[發明專利]一種含片層狀磷酸鋯和碳納米管的海洋防腐粉末涂料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201810550024.2
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108864905A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 司徒粵;紀維維;黃洪;吳延軍;史英驥
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣東涂億科技有限公司
• 主分類號: C09D167/00
• 分類號: C09D167/00;C09D5/08;C09D5/03
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種含片層狀磷酸鋯和碳納米管的海洋防腐粉末涂料及其制備方法與應用。其原料組份包括磷酸鋯、碳納米管、聚酯樹脂、固化劑、顏料、填料、流平劑、光亮劑和固化促進劑。本發明基于納米片層結構磷酸鋯的物理阻隔作用和超高導電性碳納米管的電化學防腐作用，將兩種功能材料引入粉末涂料配方中，經機械攪拌預混、雙螺桿熔融擠出、冷卻、粉碎、旋風分離等工藝制得防腐性能優異的聚酯樹脂粉末涂料。通過耐鹽霧性能、耐濕熱性能和電化學性能測試證實其防腐性能有顯著提高。運用在高鹽霧，高濕熱，干濕交替、浸沒等環境的海洋工程材料涂裝中，能夠大幅度提高海洋工程材料的防腐蝕性能。

技術領域

本發明涉及粉末涂料技術領域，尤其涉及一種含片層狀磷酸鋯和碳納米管的海洋防腐粉末涂料及其制備方法與應用。

背景技術

我國近海海區廣泛分布石油、天然氣、可燃冰、銅、鐵、煤、硫、磷、石灰石等自然資源，海洋資源的綜合利用及其配套技術的開發已經成為當今我國重要的工業發展方向，對國民生產和國計民生具有不可替代的作用，同時也是人類的未來生存和發展所依賴的重要支柱。海洋環境中含有豐富氯化物和硫酸鹽類電解質，是一種腐蝕性比較強的天然腐蝕劑，海洋工程材料長期處于這樣高濕熱、高鹽霧、干濕交替、浸沒等環境，在海面風浪的機械攪拌及強烈的自然對流作用下，腐蝕速率非常快，必須對其進行嚴格的防腐處理。在海洋環境中，采用常規粉末涂料進行涂裝的建筑涂膜往往在1-2年內就會發生起泡、剝落等嚴重腐蝕現象，這給海洋產業造成了不可估計的經濟損失。開發高效、穩定、經濟、環保的海洋防腐涂料迫在眉睫，潛在的市場經濟價值極大。

海水本身是一種強腐蝕性天然電解質，海洋環境中鋼結構的腐蝕以電化學腐蝕為主。電化學腐蝕過程中，海水電解質首先向涂層內部和鋼鐵結構表面滲透，構成了以鐵元素為陽極，滲碳體為陰極的微電池網絡，產生電流。在陽極區，由于極性水分子的作用，鐵素體被析出，呈自由狀態的鐵離子因而進入溶液；在陰極區，陽極區的電子經鋼鐵本體流到陰極，在通常情況下，氧得電子而生成氫氧根離子。陽極產物鐵離子與陰極產物氫氧根離子相結合，生成初步的腐蝕產物氫氧化亞鐵而沉淀，氫氧化亞鐵進一步被溶液中的氧所氧化，轉變為氫氧化鐵，形成視覺可見的鐵銹層。

片層狀磷酸鋯具有規整的片層狀結構，縱橫比和機械強度很高，不溶于水和有機溶劑，具有較強的耐酸堿能力。將片層狀磷酸鋯作為填料引入到海洋防腐粉末涂料的配方中，片層狀結構層層堆疊可以大大的增加腐蝕介質的滲透路徑，有效阻止小分子腐蝕介質和氧化性物質的浸入，能起到良好的物理阻隔作用；碳納米管具有極佳的導電性能，抗拉強度可達到50～200GPa，是鋼的100倍；硬度與金剛石相當，卻擁有良好的柔韌性，將其作為填料引入到海洋防腐粉末涂料中可賦予涂層優異的電子傳遞性能，陽極所產生的電子可以通過碳納米管網絡順利傳導到涂膜表面，使電化學腐蝕的陰極反應及反應產物由鋼制基材表面轉移到防腐涂層表面，有效減少基材表面腐蝕產物的堆積，抑制涂層的起泡脫落，最終提高了涂膜附著力的持久性和使用壽命。碳納米管同時可以明顯提高涂料的機械強度和韌性，進一步提高防腐涂料的附著力與硬度，提高涂料的使用壽命。

本發明綜合利用磷酸鋯的物理屏蔽作用和碳納米管的機械性能與電荷傳導作用，開發含片層狀磷酸鋯和碳納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，對我國海洋經濟向環保型和節約型方向發展將起到有力的助推作用。

發明內容

為了解決現有海洋用粉末涂料防腐性能不足的問題，本發明的目的在于提供了一種片層狀磷酸鋯和碳納米管的海洋防腐粉末涂料及其制備方法與應用，以具有納米片層結構的磷酸鋯和具有超高導電性的碳納米管作為填料，通過純聚酯樹脂和固化劑交聯成膜包覆，制得了防腐性能優異的海洋防腐粉末涂料。

本發明的目的通過如下技術方案實現。

一種含片層狀磷酸鋯和碳納米管的海洋防腐粉末涂料，其包括如下質量份數的原料：

磷酸鋯4-12份；

碳納米管0.3-2份；