一种镀锌材料防护涂料及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种镀锌材料防护涂料及其制备方法和应用 (Protective coating for zinc-plated material and preparation method and application thereof ) 是由 蒋炜 于 2021-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种镀锌材料防护涂料及其制备方法和应用。这种镀锌材料防护涂料包括甲组分和乙组分；甲组分包括以下质量份的组分：50～65份的丙烯酸树脂,10～15份的纤维素树脂,0.2～2份的纳米抗腐蚀材料,0.2～2份的纳米石墨烯液,10～20份的颜填料,1～20份玻璃微珠,5～20份的第一溶剂,0.2～8份的助剂；乙组分为20～25质量份的异氰酸酯固化剂。这种镀锌材料防护涂料可以应用在镀锌防护栏表面处理。本发明的防护涂料耐磨抗污抗冻,具有自洁功能,耐高温,耐紫外线老化,漆膜光泽度高,防锈、疏水、防污等性能优越,涂料喷涂施工操作简便易行,施工简单,维护成本低,户外施工环境要求不苛刻。(The invention discloses a protective coating for a zinc-plated material, and a preparation method and application thereof. The protective coating for the galvanized material comprises a component A and a component B; the component A comprises the following components in parts by mass: 50-65 parts of acrylic resin, 10-15 parts of cellulose resin, 0.2-2 parts of a nano corrosion-resistant material, 0.2-2 parts of a nano graphene liquid, 10-20 parts of a pigment and filler, 1-20 parts of glass beads, 5-20 parts of a first solvent and 0.2-8 parts of an auxiliary agent; the component B is 20-25 parts by mass of an isocyanate curing agent. The protective coating of the galvanized material can be applied to the surface treatment of the galvanized protective guard. The protective coating disclosed by the invention is wear-resistant, anti-fouling and anti-freezing, has a self-cleaning function, is high-temperature resistant, ultraviolet aging resistant, high in glossiness of a paint film, excellent in performances such as rust prevention, hydrophobicity and antifouling, simple and easy to operate in coating spraying construction, low in maintenance cost, and not harsh in outdoor construction environment requirements.)
技术领域
本发明涉及涂料
技术领域
，特别是涉及一种镀锌材料防护涂料及其制备方法和应用。背景技术
高速公路护栏是半钢性护栏的主要形式，以波纹状钢护栏板相互拼接并由主柱支撑的连续结构。车辆对其碰撞时吸收能量的作用，既不容易被撞毁，同时又可对车辆和司乘人员起到很好的保护作用。
高速公路护栏的表面处理可分为热镀锌和镀锌喷塑两种；其中镀锌可分为热镀锌和冷镀锌：热镀锌是将除锈后的钢件浸入500℃的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的，其防腐防刮，锌层后，抗氧化时间长防腐防锈效果好。冷镀锌也叫电镀锌，是利用电解设备将管件经过除油、酸洗、后放入成分为锌盐的溶液中，通过电镀方式在钢构件表面沉积锌，相对热镀锌而言，其锌层较薄，防腐防锈效果比热镀锌差，保护年限较短，防刮效果差，但相对成本低，外观较为亮丽。喷塑也称为静电粉末喷涂，是利用静电发生器是塑料粉末带点，吸附在钢件表面，后经过180-220℃的烘烤，使粉末融化黏附在金属表面。
