CN101591500A - 水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈漆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性防锈漆料技术领域，尤其涉及一种改性醇酸树脂防锈漆料及其制备方法，一种水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈漆，配方为：核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液的质量百分比为33～35％，防锈颜料的质量百分比为18～21％，填料的质量百分比为18～20％，消泡剂、流平剂和分散剂的总质量百分比为0.25～0.35％，pH调节剂的质量百分比为0.02～0.05％，水性催干剂的质量百分比为0.2～0.5％，去离子水的质量百分比为25％；把核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液投入配漆缸中，用pH调节剂调整pH值，加入防锈颜料、填料、消泡剂、流平剂、分散剂和去离子水，搅拌分散，研磨至细度≤50um，补加水性催干剂，搅拌均匀后，调整pH值，得到水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈漆成品。

Description

水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈漆

技术领域

本发明涉及一种水性防锈漆料技术领域，尤其涉及一种改性醇酸树脂防锈漆料及其制备方法。

背景技术

水性防锈漆的起源可追溯到上世纪六十年代除，当时美国的Rohm&Hass公司率先介绍了用于钢铁表面的丙烯酸乳液型防锈漆-RhoplexMV-1。而我国乳液型丙烯酸金属防腐漆的研究工作始于1975年，原化工部涂料工业研究所首先研制出防锈用乳液底漆BBL，在大连、秦皇岛等地的天然暴晒及试验中取得良好结果。经过四十多年的发展历程，水性单组分防锈漆依据所用水性成膜物质的不同大致经历了以下几个阶段：第一代水性树脂：采用传统的乳液聚合方法制作的乳液，由于含有大量表面活性剂，防锈性能不太理想；第二代水性树脂：将传统的油性防锈漆用树脂例如醇酸树脂、环氧酯等，采用乙二醇丁醚或乙醇做溶剂分散，该类树脂固含量可达到70％以上，而且具有一定的防锈性能性。由于醇类可以和水互溶，所以在使用时可以加水稀释使用，称为水可稀释型防锈漆用树脂。但由于使用乙二醇丁醚等为溶剂，所以依然易燃易爆，而且VOC含量很高。由于该类溶剂对人体造血机能有很大的伤害，甚至超过原来油漆所使用的200#溶剂油、酯等溶剂的毒性。所以在欧美等发达国家已经停止使用。第三代水性树脂：例如水性醇酸树脂，其使用性能基本达到油漆涂料的要求，VOC含量很低，但由于其侧链上的酯键易于在碱性水溶液中水解，所以储存稳定性不好，通常不超过半年，醇酸树脂侧链酯键在碱性水溶液中存在易被水解的弊端。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明要解决的技术问题是：针对现有的水性醇酸树脂侧链酯健在碱性水溶液中易被水解得问题，提供一种水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈漆。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈漆，原料为核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液、防锈颜料、填料、消泡剂、流平剂、分散剂、pH调节剂、水性催干剂和去离子水，其中核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液的质量百分比为33～35％，防锈颜料的质量百分比为18～21％，填料的质量百分比为18～20％，消泡剂、流平剂和分散剂的总质量百分比为0.25～0.35％，pH调节剂的质量百分比为0.02～0.05％，水性催干剂的质量百分比为0.2～0.5％，去离子水的质量百分比为25％；

生产工艺：把核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液投入配漆缸中，用PH调节剂调整pH值至8～9，在搅拌下加入防锈颜料、填料、消泡剂、流平剂、分散剂和4/5的去离子水，高速搅拌分散，用砂磨机研磨至细度≤50um，补加水性催干剂，搅拌均匀后，再用剩余的pH调节剂将pH值调整至8.5左右，用剩余的去离子水调整漆液的粘度，合格后过滤包装即为水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈成品。

本发明中为进一步优化涂料性能，所述的防锈颜料为活性防锈颜料和惰性防锈颜料的混合物，活性防锈颜料和惰性防锈颜料选用同种颜色的，其中活性防锈颜料和惰性防锈颜料的质量混合比例为1∶3。

