本發明涉及鋼材防銹涂料領域，尤其涉及一種鋼材表面功能性防腐蝕涂料及其制備方法。
背景技術：
據統計，每年由于腐蝕造成的鋼鐵損失約占當年鋼產量的10～20％，金屬腐蝕事故引起的停產、停電等間接損失就更無法計算。金屬的腐蝕現象非常普遍。腐蝕時，在金屬的界面上發生了化學或電化學多相反應，使金屬轉入氧化(離子)狀態。這會顯著降低金屬材料的強度、塑性、韌性等力學性能，破壞金屬構件的幾何形狀，增加零件間的磨損，惡化電學和光學等物理性能，縮短設備的使用壽命，甚至造成火災、爆炸等災難性事故。目前，鋼材防銹涂層雖對鋼材有一定的防銹作用，但防銹性能較差，鋼材的使用壽命較短。
專利公開號103045050A公開了一種用于金屬管道的防銹涂料，以重量百分比計，該防銹涂料包括：環氧樹脂：25-50％，環氧丙烯酸酯：10-20％，活性稀釋劑：35-60％，光引發劑：3-6％，附著力促進劑：1-5％，流平劑：0.5-1.5％。該防銹涂料對鋼材具有一定的防銹性能，但改善不夠明顯。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明一方面提供一種鋼材表面功能性防腐蝕涂料，該鋼材表面功能性防腐蝕涂料解決了鋼材涂料防腐蝕性能較差的問題。
為達此目的，本發明采用以下技術方案：
一種鋼材表面功能性防腐蝕涂料，按質量份計，包括以下組分：
本發明中的丙烯酸乳液可以是40份、42份、45份、46份、48份或50份等，聚四氟乙烯乳液可以為20份、22份、24份、25份、26份、28份或30份，聚乙烯醇縮丁醛樹脂可以為5份、6份、7份或8份等；硫代磷酸酯可以為6份、7份、8份、9份或10份等；羥甲基纖維素鈉可以為1份、1.2份、1.4份、1.5份、1.6份、1.8份或2份等，納米二氧化硅可以為5份、6份、8份、10份、12份、14份或15份等，分散劑可以為0.1份、0.2份、0.3份、0.5份、0.6份、0.8份、0.9份或1份，穩定劑可以為0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.8份或1份等，附著力促進劑可以為0.5份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份或1.5份等，石墨烯粉體可以為0.2份、0.3份、0.5份、0.6份、0.8份、1.0份或1.2份等。
本發明采用的丙烯酸乳液、聚四氟乙烯乳液和聚乙烯醇縮丁醛樹脂具有良好的相容性和穩定性、干燥速度快，本發明采用丙烯酸乳液、聚四氟乙烯乳液和聚乙烯醇縮丁醛樹脂與其他添加劑進行混雜固化，并對各組分含量進行優化處理，使產品具有較好的附著力和防腐蝕性能，同時添加石墨烯粉體，使涂料能夠均勻的分布在鋼材表面，使得鋼材表面具有良好的致密性和抗離子滲透性，可進一步提高鋼材防腐蝕涂料的防腐蝕性能。
其中，按質量份計，包括以下組分：
其中，按質量份計，包括以下組分：
其中，所述分散劑選自無機分散劑和/或有機分散劑；
優選地，所述無機分散劑選自水玻璃、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉或焦磷酸鈉中的一種或至少兩種的混合物，優選三聚磷酸鈉和/或焦磷酸鈉；
優選地，所述有機分散劑選自三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠或脂肪酸聚乙二醇酯中的一種或至少兩種的混合物，優選十二烷基硫酸鈉和/或聚丙烯酰胺；
優選地，所述分散劑為焦磷酸鈉和十二烷基硫酸鈉按質量比1:2～4進行混合的混合物。
其中，所述穩定劑選自硬脂酸鋅、二巰基乙酸異辛酯二正辛基錫或季戊四醇中的一種或至少兩種的混合物，優選硬脂酸鋅和/或二巰基乙酸異辛酯二正辛基錫。
其中，所述附著力促進劑選自硅類附著力促進劑、鈦酸酯類附著力促進劑或金屬有機化合物附著力促進劑中的一種或至少兩種的混合物。
本發明另一方面提供一種上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，該制備方法解決了制備過程繁瑣，工藝復雜的問題。
一種上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按所述質量份，將丙烯酸乳液和聚四氟乙烯乳液加入到反應釜中混合攪拌，制得溶解液；
(2)向所述溶解液中加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂、羥甲基纖維素鈉和分散劑進行混合攪拌，得到分散液；
(3)向所述分散液中加入硫代磷酸酯、穩定劑、納米二氧化硅、附著力促進劑和石墨烯粉體進行加熱攪拌，球磨處理，制得鋼材表面功能性防腐蝕涂料。
其中，所述步驟(1)中攪拌轉速為300～500r/min，優選350～420r/min；攪拌時間為5～20min，優選12～15min。
其中，所述步驟(2)中攪拌轉速為800～1200r/min，優選850～950r/min；攪拌時間為10～15min，優選12～15min。
其中，所述步驟(3)中加熱溫度為40～60℃，優選45～50℃；攪拌轉速為600～800r/min，優選620～650r/min；攪拌時間為5～10min，優選6～8min；球磨處理時間為2～5h，優選3～4h。
與現有技術相比，本發明的有益效果如下：本發明采用的丙烯酸乳液、聚四氟乙烯乳液和聚乙烯醇縮丁醛樹脂具有良好的相容性和穩定性、干燥速度快，本發明采用丙烯酸乳液、聚四氟乙烯乳液和聚乙烯醇縮丁醛樹脂與其他添加劑進行混雜固化，并對各組分含量進行優化處理，使產品具有較好的附著力和防腐蝕性能，同時添加石墨烯粉體，使涂料能夠均勻的分布在鋼材表面，使得鋼材表面具有良好的致密性和抗離子滲透性，可進一步提高鋼材防腐蝕涂料的防腐蝕性能。
具體實施方式
下面結合實施例來進一步說明本發明的技術方案。
實施例1：
本實施例鋼材表面功能性防腐蝕涂料，按質量份計，包括以下組分：
上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，包括以下步驟：
