一種輸電鐵塔用鋅表面修復涂料及其制備方法
【專利摘要】一種輸電鐵塔用鋅表面修復涂料及其制備方法，屬于重防腐涂料與涂裝領域。鋅表面修復涂料由雙組份三元共聚樹脂、溶劑、分散劑、有機-無機雜化劑Inorgent-A、復合鋅粉、復合防銹顏料、稀釋劑、異氰酸酯類固化劑組成；在熱浸鋅、電鍍鋅、Q235(St3)、Q235(St2)基材上，本發明制備的涂層耐紫外2000h，耐中性鹽霧大于3000h，具有底面一體的特征；和面漆配伍后涂層耐蝕性進一步提高。除用于輸電塔鋅防護層的修復外，鋅表面修復涂料的優異的防護性、耐蝕性滿足了鋼結構的長周期防護需求，可大范圍應用于鋼結構的重型防護。
【專利說明】一種輸電鐵塔用鋅表面修復涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于重防腐涂料與涂裝領域，特別是用于輸電鐵塔鋅防護層（熱浸鋅層、 鍍鋅層、富鋅涂層等）的修復及其他鋼結構重防腐涂裝領域，涉及一種鋅修復涂料組分、制 備工藝。
【背景技術】
[0002] 熱浸鋅、熱噴鋅、電鍍鋅、富鋅涂料等鋅防護層技術廣泛應用于輸電鐵塔的防護， 在施工、應用過程中，輸電鐵塔鋅防護層不可避免產生破損等缺陷，腐蝕失效首先在鋅防護 層的缺陷、破損處等薄弱處進行，特別是在重工業污染區等苛刻環境中，鋅防護層的失效大 大加快，極大影響輸電鐵塔的安全服役，對這類防護層破損部位的及時修補是輸電鐵塔安 全服役的重要保障。
[0003] 要在鋅防護層表面進行涂裝并起到良好的陰極防護作用，可靈活施工、具有相近 陰極防護作用的富鋅涂料是選擇之一。國內外對富鋅涂料做了大量的研究：Schaefer K、王 宇池分別采取在球狀鋅粉中添加納米鋅粉、在片狀鋅粉中摻雜少量球狀鋅粉來優化鋅粉顆 粒間導電性的方式，提高涂層的耐蝕性；Arianpouya N、Gergely A、Akbarinezhad E分別采 取加入納米鋅與納米粘土復合物、聚吡咯包覆氧化鋁-多壁碳納米管、聚苯胺-納米粘土復 合物等惰性填料與高導電性物質復合材料的方式提高涂層耐蝕性。富鋅涂料涂裝前的表面 處理等級一般要達到St2. 5以上，而在輸電鐵塔服役的環境下，資源、能源配置不到位，且 輸電鐵塔形狀復雜，維護作業區域距離地面有不小的高度，電動工具及其它表面處理器具 的作用效能難以保證，處理后的表面殘余一定的紅銹、白銹，在這樣的表面進行涂裝，無法 保證富鋅涂層的附著強度和耐蝕性，低表面處理的鋅防護層修復涂料的研發提上日程，高 翔、陳云等人利用雙組分環氧樹脂為成膜物、匹配鱗片狀鋅粉、有機轉銹劑對低表面處理富 鋅涂料的制備做了一定研究，在中性鹽霧800h時涂層出現銹蝕，防護性能遠低于常規富鋅 涂料。
[0004] 低表面處理的鋅防護層修復涂層需要滿足以下三個要求：修復涂層要對鋅防護層 陰極防護功能具有修補作用；修復涂層和鋅防護層（特別是表面能低的熱浸鋅、熱鍍鋅、電 鍍鋅）表面要具有很好的相容性與較好的附著性能；修復涂層和鋅防護層破損處銹蝕鐵基 (低處理表面）應很好的附著且具有帶銹防銹功能。滿足這些要求的鋅防護層修復涂料專 利少見報道，與鋅防護層具有較好相容性、防護性能較高的低表面處理鋅防護層修復涂料 的研制十分必要。
【發明內容】
[0005] 本發明目的在于針對輸電鐵塔鋅防護層的維護需求，提供一種鋅防護層修復涂 料。