本发明为进一步优化涂料性能，所述的填料为高岭土和云母粉的混合物，高岭土和云母粉的质量混合比例为1∶1，云母粉为片状结构增强涂膜机械强度，所以云母粉能赋予涂膜柔韧性，抗粉化性比重晶石粉更强，高岭土已广泛地应用于金属底漆，以提高其打磨性能。

本发明中所述采用的核壳构型丙烯酸改性醇酸树脂乳液采用以下工艺制成，该工艺具有以下两个步骤：

A、基体醇酸树脂的合成：

配方组成：原料为高碘值干性油混合酸、豆油酸、三羟甲基丙烷、1.3-甲基丙二醇、间苯二甲酸、ε-多酸、助剂、去离子水和丙烯酸，其中高碘值干性油混合酸的质量百分比为4～6％、豆油酸的质量百分比为20～23％、三羟甲基丙烷的质量百分比为10～12％、1.3-甲基丙二醇的质量百分比为3～4％、间苯二甲酸的质量百分比为10～11％、ε-多酸的质量百分比为2～3％、助剂、去离子水的质量百分比为35～37％和丙烯酸的质量百分比为10～12％。

合成工艺：先按配方比例依次将高碘值干性油混合酸、豆油酸、三羟甲基丙烷、1.3-甲基丙二醇和间苯二甲酸投入不锈钢树脂合成釜，然后加热物料升温到100～120℃时开动搅拌机，接着边升温边搅拌至物料温度到190～220℃时控制加热量，对物料保温进行酯化反应，同时分出酯化水，保持4～6小时，期间取样检测酸值小于30mgKOH/g时即可缓慢补加ε-多酸和助剂，接着继续保温反应，每隔半小时取样检测酸值，直到取样检测物料酸值小于20mgKOH/g时即为反应终点，停止加热把物料温度降至100℃以下投入去离子水和丙烯酸进行兑稀即为基体醇酸树脂。

B、核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液的合成：

核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液的配方组成：基体醇酸树脂、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈、引发剂、链终止剂和去离子水，其中基体醇酸树脂的质量百分比为65～67％、苯乙烯的质量百分比为2.5～3.5％、甲基丙烯酸甲酯的质量百分比为4～5％、甲基丙烯酸丁酯的质量百分比为2.5～3.5％、丙烯腈的质量百分比为0.8～1.5％、引发剂的质量百分比为0.2～0.5％、链终止剂的质量百分比为4～6％和去离子水的质量百分比为21～23％；

合成工艺：预先将苯乙烯和引发剂投入1#高位槽，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯腈投入2#高位槽，待用，将去离子水、基体醇酸树脂投入搪瓷反应釜加热到90℃开始以1公斤/小时速度匀速滴加1#高位槽混合物溶液，2小时后暂停滴加，在90℃保温1.5小时；继续升温到110℃保温并开始以0.7公斤/小时速度匀速滴加1#高位槽混合物溶液、以5公斤/小时速度匀速滴加2#高位槽混合物溶液，2#槽滴加完毕后暂停1#槽滴加，保温1.5小时再继续把1#槽余下的物料一次补入反应釜，保温2小时后一次性把链终止剂加入反应釜，保温1.5小时后降温至40℃以下过滤得到核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液。

本发明有益效果：本发明可取代各类油性自干防锈漆用于钢结构建筑，工程机械，石油化工设备，交通车辆等钢材表面涂装，对钢材表面起防腐防锈作用，本发明水性常温自交联成膜不含有表面活性剂或乳化剂，所以它具有优异耐水耐盐雾性，所制成的水性铁红防锈漆耐盐雾可达300小时以上，本发明具有突出的机械稳定性和冻融稳定性。VOC含量极低，制漆过程中不添加成膜助剂，制成的水性防锈漆中VOC含量不超过10g/L，远低于目前常用的乳液型工业防锈漆VOC含量。本发明中采用分子组装技术合成具有核壳结构的无表面活性剂自交联丙烯酸改性醇酸乳液，通过壳上的丙烯酸聚合物对核中的醇酸树脂包裹，消除了醇酸树脂侧链酯键在碱性水溶液中易被水解的弊端，对醇酸树脂起到扬长避短的作用，提升了产品的性价比。其核上所含的不饱和双键，在常温干燥过程中接触空气中的氧分子发生交联聚合反应，提高涂膜的致密性和耐水耐溶剂性，而壳上的丙烯酸基团提供良好的耐候性和硬度，壳为亲水疏油的结构，核为亲油疏水的结构，这种双亲双疏结构保证了树脂在水中的稳定性，储存稳定性可达两年以上，用它制成的水性防锈漆具有明显的干性快、防锈性能高特点，低VOC的排放等性能。

