[发明专利]光固化金属防腐涂料

说明书

技术领域

本发明涉及光固化金属防腐涂料，属于防腐涂料领域，具体涉及以改性的纤维状凹凸棒石黏土为添加组分的光固化丙烯酸酯/凹凸棒石黏土纳米复合涂料。

背景技术

金属腐蚀给社会发展带来巨大的经济损失和危害，据估计每年因腐蚀报废的金属材料相当于当年金属产量的20%以上，约占国民生产总值的4.2%。因此，金属的防腐蚀处理在国民经济领域扮演着十分重要的角色。涂料防腐蚀技术则是众多防腐蚀技术中最经济、应用最广泛的保护方法。

相对于溶剂型涂料、水性涂料等品种，光固化涂料具有固化速率快、实用性广、低能耗和环境友好等特点，近年来受到了社会的广泛关注。目前工业上广泛使用的丙烯酸酯类光固化涂料虽然具有优异的综合性能，但是对金属基材的涂布引起了特定的问题，如其光固化后收缩率大，产生的收缩应力难以完全释放，导致涂膜附着力和耐冲击力差，同时存在硬度低、耐磨性差、热稳定性能不足等缺点，使其在金属防腐蚀领域的应用受到极大限制。美国专利US5128387、日本专利JP2001172554和世界专利WO03/022945使用了如磷酸等酸类增粘剂来改善光固化涂层与金属基底之间的粘结力。但是该类酸性粘结剂对涂层的防腐蚀性能具有负面的作用，导致涂层的腐蚀保护性能不足。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种光固化金属防腐涂料，是以烷基和甲基丙烯酸酯基双功能化的凹凸棒石黏土为功能填料的光固化丙烯酸酯/凹凸棒石黏土纳米复合涂料，配制简单，低成本，硬度高，耐磨性好，附着力强，防腐蚀性能高，绿色环保。

本发明所采用的技术解决方案是：首先对凹凸棒石黏土进行有机改性，得到烷基和甲基丙烯酸酯基双功能化的改性凹凸棒石黏土，然后将其添加到丙烯酸酯、流平剂和光引发剂的混合液中，得到光固化金属防腐涂料；该防腐涂料的组成原料的重量百分比为：丙烯酸酯树脂79~94.9%，改性凹凸棒石黏土2~10%，流平剂0.1~1%，自由基光引发剂3~10%。

其中，所述的丙烯酸酯树脂选自双官能团丙烯酸酯、双官能团甲基丙烯酸酯、三官能团丙烯酸酯、三官能团甲基丙烯酸酯、四官能团丙烯酸酯、四官能团甲基丙烯酸酯中的一种。

其中，所述的改性凹凸棒石黏土是经烷基和甲基丙烯酸酯官能团双改性的，其制备步骤如下：

（1）将≥200目的凹凸棒石黏土100g加入到2500mL 的0.5～5 mol/L的盐酸溶液中，在20～120℃活化处理2～48h，过滤，去离子水洗涤至滤液的PH≈7，80℃烘干后粉碎，得活化凹凸棒石黏土；

（2）将步骤（1）的活化凹凸棒石黏土10g加入烷基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）和甲苯体积比为（1-10）：（1-10）：（180-198）的200mL混合溶液中，110℃回流12h，乙醇、丙酮洗涤，80℃真空干燥24h，得改性凹凸棒石黏土。

其中，所述的烷基硅烷是指丁基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、异辛基三甲氧基硅烷、葵基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、异丙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、葵基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷中的一种。

其中，所述流平剂是指聚醚改性聚硅氧烷、丙烯酸聚酯改性聚硅氧烷或反应性有机硅氧烷中的一种。

其中，所述自由基光引发剂是指2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基-环己基苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮、4-对甲苯巯基二苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮中的一种。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明选取了原料丰富且价格便宜的凹凸棒石黏土作为功能性加填剂，降低了涂料成本，使得该涂料具有较高的性价比，同时具有特殊的纤维棒状结构的凹凸棒石黏土棒晶能有效提高涂层的断裂韧性。

2、通过对凹凸棒石黏土进行烷基和甲基丙烯酸酯基的双功能化，提高了其在涂料中的分散性，赋予了其可聚合特性，从而涂层的热稳定性和腐蚀保护能力大大增加。

3、本发明不但避免了使用有机溶剂，甚至未使用具有挥发性及一定毒性的光固化活性稀释剂，使得涂料很好的体现了环保特性。

具体实施方式