本發(fā)明涉及防腐材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬重防腐底漆及其制造方法。

背景技術(shù)：

金屬腐蝕和防腐蝕問題與人類生活和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展息息相關(guān)，金屬材料在使用過程中受大氣、海水、土壤等環(huán)境作用，都會產(chǎn)生腐蝕問題。現(xiàn)代海洋工程中金屬使用量的80％是鋼鐵，而在海洋中的鋼鐵腐蝕速度約十倍于大氣中的腐蝕速度，隨著我國對海洋開發(fā)、海上交通和港口建設(shè)的發(fā)展，面臨著我國海沿線長達(dá)一萬八千多公里的國情，加強(qiáng)海洋腐蝕防護(hù)問題更是我國涂料行業(yè)必須承擔(dān)的責(zé)任和要接受的技術(shù)挑戰(zhàn)。

從中國統(tǒng)計局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2014年我國涂料累計產(chǎn)量(按規(guī)模以上1344家企業(yè)計)1648.19萬噸，同比增長了7.9％。建筑市場是中國涂料工業(yè)的最大終端市場，占比率37％，防護(hù)涂料是第二大終端市場，占據(jù)21％，基建、高鐵，橋梁，集裝箱，海岸工程等項目驅(qū)動中國防護(hù)涂料以346.1199萬噸年產(chǎn)量保持高速增長。

金屬重防腐涂料heavy-duty coating在化工大氣和海洋環(huán)境里，一般可使用10年或15年以上，即使在酸、堿、鹽和溶劑介質(zhì)里，并在一定溫度條件下，也能使用5年左右。而且重防腐涂料干膜厚度一般在200μm或300μm，在海洋運(yùn)行的艦船和采油平臺表面的重防腐涂膜厚度達(dá)到500μm～1000μm以上。常用的重防腐涂料有環(huán)氧樹脂類、氯化橡膠類和聚脲涂料。富鋅涂料具有電化學(xué)陰極保護(hù)作用和物理屏蔽雙重防腐蝕性能，是重防腐涂料的主要產(chǎn)品。富鋅底漆分為兩類：一類是以烷基硅酸鹽為基料的無機(jī)富鋅底漆，其對被涂覆金屬基材表面處理要求嚴(yán)格，施工時受環(huán)境因素影響大，涂膜微觀多孔、屏蔽性差、涂層容易過早失效；另一類是環(huán)氧富鋅底漆，以環(huán)氧樹脂作基料，與上層涂料配套性和對金屬基材附著力好，但是導(dǎo)電性較差，鋅粉用量要求較高。

每年世界上約有40％以上的環(huán)氧樹脂被用于制造環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆、環(huán)氧粉末防腐涂料，環(huán)氧防腐涂料是目前世界上應(yīng)用最為廣泛、最為重要的重防腐涂料之一。按照ISO12944-2007標(biāo)準(zhǔn)對環(huán)境腐蝕等級C5-M使用的重防腐涂料涂膜厚度，含鋅涂料達(dá)到240～280μm，鋅粉含量不能低于80％(wt)，2013年開始修建的港珠澳大橋涂裝的環(huán)氧富鋅漆的干膜含鋅量，要達(dá)到85％以上。而且ISO12944對重防腐涂料體系中涂料合格認(rèn)證的最低要求：含富鋅底漆的涂料體系劃線處的腐蝕寬度不應(yīng)超過3.0mm，對不含富鋅底漆的涂料體系應(yīng)不應(yīng)超過8.0mm。全世界的各國涂料制造的金屬防腐涂料防腐性能，都是使用美國材料與實(shí)驗協(xié)會ASTM B117鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)對防腐涂料涂膜和涂膜劃線區(qū)進(jìn)行標(biāo)定時間內(nèi)的連續(xù)鹽霧噴涂腐蝕試驗，然后把經(jīng)過鹽霧腐蝕后的涂上防腐涂料的試件板，按照ASTM D1654標(biāo)準(zhǔn)對涂膜非劃線區(qū)外觀腐蝕狀態(tài)和劃線區(qū)單邊最大腐蝕寬度值進(jìn)行等級評判。等級從10～1，等級數(shù)越高說明被鹽霧腐蝕的涂料防腐性能越好。防腐涂料每耐100小時鹽霧試驗，基本上就代表著被腐蝕的涂料應(yīng)用于金屬構(gòu)件上一年的防腐保護(hù)期時間，這是涂料制造企業(yè)評估任何一種防腐涂料產(chǎn)品其防腐性能的慣例，每種防腐涂料在鹽霧試驗后的涂膜劃線區(qū)單邊腐蝕寬度值代表著該涂料與被覆涂金屬基材表面完成化學(xué)鍵合后防腐特征。

