CN1020196C - 水性带锈涂料 - Google Patents

Abstract

本发明为一种水性带锈涂料，可把它直接喷涂或刷涂到有锈的钢铁结构件上。本发明涂料由合成树脂乳液、转化剂、增稠剂、成膜助剂、冻融稳定剂及其他助剂组成，其组成重量百分比为：合成树脂乳液60～80，转化剂4-6，转化促进剂1-3，增稠剂5-9，成膜助剂1-3，冻融稳定剂1-3其他助剂1-3，水8-12。本涂料的特点是不含磷酸，成膜温度低，贮存稳定性好，不加增塑剂。

Description

本发明属于一种抗腐蚀涂料，更详细地说属于一种用于钢铁构件的水性带锈涂料。

为了保护钢铁构件不生锈，常采用涂料的方法。以往在使用涂料之前，必须对基材彻底除锈，除锈工作的劳动强度很大，并且对大型和结构复杂的钢铁构件来说，全面彻底除锈几乎是不可能的。目前已经有了带锈涂料，它使用前无须彻底除锈，可以直接涂在钢铁构件的锈面上，同样能收到防锈的效果。特开昭57-18766和GB2160877号专利中叙述了一种由乳液、成膜助剂、转化剂、转化促进剂、冻融稳定剂、消泡剂、增粘剂和水等组成的抗腐蚀涂料，这是目前较好的一类水性带锈涂料。但是也还有成膜温度高、贮存稳定性差的缺点。

本发明的目的在于提供一种水性带锈涂料，更确切说，提供一种成膜温度低，贮存稳定性好，不含磷酸的转化型水性带锈涂料。本涂料由合成树脂乳液、转化剂、转化促进剂、成膜助剂、冻融稳定剂、消泡剂及防霉剂等组成。

合成树脂乳液是水性带锈涂料的重要组成部分，通常都采用软硬单体共混的办法来合成，但成膜温度都较高。要降低成膜温度，就得降低硬性单体含量，这样涂膜就变软，发粘;要提高涂膜硬度，就得提高硬性单体的含量，这样就提高了成膜温度。用这种成膜温度较高的乳液配制涂料时，需加入大量助剂，特别是增塑剂，这就要影响涂料的贮存稳定性和涂膜性能。

本发明采用分步聚合法合成具有层状结构粒子的乳液，所谓 层状结构乳液，就是由两种以上组分不同的聚合物，呈不均相存在于同一粒子之中，以一种聚合物为核心，另一种聚合物包在核心外层，所以，也称核壳结构乳液。用这种乳液制备的涂料，具有如下优点：其一，使硬质聚合物处于中心，软质聚合物包在外面，这样有利于粒子融着，有利于对被涂物的表面粘接或附着。而且成膜温度低，成膜后，可同时获得硬度高，综合性能好的涂膜;其二，使不易分散的亲水性差的聚合物居于中心，亲水性强的聚合物包在外围，可提高乳液的分散稳定性。成膜后，又呈现出疏水性，因此可提高涂膜的耐水性。

制备例 把240份（按重量，下同）蒸馏水、1.0份碳酸氢钠和2.2份阴离子表面活性剂加入反应器中，再将第一步单体即5份丙烯酸丁酯和35份苯乙烯分散于上述水溶液中，升温至70℃，加入引发剂即0.17份过硫酸铵和0.20份亚硫酸氢钠，使之在30分钟内聚合，保温20分钟，得到粒径为0.155μ的粒度分布均匀的乳液;然后以每分钟2～3毫升的速度滴加第二步单体，即88份的丙烯酸丁酯、30份的苯乙烯和2份丙烯酸，约一个小时加完，保温1小时，得到层状结构的复合聚合物乳液，其粒径为0.250μ，粘度（涂4^＃杯）15.6秒，pH值4～5，最低成膜温度5℃。

采用分步聚合法合成层状结构乳液，要求把聚合体系中乳化剂（例如表面活性剂）浓度调节到临界胶束浓度，这是本发明的技术关键。如果乳化剂不足，乳液聚合的稳定性就非常差，往往在聚合过程中出现凝胶;如果乳化剂浓度超过临界胶束浓度，会形成新的胶束，乳液粒子不均匀，成膜后，达不到予期目的。

用上述分步聚合法合成的苯丙乳液（苯乙烯～丙烯酸酯）、 腈丙乳液（丙烯腈～丙烯酸酯）、丁苯乳液（丁二烯～苯乙烯）、丁腈乳液（丁二烯～丙烯腈）、乙丙乳液（乙酸乙烯酯～丙烯酸酯）、乙乙乳液（乙酸乙烯酯～乙烯），只要机械稳定性和化学稳定性达到要求，都可用于本发明。本发明中合成树脂乳液可占总重量的60～80%。

