[发明专利]一种包含锌改性纳米碳纤维和表面改性剂的涂料

说明书

本发明涉及一种包含锌改性纳米碳纤维和表面改性剂的涂料，所述涂料包含以下质量份数的组分：溶剂36‑48份、丙烯酸乳液40‑60份、锌改性纳米碳纤维10‑25份、表面改性剂10‑15份、分散剂1.0‑1.5份、润湿剂0.06‑0.15份、消泡剂0.05‑0.2份和固化剂2.5‑5.5份。本发明所述涂料通过加入表面改性剂和锌改性纳米碳纤维，极大地提高了耐磨性和耐腐蚀性。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种包含锌改性纳米碳纤维和表面改性剂的涂料及其制备方法。

背景技术

钢铁制品由于在空气、水中等的腐蚀，会造成十分巨大的损失。从世界范围上来看，所有材料每年因腐蚀损失约1％的重量，腐蚀带来的经济损失约占国家经济总量的4％。人们积极研究和采用各种防腐措施，防腐涂料高速发展。目前使用的涂料存在与金属表面的结合力弱、耐候性差、力学性能差等缺点。

因此，急需一种与钢铁表面结合力强、防腐蚀能力强的涂料。

发明内容

为解决上述问题，本发明一方面提供一种涂料，所述涂料包含以下质量份数的组分：溶剂36-48份、丙烯酸乳液40-60份、锌改性纳米碳纤维10-25份、表面改性剂10-15份、分散剂1.0-1.5份、润湿剂0.06-0.15份、消泡剂0.05-0.2份、固化剂2.5-5.5份。

在其中一种实施方案中，所述溶剂为乙醇、乙二醇、乙二醇二甲醚、甲基叔丁基醚、丙三醇、正丁醇、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、环己酮、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

溶剂的种类和用量没有特别限制，能实现涂料组分溶解或均匀分散的效果即可。优选地，本发明所述溶剂为二甲苯、环己烷与乙酸乙酯的混合物，所述二甲苯、环己烷与乙酸乙酯的体积比为(0.3-0.5)：(0.4-0.6)：1。

本发明使用丙烯酸乳液可通过市售购买得到，按产品的组成可以分为纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液等；本发明乳液优选苯丙乳液。

在其中一种实施方案中，所述锌改性纳米碳纤维可以通过如下方法制备得到：将纤维素、金属锌盐和高分子聚合物溶于溶剂中制成纺丝液，进行静电纺丝，再经过碳化处理和氢化处理，即可得到锌改性纳米碳纤维。

在另外一些实施方案中，所述金属锌盐为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌或醋酸锌中的一种或多种。

在另外一些实施方案中，所述高分子聚合物为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基甲基纤维素、丙烯酸树脂、聚氨酯、改性有机硅树脂、水性环氧树脂、改性酚醛树脂中的一种或多种。

在另外一些实施方案中，所述溶剂为水、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、二氯乙烷、三氯乙烷、甲苯、二甲苯、1,4-二氧六环或丙酮中的一种或多种。

在另外一些实施方案中，所述静电纺丝参数为：纺丝电压15-40kV、纺丝距离10-25cm、溶液推进速率为1-5mL/h。

在另外一些实施方案中，所述碳化处理为在空气气氛中以1-5℃/min速率升温至150-200℃，保温时间为1-3h。

在另外一些实施方案中，所述氢化处理为在氢气炉中以1-5℃/min速率升温500-650℃，保温时间为2-6h。

在另外一些实施方案中，所述纤维素和金属锌盐的质量比为1：(0.8-1.5)。

在另外一些实施方案中，所述纤维素为竹纤维素。

过高的锌粉含量对环境存在一定危害，本发明在涂料配方中加入锌改性纳米碳纤维，极大地降低了锌的用量，减少了环境污染；并且与无机富锌涂料相比，能够保证涂膜不因裂纹而剥落，显著提高了防腐蚀效果。

在其中一种实施方案中，所述表面改性剂为具有如下结构的化合物：