[发明专利]一种含片层状磷酸锆和碳纳米管的海洋防腐粉末涂料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种含片层状磷酸锆和碳纳米管的海洋防腐粉末涂料及其制备方法与应用。其原料组份包括磷酸锆、碳纳米管、聚酯树脂、固化剂、颜料、填料、流平剂、光亮剂和固化促进剂。本发明基于纳米片层结构磷酸锆的物理阻隔作用和超高导电性碳纳米管的电化学防腐作用，将两种功能材料引入粉末涂料配方中，经机械搅拌预混、双螺杆熔融挤出、冷却、粉碎、旋风分离等工艺制得防腐性能优异的聚酯树脂粉末涂料。通过耐盐雾性能、耐湿热性能和电化学性能测试证实其防腐性能有显著提高。运用在高盐雾，高湿热，干湿交替、浸没等环境的海洋工程材料涂装中，能够大幅度提高海洋工程材料的防腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及粉末涂料技术领域，尤其涉及一种含片层状磷酸锆和碳纳米管的海洋防腐粉末涂料及其制备方法与应用。

背景技术

我国近海海区广泛分布石油、天然气、可燃冰、铜、铁、煤、硫、磷、石灰石等自然资源，海洋资源的综合利用及其配套技术的开发已经成为当今我国重要的工业发展方向，对国民生产和国计民生具有不可替代的作用，同时也是人类的未来生存和发展所依赖的重要支柱。海洋环境中含有丰富氯化物和硫酸盐类电解质，是一种腐蚀性比较强的天然腐蚀剂，海洋工程材料长期处于这样高湿热、高盐雾、干湿交替、浸没等环境，在海面风浪的机械搅拌及强烈的自然对流作用下，腐蚀速率非常快，必须对其进行严格的防腐处理。在海洋环境中，采用常规粉末涂料进行涂装的建筑涂膜往往在1-2年内就会发生起泡、剥落等严重腐蚀现象，这给海洋产业造成了不可估计的经济损失。开发高效、稳定、经济、环保的海洋防腐涂料迫在眉睫，潜在的市场经济价值极大。

海水本身是一种强腐蚀性天然电解质，海洋环境中钢结构的腐蚀以电化学腐蚀为主。电化学腐蚀过程中，海水电解质首先向涂层内部和钢铁结构表面渗透，构成了以铁元素为阳极，渗碳体为阴极的微电池网络，产生电流。在阳极区，由于极性水分子的作用，铁素体被析出，呈自由状态的铁离子因而进入溶液；在阴极区，阳极区的电子经钢铁本体流到阴极，在通常情况下，氧得电子而生成氢氧根离子。阳极产物铁离子与阴极产物氢氧根离子相结合，生成初步的腐蚀产物氢氧化亚铁而沉淀，氢氧化亚铁进一步被溶液中的氧所氧化，转变为氢氧化铁，形成视觉可见的铁锈层。

片层状磷酸锆具有规整的片层状结构，纵横比和机械强度很高，不溶于水和有机溶剂，具有较强的耐酸碱能力。将片层状磷酸锆作为填料引入到海洋防腐粉末涂料的配方中，片层状结构层层堆叠可以大大的增加腐蚀介质的渗透路径，有效阻止小分子腐蚀介质和氧化性物质的浸入，能起到良好的物理阻隔作用；碳纳米管具有极佳的导电性能，抗拉强度可达到50～200GPa，是钢的100倍；硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，将其作为填料引入到海洋防腐粉末涂料中可赋予涂层优异的电子传递性能，阳极所产生的电子可以通过碳纳米管网络顺利传导到涂膜表面，使电化学腐蚀的阴极反应及反应产物由钢制基材表面转移到防腐涂层表面，有效减少基材表面腐蚀产物的堆积，抑制涂层的起泡脱落，最终提高了涂膜附着力的持久性和使用寿命。碳纳米管同时可以明显提高涂料的机械强度和韧性，进一步提高防腐涂料的附着力与硬度，提高涂料的使用寿命。

本发明综合利用磷酸锆的物理屏蔽作用和碳纳米管的机械性能与电荷传导作用，开发含片层状磷酸锆和碳纳米管的海洋防腐聚酯粉末涂料，能大幅度的提高聚酯粉末涂料的防腐性，对我国海洋经济向环保型和节约型方向发展将起到有力的助推作用。

发明内容

为了解决现有海洋用粉末涂料防腐性能不足的问题，本发明的目的在于提供了一种片层状磷酸锆和碳纳米管的海洋防腐粉末涂料及其制备方法与应用，以具有纳米片层结构的磷酸锆和具有超高导电性的碳纳米管作为填料，通过纯聚酯树脂和固化剂交联成膜包覆，制得了防腐性能优异的海洋防腐粉末涂料。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种含片层状磷酸锆和碳纳米管的海洋防腐粉末涂料，其包括如下质量份数的原料：

磷酸锆4-12份；

碳纳米管0.3-2份；