本发明属于路灯灯杆领域，具体涉及一种在路灯灯杆表面制备耐腐蚀阻燃涂层的方法。
背景技术：
聚氨酯涂料以其优异的物理机械性能和耐腐蚀性能，常被用作重防腐体系
中的面漆，但纯聚氨酯树脂耐热性、耐水性不够理想，限制了其应用。有机硅
树脂具有优异的疏水性、耐高低温性、耐候性以及生理惰性等特点，利用有机
硅对聚氨酯树脂进行改性，以制备综合性能优良的有机硅改性聚氨酯树脂。石
墨烯是新兴的二维碳纳米材料，片层结构可有效的阻隔水以及腐蚀性离子的渗
透，同时，石墨烯导电性能优越，当腐蚀发生时，阳极反应铁失去的电子就会
通过石墨烯快速传递到涂层表面，因此使得fe3+与oh-隔绝开，阻碍了腐蚀的
进行。因此，在复合涂料中加入石墨烯，可有效增强涂层的耐腐蚀性能。
路灯，指给道路提供照明功能的灯具，泛指交通照明中路面照明范围内的灯具。路灯被广泛运用于各种需要照明的地方。路灯由灯具，电线，光源，灯杆，灯臂，法兰盘，基础预埋件组成一个整体。
但是市售路灯灯杆涂层存在耐盐雾腐蚀性能、阻燃性能不足，本申请通过将锆铈-硅铝复合包膜的钛白粉、复合缓释阻燃剂掺加到聚氨酯预聚体中，制备了耐腐蚀阻燃涂料，再采用均匀涂覆的方法在路灯灯杆表面制备了耐腐蚀阻燃涂层，所得路灯灯杆涂层具有优异的耐腐蚀性能和阻燃性能。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种在路灯灯杆表面制备耐腐蚀阻燃涂层的方法，依照该方法改性的路灯灯杆涂层具有优异的耐盐雾腐蚀性能和阻燃性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种在路灯灯杆表面制备耐腐蚀阻燃涂层的方法，包括如下步骤，下述原料按重量份计：
（1）钛白粉的复合包膜：
向10-20份硅铝复合包膜的钛白粉浆料中加入1-2份六偏磷酸钠，在60-65℃水浴中搅拌分散，加入1-2份氧氯化锆、1-2份硝酸铈搅匀，用氢氧化钠调节ph为8-10，恒温反应1-2h后，抽滤、水洗3-5次，在140-150℃下鼓风干燥，粉碎得锆铈-硅铝复合包膜的钛白粉；
先用硅酸钠、硫酸铝对钛白粉进行包膜熟化处理，得到硅铝复合包膜的钛白粉，再用氧氯化锆、硝酸铈对其进行包膜，得到锆铈-硅铝复合包膜的钛白粉，在钛白粉表面包覆了连续、均匀致密的复合膜，复合包膜可提高钛白粉的耐候性；
（2）复合缓释阻燃剂的制备：
向0.1-0.2份壳聚糖中加入5-10份冰醋酸水溶液，充分搅拌溶解配制壳聚糖溶液，加入1-2份有机改性蒙脱土、1-2份三氧化钼，在60-65℃水浴中搅拌反应2-4h，抽滤、洗涤，在80-85℃下烘干得复合缓释阻燃剂；
先利用十六烷基溴化氨对蒙脱土进行插层改性，十六烷基溴化氨有机基团进入了蒙脱土层间结构中，并且与其进行了层间阳离子的交换，成功插层扩大了层间距，蒙脱土以插层-剥离的形式存在；再以有机改性蒙脱土、三氧化钼为原料，与壳聚糖进行插层复合反应，制得壳聚糖-蒙脱土-三氧化钼复合材料，壳聚糖分子插层进入蒙脱土的层间，有较好的物理交联的作用，三者复配使用表现出较好的协效作用，复合缓释阻燃剂的热分解稳定性高，其残炭量也随之增加，具有良好的缓释阻燃效果和抑烟作用；