鋅粉作為重金屬填料從20世紀(jì)至今，一直在中國防護(hù)涂料制造企業(yè)中用來制造環(huán)氧富鋅底漆和厚漿型環(huán)氧富鋅漆，占有我國普通防腐和重防腐涂料消費(fèi)市場率47％。但是鋅作為犧牲電極防腐，其使用壽命有限、維護(hù)費(fèi)用高，而且含鋅涂料不能保護(hù)鋁、鎂、鍍鋅板材料。

所以，對占據(jù)我國金屬防腐蝕涂料產(chǎn)品消費(fèi)近一半市場的含鋅重防腐涂料而言，10～15年涂料使用防護(hù)期、涂料干膜80％以上鋅含量和重防腐涂膜具有耐鹽霧1500～2000小時防腐性能要求，成為國內(nèi)防護(hù)涂料制造企業(yè)生產(chǎn)富鋅重防腐漆或其他品種的重防腐底漆產(chǎn)品的技術(shù)瓶頸。

制造重防腐涂料產(chǎn)品時除了要受到10～15年涂料使用防護(hù)期重防腐性能的要求，近些年又面臨如何制造成降低VOC有機(jī)揮發(fā)物產(chǎn)品的嚴(yán)酷挑戰(zhàn)。歐盟、美國、日本等發(fā)達(dá)國家從2007年1月1日、6月1日開始執(zhí)行新的涂料和油漆環(huán)保驗收標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制涂料和油漆中每升的VOC(有機(jī)揮發(fā)物)不能超過100克。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)氧硅酸聚合粉重防腐底漆及其制造方法，以解決現(xiàn)有重防腐漆在防護(hù)年限和有機(jī)揮發(fā)物量方面不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的技術(shù)問題。

本發(fā)明環(huán)氧硅酸聚合粉重防腐底漆，由E-44或E-51環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、正硅酸乙酯硅烷、硅酸聚合粉、甲醇、分散劑、消泡劑、潤濕流平劑、以及防沉劑按重量百分比組成，所述硅酸聚合粉由硅酸粉和導(dǎo)電態(tài)聚苯胺組成；其中：

環(huán)氧樹脂的重量百分比為10％～20％，

環(huán)氧稀釋劑的重量百分比為12％～20％，

正硅酸乙酯硅烷的重量百分比為2％～5％，

硅酸粉的重量百分比為45％～70％，

導(dǎo)電態(tài)聚苯胺的重量百分比為1％～3％，

甲醇的重量百分比為2％～5％，

分散劑的重量百分比為4％～10％，

消泡劑的重量百分比為1％～2％，

潤濕流平劑的重量百分比為1％～5％，

防沉劑的重量百分比為1％～5％。

進(jìn)一步，所述硅酸粉由輝石和花崗石按重量比7.5:2.5組成，所述硅酸粉的粒徑為28～18μm。

本發(fā)明還公開了環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆的制造方法，包括以下步驟：

1)將環(huán)氧樹脂和環(huán)氧稀釋劑放進(jìn)分散攪拌機(jī)中，用600r/min轉(zhuǎn)速攪拌30分鐘；

2)將正硅酸乙酯硅烷、分散劑、硅酸聚合粉、甲醇依次每隔15分鐘加入步驟1)處理后的液體中，用1000r/min轉(zhuǎn)速高速攪拌和分散；

3)將分散劑、消泡劑、潤濕流平劑、以及防沉劑加入步驟2)處理后的液體中，高速攪拌20分鐘；

4)把經(jīng)過110分鐘攪拌分散后的環(huán)氧硅酸聚合粉重防腐底漆半成品，通過送料管送進(jìn)砂磨機(jī)中按350r～500r/min轉(zhuǎn)速砂磨50分鐘；

5)對經(jīng)過50分鐘砂磨后的環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆進(jìn)行調(diào)色；

6)將達(dá)到調(diào)色和砂磨細(xì)度要求的環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆進(jìn)行產(chǎn)品過濾，得到成品。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆，通過能譜檢測本發(fā)明中的硅酸粉化學(xué)成分可知，硅酸粉中的硅含量在22％以上，所以按本發(fā)明環(huán)氧硅酸聚合粉重防腐底漆配方百分質(zhì)量分添加甲醇交聯(lián)后，在環(huán)氧樹脂中具有相容性和分散性,容易醇化聚合成硅醇，利于與金屬基材表面進(jìn)行化學(xué)鍵合，對金屬基材面實(shí)施鈍化，起到阻止腐蝕擴(kuò)散的作用，對制造與金屬材料直接涂裝的重防腐底漆非常有益。

