CN101050272A - 一种水溶性醇酸防锈底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能水溶性醇酸防锈底漆配方及制备工艺，首先合成水溶性醇酸树脂溶液，再以此水溶性醇酸树脂溶液为基料，与防锈颜料、填料、水、催干剂、助剂配合经分散、研磨等工序加工成高性能水溶性醇酸防锈底漆。该底漆以水为稀释剂、不燃，有利于施工者的身心健康。该底漆VOC(可挥发性有机物)很低，完全达到国家对水性漆的环保要求，使用安全方便。漆膜机械强度高，耐腐蚀性强，可耐酸、碱、盐、油等腐蚀介质，耐候性、耐水性好，各项指标已达到或超过溶剂型醇酸防锈底漆，防锈效果超过同类型底漆。适用于交通工具、桥梁、贮罐、管道、机械设备等钢材防腐涂层的底漆涂装。

Description

一种水溶性醇酸防锈底漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水溶性醇酸防锈底漆及其制备方法，属于涂料技术领域。

背景技术

水溶性涂料、高固体分涂料、粉末涂料是涂料工业的发展方向。而醇酸树脂漆由于具有优良的耐久性、光泽、保光保色性、硬度、柔韧性，极好的涂刷性使其在溶剂型涂料中占有极为重要的地位和极大的份额。但随着全球范围内石油产品的价格暴涨及各国环保法规的日渐严格，涂料生产厂家与涂料用户对涂料的原料成本及成品涂料的有机挥发物(VOC)含量尤为重视。而水溶性醇酸树脂漆以水为溶剂，它节省大量的有机溶剂，即节约资源又减轻环境污染、安全不燃，是一种具有广阔市场发展前景的环境友好型涂料。

水溶性醇酸树脂系由多元醇、多元酸与植物油(酸)或其他脂肪酸经酯化、缩聚而成的高酸值低黏度树脂。该树脂用胺中和后制得的水溶性涂料具有干燥快、附着力强、硬度高、耐冲击性优良及VOC排放量极低等特点。但由于水溶性醇酸树脂分子链的酯键在弱碱性条件下较易水解，使涂料贮存稳定性下降，以及漆膜耐水性差等缺陷，限制其广泛的应用。

发明内容

本发明的目的则是上述现有技术的不足之处，提供了一种水溶性醇酸防锈底漆及其制备方法，包括其中的水溶性醇酸树脂的配方和合成工艺。本发明充分利用分子间的邻基效应和位阻效应来阻止树脂的降解，合成稳定性良好的水溶性醇酸树脂，经过精心配制，再制成一种耐水溶性强、贮存时间长、防锈性能强、机械性能好的水溶性醇酸防锈底漆。

本发明的技术方案为：

一种水溶性醇酸防锈底漆，其特征是该底漆的组成包括：

组分	重量(％)
		水溶性醇酸树脂溶液	35-55
防锈颜料	10-30
		填料	20-50
助剂	1-5
		催干剂	0.1-1
水	5-10

所述的水是去离子水或蒸馏水，要求其中水溶性物质的含量小于100ppm。

上述组分中的催干剂为钴烷酸盐、锰烷酸盐、钙环烷酸盐的混合物。填料选自硫酸钡、滑石粉、绢云母，选取其中的一种或几种。

上述组分中的防锈颜料选自氧化铁红、磷酸锌、红丹、锌铬黄，选取其中的一种或几种。

所述的助剂为防锈颜料和填料的润滑分散剂，优选氰特公司的6208。

本发明为达到上述目的，其中的水溶性醇酸树脂溶液可由下列配方合成：

组分	重量(％)
		亚麻油酸	20-30
苯酐	7-11
		季戊四醇	10-15
偏苯三酸酐	3-5
		水	30-40
助溶剂	4-8
		中和剂	6-10

上述组分中的助溶剂选取乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、丁醇中的一种或几种。

上述中和剂是选自N-乙基吗啉、N，N二甲基乙醇胺、三乙胺、氨水中的一种或几种。

为达到本发明的目的，本发明中水溶性醇酸树脂溶液采取的制备方法如下：

1.在反应釜中投入配方计量的亚麻油酸、季戊四醇和苯酐，开动搅拌，加二甲苯升温回流，升温到200-230℃进行酯化，至酸值降到20-30mgKOH/g为第一步酯化反应终点。

2.降温至140-160℃，加入偏苯三酸酐，再逐渐升温到170-200℃进行酯化，至酸值降到50-60mgKOH/g为反应终点。

3.真空抽滤除去溶剂二甲苯，降温至50-60℃，加入配方量的助溶剂、中和剂，调整pH＝7-8，再加入水分散3-5分钟，既得固体份为40-60％的水溶性醇酸树脂溶液。