（3）耐候防腐阻燃涂层的制备：
向15-30份聚氨酯预聚体中加入0.9-1.8份改性剂、0.3-0.6份扩链剂、0.2-0.4份交联剂、0.1-0.2份消泡剂，不断搅拌，在60-70℃下反应1-2h，降温得有机硅改性聚氨酯涂料，向其中加入20-30份丙酮搅拌得组分a，将0.1-0.2份还原石墨烯加入10-20份丙酮中搅拌、超声分散后，再与(1)、(2)中所得物料加入到组分a中混匀，得到耐腐蚀阻燃复合涂料，将该复合涂料均匀的涂覆在路灯灯杆表面，室温固化干燥；
利用二甲基硅油、还原石墨烯对聚氨酯预聚体进行改性，二甲基硅油极大的增强了涂层的疏水性能，复合涂层的接触角、硬度、耐冲击强度好，二甲基硅油的加入，能弥补复合涂层表面的部分缺陷；还原石墨烯为片层结构，边缘上残留些许的含氧基团且存在褶皱，以还原石墨烯、锆铈-硅铝复合包膜的钛白粉为填料，石墨烯的加入复合涂层的接触角、耐冲击强度均有所提高，且表面形貌更好、更致密，无气泡以及凹陷存在，复合涂层的耐盐雾性能、耐腐蚀性好；添加复合缓释阻燃剂，能提高涂层的缓释阻燃效果和抑烟作用；
进一步的，步骤（1）中钛白粉的硅铝复合包膜方法：将10-20份浓度为30-40%的钛白粉水浆液充分分散后加热到60-70℃，加入0.03-0.06份硅酸钠、1-2份硫酸铝，调节ph为5，进行包膜处理1-2h，熟化后降温，得硅铝复合包膜的钛白粉浆料。
进一步的，步骤（2）中改性蒙脱土的制备：将3-5份钠基蒙脱土分散在100-170份去离子水中配制悬浮分散液，在80-85℃水浴锅中搅拌2-3h，离心提纯，加入1-2份浓度为10%的十六烷基溴化氨的乙醇溶液，在80-85℃油浴中磁力搅拌2-4h，离心水洗至滤液中加硝酸银无沉淀，真空干燥至恒重，研磨得有机改性蒙脱土；
冰醋酸水溶液的浓度为1-2%。
进一步的，步骤（3）中改性剂为二甲基硅油、扩链剂为一缩二乙二醇、交联剂为三羟甲基丙醇、消泡剂为消泡剂foamex810。
本发明相比现有技术具有以下优点：
（1）先用硅酸钠、硫酸铝对钛白粉进行包膜熟化处理，得到硅铝复合包膜的钛白粉，再用氧氯化锆、硝酸铈对其进行包膜，得到锆铈-硅铝复合包膜的钛白粉，在钛白粉表面包覆了连续、均匀致密的复合膜，复合包膜提高了钛白粉的耐候性能。
（2）先利用十六烷基溴化氨对蒙脱土进行插层改性，十六烷基溴化氨有机基团进入了蒙脱土层间结构中，并且与其进行了层间阳离子的交换，成功插层扩大了层间距，蒙脱土以插层-剥离的形式存在；再以有机改性蒙脱土、三氧化钼为原料，与壳聚糖进行插层复合反应，制得壳聚糖-蒙脱土-三氧化钼复合材料，壳聚糖分子插层进入蒙脱土的层间，有较好的物理交联的作用，三者复配使用表现出较好的协效作用，复合缓释阻燃剂的热分解稳定性高，其残炭量也随之增加，具有良好的缓释阻燃效果和抑烟作用。
