[发明专利]一种水性环氧涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明属于防腐蚀技术领域，涉及一种水性环氧涂层其制备方法与应用。所述环氧涂层中，照重量分数计，99.8％是环氧树脂，0.2％是纳米填料，其中纳米填料中，20‑40％氮化硼，55‑75％的ZIF‑7填料，5％的缓蚀剂。在传统的水性环氧树脂的基础上添加二维纳米填料和对pH响应的ZIF‑7填料，缓蚀效果明显，制备方法简单，安全无毒，环境友好。

技术领域

本发明属于防腐蚀技术领域，涉及一种水性环氧涂层其制备方法与应用。

背景技术

碳钢具有价格便宜、产量高、优异的强度，在工业、军事及民用等领域得到了广泛的应用。然而碳钢在露天使用过程中，在大气环境中受到氧气、水蒸气、氯离子等腐蚀粒子的作用，容易遭受大气腐蚀，影响其使用及寿命，造成巨大的经济损失和安全隐患。据统计，我国每年由大气腐蚀所造成碳钢的损失占所有腐蚀类型的一半以上。

大气腐蚀可以用许多方法控制，目前应用最多的是使用有机涂层，随着环保要求提高，传统有机涂层越来越不能满足环保的需要。水性环氧涂层以水代替有机溶剂，绿色、环保、低污染，逐渐应用于基础建设、油气和电力行业等领域。然而由于水的表面张力大，难以浸润底材，易产生收缩孔，水性环氧涂层对施工过程中及材质表面清洁度要求较高，在高装饰性场合，无法达到很高的丰满度，这给水相涂层大规模应用带来了困扰。目前市场上所应用的水性环氧涂层防腐蚀效果差，开发无公害、无污染、高防腐的水性环氧涂层剂具有很大的研究意义与市场价值。中国专利申请号为108559361公布了“一种改性石墨烯水性环氧复合涂料的制备方法及应用”，该方法是在环氧树脂涂层中加入氧化石墨烯和单宁酸，利用石墨烯在涂层中形成迷宫效应来抑制水分子等的渗入，但是石墨烯具有导电性，水分渗入后容易产生局部电偶反而会促进腐蚀。中国专利申请号为 109181469公布了“石墨烯基-水性环氧树脂复合防腐涂层液的制备方法”，该方法是在环氧树脂涂层中加入氧化石墨烯、分散剂和壳聚糖，用石墨烯在涂层中形成迷宫效应来抑制水分子等的渗入，壳聚糖作为缓蚀剂来抑制金属的腐蚀，但是壳聚糖没有pH响应功能，无法主动对金属基材进行防护，缓蚀性能一般。氮化硼纳米片具有高比表面积、良好二维结构能且不导电，添加到涂层中能够形成良好的迷宫效应抑制水分子等渗入，同时不会形成电偶腐蚀，因而引起了各国学者的广泛关注。ZIF-7是一种纳米容器，能够封装缓蚀剂分子，在外部腐蚀介质的刺激下，主动释放缓蚀剂对金属进行防护。本发明将氮化硼纳米片和ZIF-7相结合添加到水性环氧树脂中，实现涂层的主动和被动防护，避免了涂层电偶腐蚀的发生，在涂层破损时能主动释放缓蚀剂对金属进行防护。

发明内容

针对目前水性环氧涂层防腐蚀能力差、无法主动防护的缺点，本发明的首要目的在于提供一种水性环氧涂层，其目的在于通过掺杂改性h-BN纳米片和ZIF-7填料制备水性环氧涂层，由此解决现有水性环氧涂层耐腐蚀性差的技术问题。

本发明另一目的在于提供上述水性环氧涂层的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述水性环氧涂层在金属防腐蚀中的应用。

一种水性环氧涂层，照重量分数计，含有99.7～99.9％环氧树脂，0.1～0.3％纳米填料，优选为99.8％环氧树脂，0.2％纳米填料；

其中纳米填料中各组分按重量分数计，20-40％氮化硼，55-75％的ZIF-7 填料，5％的缓蚀剂。

优选地，所述含缓蚀剂的ZIF-7填料中的缓蚀剂为5-氨基四氮唑、2,4,6- 三氨基嘧啶、4-氨基-6-羟基-2-巯基嘧啶等中的至少一种，更优选地，所述缓蚀剂在环氧涂层中的含量为5％。

按照本发明的另一方面，提供了一种所述水性环氧涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)取氮化硼加入到DMF中，将混合物在下超声，将离心后的悬浊液经离心、过滤、洗涤、干燥得到氮化硼纳米片(BNNS)；