[发明专利]一种高防腐超高固含量底面合一涂料的制备方法

说明书

本发明提出的高防腐超高固含量底面合一涂料的制备方法，分为:制备一种高稳定性、高效片层屏蔽的改性氧化石墨烯纳米材料；采用制备的改性氧化石墨烯材料作为片层阻隔材料，结合低粘度聚天门冬氨酸酯树脂体系，制备高防腐超高固含量防腐涂料。本发明的改性氧化石墨烯与聚天门冬氨酸酯固化剂进行原位交联反应，可减少石墨烯在涂层中的相分离，提高涂层对水汽、氧、盐分等腐蚀物的屏蔽效果。本发明涂料质量固含量大于94%，具有超高固含量，低VOC含量小于60g/L，属于环保型涂料产品；本发明具有优异的防腐性能，膜厚80微米涂层耐盐雾性能大于500小时，膜厚160微米涂层耐盐雾性能大于1000小时，高于常规防腐涂料耐盐雾性能，可应用于高腐蚀环境。

技术领域

本发明属于钢结构防腐防护涂层技术领域，尤其涉及一种高防腐超高固含量底面合一涂料的制备方法。

背景技术

对于高腐蚀环境下的钢结构，目前通常采用溶剂型防腐底漆和溶剂型面漆进行防护。虽然从防腐性能方面评估，性能符合使用要求，但是产品中的挥发性有机化合物（VOC）含量较高，达到250～350g/L，部分面漆涂料VOC含量更高（400～500g/L），不利于环境保护和施工人员的身体健康。水性涂料具有很好的环保性，VOC含量较低（50～100g/L），但产品的耐水性较差，防腐性能较低，主要应用于普通腐蚀环境防腐，不适宜用于高腐蚀环境下钢结构的防护。因此，制备一种既具有优良防腐性能，又具有较低VOC 含量的防腐涂料体系，具有非常重要的意义。

钢结构的涂层防腐保护机理主要有牺牲保护，钝化保护，屏蔽保护以及两种或三种机理联合保护。牺牲保护主要是通过漆膜中添加活泼金属如锌粉等，在腐蚀发生时，活泼金属作为阳极，先牺牲发生腐蚀，从而保护钢铁；钝化保护主要是采用磷酸锌、三聚磷酸铝等盐类与金属表面形成致密螯合物膜层，延缓或阻隔电解质的入侵来降低腐蚀速率。牺牲保护和钝化保护在用于大气区防腐保护时效果显著，但由于锌粉和磷酸盐类防腐颜料的活性，若使用环境含水量高，或涉及浸没环境，涂层易于起泡。在高腐蚀环境下，高湿度较难避免，也存在较多浸没环境，因此，高腐蚀环境下的涂层防护机理很多采用的是屏蔽机理，即在涂膜中添加高含量的惰性片层填料（玻璃鳞片，云母粉等），对水和电解质在漆膜中的渗透形成层层阻隔，使电解质渗入路径成倍增加，从而延缓钢铁发生腐蚀的时间。但是，随着高含量片层填料的加入，粉料吸油值增大，涂层体系的粘度会进一步增加，需要添加额外溶剂来达到涂料所需的施工粘度。这样也就造成了高防腐涂料中通常VOC含量较难降低的情况。因此，若能制备一种高效的片层阻隔材料替代常规片层填料，减少配方中填料的加入量，可解决高含量片层填料高吸油值引起体系粘度升高这一难题，进而实现高防腐环境下低VOC的涂料解决方案。

氧化石墨烯作为近些年研究发现的新型二维碳纳米材料，具有优良的光学、力学、阻隔性能以及优异片径比、良好的界面效应等独特性能，在材料学、防腐、催化、能源等方面具有重要的应用前景，被认为是一种潜力巨大的材料。但纳米氧化石墨烯在实际应用中的一个显著缺点是非常容易团聚或沉积。纳米材料比表面积大，具有相当高的表面能,处于能量不稳定状态；为了降低表面能，往往通过相互聚集而达到稳定状态,因而引起纳米材料团聚。氧化石墨烯团聚后，其在防腐涂料中的片层屏蔽效果将显著下降。因此，研究如何减少氧化石墨烯的团聚是有效开发利用氧化石墨烯高效片层屏障性能的一个重要影响因素。尽管不少研究工作者对此进行了大量的研究，但实际应用中效果有限，目前，仍然存在着稳定性差，易沉降，持久性有限等缺陷。

鉴于此，克服现有技术所存在的缺陷，提供一种低VOC，稳定性好，高效片层屏蔽的高防腐底面合一涂料的制备方法是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高防腐超高固含量底面合一涂料的制备方法。

本发明提出的高防腐超高固含量底面合一涂料的制备方法，分为两个部分:第一部分，制备一种高稳定性、高效片层屏蔽的改性氧化石墨烯纳米材料；第二部分，采用制备的改性氧化石墨烯材料作为片层阻隔材料，结合低粘度聚天门冬氨酸酯树脂体系，制备高防腐超高固含量防腐涂料；具体步骤如下：