（3）利用二甲基硅油、还原石墨烯对聚氨酯预聚体进行改性，二甲基硅油极大的增强了涂层的疏水性能，复合涂层的接触角、硬度、耐冲击强度好，二甲基硅油的加入，能弥补复合涂层表面的部分缺陷；还原石墨烯为片层结构，边缘上残留些许的含氧基团且存在褶皱，以还原石墨烯、锆铈-硅铝复合包膜的钛白粉为填料，石墨烯的加入复合涂层的接触角、耐冲击强度均有所提高，且表面形貌更好、更致密，无气泡以及凹陷存在，复合涂层的耐盐雾性能、耐腐蚀性好；添加复合缓释阻燃剂，能提高涂层的缓释阻燃效果和抑烟作用。
具体实施方式
实施例1
一种在路灯灯杆表面制备耐腐蚀阻燃涂层的方法，其特征在于，包括如下步骤，下述原料按重量份计：
（1）钛白粉的复合包膜：
向10份硅铝复合包膜的钛白粉浆料中加入1份六偏磷酸钠，在60℃水浴中搅拌分散，加入1份氧氯化锆、1份硝酸铈搅匀，用氢氧化钠调节ph为8，恒温反应2h后，抽滤、水洗3次，在140℃下鼓风干燥，粉碎得锆铈-硅铝复合包膜的钛白粉；
其中，钛白粉的硅铝复合包膜方法：将10份浓度为40%的钛白粉水浆液充分分散后加热到60℃，加入0.03份硅酸钠、1份硫酸铝，调节ph为5，进行包膜处理2h，熟化后降温，得硅铝复合包膜的钛白粉浆料；
（2）复合缓释阻燃剂的制备：
向0.1份壳聚糖中加入5份冰醋酸水溶液，充分搅拌溶解配制壳聚糖溶液，加入1份有机改性蒙脱土、1份三氧化钼，在60℃水浴中搅拌反应4h，抽滤、洗涤，在80℃下烘干得复合缓释阻燃剂；
其中，改性蒙脱土的制备：将3份钠基蒙脱土分散在100份去离子水中配制悬浮分散液，在80℃水浴锅中搅拌3h，离心提纯，加入1份浓度为10%的十六烷基溴化氨的乙醇溶液，在80℃油浴中磁力搅拌4h，离心水洗至滤液中加硝酸银无沉淀，真空干燥至恒重，研磨得有机改性蒙脱土；
冰醋酸水溶液的浓度为1%；
（3）耐候防腐阻燃涂层的制备：
向15份聚氨酯预聚体中加入0.9份改性剂、0.3份扩链剂、0.2份交联剂、0.1份消泡剂，不断搅拌，在60℃下反应2h，降温得有机硅改性聚氨酯涂料，向其中加入20份丙酮搅拌得组分a，将0.1份还原石墨烯加入10份丙酮中搅拌、超声分散后，再与(1)、(2)中所得物料加入到组分a中混匀，得到耐腐蚀阻燃复合涂料，将该复合涂料均匀的涂覆在路灯灯杆表面，室温固化干燥；
其中，改性剂为二甲基硅油、扩链剂为一缩二乙二醇、交联剂为三羟甲基丙醇、消泡剂为消泡剂foamex810。
实施例2
一种在路灯灯杆表面制备耐腐蚀阻燃涂层的方法，其特征在于，包括如下步骤，下述原料按重量份计：
（1）钛白粉的复合包膜：
向20份硅铝复合包膜的钛白粉浆料中加入2份六偏磷酸钠，在65℃水浴中搅拌分散，加入2份氧氯化锆、2份硝酸铈搅匀，用氢氧化钠调节ph为10，恒温反应2h后，抽滤、水洗5次，在150℃下鼓风干燥，粉碎得锆铈-硅铝复合包膜的钛白粉；
其中，钛白粉的硅铝复合包膜方法：将20份浓度为30%的钛白粉水浆液充分分散后加热到70℃，加入0.06份硅酸钠、2份硫酸铝，调节ph为5，进行包膜处理1h，熟化后降温，得硅铝复合包膜的钛白粉浆料；
（2）复合缓释阻燃剂的制备：
向0.2份壳聚糖中加入10份冰醋酸水溶液，充分搅拌溶解配制壳聚糖溶液，加入2份有机改性蒙脱土、2份三氧化钼，在65℃水浴中搅拌反应2h，抽滤、洗涤，在85℃下烘干得复合缓释阻燃剂；