[0006] -種輸電鐵塔用鋅表面修復涂料，其特征在于由含有功能基團一C1、一OH的雙組 份三元共聚樹脂、溶劑、分散劑、有機-無機雜化劑Inorgent-A、復合鋅粉、復合防銹顏料、 稀釋劑、異氰酸酯類固化劑組成。在熱浸鋅、電鍍鋅、Q235(St3)、Q235(St2)基材上制備的 鋅修復涂層耐紫外2000h，耐中性鹽霧大于3000h，且具有底面一體的特征。
[0007] 本發明制備的輸電鐵塔用鋅表面修復涂料，其成分范圍為：雙組分三元共聚樹 脂6wt %?IOwt %、溶劑28wt %?34wt %、分散劑Iwt %?4wt %、有機-無機雜化劑 Inorgent-Alwt %?5wt %、復合鋒粉38wt %?45wt %、復合防鎊顏料4wt %?IOwt %、稀釋 齊[J 2wt % ?IOwt %、固化劑 2wt % ?8wt %。
[0008] 所用雙組分三元共聚樹脂為丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯中任意 一種和氯乙烯、氯丙烯中任意一種與輕基乙烯醇按質量比（30?40) : (35?45) : (12? 18)共聚制得。丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯等可提高樹脂的耐老化性，氯乙烯、氯丙烯 中-Cl可提高樹脂與基材的結合強度，醋酸乙烯酯、羥基乙烯醇可提供樹脂和異氰酸酸酯 固化反應的活性基團。丙烯酸類單體可提高樹脂的耐老化性，氯乙烯類單體可提高樹脂與 基材的結合強度，羥基乙烯醇中-OH和異氰酸酸酯固化反應使得樹脂具有在不同基材（銹 蝕鋼鐵、舊熱浸鋅、舊鍍鋅層、破損富鋅涂層）的低處理表面有優良的附著性能。
[0009] 所用溶劑由甲基異戊酮、醋酸丁酯、醋酸乙酯、N，N-二甲基甲酰胺按照質量比 (30 ?45) : (24 ?32) : (26 ?36) : (2 ?6)混制。
[0010] 所用有機-無機雜化劑Inorgent-A是以環氧基硅烷、巰基硅烷、丙烯酰氧丙基硅 烷、異丙氧基鈦酸酯、氧乙酸螯合基鈦酸酯、正硅酸乙酯中至少兩種為反應單體，以去離子 水、乙醇混合液為反應介質，以乙二銨四乙酸、羥基乙叉二膦酸（HEDP)中至少一種為催化 齊IJ，在40°C?60°C溫度下制得，可提高樹脂對填料的粘結力，增強涂層的耐熱性與耐化學 性；
[0011] 所用復合鋅粉為500目至1200目球狀鋅粉：1200目至5000目球狀鋅粉及片狀 鋅粉組成，三種粉體質量比為（25?38) : (15?30) : (3?8)，并利用有機-無機雜化劑 Inorgent-A進行偶聯化處理；
[0012] 所用復合防銹顏料由磷酸鋅、鉻酸鋅、三聚磷酸鋁、鑰酸鋅、氧化鋅、鈦白粉、鍶鉻 黃中任意四種組成；復合防銹顏料匹配有機-無機雜化劑，經三輥研磨機或膠體磨或其他 強力分散機械處理，得到復合防銹顏料濃縮漿后再使用；
[0013] 所用稀釋劑為醋酸乙酯或醋酸丁酯、200號溶劑汽油、甲苯或二甲苯、丁酮或甲基 異丁酮按質量比1:3:2:1混合而成。
[0014] 所用分散劑為多元羧酸或多元醇聚合體，分散效果極佳。