高速公路防护设施处于恶劣的户外环境中，经受阳光暴晒、风雨侵蚀、热胀冷缩、汽车尾气和酸雨盐雾的作用，在使用过程中，锌层被损耗、失光、失去防腐能力，外观装饰性下降，降低护栏的防护和警示能力，一般在使用期限后，多数采取拆除换新。旧护栏返厂翻新，造成二次拆除安装费用，人工翻新处理及运输费用。目前市场上的翻新漆表面附着力达不到技术要求，抗腐蚀性差、附着力差易脱落，抗污能力差，且不具有现场翻新维护功能，无大面积推广价值。到目前为止还没有采用纳米石墨烯自洁防腐防护技术应用于镀锌构件上的成功案例。
现有技术中，相同的溶剂型涂料、水性涂料存在附着在镀锌高速护栏板能力差，南北气候温差大易开裂脱漆现象，抗污性、防腐性差等，使用期限短。粉末涂料存在抗污性差，无法现场涂装维护，能耗高，维护成本高等。热熔过塑存在耐腐蚀性差，耐人工老化达不到要求，两年期间就容易粉化变色，无法现场涂装维护，能耗高，维护成本高。水性涂料在北方冬季运输、施工干燥无法实现应用等问题，在镀锌件上的附着能力还有待于观察。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种镀锌材料防护涂料，本发明的目的之二在于提供这种镀锌材料防护涂料的制备方法，本发明的目的之三在于提供这种镀锌材料防护涂料的应用。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明的第一方面提供了一种镀锌材料防护涂料，包括甲组分和乙组分；
所述甲组分包括以下质量份的组分：50～65份的丙烯酸树脂，10～15份的纤维素树脂，0.2～2份的纳米抗腐蚀材料，0.2～2份的纳米石墨烯液，10～20份的颜填料，1～20份玻璃微珠，5～20份的第一溶剂，0.2～8份的助剂；
所述乙组分为20～25质量份的异氰酸酯固化剂；
所述丙烯酸树脂包括羟基丙烯酸树脂、羧基丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂中的至少一种；
所述助剂包括增稠剂、增韧剂、排列剂、流平剂、润湿分散剂中的至少一种。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，所述纤维素树脂为硝基纤维素树脂。在本发明的一些
具体实施方式
中，可采用伊士曼的硝基纤维素树脂。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，所述纳米抗腐蚀材料包括纳米银粉、纳米二氧化钛粉、纳米碳粉、纳米防锈剂中的至少一种。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，第一溶剂选自丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、二甲苯(XYL)、醋酸丁酯(BAC)、二丙酮醇(DAA)、二价酸酯(DBE)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、高沸点芳香烃溶剂S-100#中的至少一种。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，所述纳米石墨烯液包括以下质量份的组分：2～10份纳米石墨烯，1～3份稳定剂，0.5～2份分散剂，85～100份第二溶剂；进一步优选的，纳米石墨烯液包括以下质量份的组分：3～5份纳米石墨烯，1～3份稳定剂，0.5～2份分散剂，90～95份第二溶剂。
优选的，所述的纳米石墨烯液中，所述纳米石墨烯选自还原石墨烯、氧化石墨烯、物理剥离石墨烯中的至少一种。
优选的，所述的纳米石墨烯液中，所述稳定剂可选自KYC913。
优选的，所述的纳米石墨烯液中，所述分散剂为纳米疏水分散剂；进一步优选的，分散剂可选自BKY2150。
优选的，所述的纳米石墨烯液中，所述第二溶剂为酯类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂中的至少一种；进一步优选的，第二溶剂为酯类溶剂；再进一步优选的，第二溶剂选自乙酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、二价酸酯、邻苯二甲酸二甲酯中的至少一种。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，所述颜填料选自树脂包裹型铝银浆、二氧化硅包裹银、银粉中的至少一种。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，所述玻璃微珠为真空镀铝玻璃微珠。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，当助剂包括增稠剂时，增稠剂的质量份为0.2～2份。
优选的，所述增稠剂选自有机膨润土、凹凸棒土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡中的至少一种。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，当助剂包括增韧剂时，增韧剂的质量份为0.2～2份。
