CN102167944B

CN102167944B - 一种水性浸漆及其制备方法

Info

Publication number: CN102167944B
Application number: CN2011101436122A
Authority: CN
Inventors: 于少堂; 石绍锋; 章基昌
Original assignee: Suzhou Jinjin Paint & Coating Co Ltd
Current assignee: SUZHOU JINJIN CURTAIN WALL Co.,Ltd.
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2031-05-31
Also published as: CN102167944A

Abstract

本发明涉及一种水性浸漆及其制备方法。以重量百分比计，该水性浸漆包括聚丙烯酸乳液45%~60%、炭黑1%~2.5%、滑石粉5%~10%、分散剂0.5%~1.5%、润湿剂0.1%~0.5%、无机防沉剂0.1%~0.3%、有机防沉剂0.1%~3%、防闪锈剂0.05%~0.3%、流平剂0.05%~0.15%、pH调节剂0.3%~1.5%、成膜助剂5%~10%、防锈颜料0.5%~2%、消泡剂0.15%~0.5%和水15%~25%；其中，分散剂选用带有颜料亲和基团的高分子分散剂，无机防沉剂可选用硅酸铝镁，有机防沉剂可选用改性乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物或氢化蓖麻油衍生物。本发明水性浸漆配方合理，制备方法简单，浸漆中的防锈颜料和炭黑等填料不会随时间的推移和后续涂料的添加而发生沉淀和结皮等现象，影响性能，具有良好的稀释稳定性。

Description

一种水性浸漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性浸漆及其制备方法，该浸漆能够长期放置而保持稳定，不会出现沉降和结皮等现象。

背景技术

浸漆是通过“浸涂工艺”施工的涂料。浸涂工艺是指将被涂物浸没于涂料（即浸漆）中，然后取出，让被涂物表面多余的漆液自然滴落（即沥漆），除去过量涂料，涂膜经干燥后达到涂装目的的一种涂装方法。浸涂工艺有许多优点，如易实现流水线自动化操作，生产效率高，涂料损耗少，能源消耗小等。此种涂装方法特别适用于小型的五金零件、钢质管架、薄片以及结构比较复杂的器材或电气绝缘材料等的涂装，因为这些物件采用喷涂方法涂装会损失大量的涂料，而用刷涂的方法进行涂装又费时费工，有些部位难以涂装到。采用浸涂工艺，既省工省料，生产效率又高，且设备与操作简便，可与机械化、自动化生产设备配套进行连续生产，最适宜单一品种的大批量生产。

浸涂工艺所用的设备主要包括船型浸漆槽，带有挂具的升降设备、传送设备、滴漆槽、干燥设备、通风设备等。浸漆槽的尺寸主要由被涂物件的大小决定。在工件全部浸没时，它的周围要有一定的空间。在浸涂的过程中不能对浸漆进行搅拌，以免浸漆中出现气泡。

传统浸涂工艺中使用的浸漆存在诸多问题，如：（1）溶剂型浸漆在涂料的制备和施工过程中使用大量的有机溶剂，污染环境，危害人体健康，同时油性涂料为易燃易爆物，使用环境存在消防隐患；（2）浸漆中通常含有锌铬黄，造成重金属污染；（3）普通的水性浸漆涂装施工粘度较高（一般在40~60秒/涂-4杯），组件夹缝中难上油漆；（4）槽液稳定性差，涂装过程需要定期进行搅拌，槽液要经常更换，造成浪费；（5）涂装后工件表面较多流挂/积漆；（6）涂装过程中槽液需要调节PH值和添加助溶剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种环境友好且稀释稳定性好的水性浸漆。

本发明同时还要提供一种上述水性浸漆的制备方法。

本发明同时还要提供上述水性浸漆在金属结构件中的应用。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种水性浸漆，以重量百分比计，包括聚丙烯酸乳液45%~60%、炭黑1%~2.5%、滑石粉5%~10%、分散剂0.5%~1.5%、润湿剂0.1%~0.5%、无机防沉剂0.1%~0.3%、有机防沉剂0.1%~3%、防闪锈剂0.05%~0.3%、流平剂0.05%~0.15%、pH调节剂0.3%~1.5%、成膜助剂5%~10%、防锈颜料0.5%~2%、消泡剂0.15%~0.5%和水15%~25%；