以上述水溶性醇酸树脂为基料的水溶性醇酸防锈底漆的制备方法如下：

1.在配浆容器中加入准确计量的水、助剂、部分水溶性醇酸树脂

溶液，用可调式高速分散机搅拌均匀。

2.加入上述配方中的颜料、填料，搅拌均匀。

3.将步骤2搅拌均匀的浆料转移到研磨设备中，研磨至细度为30-60微米，得色浆。

4.在配漆容器中加入上述色浆，加入剩余的水溶性醇酸树脂溶液，搅拌均匀。

5.加入上述配方量的催干剂，搅拌均匀。

6.过滤，包装，得成品水溶性醇酸防锈底漆。

由于水溶性醇酸树脂对防锈颜料和填料的润湿不够好，所以要加入一定量的润湿分散剂即助剂，来提高防锈颜料和填料在水溶性醇酸树脂中的分散性，以便进一步增加该防锈底漆的贮存稳定性。本发明改进了水溶性醇酸树脂的合成工艺，控制反应终点醇酸树脂的酸价，使醇酸树脂有良好水溶性同时又不影响漆膜的耐水性。选用填料来提高防锈底漆的耐水性。

与传统的溶剂型底漆相比，本发明涉及的水溶性醇酸防锈底漆具有以下的优点：

①漆膜机械强度高，耐腐蚀性强，可耐酸、碱、盐、油等腐蚀介质，耐候性、耐水性好。

②该底漆原料来源广，成本低，便于大规模推广应用。

③使用安全方便，本底漆以水为分散介质，改善了施工环境，避免了火灾隐患。本底漆各项指标已达到或超过溶剂型醇酸底漆水平，完全可以取代溶剂型醇酸底漆，已经证明该底漆在交通工具、桥梁、贮罐、管道、机械设备等钢材装饰与防护上有很好的适应性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步地说明：

本发明利用所得的水溶性醇酸树脂溶液作基料与防锈颜料、填料、助剂、水、催干剂配合制成水溶性醇酸防锈底漆，所述的水溶性醇酸树脂溶液是以醇酸树脂分子链中引入的亲水基团为羧基，由胺中和后分散在水中形成的。助溶剂选取乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、丁醇中的一种或几种，它们的质量百分比为任意配比。所述中和剂选自N-乙基吗啉、N，N二甲基乙醇胺、三乙胺、氨水中的一种或几种，它们的质量百分比也为任意配比，其中氨水的质量百分比为20-30％，优选质量百分比为25％氨水。所述的水是去离子水或蒸馏水，要求其中水溶性物质的含量小于100ppm。所述的催干剂为钴环烷酸盐、锰环烷酸盐、钙环烷酸盐的混合物，其各组分质量百分比也为任意。填料选自硫酸钡、滑石粉、绢云母，选取其中的一种或几种，可以采用其中一种，也可以采用多种组合，采用多种组合使用时，其各组分的质量百分比也为任意。防锈颜料选自氧化铁红、磷酸锌、红丹、锌铬黄，选取其中的一种或几种，它们之间的质量百分比也为任意。助剂采用氰特公司的6208。

本发明中水溶性醇酸树脂溶液采用的配方组分及其质量百分比为：

组分	重量(％)
							例1	例2	例3	例4	例5
亚麻油酸	24	30	26	20	22
						苯酐	9	7	8	11	10
季戊四醇	13	10	15	13	13
						偏苯三酸酐	4	3	3	4	5
水	36	40	30	36	36
						助溶剂	6	4	8	6	6
中和剂	8	6	10	8	8

本发明采用的制备方法如下：

制备实施例1：

1.在反应釜中投入配方计量的亚麻油酸、季戊四醇和苯酐，开动搅拌，加二甲苯升温回流，升温到210℃进行酯化，至酸值降到20mgKOH/g为第一步酯化反应终点。

2.降温至140℃，加入偏苯三酸酐，再逐渐升温到180℃进行酯化，至酸值降到50mgKOH/g为反应终点。

3.真空抽滤除去溶剂二甲苯，降温至60℃，加入配方量的助溶剂、中和剂，调整pH＝7-8，再加入水分散3-5分钟，既得固体份为50％的水溶性醇酸树脂溶液。

制备实施例2：

1.在反应釜中投入配方计量的亚麻油酸、季戊四醇和苯酐，开动搅拌，加二甲苯升温回流，升温到200℃进行酯化，至酸值降到30mgKOH/g为第一步酯化反应终点。

2.降温至150℃，加入偏苯三酸酐，再逐渐升温到170℃进行酯化，至酸值降到55mgKOH/g为反应终点。

3.真空抽滤除去溶剂二甲苯，降温至50℃，加入配方量的助溶剂、中和剂，调整pH＝7-8，再加入水分散3-5分钟，既得固体份为40％的水溶性醇酸树脂溶液。

制备实施例3：

1.在反应釜中投入配方计量的亚麻油酸、季戊四醇和苯酐，开动搅拌，加二甲苯升温回流，升温到230℃进行酯化，至酸值降到25mgKOH/g为第一步酯化反应终点。

2.降温至150℃，加入偏苯三酸酐，再逐渐升温到200℃进行酯化，至酸值降到60mgKOH/g为反应终点。

3.真空抽滤除去溶剂二甲苯，降温至60℃，加入配方量的助溶剂、中和剂，调整pH＝7-8，再加入水分散3-5分钟，既得固体份为60％水溶性醇酸树脂溶液。

其具体组分为：

表1：

组分	重量(％)
									例1	例2	例3	例4	例5	例6	例7
水溶性醇酸树脂溶液	48	48	48	50	50	35	55
								氧化铁红	10	16	13	15	10	30	10
滑石粉	15	7	15	15	15	10	20
								绢云母	16	18	13	9	14	10	0
6208	1	1	1	1	1	4	5
								环烷酸钴	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25	0.5	0.2
环烷酸锰	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25	0.5	0.8
								水	9.5	9.5	9.5	9.5	9.5	10	9