按照配比，將丙烯酸乳液和聚四氟乙烯乳液加入到反應釜中，按照轉速300r/min進行混合攪拌6min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂、羥甲基纖維素鈉和分散劑，按照轉速800r/min混合攪拌10min，得到分散液；
向所述分散液中加入硫代磷酸酯、穩定劑、納米二氧化硅、附著力促進劑和石墨烯粉體進行加熱至45℃，按照600r/min攪拌8min，球磨處理2h，制得鋼材表面功能性防腐蝕涂料。
實施例2：
本實施例鋼材表面功能性防腐蝕涂料，按質量份計，包括以下組分：
上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，包括以下步驟：
按照配比，將丙烯酸乳液和聚四氟乙烯乳液加入到反應釜中，按照轉速300r/min進行混合攪拌6min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂、羥甲基纖維素鈉和分散劑，按照轉速800r/min混合攪拌10min，得到分散液；
向所述分散液中加入硫代磷酸酯、穩定劑、納米二氧化硅、附著力促進劑和石墨烯粉體進行加熱至45℃，按照600r/min攪拌8min，球磨處理2h，制得鋼材表面功能性防腐蝕涂料。
實施例3：
本實施例鋼材表面功能性防腐蝕涂料，按質量份計，包括以下組分：
上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，包括以下步驟：
按照配比，將丙烯酸乳液和聚四氟乙烯乳液加入到反應釜中，按照轉速300r/min進行混合攪拌6min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂、羥甲基纖維素鈉和分散劑，按照轉速800r/min混合攪拌10min，得到分散液；
向所述分散液中加入硫代磷酸酯、穩定劑、納米二氧化硅、附著力促進劑和石墨烯粉體進行加熱至45℃，按照600r/min攪拌8min，球磨處理2h，制得鋼材表面功能性防腐蝕涂料。
實施例4：
本實施例鋼材表面功能性防腐蝕涂料，按質量份計，包括以下組分：
上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，包括以下步驟：
按照配比，將丙烯酸乳液和聚四氟乙烯乳液加入到反應釜中，按照轉速300r/min進行混合攪拌6min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂、羥甲基纖維素鈉和分散劑，按照轉速800r/min混合攪拌10min，得到分散液；
向所述分散液中加入硫代磷酸酯、穩定劑、納米二氧化硅、附著力促進劑和石墨烯粉體進行加熱至45℃，按照600r/min攪拌8min，球磨處理2h，制得鋼材表面功能性防腐蝕涂料。
對比例1：
本對比例中鋼材表面功能性防腐蝕涂料，按質量份計，包括以下組分：
上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，包括以下步驟：
按照配比，將丙烯酸乳液和聚四氟乙烯乳液加入到反應釜中，按照轉速300r/min進行混合攪拌6min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂、羥甲基纖維素鈉和分散劑，按照轉速800r/min混合攪拌10min，得到分散液；
向所述分散液中加入硫代磷酸酯、穩定劑、納米二氧化硅、附著力促進劑進行加熱至45℃，按照600r/min攪拌8min，球磨處理2h，制得鋼材表面功能性防腐蝕涂料。
對比例2：
本對比例鋼材表面功能性防腐蝕涂料，按質量份計，包括以下組分：
上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，包括以下步驟：
按照配比，將丙烯酸乳液加入到反應釜中，按照轉速300r/min進行混合攪拌6min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂、羥甲基纖維素鈉和分散劑，按照轉速800r/min混合攪拌10min，得到分散液；
向所述分散液中加入硫代磷酸酯、穩定劑、納米二氧化硅、附著力促進劑和石墨烯粉體進行加熱至45℃，按照600r/min攪拌8min，球磨處理2h，制得鋼材表面功能性防腐蝕涂料。
測試：將實施例1～4和對比例1～2制得的鋼材防腐蝕涂料進行性能測試，結果如下表所示：
與對比例1相比，實施例1中添加有石墨烯粉體，使得耐鹽霧時間、耐堿性性能明顯提高，即防腐蝕性能得到明顯改善，同時，附著力也得到明顯增強，干燥速度也得到一定的提高；與對比例2相比，實施例1中增加有聚四氟乙烯乳液，其中，丙烯酸乳液、聚四氟乙烯乳液和聚乙烯醇縮丁醛樹脂之間具有良好的相容性和穩定性，實施例1采用丙烯酸乳液、聚四氟乙烯乳液和聚乙烯醇縮丁醛樹脂與其他添加劑進行混雜固化，使得進一步加快干燥速度，同時，防腐蝕性能得到明顯改善，附著力也得到明顯增強；
與實施例1相比，實施例2和實施例3對各組分含量進行進一步優化，使得涂料的干燥速度得到一定的，同時，防腐蝕性能和附著力也得到一定的增強；
與實施例3相比，實施例4中分散劑采用焦磷酸鈉和十二烷基硫酸鈉，其質量比為1:3，使涂料中的各組分能夠更加均勻的分布在鋼材表面，進一步提高涂料干燥速度、防腐蝕性能和附著力性能。
申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細結構特征以及施工方法，但本發明并不局限于上述詳細結構特征以及施工方法，即不意味著本發明必須依賴上述詳細結構特征以及施工方法才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明所選用部件的等效替換以及輔助部件的增加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。