2、本發(fā)明環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆及其制造方法，把亞納米(1～2μm粒徑)導(dǎo)電態(tài)聚苯胺和硅酸粉配制成硅酸聚合粉這種非金屬防腐緩蝕填料，亞納米級的導(dǎo)電態(tài)聚苯胺更易分散在涂料成膜基料環(huán)氧樹脂中，克服了聚苯胺不易溶解和如何廣泛致密地分布在環(huán)氧重防腐底漆產(chǎn)品的成膜基料中的難題，使其在涂料中形成自身的抗氧化還原保護(hù)膜讓金屬基材表面鈍化，達(dá)到長效防腐蝕保護(hù)功能。

3、本發(fā)明環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆及其制造方法，把正硅酸乙酯 (C2H5O)4Si作為環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆產(chǎn)品制造的基料使用，因為正硅酸乙酯硅烷一個分子中，含四個乙氧基(-OCH3CH3)，共4個活性官能團(tuán)，容易和環(huán)氧樹脂共融。正硅酸乙酯硅烷不含親水性和疏水性，在水性和溶劑型重防腐涂料制造中的交聯(lián)耦合性都很好。所以，在與重防腐涂料組分中的原輔料和樹脂及助劑交聯(lián)中，很容易跟聚合物的分子間形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，完成把硅酸聚合粉、環(huán)氧樹脂和助劑進(jìn)行聚合雜化，讓涂料涂裝后涂膜的強(qiáng)度、硬度、附著力等機(jī)械性能、密閉性、抗銹蝕性能都具備獨(dú)特的特征。

4、本發(fā)明環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆及其制造方法，其硅酸聚合粉通過與正硅酸乙酯硅烷、助劑進(jìn)行有機(jī)雜化，再與溶劑型環(huán)氧樹脂交聯(lián)，制造成不含任何金屬緩蝕填料的重防腐底漆，按照GB/T9286-1998、GB/T6739-2006、GB/T1732-93、GB/T1763-7、GB/T1735-2009、GB/T1734-93標(biāo)準(zhǔn)檢測可知其具有優(yōu)異的綜合性能，經(jīng)鹽霧試驗證明具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，防護(hù)期可長達(dá)20年以上，且可顯著地降低VOC對使用環(huán)境的排放量。

附圖說明

圖1為環(huán)氧硅酸聚合粉重防腐底漆的生產(chǎn)工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

實(shí)施例一：本實(shí)施例環(huán)氧硅酸聚合粉重防腐底漆，由E-44環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、正硅酸乙酯硅烷、硅酸聚合粉、甲醇、分散劑、消泡劑、潤濕流平劑、以及防沉劑按重量百分比組成，所述硅酸聚合粉由硅酸粉和導(dǎo)電態(tài)聚苯胺組成；其中：E-44環(huán)氧樹脂11％、環(huán)氧稀釋劑12％、正硅酸乙酯硅烷3％、28μm粒徑硅酸粉62％、導(dǎo)電態(tài)聚苯胺2％、甲醇2％、分散劑4％、消泡劑1％、。潤濕流平劑1％、防沉劑2％。

實(shí)施例二：本實(shí)施例環(huán)氧硅酸聚合粉重防腐底漆，由E-51環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、正硅酸乙酯硅烷、硅酸聚合粉、甲醇、分散劑、消泡劑、潤濕流平劑、以及防沉劑按重量百分比組成，所述硅酸聚合粉由硅酸粉和導(dǎo)電態(tài)聚苯胺組成；其中：E-51環(huán)氧樹脂11％、環(huán)氧稀釋劑15％、正硅酸乙酯硅烷4％、18μm粒徑硅酸粉50％、導(dǎo)電態(tài)聚苯胺2％、甲醇3％、分散劑5％、消泡劑1％、潤濕流平劑2％、防沉劑2％。

實(shí)施例三：本實(shí)施例環(huán)氧硅酸聚合粉重防腐底漆，由E-44環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、正硅酸乙酯硅烷、硅酸聚合粉、甲醇、分散劑、消泡劑、潤濕流平劑、以及防沉劑按重量百分比組成，所述硅酸聚合粉由硅酸粉和導(dǎo)電態(tài)聚苯胺組成；其中：E-44環(huán)氧樹脂19％、環(huán)氧稀釋劑18％、正硅酸乙酯硅烷4％、28μm粒徑硅酸粉45％、導(dǎo)電態(tài)聚苯胺3％、甲醇3％、分散劑4％、消泡劑1％、潤濕流平劑2％、防沉劑1％。

