[发明专利]一种金属用防腐蚀环保涂层材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种金属用防腐蚀环保涂层材料及其制备方法。

背景技术

金属是一种高强度、高效能的材料。在日趋严峻的环境问题面前，发展钢结构建筑，替代砖砌体和混凝土建筑是较为明智的选择，尤其是在高层建筑、大跨度结构中，金属发挥着独特而不可替代的作用。然而金属易受腐蚀性介质的侵蚀而招到破坏，金属腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费等。因此，对金属采取防护措施是必要的。使用涂层对建筑钢结构进行防腐保护，具有性能优异、制造及施工方便、价格低廉等一系列其它材料与方法无法比拟的优点，因而，建筑钢结构在选择防护措施时，常常优先考虑的是涂层防护。

近年，由于国民环保意识的提高和国家立法对有机溶剂挥发的限制，水性防腐涂料越来越受到关注，尤其是性能优异的水性环氧树脂防腐涂料。但是，由于水性环氧防腐涂料阻隔性能差使其发展受到了一定阻碍。人们通常引入无机颗粒与其复合以达到增加阻隔性的目的，但由于纳米无机粒子易于团聚并且与有机树脂的相容性差，在颗粒聚集处易产生应力开裂和防护缺陷，不能达到很好的修饰互补效果。因此，现有的水性复合涂料难以满足人们的需要，亟需开发一种新型金属用防腐蚀环保涂层材料。

单分散纳米级PMMA和PS微球具有比表面积大，吸附性强，凝集作用大等特性，在生物医学材料、色谱柱填料、固相有机合成、标准计量学等高新技术领域有着广泛应用，因而单分散大粒径微球成为许多学者研究的热点。纳米微球PMMA在提高耐热性、光学性能和力学性能方面具有显著作用。作为分散相促使复合材料强度和韧性的提高，也有很大的实用价值。PS有机纳米微球，因其高度的分散性、理想的球体外形及易控的粒径大小，一直在表面科学中有着广泛的应用。

聚乙烯亚胺（PEI）是一种阳离子型表面活性剂，因其分子中有大量的胺基的存在，可吸附在胶体粒子和宏观粒子表面，从而改变其与粒子和物体之间的作用，同时还可与多种+2价金属离子形成稳定的络合物等诸多特点。所以，它被认为是最具有应用前景的高分子材料。将有机纳米微球与PEI两种材料完美的复合在一起，作为防腐蚀材料将会有更好的应用前景和实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属用防腐蚀环保涂层材料及其制备方法，能有效改善水性基体涂料的阻隔性，提高涂料的防腐性能。

为实现本发明的上述目的，本发明提供一种金属用防腐蚀环保涂层材料，由PEI修饰的两种有机纳米微球与水性环氧树脂复合而成；所述有机纳米微球为PMMA纳米微球和PS纳米微球。

本发明还提供一种金属用防腐蚀环保涂层材料的制备方法，包括以下步骤。

步骤1、称取0.2～0.4g引发剂过硫酸钾kps（精制），在60～120 ml蒸馏水中搅拌溶解，然后与40 g的甲基丙烯酸甲酯MMA（精制）同时加入三口烧瓶中，再加入200～300 ml蒸馏水，在氮气保护下快速搅拌反应25-35min，搅拌速度为300 r/min，之后移入70℃的恒温水浴中继续反应3～6 h；将产物在蒸馏水中透析4～7天，制得PMMA纳米微球溶液；然后经过离心，50～60℃干燥8h，得到PMMA纳米微球。

步骤2、称取0.1～0.2 g的引发剂过硫酸钾kps（精制）与60～80 ml蒸馏水混合溶解，再称取单体苯乙烯St（精制）8.0 g倒入三口瓶中，最后称取 0.155 g NaHCO₃和300～400 ml的蒸馏水加入到三口瓶中，将其在氮气保护下搅拌20～30 min，之后移入80℃的恒温水浴中，300 r/min的转速下搅拌反应6～8 h后终止反应；将产物在蒸馏水中透析4天，制得PS纳米微球溶液；再经过离心，50～60℃干燥8h，得到PS纳米微球。

步骤3、称量3g的PS和PMMA有机纳米微球溶于10ml的无水乙醇中，待搅拌均匀再加入1.5～2 g聚乙烯亚胺（PEI）,室温下搅拌0.5～1 h后，在50～60℃下干燥24h，得到负载有PEI的有机纳米微球。

步骤4、按重量份数取15～45份所述负载有PEI的有机纳米微球作为填料，加入到50～100份水和100～200份水性环氧树脂的混合液中，搅拌分散0.5～1 h，即得金属用防腐蚀环保涂层材料的母液。

步骤5、按重量份数取25～50份水性固化剂与50～100份水混合均匀后，再与所述金属用防腐蚀环保涂层材料的母液按质量比1:4～5混合，即得。

所述步骤3中称取的PS和PMMA有机纳米微球的质量比为1:2。