[0015] 有機-無機雜化劑Inorgent-A顯著提高涂層與基材間附著強度，大幅改善涂層耐 蝕性；復合鋅粉中超細組分可對基材表面孔隙進行有效滲透，增強常溫固化后的涂層對基 材的的陰極防護性；復合防銹顏料可螯合紅銹、穩定白銹，增強涂層對低處理表面的基材的 防護作用；對于各種鋅防護層具有特別突出的防護優勢，在配伍面漆后可以進行更為高效 的極佳陰極防護。
[0016] 如上所述輸電鐵塔用鋅表面修復涂料的制備方法，其特征在于包括以下工序：
[0017] (1)取3?4份（均為質量份，下同）的三元共聚樹脂與13?16份的溶劑混合， 加入1?1. 5份的分散劑，機械攪拌15?30min ;
[0018] (2)取2?4份的三聚磷酸鋁、2?4份的鍶鉻黃、1?3份的鈦白粉、1?2份的氧 化鋅或2?4份的鉻酸鋅、2?4份的鑰酸鋅、1?3份的鈦白粉、1?2份的磷酸鋅或2? 4份的三聚磷酸鋁、2?4份的鈦白粉、1?3份的鍶鉻黃、1?2份的氧化鋅，添加1?2份 的有機-無機雜化劑Inorgent-Α，經三棍研磨機或膠體磨或其他強力分散機械處理45? 80min，得到復合防銹顏料濃縮漿；
[0019] (3)取38?45份的復合鋅粉、1份的有機-無機雜化劑Inorgent-A加入步驟（1) 所得體系，強力機械攪拌30?45min ;
[0020] (4)取4?5份的三元共聚樹脂、17?23份的溶劑、6?10份步驟⑵制得的分 散楽，混合，攪拌15?30min后加入1. 5?2份的分散劑，1?1. 5份有機-無機雜化劑 Inorgent-A，混勻后加入步驟（3)所得的體系，得到組分A;
[0021] (5)將組分A與異氰酸酯類固化劑、稀釋劑在上述成分范圍內混勻，熟化25? 40min即可采用刷涂、噴涂等方式施工。
[0022] 在熱浸鋅、電鍍鋅、Q235(St3)、Q235(St2)基材上，本發明制備的涂層耐紫外 2000h，耐中性鹽霧大于3000h，具有底面一體的特征；和面漆配伍后涂層耐蝕性進一步提 高。除用于鋅防護層的修復外，鋅表面修復涂料的優異的防護性、耐蝕性滿足了鋼結構的長 周期防護需求，可大范圍應用于鋼結構的重型防護。
【具體實施方式】
[0023] 實施例1
[0024] (1)取3g的三元共聚樹脂與13g的溶劑混合，加入I. 5g的分散劑，0· 62g的有 機-無機雜化劑Inorgent-Α，機械攪拌15?30min ;
[0025] (2)取2g的三聚磷酸鋁，I. 5g的鍶鉻黃，I. 5g的鈦白粉，2g的氧化鋅加入步驟（1) 所分散均勻的體系中，強力機械攪拌45min?80min ;
[0026] (3)取42g的復合鋅粉加入步驟（2)所得體系，機械攪拌30?45min ;
[0027] (4)取5g的三元共聚樹脂與17g的溶劑混合，攪拌15?30min后加入I. 5g的分 散劑，2. 5g有機-無機雜化劑Inorgent-A，混勻后加入步驟（3)所得的體系，得到組分A ;
[0028] (5)取I. 2g的溶劑與固化劑混合，得到固含量為65%的組分B ;
[0029] (6)將固含量為65%組分B與組分A按照質量比1:24混合，攪拌均勻；
[0030] (7)加入3g稀釋劑，熟化30min后，以手工刷涂方式制備鋅修復涂層，每道50 μ m， 刷涂3道；
[0031] 實施例2
[0032] (1)取4g的三元共聚樹脂與17g的溶劑混合，加入Ig的分散劑，Ig的有機-無機 雜化劑Inorgent-Α，機械攪拌15?30min ;
