本發(fā)明涉及防腐涂料領(lǐng)域，具體涉及一種利用納米石墨片和稀土氧化物復(fù)合改性的防腐涂料。
背景技術(shù)：
鋁合金具有比強度高、密度小、可機加工性好、力學(xué)性能優(yōu)異、耐蝕性良好、導(dǎo)電性好等優(yōu)勢，在許多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，特別是在電力行業(yè)的應(yīng)用尤其廣泛。比如經(jīng)常用于制造架空導(dǎo)線、導(dǎo)流板、設(shè)備線夾、母線金具等電力網(wǎng)絡(luò)中所用的結(jié)構(gòu)件和傳輸件。
鋁合金在空氣中能夠迅速生成致密的、具有良好保護性能的鈍化膜。在干燥的大氣里，鋁的氧化膜是穩(wěn)定的，耐蝕性較好。但在沿海地區(qū)，電網(wǎng)所用鋁合金的使用環(huán)境相比內(nèi)陸地區(qū)惡劣許多。沿海大氣環(huán)境具有相對濕度大、鹽分含量高、年平均溫度高等特點，另外，由于空氣污染，還可能含有大量的SO2、H2S等，因而在沿海地區(qū)鋁合金的腐蝕相比內(nèi)陸會要嚴重得多，從而給電網(wǎng)的正常運行帶來嚴重隱患，也使維護保養(yǎng)的成本大大增高。
為了防止鋁合金部件的腐蝕失效對地方電網(wǎng)造成危害，保證地方供電的穩(wěn)定性，必須提高鋁合金的耐蝕性能。目前的主要方法包括：采用耐沿海大氣腐蝕的合適的材料，對材料進行表面改性（包括熱浸鋅、氧化處理等）、陰極保護法、在金屬表面噴涂防護涂料等。其中，有機涂層施工方便、制備周期短、后期維護簡單，是鋁合金防腐領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟、最方便的方法。
對于在沿海地區(qū)輸變電系統(tǒng)中使用的重要鋁合金結(jié)構(gòu)件，常使用復(fù)合防腐涂層，通常由底漆、中間漆和面漆組成，以充分發(fā)揮不同特性涂料的功能。其中面漆直接與環(huán)境腐蝕介質(zhì)接觸，要求具有高的耐候性及防腐蝕屏蔽作用。目前常用的面漆主要包括：醇酸涂料、氯化橡膠涂料、丙烯酸聚氨酯涂料、氟碳涂料等。其中丙烯酸聚氨酯涂料在海洋大氣環(huán)境下使用較廣泛。近期，Krishnan成功合成了具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的室溫固化型環(huán)氧-丙烯酸-聚氨酯高性能防銹涂料，使涂料的耐腐蝕性、耐候性和保光保色性進一步得以提高（Studies on corrosion resistant properties of sacrificial primed IPN coating systems in comparison with epoxy-PU systems. Progress in Organic Coatings，2006，57(4)：383-391.）；陳俊等制備了室溫固化水性雙組分氟丙烯酸-聚氨酯清漆，也使涂料的耐水和耐老化等性能得到明顯的提高（水性雙組分氟丙烯酸—聚氨酯涂料的研制及性能測試，中國涂料，2009，24(3)：24-28.）。目前，丙烯酸聚氨酯涂料制造成本較低，表面光澤度較好，但其耐蝕性仍然不足，比如明顯低于氟碳涂料。因而，有必要進一步提高該涂料的耐蝕性能，才能使其在應(yīng)用中具有較明顯的性價比優(yōu)勢。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種利用納米石墨片和稀土氧化物復(fù)合改性的防腐涂料，改性丙烯酸聚氨酯防腐涂料相對于未改性丙烯酸聚氨酯防腐涂料，其防腐性能得到明顯提高，制備工藝簡單，適宜于工業(yè)推廣應(yīng)用。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用如下技術(shù)方案：
一種利用納米石墨片和稀土氧化物復(fù)合改性的丙烯酸聚氨酯防腐涂料，由甲組分和乙混合制成，其中，甲組分由以下重量份原料制成：羥基丙烯酸樹脂45~52份，二甲苯為12~15份，正丁酯為10~12份，鈦白粉為19~26份，分散劑為1~2份，消泡劑為0.5~1份，流平劑為0.5~1份，納米石墨片為0.5~1份，稀土氧化物為1~1.5份，乙組分為N75固化劑；