表2：

组分	重量(％)
									例8	例9	例10	例11	例12	例13	例14
水溶性醇酸树脂溶液	35	36	37	38	39	35	45
								磷酸锌	11	15	12	16	10	10	10
硫酸钡	20	19	16	12	15	5	20
								绢云母	26	20	23	19	10	40	16
6208	1	2	3	4	5	1	2
								环烷酸钴	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.3	0.7
环烷酸锰	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.7	0.3
								水	5	7	8	10	10	8	6

上述以水溶性醇酸树脂为基料的水溶性醇酸防锈底漆的制备方法为：

1.在配浆容器中加入准确计量的水、助剂、部分水溶性醇酸树脂溶液，用可调式高速分散机搅拌均匀。

2.加入上述配方中的颜料、填料，搅拌均匀。

3.将上一步搅拌均匀的浆料转移到研磨设备中，研磨至细度为40微米，得色浆。

4.在配漆容器中加入上述色浆，加入剩余的水溶性醇酸树脂溶液，搅拌均匀。

5.加入上述配方量的催干剂，搅拌均匀。

6.过滤，包装，得成品水溶性醇酸防锈底漆。

Claims (10)

1、一种水溶性醇酸树脂溶液，其特征是该水溶性醇酸树脂溶液的配方为：     组分     重量(％)     亚麻油酸     20-30     苯酐     7-11     季戊四醇     10-15     偏苯三酸酐     3-5     水     30-40     助溶剂     4-8     中和剂     6-10

2、根据权利要求1所述的水溶性醇酸树脂溶液，其特征是所述的助溶剂是选自乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、丁醇中的一种或几种。

3、根据权利要求1所述的水溶性醇酸树脂溶液，其特征是所述的中和剂是选自N-乙基吗啉、N，N二甲基乙醇胺、三乙胺、氨水中的一种或几种。

4、一种制备权利要求1中水溶性醇酸树脂溶液的方法，其特征是包括以下步骤：

(1)在反应釜中投入配方计量的亚麻油酸、季戊四醇和苯酐，开动搅拌，加二甲苯升温回流，升温到200-230℃进行酯化，至酸值降到20-30mgKOH/g为第一步酯化反应终点；

(2)降温至140-150℃，加入偏苯三酸酐，再逐渐升温到170-200℃进行酯化，至酸值降到50-60mgKOH/g为反应终点；

(3)真空抽滤除去溶剂二甲苯，降温至50-60℃，加入配方量的助溶剂、中和剂，调整pH＝7-8，再加入水分散3-5分钟，既得固体份为40-60％的水溶性醇酸树脂溶液。

5、一种以权利要求1中的水溶性醇酸树脂溶液作基料制成的水溶性醇酸防锈底漆，其特征是该底漆的组成包括：     组分     重量(％)     水溶性醇酸树脂溶液     35-55     防锈颜料     10-30     填料     20-50     助剂     1-5     催干剂     0.1-1     水     5-10

6、根据权利要求5所述的水溶性醇酸防锈底漆，其特征是所述的催干剂为钴烷酸盐、锰烷酸盐、钙环烷酸盐的混合物。

7、根据权利要求5所述的水溶性醇酸防锈底漆，其特征是所述填料选用硫酸钡、滑石粉、绢云母中的一种或几种。

8、根据权利要求5所述的水溶性醇酸防锈底漆，其特征是所述助剂是防锈颜料和填料的润湿分散剂。

9、根据权利要求5所述的水溶性醇酸防锈底漆，其特征是所述所述防锈颜料选自氧化铁红、磷酸锌、铬酸锌、红丹、锌铬黄中的一种或几种。

10、一种制备权利要求5中所述水溶性醇酸防锈底漆的方法，其特征是包括以下步骤：

(1)在配浆容器中加入准确计量的水、助剂、部分水溶性醇酸树脂溶液，用可调式高速分散机搅拌均匀。

(2)加入上述配方中的颜料、填料，搅拌均匀。

(3)将第(2)步搅拌均匀的浆料转移到研磨设备中，研磨至细度为30-60微米，得色浆。

(4)在配漆容器中加入上述色浆，加入剩余的水溶性醇酸树脂溶液，搅拌均匀。

(5)加入上述配方量的催干剂，搅拌均匀。

(6)过滤，包装，得成品水溶性醇酸防锈底漆。