其中，改性蒙脱土的制备：将5份钠基蒙脱土分散在170份去离子水中配制悬浮分散液，在85℃水浴锅中搅拌2h，离心提纯，加入2份浓度为10%的十六烷基溴化氨的乙醇溶液，在85℃油浴中磁力搅拌2h，离心水洗至滤液中加硝酸银无沉淀，真空干燥至恒重，研磨得有机改性蒙脱土；
冰醋酸水溶液的浓度为2%；
（3）耐候防腐阻燃涂层的制备：
向30份聚氨酯预聚体中加入1.8份改性剂、0.6份扩链剂、0.4份交联剂、0.2份消泡剂，不断搅拌，在70℃下反应1h，降温得有机硅改性聚氨酯涂料，向其中加入30份丙酮搅拌得组分a，将0.2份还原石墨烯加入20份丙酮中搅拌、超声分散后，再与(1)、(2)中所得物料加入到组分a中混匀，得到耐腐蚀阻燃复合涂料，将该复合涂料均匀的涂覆在路灯灯杆表面，室温固化干燥；
其中，改性剂为二甲基硅油、扩链剂为一缩二乙二醇、交联剂为三羟甲基丙醇、消泡剂为消泡剂foamex810。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（1）中未添加使用锆铈-硅铝复合包膜的钛白粉，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（3）中未添加使用复合缓释阻燃剂，除此外的方法步骤均相同。
对照组路灯灯杆聚氨酯涂层
为了对比本发明制备的路灯灯杆涂层的性能，对上述实施例1、实施例2、对比实施例1、对比实施例2方法对应制得的路灯灯杆涂层，以及对照组对应的路灯灯杆聚氨酯涂层，按照行业标准进行性能检测，具体对比数据如下表1所示：
本申请实施例所用路灯灯杆为马鞍山吉祥光电科技有限公司生产的；
耐中性盐雾试验：耐盐雾试验是测试涂层耐腐蚀性最重要的方法，本实验参照gb6458-86《中性盐雾试验》进行测试，先称取一定量的氯化钠固体溶于去离子水中，配制质量分数为0.35%的氯化钠溶液，调整溶液的ph值在6.5~7.2之间，将路灯灯杆涂层样被试面朝上，且与垂直方向成15~30º放置在试验箱内，让盐雾自由沉降在被试面上，设定好试验箱参数，在规定的试验周期内，喷雾不得中断，实验结束后，清洗试样、吹干，可通过对试验后样品的外观、腐蚀缺陷如点蚀、裂纹、气泡等的分布和数量等，进行评价；
阻燃性能：使用氧指数测试仪，氧指数测试参考国标gb/t2406-；
表1
按照本发明实施例方法制备的路灯灯杆涂层具有优异的耐盐雾腐蚀性能和阻燃性能，涂层附着力为0级，涂层的耐冲击强度为49kg·cm，涂层与水的接触角为103°、涂层的疏水性能良好，适合路灯灯杆的使用要求及使用环境；在对比实施例1中未添加使用锆铈-硅铝复合包膜的钛白粉，导致路灯灯杆表面涂层的耐盐雾腐蚀性变差，但是仍然优于对照组的路灯灯杆聚氨酯涂层的耐盐雾腐蚀性能；在对比实施例2中未添加使用复合缓释阻燃剂，导致路灯灯杆表面涂层的极限氧指数降低，但是仍然优于对照组的路灯灯杆聚氨酯涂层的阻燃性能。
技术特征：
1.一种在路灯灯杆表面制备耐腐蚀阻燃涂层的方法，其特征在于，包括如下步骤，下述原料按重量份计：
（1）钛白粉的复合包膜：