其中甲組分與乙組分的重量比為5:1；
其中其甲組分中的分散劑為 Byk110；
其中甲組分中的消泡劑為 Byk141；
其中甲組分中的流平劑為Byk306；
其中甲組分中的稀土氧化物為CeO2和Y2O3的混合物，其相對重量比為1:1。
所述的一種利用納米石墨片和稀土氧化物復(fù)合改性的防腐涂料，具體步驟如下：
（1）甲組分的制備：按照成分配比將羥基丙烯酸樹脂加入攪拌槽中，加入二甲苯和正丁酯，在室溫下攪拌至均勻，攪拌速度為1000~1500rpm，時間為15~20min；
再按比例加入鈦白粉、分散劑、消泡劑、流平劑、納米石墨片、稀土氧化物，在室溫下攪拌至分散均勻，攪拌速度為1500~2000rpm，時間為20~30min；然后靜置，得到甲組分；
（2）將乙組分加入到甲組分中，在室溫下攪拌混合均勻，靜置10min，得到所述的防腐涂料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：
（1）本發(fā)明提供的改性丙烯酸聚氨酯防腐涂料具有優(yōu)良的防腐性能，其形成的防護涂層的腐蝕電流密度（Icorr）下降到未改性的丙烯酸聚氨酯防腐涂料所形成的涂層的1/3，極化電阻（Rp）提升了1個數(shù)量級。
（2）本發(fā)明制備工藝過程簡單，且可在室溫下制備，適宜于工業(yè)推廣應(yīng)用。
（3）本發(fā)明提供的改性丙烯酸聚氨酯防腐涂料可用于鋁合金及碳鋼等多種金屬材料表面的噴涂防腐，可采用全自動化的靜電涂裝工藝進行涂裝，獲得較好的表面質(zhì)量。
具體實施方式
以下結(jié)合實例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)效果。表1是3種涂料甲組分的成分配方。分別采用實施例1、2的不同工藝參數(shù)制備出甲組分，然后與乙組分混合制成防腐涂料，涂覆在鋁合金表面并固化，在鋁合金表面制備出甲組分成分不同的3種納米石墨片和稀土氧化物復(fù)合改性的丙烯酸聚氨酯涂層。分別按照GB9286-1998測試涂層的附著力；按照GB/T6739-2006測試涂層的表面硬度；采用電化學(xué)工作站測定涂層的極化曲線，其中，測試介質(zhì)為3.5wt%的NaCl溶液，得出腐蝕電位（Ecorr）、腐蝕電流密度（Icorr）和極化電阻（Rp）等參數(shù)。
表1 3種涂料的甲組分配方（重量份數(shù)）
乙組分為N75固化劑。
實施例1
1、按照表1所述的成分配比，首先將甲組分配方中的羥基丙烯酸樹脂加入攪拌槽中，加入二甲苯和正丁酯，在室溫下進行攪拌，攪拌速度為1000rpm，時間為20min；
2、再按上述的成分配比加入鈦白粉、分散劑、消泡劑、流平劑、納米石墨片、稀土氧化物，在室溫下攪拌，采用的攪拌速度為2000rpm，時間為20min，靜置，得到甲組分；
3、將乙組N75固化劑加入到甲組分中，其中甲組分與乙組分的重量比為5:1，在室溫下攪拌混合均勻；靜置10min后噴涂于鋁合金件表面，室溫固化24h，制得納米石墨片和稀土氧化物復(fù)合改性的丙烯酸聚氨酯涂層。
在上述制備條件下，甲組分成分配比不同的3種涂層的性能見表2。
表2 采用工藝1制備出的3種不同涂層的性能
實施例2
1、按照表1所述的成分配比，首先將甲組分配方中的羥基丙烯酸樹脂加入攪拌槽中，加入二甲苯和正丁酯，在室溫下進行攪拌，攪拌速度為1500rpm，時間為15min；
2、再按上述的成分配比加入鈦白粉、分散劑、消泡劑、流平劑、納米石墨片、稀土氧化物，在室溫下攪拌，采用的攪拌速度為1500rpm，時間為30min，靜置，既得甲組分；
3、將乙組N75固化劑加入到甲組分中，其中甲組分與乙組分的重量比為5:1，在室溫下攪拌混合均勻；靜置10min后噴涂于鋁合金件表面，室溫固化24h，制得納米石墨片和稀土氧化物復(fù)合改性的丙烯酸聚氨酯涂層。
在上述制備條件下，甲組分成分配比不同的3種涂層的性能見表3。
表3 采用工藝2制備出的3種不同涂層的性能
上述實施例只是用于對本發(fā)明的內(nèi)容進行闡述，而不是限制，因此在和本發(fā)明的權(quán)利要求書相當?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)該認為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。