[发明专利]一种仿贝壳珍珠层策略制备高性能含锌防腐涂层

说明书

本发明涉及一种仿贝壳珍珠层策略制备高性能含锌防腐涂层，该涂层将锌粉、磁响应导电纳米填料和基体树脂、非必须粉体、非必须溶剂、非必须助剂混合，采用物理混合方法得到涂料，通过喷涂、刷涂或旋涂方法涂膜，在0‑300℃干燥固化，得到高性能含锌防腐涂层材料。该防腐涂层材料能够在初期以锌粉作为牺牲阳极，在较长的牺牲阳极阶段保护基板免受腐蚀，同时能够高效阻碍腐蚀介质向涂层的渗透，有优异的屏蔽性能，能够长效保护金属基材。本发明制备工艺简单，得到的防腐涂层材料可用于高速公路护栏、建筑、新能源电池、电力、石化、船舶、桥梁、发电海洋设施等的表面保护、腐蚀防护、装饰、电磁屏蔽等领域，涂层轻薄，致密度高，涂层中锌粉利用率高，可有效减少碳排放。

技术领域

本发明涉及一种仿贝壳珍珠层策略制备高性能含锌防腐涂层及其制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

富锌涂层在金属防腐领域有着重要的地位，因其防腐效率高、在涂层受到机械损伤的情况下，仍旧可以发挥持久的牺牲阳极的阴极保护作用而得以广泛应用于重防腐领域，例如应用于高速公路护栏、海洋船舶、桥梁、海上平台等服役条件恶劣的钢结构之上。对于富锌涂层来说，锌粉和被保护金属基板之间的有效电接触是保证牺牲阳极过程发生的前提。但是在富锌涂层的实际服役过程中，当绝缘的腐蚀产物在锌粉表面积累，锌粉之间的有效电接触被破坏，剩余的锌粉不能继续充当牺牲阳极锌，因此会造成大量的锌粉浪费。为了保证涂层中的阳极锌的足量储备，通常富锌涂层中的锌粉含量高达80％，这导致涂层的致密度差，富锌涂层在牺牲阳极失效后难以作为屏障继续保护金属基底免受腐蚀介质侵蚀，往往在牺牲阳极失效后，涂层就迅速失效。

贝壳珍珠层具有规则的复杂结构，由文石层与有机层堆叠而成。受到贝壳珍珠层的层状堆叠结构的启发，向含锌防腐涂层中引入导电的片状填料构筑仿贝壳珍珠层的片层结构。片状填料经改性后具有磁响应性，在磁场驱动下能够平行于基板进行取向，可以延长腐蚀介质的传输路径，阻碍腐蚀介质向金属基材界面处的扩散，提高涂层的屏蔽性能。同时，导电的片状填料能够连接起孤立的锌粉，提高锌粉的利用率，从而减少锌粉用量，进一步提高涂层的致密性，实现高屏蔽性能且具有长效牺牲阳极保护的轻质含锌涂层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仿贝壳珍珠层策略制备高性能含锌防腐涂层及其制备方法。

本发明将锌粉、导电纳米填料和基体树脂、非必须粉体、非必须溶剂、非必须助剂混合，采用物理混合方法得到透明涂料，通过喷涂、刷涂或旋涂方法涂膜，在0-300℃干燥固化，得到一种仿贝壳珍珠层策略制备的高性能含锌防腐涂层材料，能够有效屏蔽对腐蚀介质向金属基材的渗透，同时具有高效且持久的牺牲阳极保护作用，保护基材免于腐蚀。本发明制备工艺简单，得到的防腐涂层材料可用于高速公路护栏、建筑、新能源电池、电力、石化、船舶、桥梁、发电海洋设施等的表面保护、腐蚀防护、装饰、电磁屏蔽等领域，涂层轻薄，致密度高，涂层中锌粉利用率高，可有效减少碳排放。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明提出的一种仿贝壳珍珠层策略制备高性能含锌防腐涂层，所述涂层材料包括：(a)至少一种尺寸为10纳米-100微米的锌粉，(b)至少一种磁响应导电纳米填料，(c)至少一种基体树脂，(d)非必须粉体，(e)非必须溶剂，(f)非必须助剂；以总重量计，各组分重量百分比为：锌粉10-50wt％，磁响应导电纳米填料0.1-30wt％，非必须粉体0-20wt％，非必须溶剂0-80wt％，非必须助剂0-20wt％，其余为基体树脂，其总重量满足100％，且必须组分(a)和(b)中至少有一种为片状填料，磁响应导电纳米填料是在一维或二维的纳米材料表面构筑磁响应物质并具有导电性的纳米填料；