向10-20份硅铝复合包膜的钛白粉浆料中加入1-2份六偏磷酸钠，在60-65℃水浴中搅拌分散，加入1-2份氧氯化锆、1-2份硝酸铈搅匀，用氢氧化钠调节ph为8-10，恒温反应1-2h后，抽滤、水洗3-5次，在140-150℃下鼓风干燥，粉碎得锆铈-硅铝复合包膜的钛白粉；
（2）复合缓释阻燃剂的制备：
向0.1-0.2份壳聚糖中加入5-10份冰醋酸水溶液，充分搅拌溶解配制壳聚糖溶液，加入1-2份有机改性蒙脱土、1-2份三氧化钼，在60-65℃水浴中搅拌反应2-4h，抽滤、洗涤，在80-85℃下烘干得复合缓释阻燃剂；
（3）耐候防腐阻燃涂层的制备：
向15-30份聚氨酯预聚体中加入0.9-1.8份改性剂、0.3-0.6份扩链剂、0.2-0.4份交联剂、0.1-0.2份消泡剂，不断搅拌，在60-70℃下反应1-2h，降温得有机硅改性聚氨酯涂料，向其中加入20-30份丙酮搅拌得组分a，将0.1-0.2份还原石墨烯加入10-20份丙酮中搅拌、超声分散后，再与(1)、(2)中所得物料加入到组分a中混匀，得到耐腐蚀阻燃复合涂料，将该复合涂料均匀的涂覆在路灯灯杆表面，室温固化干燥。
2.根据权利要求1所述的一种在路灯灯杆表面制备耐腐蚀阻燃涂层的方法，其特征在于，步骤（1）中钛白粉的硅铝复合包膜方法：将10-20份浓度为30-40%的钛白粉水浆液充分分散后加热到60-70℃，加入0.03-0.06份硅酸钠、1-2份硫酸铝，调节ph为5，进行包膜处理1-2h，熟化后降温，得硅铝复合包膜的钛白粉浆料。
3.根据权利要求1所述的一种在路灯灯杆表面制备耐腐蚀阻燃涂层的方法，其特征在于，步骤（2）中改性蒙脱土的制备：
将3-5份钠基蒙脱土分散在100-170份去离子水中配制悬浮分散液，在80-85℃水浴锅中搅拌2-3h，离心提纯，加入1-2份浓度为10%的十六烷基溴化氨的乙醇溶液，在80-85℃油浴中磁力搅拌2-4h，离心水洗至滤液中加硝酸银无沉淀，真空干燥至恒重，研磨得有机改性蒙脱土；
冰醋酸水溶液的浓度为1-2%。
4.根据权利要求1所述的一种在路灯灯杆表面制备耐腐蚀阻燃涂层的方法，其特征在于，步骤（3）中改性剂为二甲基硅油、扩链剂为一缩二乙二醇、交联剂为三羟甲基丙醇、消泡剂为消泡剂foamex810。
技术总结
本发明公开了一种在路灯灯杆表面制备耐腐蚀阻燃涂层的方法，向硅铝复合包膜的钛白粉浆料中加六偏磷酸钠，水浴搅拌分散，加氧氯化锆、硝酸铈搅匀，恒温反应后，抽滤、水洗、干燥、粉碎得的锆铈‑硅铝复合包膜的钛白粉；向壳聚糖的冰醋酸水溶液中加有机改性蒙脱土、三氧化钼，水浴搅拌反应，抽滤、洗涤、烘干得复合缓释阻燃剂；向聚氨酯预聚体中加改性剂、扩链剂、交联剂、消泡剂，不断搅拌反应，得有机硅改性聚氨酯涂料，加丙酮搅拌得组分A，将还原石墨烯加入丙酮中搅拌、超声分散后，再与锆铈‑硅铝复合包膜的钛白粉、复合缓释阻燃剂加入到组分A中混匀，得到耐候防腐阻燃复合涂料，将该复合涂料均匀的涂覆在路灯灯杆表面，室温固化干燥。
技术研发人员：唐子成
受保护的技术使用者：马鞍山吉祥光电科技有限公司
技术研发日：.09.25
技术公布日：.12.20