优选的，所述增韧剂选自邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、环氧大豆油、氯化石蜡中的至少一种。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，当助剂包括排列剂时，排列剂的质量份为0.2～2份。
优选的，所述排列剂选自芳烷基改性有机硅、聚乙烯蜡、聚酰胺蜡中的至少一种；进一步优选的，排列剂选自BYK-323、DC-56、聚乙烯蜡、6900-20X中的至少一种。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，当助剂包括流平剂时，流平剂的质量份为0.2～2份。
优选的，所述流平剂选自丙烯酸类流平剂、有机硅类流平剂、氟碳化合物类流平剂中的至少一种。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，当助剂包括润湿分散剂时，润湿分散剂的质量份为0.2～2份。
优选的，所述润湿分散剂选自BYK108、BYK110、BYK118、BYK162、BYK180、BKY190、BKY191、BKY192、BKY193、BYK2050、TEGO760W、TEGO757W中的至少一种。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，所述助剂包括增稠剂、增韧剂、排列剂、流平剂和润湿分散剂。
优选的，这种镀锌材料防护涂料还包括5～20质量份的稀释剂。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，稀释剂为非芳烃类稀释剂；进一步优选的，稀释剂选自醚类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂中的至少一种；再进一步优选的，稀释剂选自乙二醇丁醚、乙二醇甲醚，丙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸正丙酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丁酮、环己酮、乙醇、正丁醇中的至少一种。
优选的，这种镀锌材料防护涂料中，异氰酸酯固化剂为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。HDI可选自N3390、N3300、HXR、N75、HXR90B、22-75PXHT-100、HI-100、HI-190、TPA-100中的至少一种。
本发明的第二方面提供了根据本发明第一方面所述镀锌材料防护涂料的制备方法，包括以下步骤：
一、甲组分的制备
S11：将丙烯酸树脂、增稠剂、增韧剂和玻璃微珠混合，得到A组分；
S12：将纤维素树脂、纳米石墨烯液、颜填料、第一溶剂、排列剂和流平剂混合，研磨分散，得到B组分；
S13：将润湿分散剂与纳米抗腐蚀材料混合分散，得到C组分；
S14：将A、B、C组分混合，得到甲组分；
或者是：
S21：将丙烯酸树脂、纤维素树脂、纳米抗腐蚀材料、纳米石墨烯液、颜填料、玻璃微珠、第一溶剂和助剂混合分散，得到甲组分；
二、镀锌材料防护涂料的制备
以异氰酸酯固化剂作为乙组分，再与甲组分混合，然后加入稀释剂混合，得到所述的镀锌材料防护涂料。
优选的，这种镀锌材料防护涂料的制备方法中，所述纳米石墨烯液的制备方法是：将纳米还原石墨烯、稳定剂、分散剂和第二溶剂混合，研磨。
优选的，甲组分的制备步骤S11中，混合是在转速为500r/min～700r/min下搅拌80min～100min。
优选的，甲组分的制备步骤S12中，混合是在转速为300r/min～500r/min下搅拌80min～100min。
优选的，甲组分的制备步骤S12中，研磨分散至物料的细度≤50nm。
优选的，甲组分的制备步骤S13中，混合分散至物料的细度≤50nm。
优选的，甲组分的制备步骤S14中，混合是在转速为500r/min～700r/min下搅拌20min～40min。
优选的，甲组分的制备步骤S21中，混合分散是在转速为800r/min～1000r/min下搅拌80min～100min。
优选的，甲组分的制备步骤S21中，混合分散至物料的细度≤50nm。
优选的，镀锌材料防护涂料的制备步骤中，混合均是在转速为300r/min～500r/min下进行混合；其中，与甲组分混合搅拌的时间为5min～15min，加入稀释剂混合搅拌的时间为3min～8min。
优选的，所述纳米石墨烯液的制备方法是：将纳米还原石墨烯、稳定剂、分散剂和第二溶剂混合，研磨。
优选的，所述纳米石墨烯液的制备方法中，研磨至细度≤50nm。
本发明的第三方面还提供了根据本发明第一方面所述镀锌材料防护涂料在镀锌防护栏表面处理中的应用。
优选的，所述的应用中，应用的具体方法是：将所述镀锌材料防护涂料喷涂在镀锌防护栏表面，固化。
优选的，所述的应用中，所述镀锌防护栏为道路镀锌防护栏；进一步优选的，镀锌防护栏为高速公路镀锌防护栏。
本发明的有益效果是：