转化剂也是本涂料的重量组成部分，为使锈蚀转化迅速、彻底，还要在转化剂中加入转化促进剂，即具有渗透性的弱酸性物质。以往水性带锈涂料大多数是以各种合成树脂乳液为基料，配合没食子酸、丹宁酸、原儿茶酸、安息香酸及其衍生物作为转化剂，以磷酸或亚铁氰化钾作为转化促进剂，也有同时用磷酸和亚铁氰化钾作为转化促进剂的。亚铁氰化钾对水性带锈涂料的贮存稳定性有明显地影响，配合磷酸的涂料，涂在无锈或锈层较薄的部位，往往引起新的锈蚀隐患。本发明采用丹宁酸或没食子酸作转化剂，以邻苯二酚或苯三酚代替磷酸和亚铁氰化钾作转化促进剂。邻苯二酚和苯三酚与丹宁或丹宁酸只有轻度交联作用，不会影响涂料的贮存稳定性。同时，邻苯二酚和苯三酚都具有较强的防锈作用和渗透作用，与铁锈能生成黑色络合物，因此，它与丹宁酸或没食子酸一起作锈蚀转化剂，不仅克服了上述问题，而且使锈蚀转化迅速、彻底。因而赋于该涂料具有较好的防锈效果。本发明中转化剂可占总重量的4～6%，转化促进剂占1～3%。

为增加涂层厚度，通常在水性涂料中加有增稠剂。由于水性带锈涂料用的转化剂具有较强的络合能力，可与许多化合物络合或交联，因此，在配制涂料时，除要求乳液具有较高的稳定性外，其他助剂都需要认真选择，否则将影响贮存稳定性。常用的增稠剂，如聚乙烯醇、甲基纤维素、聚乙烯醇缩甲醛，虽然具有较好 的增稠作用，但与转化剂交联，会使涂料贮存不稳定或者凝胶;羧甲基纤维素、精制琼脂、海藻酸盐、聚丙烯酸盐可用于本发明，其中最好的是海藻酸盐和聚丙烯酸盐。在本涂料中增稠剂占总重量的5～9%。

为了有助于乳胶粒子成膜，本涂料中还加有乙二醇乙醚、乙二醇丁醚等成膜助剂，用量最好为1～3%（重量）。本涂料中还加有冻融稳定剂，可在较低温度下存放，不致于因受冻而凝胶，乙二醇、1、2-丙二醇、己二醇等都可用于本发明，其用量可为1～3%（重量）。此外，还加有0.1～1%（重量）的磷酸三丁酯或水性硅油消泡剂及0.1～1%（重量）的苯甲酸钠和亚硝酸钠作为防霉剂。本涂料中含有8～12%（重量）的水。

实施例    把5.0份（按重量，下同）的转化剂（丹宁酸）、2.0份的转化促进剂（苯三酚）、10.0份的水、2.0份的成膜助剂（乙二醇丁醚）和2.2份冻融稳定剂（乙二醇）混合在一起，稍加热，使其完全溶解。再边搅拌，边把溶解好的上述溶液加入到70.2份的乳液（在制备例中制备的苯丙乳液）之中，然后再边搅拌边加入7.0份增稠剂（14.2%的聚丙烯酸钠水溶液），最后加入其它助剂，包括0.8份的消泡剂（磷酸三丁酯）和0.8份的防霉剂（5%的苯甲酸钠）。这里需注意，不可把转化液或增稠剂一下子加入乳液中，以免局部浓度过高，使乳液破乳凝胶。

配制好的涂料，外观为乳白色，无味，pH值5～6，粘度（涂4^＃杯）12.6秒，含固量36.1%，最低成膜温度1℃，贮存稳定性1年以上。将此涂料涂到已锈蚀的钢铁试件上，由白变兰，由兰变黑这一过程大约需1-1.5分钟，表干约30分钟， 实干不超过24小时，附着力（划圈法）1级，将上述试件浸入蒸馏水和3%食盐水中，7天无有锈蚀，经大气暴露一年后，只有个别锈点。将上述涂料涂到舰船内仓室，经实船考核三年，无有锈蚀。

本涂料可用于船舶制造工业、石油工业、机械工业、建筑行业及其他需要钢铁防锈保护的各个行业。

Claims (1)

1、一种水性带锈涂料，以重量百分计，该涂料由以下成分组成：

由分步骤合法合成的核壳

结构的苯乙烯一丙烯酸丁酯乳液                  70.2%

丹宁酸或没食子酸                             5.0%

邻苯二酚或苯三酚                             2.0%

羧甲基纤维素、精制琼脂、海藻酸盐或聚丙烯酸盐  7.0%

乙二醇乙醚或乙二醇丁醚                       2.0%

乙二醇、1，2-丙二醇或己二醇                  2.2%

磷酸三丁酯或水性硅油                         0.8%

苯甲酸钠或亚硝酸钠                           0.8%

水                                          10.0%。