[0033] (2)取適量鉻酸鋅、鑰酸鋅、鈦白粉、磷酸鋅、有機-無機雜化劑Inorgent-A按質 量比3:2:2:3:4混合物，經三棍研磨機研磨45min?80min，制得復合防銹顏料料楽；
[0034] (3)取40g的復合鋅粉、7g步驟（2)所得料漿加入步驟（1)所得體系，機械攪拌 15 ?30min ;
[0035] (4)取4g的三元共聚樹脂，13g的溶劑攪拌15?30min后加入Ig的分散劑，2g有 機-無機雜化劑Inorgent-A加入步驟（3)所得的體系，得到組分A ;
[0036] (5)取I. 7g的溶劑與固化劑混合，得到固含量為50%的組分B ;
[0037] (6)將固含量為50%的組分B與A按照質量比1:19混合，攪拌均勻；
[0038] (7)加入5g稀釋劑，熟化30min后，以手工刷涂方式制備鋅修復涂層，每道50 μ m， 刷涂3道；
[0039] 實施例3
[0040] (1)取3g的三元共聚樹脂、13g的溶劑、2g有機-無機雜化劑Inorgent-A，攪勻；
[0041] (2)取3g的三聚磷酸鋁，2g的鈦白粉，I. 5g的鍶鉻黃，2g的氧化鋅加入步驟（1) 所分散均勻的體系中，調整膠體磨磨盤間距為25 μ m?30 μ m下，研磨45min?80min ;
[0042] (3)調整膠體磨磨盤間距為45 μ m?50 μ m，加入44g復合鋅粉研磨15?30min ;
[0043] (4)取5g的三元共聚樹脂、17g的溶劑，加入I. 5g的分散劑，1份有機-無機雜化 劑Inorgent-A加入步驟（3)所得的體系，得到組分A ;
[0044] (6)將3g固化劑加入組分A中，攪拌均勻；
[0045] (7)加入2g稀釋劑，熟化30min后，以手工刷涂方式制備鋅修復涂層，每道50 μ m， 刷涂3道；
[0046] 選擇實施例1做涂膜性能分析。
[0047] 涂膜性能
[0048] 涂膜的常規性能、耐蝕性、耐老化性優良，見附表1、2。
[0049] 附表1鋅修復涂層常規性能表
[0050]
【權利要求】
1. 一種輸電鐵塔用鋅表面修復涂料，其特征在于由含有功能基團一Cl、一OH的雙組份 三元共聚樹脂、溶劑、分散劑、有機-無機雜化劑Inorgent-A、復合鋅粉、復合防銹顏料、稀 釋劑、異氰酸酯類固化劑組成。
2. 如權利要求1所述的輸電鐵塔用鋅表面修復涂料，其特征在于，其成分范圍為：雙組 分三元共聚樹脂6wt%?lOwt%、溶劑28wt%?34wt%、分散劑lwt%?4wt%、有機-無 機雜化劑Inorgent-Alwt %?5wt %、復合鋒粉38wt %?45wt %、復合防鎊顏料4wt %? 10wt%、稀釋劑 2wt% ?10wt%、固化劑 2wt% ?8wt%。
3. 如權利要求1所述的輸電鐵塔用鋅表面修復涂料，其特征在于，所用雙組分三元共 聚樹脂為丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯中任意一種和氯乙烯、氯丙烯中任 意一種與羥基乙烯醇按質量比（30?40) : (35?45) : (12?18)共聚制得。