本发明的防护涂料耐磨抗污抗冻，具有自洁功能，耐高温，耐紫外线老化，漆膜光泽度高，防锈、疏水、防污等性能优越，涂料喷涂施工操作简便易行，施工简单，维护成本低，户外施工环境要求不苛刻。将这种防护涂料应用于高速公路镀锌防护栏表面防护处理，取得了良好的效果，应用前景广阔。
具体来说，本发明采用了石墨烯为原料制备镀锌材料的防护涂料，石墨烯作为一种新型的二维材料，具有优异的热稳定性、耐候性、抗老化和机械强度，获得很好的屏蔽性，其纳米小尺寸效应可有效填充填料的缝隙，在涂层中形成“迷宫式”隧道，增强涂层的防腐蚀性。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。
以下实施例中，采用的纤维素树脂为伊士曼的硝基纤维素树脂。实施例2-3中采用的原料种类/型号如无特殊说明，均与实施例1的相同。
实施例1
本例的镀锌材料表面涂装用防护涂料按质量份数计，各组分组成如下：羟基丙烯酸树脂60g，纤维素树脂10g，纳米银粉1g，纳米石墨烯液1.5g，树脂包裹型铝银浆10g，真空镀铝玻璃微珠8g，BAC10g，PMA 6g，丙烯酸类流平剂1g，增稠剂有机膨润土0.5g，增韧剂DBP0.5g，排列剂BYK-323 0.5g，润湿分散剂BKY190 0.2g，HDI异氰酸酯20g，稀释剂醋酸乙酯15g。
本例防护涂料通过以下方法制备获得：
1)将还原石墨烯粉末、高分子分散稳定剂KYC913、纳米疏水小分子分散剂BYK2150和BCA分别按质量百分比4％、2％、1％和93％的比例混合，在纳米砂磨机下研磨至细度50nm，得到纳米石墨烯液，备用；
2)将羟基丙烯酸树脂，增稠剂，增韧剂和真空镀铝玻璃微珠在600r/min的转速下分散90分钟，得到A组分；
3)将纤维素树脂、PMA、BAC、排列剂、纳米银粉、树脂包裹型铝银浆和流平剂在400r/min的转速下研磨分散90分钟至细度为50nm，得到B组分；
4)将润湿分散剂和纳米石墨烯液按配比混合，在纳米砂磨机下分散为纳米细度为50nm，得到C组分；
5)将A、B、C组分在600r/min的转速下分散30分钟，得到甲组分；
6)将乙组分的HDI异氰酸酯加入甲组分中，在450r/min转速下搅拌10min，再加入稀释剂继续搅拌5min，即得到本例的涂料。
实施例2
本例的镀锌材料表面涂装用防护涂料按质量份数计，各组分组成如下：羟基丙烯酸树脂60g，纤维素树脂10g，纳米二氧化钛粉1g，纳米石墨烯液1.5g，树脂包裹型铝银浆10g，真空镀铝玻璃微珠8g，PMA 4g，二甲苯10g，流平剂1g，增稠剂1g，增韧剂0.5g，排列剂0.5g，润湿分散剂0.2g，HDI异氰酸酯20g，稀释剂15g。
本例防护涂料通过以下方法制备获得：
1)将羟基丙烯酸树脂、纤维素树脂、纳米二氧化钛粉、纳米石墨烯液、树脂包裹型铝银浆、真空镀铝玻璃微珠、PMA、二甲苯、流平剂、增稠剂、增韧剂、排列剂和润湿分散剂按配比混合，并在900r/min的转速下分散90分钟，至细度为50nm，得到甲组分。
2)将乙组分的HDI异氰酸酯加入甲组分中，在450r/min转速下搅拌10min，再加入稀释剂继续搅拌5min，即得到本例的涂料。
实施例3
本例的镀锌材料表面涂装用防护涂料按质量份数计，各组分如下：羟基丙烯酸树脂60g，纤维素树脂10g，银粉10g，纳米石墨烯液4.5g，真空镀铝玻璃微珠10g，PMA 3g，二甲苯10g，流平剂1g，增稠剂0.5g，增韧剂0.5g，排列剂0.5g，润湿分散剂0.2g，HDI异氰酸酯20g，稀释剂15g。
本例防护涂料通过以下方法制备获得：
1)将羟基丙烯酸树脂、纤维素树脂、银粉、纳米石墨烯液、真空镀铝玻璃微珠、PMA、二甲苯、流平剂、增稠剂、增韧剂、排列剂和润湿分散剂按配比混合，并在900r/min的转速下分散90分钟，至细度为50nm，得到甲组分。
2)将乙组分的HDI异氰酸酯加入甲组分中，并450r/min转速下搅拌10min，再加入稀释剂继续搅拌5min，即得到本例的涂料。
将实施例1～3得到的涂料进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1实施例1～3涂料的测试结果
应用例
在2019年11月，将实施例1制备得到的涂料，对山东某段高速公路的镀锌防护栏表面进行喷涂固化，分段施工。施工试验长度约为200公里，施工环境为晴天时，每日施工进度1.7公里，施工干膜的厚度≥35μm。现场检测评审指标为干燥时间，附着力，颜色色差。测试结果如表2所示。附着力(百格法)采用GB/T 9286-1998标准的方法测定，干燥时间按GB/T1728-1989测定。
表2涂料应用测试结果
项目
测试结果
附着力(百格法)
1级
干燥时间(表干)
30min
干燥时间(实干)
24h
色差△E
≤0.3
逆反射性能(银白)
8.4
从实验结果来看，本发明提供的这种防护涂料综合性能好，涂料喷涂施工操作简便易行，施工简单，维护成本低，户外施工环境要求不苛刻。将这种防护涂料应用于高速公路镀锌防护栏表面防护处理，取得很好的应用效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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