的硅烷偶联剂为氮化硅质量的0.5-3％；

(3)反应结束后，抽滤，洗涤，60-90℃真空干燥2-4h，得到改性氮化硅粉体；将改性氮化硅粉体配制成质量分数为30-70％的水分散液，磨研磨至细度要求，即得到改性氮化硅纳米粉体浆料。

所述的硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

所述的分散液I通过以下方式得到：向甲苯中加入氮化硅粉体，先利用高速分散机分散15-30min，再超声分散20-40min，即成。

步骤(2)的滴加速度控制在1-5mL/min。

一种含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：改性氮化硅纳米粉体浆料1-10％，填料5-20％，分散剂0.05-1.5％，润湿流平剂0.05-1.5％，消泡剂0.05-1.5％，杀菌剂0.05-1％，水1-10％，乳液35-65％，固化剂10-20％；

所述的改性氮化硅纳米粉体浆料由上述制备方法制备而成。

所述的填料通过以下方式制备得到：将云母氧化铁、云母粉、玻璃鳞片、滑石粉、重质碳酸钙中的一种或几种配制成质量分数为60-80％的水分散浆料，锥形磨研磨至细度要求，即成。

所述的乳液为环氧乳液、环氧-硅丙乳液、有机硅改性环氧乳液中的一种或几种。

上述含有氮化硅的有机-无机复合防腐涂料在防腐领域的应用。

本发明的原理如下：

本发明通过将化学改性后的氮化硅纳米粉体加入涂料中，与涂膜成为一个整体，提高涂膜的耐水性和耐候性、耐磨性和硬度、热稳定性和防腐蚀性能。这是因为环氧树脂本身是交联度很高的热固性树脂，其裂缝扩展属于典型的脆性扩展，其耐冲击能力较差，柔韧性一般，比较脆，耐热性也较差，固化过程易产生裂纹，改性氮化硅纳米粉体浆料参与成膜后，则可以有效地均匀分散在最终涂膜中，将其极好的机械物理性能、热稳定性和电绝缘性等性能发挥。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)本发明对氮化硅进行改性时，选用甲苯作溶剂，相较于现有技术，甲苯具有较高的沸点，在反应结束后可以循环利用。

(2)本发明的制备方法工艺简单、成本低廉。

(3)本发明制得的防腐涂料只需在粗糙度在喷砂Sa2.5级以上的涂装基材表面刷涂、喷涂即可，操作简便；防腐涂料室温即可固化，表干时间为60min，实干时间为8h左右。

(4)本发明制得的防腐涂料防腐性能优异、防腐时效长、机械强度高、热稳定性和化学稳定性好。