具体实施方式

1、BM-6核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液的合成：

A、基体醇酸树脂的配方组成：高碘值干性油混合酸：10公斤；豆油酸：40公斤；三羟甲基丙烷：20公斤；1.3-甲基丙二醇：6公斤；间苯二甲酸：19公斤；ε-多酸：5公斤；助剂：0.3公斤；去离子水：70公斤；丙烯酸：20公斤。

合成工艺：先按配方比例依次将高碘值干性油混合酸10公斤、豆油酸40公斤、三羟甲基丙烷20公斤、1.3-甲基丙二醇：6公斤、间苯二甲酸19公斤投入不锈钢树脂合成釜，然后加热物料升温到100-120℃时开动搅拌机，接着边升温边搅拌至物料温度到190-220℃时控制加热量，对物料保温进行酯化反应，同时分出酯化水，保持4-6小时，期间取样检测酸值小于30mgKOH/g时即可缓慢补加ε-多酸5公斤，助剂0.3公斤，接着继续保温反应，每隔半小时取样检测酸值，直到取样检测物料酸值小于20mgKOH/g时即为反应终点，停止加热把物料温度降至100℃以下投入去离子水70公斤，丙烯酸20公斤进行兑稀即为基体醇酸树脂。

2、BM-6核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液的合成：

BM-6核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液的配方组成：基体醇酸树脂：120公斤；苯乙烯：5公斤；甲基丙烯酸甲酯：8公斤；甲基丙烯酸丁酯：5公斤；丙烯腈：2公斤；引发剂0.5公斤；链终止剂：0.03公斤；去离子水：40公斤；

合成工艺：预先将5公斤苯乙烯和0.5公斤引发剂投入1#高位槽、8公斤甲基丙烯酸甲酯、5公斤甲基丙烯酸丁酯：2公斤丙烯腈投入2#高位槽，待用。将40公斤去离子水、120公斤基体醇酸树脂投入搪瓷反应釜加热到90℃开始以1公斤/小时速度匀速滴加1#高位槽混合物溶液，2小时后暂停滴加，在90℃保温1.5小时；继续升温到110℃保温并开始以0.7公斤/小时速度匀速滴加1#高位槽混合物溶液、以5公斤/小时速度匀速滴加2#高位槽混合物溶液，2#槽滴加完毕后暂停1#槽滴加，保温1.5小时再继续把1#槽余下的物料一次补入反应釜，保温2小时后一次性把0.03公斤链终止剂加入反应釜，保温1.5小时后降温至40℃以下过滤备用。

3、水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈漆的制备

配方组成：BM-6乳液：35公斤；活性防锈颜料：5公斤；惰性防锈颜料：15公斤；云母粉：10；高岭土：10公斤；助剂：0.3公斤；PH调节剂：0.02-0.05公斤；水性催干剂：0.2-0.5公斤；去离子水：25公斤；

生产工艺：把35公斤BM-6乳液投入配漆缸中，用PH调节剂调整PH值至8.5左右，在搅拌下加入去离子水20公斤、活性防锈颜料5公斤；惰性防锈颜料15公斤；云母粉10；高岭土10公斤；助剂0.3公斤，高速搅拌分散，用砂磨机研磨至细度≤50um，补加水性催干剂0.5公斤，搅拌均匀后，再次调整PH值至8.5左右，用剩余的去离子水调整漆液的粘度，合格后过滤包装即为水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈成品。

Claims (4)