上述實(shí)施例1-3中所述的硅酸粉均由輝石和花崗石按重量比7.5:2.5組成，且硅酸粉的粒徑為28～18μm。

當(dāng)然在不同的具體實(shí)施例中，本發(fā)明環(huán)氧硅酸聚合粉重防腐底漆中各組分的重量百分比還可為其它值如：環(huán)氧樹脂的重量百分比還可為10％～20％范圍內(nèi)的其它值，環(huán)氧稀釋劑的重量百分比還可為12％～20％范圍內(nèi)的其它值，正硅酸乙酯硅烷的重量百分比還可為2％～5％范圍內(nèi)的其它值，硅酸粉的重量百分比還可為45％～70％范圍內(nèi)的其它值，導(dǎo)電態(tài)聚苯胺的重量百分比還可為1％～3％范圍內(nèi)的其它值，甲醇的重量百分比還可為2％～5％范圍內(nèi)的其它值，分散劑的重量百分比還可為4％～10％范圍內(nèi)的其它值，消泡劑的重量百分比還可為1％～2％范圍內(nèi)的其它值，潤濕流平劑的重量百分比還可為1％～5％范圍內(nèi)的其它值，防沉劑的重量百分比還可為1％～5％范圍內(nèi)的其它值。

將實(shí)施例一中的水性環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆噴涂在試件1、試件2、試件3三塊試件鋼板上、實(shí)施例二中的水性環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆噴涂在試件4、試件5、試件6三塊試件鋼板上、以及將實(shí)施例中的三水性環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆噴涂在試件7、試件8、試件9三塊試件鋼板上，按照GB/T9286-1998、GB/T6739-2006、GB/T1732-93、GB/T1763-7、GB/T1735-2009、GB/T1734-93標(biāo)準(zhǔn)，按序?qū)θ齻€實(shí)施例的九塊試件鋼板分別進(jìn)行底漆附著力、涂膜硬度、涂膜耐沖擊強(qiáng)度、耐20％硫酸、耐高溫和耐汽油浸泡檢測，檢測結(jié)果如下：

⑴三種實(shí)施例的環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆附著力都是最高的0級；

⑵三種實(shí)施例的環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆涂膜鉛筆硬度都是8H；

⑶三種實(shí)施例的環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆涂膜抗沖擊高度都是100cm，是常規(guī)高度的2倍；

⑷三種實(shí)施例的環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆涂膜耐20％硫酸都是48小時；

⑸三種實(shí)施例的環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆涂膜都耐250℃高溫1小時；

⑹三種實(shí)施例的環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆涂膜都耐汽油100小時浸泡。

將三個具體實(shí)施例制造的9塊試件鋼板，按照ASTM B117-2009鹽霧試驗方法，進(jìn)行3000小時涂膜鹽霧腐蝕試驗，試驗結(jié)果下表：

從表1中耐鹽霧3000小時的結(jié)果可知，含硅酸聚合粉最高的64％的試件1-3，其涂膜劃線區(qū)腐蝕寬度值最低；含硅酸聚合粉52％的試件4-6，由于使用了細(xì)度更小18μm粒粒徑硅酸粉，外觀腐蝕最低；含硅酸聚合粉最低48％的試件7-9，由于底漆固含和涂膜都比前兩種底漆低，因此涂膜耐3000小時鹽霧腐蝕的效果最差。所以，提高環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆固含量和增加底漆涂裝的涂膜厚度，就明顯地增加了本發(fā)明重防腐底漆對金屬構(gòu)件表面實(shí)施重防腐的性能。

實(shí)施例四：環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆的制造方法，包括以下步驟：

1)將環(huán)氧樹脂和環(huán)氧稀釋劑放進(jìn)分散攪拌機(jī)中，用600r/min轉(zhuǎn)速攪拌30分鐘；

2)將正硅酸乙酯硅烷、分散劑、硅酸聚合粉、甲醇依次每隔15分鐘加入步驟1)處理后的液體中，用1000r/min轉(zhuǎn)速高速攪拌和分散；

3)將助劑：分散劑、消泡劑、潤濕流平劑、以及防沉劑加入步驟2)處理后的液體中，高速攪拌20分鐘；

4)把經(jīng)過110分鐘攪拌分散后的環(huán)氧硅酸聚合粉重防腐底漆半成品，通過送料管送進(jìn)砂磨機(jī)中按350r～500r/min轉(zhuǎn)速砂磨50分鐘；

5)對經(jīng)過50分鐘砂磨后的環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆進(jìn)行調(diào)色；

6)將達(dá)到調(diào)色和砂磨細(xì)度要求的環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆進(jìn)行產(chǎn)品過濾，得到成品；

7)將過濾網(wǎng)的環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆進(jìn)行產(chǎn)品稱量、灌裝；

8)將灌裝好的環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆產(chǎn)品記錄制造日期、登記標(biāo)號、送入產(chǎn)品存放庫房。

每實(shí)施一次環(huán)氧硅酸聚合粉金屬重防腐底漆制造工藝流程，流程結(jié)束后都必須清洗攪拌機(jī)、砂磨機(jī)和過濾網(wǎng)，確保這些涂料制造設(shè)備下次能正常使用。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。