4. 如權利要求1所述的輸電鐵塔用鋅表面修復涂料，其特征在于，所用溶劑由甲基異 戊酮、醋酸丁酯、醋酸乙酯、N，N-二甲基甲酰胺按照質量比（30?45) : (24?32) : (26? 36) : (2?6)混制。
5. 如權利要求1所述的輸電鐵塔用鋅表面修復涂料，其特征在于，所用有機-無機雜化 劑Inorgent-A是以環氧基娃燒、疏基娃燒、丙稀醜氧丙基娃燒、異丙氧基欽酸醋、氧乙酸整 合基鈦酸酯、正硅酸乙酯中至少兩種為反應單體，以去離子水、乙醇混合液為反應介質，以 乙二銨四乙酸、羥基乙叉二膦酸（HEDP)中至少一種為催化劑，在40°C?60°C溫度下制得。
6. 如權利要求1所述的輸電鐵塔用鋅表面修復涂料，其特征在于，所用復合鋅粉為500 目至1200目球狀鋅粉：1200目至5000目球狀鋅粉及片狀鋅粉組成，三種粉體質量比為 (25?38) : (15?30) : (3?8)，并利用有機-無機雜化劑Inorgent-A進行偶聯化處理。
7. 如權利要求1所述的輸電鐵塔用鋅表面修復涂料，其特征在于，所用復合防銹顏料 由磷酸鋅、鉻酸鋅、三聚磷酸鋁、鑰酸鋅、氧化鋅、鈦白粉、鍶鉻黃中任意四種組成；復合防銹 顏料匹配有機-無機雜化劑，經三輥研磨機或膠體磨或其他強力分散機械處理，得到復合 防銹顏料濃縮漿后再使用。
8. 如權利要求1所述的輸電鐵塔用鋅表面修復涂料，其特征在于，稀釋劑為醋酸乙酯 或醋酸丁酯、200號溶劑汽油、甲苯或二甲苯、丁酮或甲基異丁酮按質量比1:3:2:1混合而 成。
9. 如權利要求1所述的輸電鐵塔用鋅表面修復涂料，其特征在于，所用分散劑為多元 羧酸或多元醇聚合體。
10. 根據權利要求1-9所述的輸電鐵塔用鋅表面修復涂料的制備方法，其特征在于包 括以下工序： (1) 取3?4份（均為質量份，下同）的三元共聚樹脂與13?16份的溶劑混合，加入 1?1. 5份的分散劑，機械攪拌15?30min ; (2) 取2?4份的三聚磷酸鋁、2?4份的鍶鉻黃、1?3份的鈦白粉、1?2份的氧化 鋅或2?4份的鉻酸鋅、2?4份的鑰酸鋅、1?3份的鈦白粉、1?2份的磷酸鋅或2?4 份的三聚磷酸鋁、2?4份的鈦白粉、1?3份的鍶鉻黃、1?2份的氧化鋅，添加1?2份 的有機-無機雜化劑Inorgent-A，經三棍研磨機或膠體磨或其他強力分散機械處理45? 80min，得到復合防銹顏料濃縮漿； (3) 取38?45份的復合鋅粉、1份的有機-無機雜化劑Inorgent-A加入步驟（1)所 得體系，強力機械攪拌30?45min ; (4) 取4?5份的三元共聚樹脂、17?23份的溶劑、6?10份步驟⑵制得的分散楽，混 合，攪拌15?30min后加入1. 5?2份的分散劑，1?1. 5份有機-無機雜化劑Inorgent-A， 混勻后加入步驟（3)所得的體系，得到組分A ; (5) 將組分A與異氰酸酯類固化劑、稀釋劑按權利要求2的質量比混勻，熟化25? 40min即可采用刷涂或噴涂的方式施工。
【文檔編號】C09D7/12GK104371460SQ201410730142
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月4日 優先權日:2014年12月4日
【發明者】高瑾, 李曉剛, 田東波, 宋東東, 李辛庚, 王學剛 申請人:北京科技大學, 國網山東省電力公司電力科學研究院