1、一种水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈漆，其特征在于配方核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液、防锈颜料、填料、消泡剂、流平剂、分散剂、pH调节剂、水性催干剂和去离子水，其中核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液的质量百分比为33～35％，防锈颜料的质量百分比为18～21％，填料的质量百分比为18～20％，消泡剂、流平剂和分散剂的总质量百分比为0.25～0.35％，pH调节剂的质量百分比为0.02～0.05％，水性催干剂的质量百分比为0.2～0.5％，去离子水的质量百分比为25％；

生产工艺：把核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液投入配漆缸中，用PH调节剂调整pH值至8～9，在搅拌下加入防锈颜料、填料、消泡剂、流平剂、分散剂和4/5的去离子水，高速搅拌分散，用砂磨机研磨至细度≤50um，补加水性催干剂，搅拌均匀后，再用剩余的pH调节剂将pH值调整至8～9，用剩余的去离子水调整漆液的粘度，合格后过滤包装即为水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈漆成品。

2、如权利要求1所述的水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈漆，其特征在于：所述的防锈颜料为活性防锈颜料和惰性防锈颜料的混合物，其中活性防锈颜料和惰性防锈颜料的质量混合比例为1∶3。

3、如权利要求1所述的水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈漆，其特征在于：所述的填料为高岭土和云母粉的混合物，高岭土和云母粉的质量混合比例为1∶1。

4、如权利要求1所述的水性常温自交联丙烯酸改性醇酸防锈漆，其特征在于：所述的核壳构型丙烯酸改性醇酸树脂乳液采用以下工艺制成，该工艺具有以下两个步骤：

A、基体醇酸树脂的合成：

配方组成：原料为高碘值干性油混合酸、豆油酸、三羟甲基丙烷、1.3-甲基丙二醇、间苯二甲酸、ε-多酸、助剂、去离子水和丙烯酸，其中高碘值干性油混合酸的质量百分比为4～6％、豆油酸的质量百分比为20～23％、三羟甲基丙烷的质量百分比为10～12％、1.3-甲基丙二醇的质量百分比为3～4％、间苯二甲酸的质量百分比为10～11％、ε-多酸的质量百分比为2～3％、助剂、去离子水的质量百分比为35～37％和丙烯酸的质量百分比为10～12％。

合成工艺：先按配方比例依次将高碘值干性油混合酸、豆油酸、三羟甲基丙烷、1.3-甲基丙二醇和间苯二甲酸投入不锈钢树脂合成釜，然后加热物料升温到100～120℃时开动搅拌机，接着边升温边搅拌至物料温度到190～220℃时控制加热量，对物料保温进行酯化反应，同时分出酯化水，保持4～6小时，期间取样检测酸值小于30mgKOH/g时即可缓慢补加ε-多酸和助剂，接着继续保温反应，每隔半小时取样检测酸值，直到取样检测物料酸值小于20mgKOH/g时即为反应终点，停止加热把物料温度降至100℃以下投入去离子水和丙烯酸进行兑稀即为基体醇酸树脂。

B、核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液的合成：

核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液的配方组成：基体醇酸树脂、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈、引发剂、链终止剂和去离子水，其中基体醇酸树脂的质量百分比为65～67％、苯乙烯的质量百分比为2.5～3.5％、甲基丙烯酸甲酯的质量百分比为4～5％、甲基丙烯酸丁酯的质量百分比为2.5～3.5％、丙烯腈的质量百分比为0.8～1.5％、引发剂的质量百分比为0.2～0.5％、链终止剂的质量百分比为4～6％和去离子水的质量百分比为21～23％；

合成工艺：预先将苯乙烯和引发剂投入1#高位槽，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯腈投入2#高位槽，待用，将去离子水、基体醇酸树脂投入搪瓷反应釜加热到90℃开始以1公斤/小时速度匀速滴加1#高位槽混合物溶液，2小时后暂停滴加，在90℃保温1.5小时；继续升温到110℃保温并开始以0.7公斤/小时速度匀速滴加1#高位槽混合物溶液、以5公斤/小时速度匀速滴加2#高位槽混合物溶液，2#槽滴加完毕后暂停1#槽滴加，保温1.5小时再继续把1#槽余下的物料一次补入反应釜，保温2小时后一次性把链终止剂加入反应釜，保温1.5小时后降温至40℃以下过滤得到核壳构型丙烯酸改性醇酸乳液。