所述无机防沉剂为硅酸铝镁、气相二氧化硅和膨润土中的一种或多种的组合；所述有机防沉剂为羟基纤维素、聚氨酯缔合体、碱溶胀型增稠剂、氧化聚乙烯、改性乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、改性脲增稠剂、氢化蓖麻油衍生物中的一种或多种的组合；

所述分散剂为带有颜料亲和基团的高分子分散剂；

所述防闪锈剂为苯甲酸铵或亚硝酸钠；

所述pH调节剂为二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和1-异丙醇胺中的一种或多种的组合；

所述成膜助剂为十二醇酯、2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯、乙二醇丁醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的一种或多种的组合；

所述消泡剂为有机硅、聚醚或脂肪烃化合物。

上述水性浸漆的制备方法如下：

（1）、将无机防沉剂预制成无机防沉剂分散体：

按重量比1:8.5~9.5的比例分别称量无机防沉剂和水；将水加入高速分散机中，并控制高速分散机的转速在300~400转/分钟；然后边搅拌边向上述高速分散机中缓慢加入无机防沉剂，再将转速升至3000~4000转/分钟，搅拌20~30分钟后，获得无机防沉剂分散体；

（2）、将有机防沉剂预制成有机防沉剂分散体：

按重量比1:0.15~0.25:0.25~0.35的比例分别称量有机防沉剂、润湿剂和pH调节剂，将三者加入带有搅拌装置和温控装置的反应器中，在惰性气氛保护和搅拌的条件下使反应体系缓慢升温至105℃~110℃，至有机防沉剂完全溶解，并在该温度下保温半小时；然后另取一定量的水加热至90℃~100℃，在搅拌下缓慢加入上述的反应体系中，并在300~400转/分钟的条件下继续搅拌1小时，然后将搅拌转速升至700~800转/分钟，在该转速下使反应体系降温至40℃~50℃，继续搅拌20分钟，使反应体系自然降温至常温，获得固含量约为25%的有机防沉剂分散体；

（3）、取80%配方量的水、配方量的分散剂、配方量的润湿剂和按配方量无机防沉剂和有机防沉剂换算所得重量的无机防沉剂分散体和有机防沉剂分散体，在500~700转/分钟的条件下搅拌10~20分钟，得预混合液；

（4）、保持步骤（3）的转速不变，依次向步骤（3）所得预混合液中加入配方量的炭黑、滑石粉、防闪锈剂、防锈颜料和60%~70%配方量的消泡剂，然后将转速升至1800~2200转/分钟，继续搅拌20~30分钟；

（5）、将经过步骤（4）的混合液转移至研磨机中，并研磨至混合液中固体颗粒细度小于或等于20微米；

（6）、以600转/分钟的转速对经过步骤（5）的混合液进行搅拌，并依次向该混合液中加入配方量的聚丙烯酸乳液、pH调节剂、成膜助剂、流平剂以及剩余的消泡剂，用剩余的水调整混合液粘度至40~60秒/涂-4杯，并在300~400转/分钟的转速下继续搅拌30~40分钟；

（7）、用孔径为50微米的滤袋对步骤（6）所得混合液进行过滤，滤液即为所述水性浸漆。

上述水性浸漆可应用于金属结构件的浸涂涂装，尤其适合C2大气环境下的金属结构件的涂装。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明采用聚丙烯酸乳液作为成膜树脂，溶剂为水，安全环保；选用特定的高分子分散剂、无机防沉剂和有机防沉剂，使得本发明水性浸漆中的防锈颜料和炭黑等填料不会沉淀，浸漆的涂装稳定性好，且浸漆在涂装过程中即使继续加水稀释也不会发生沉淀和结皮等现象，具有良好的稀释稳定性。

具体实施方式

本发明水性浸漆的配方为（按重量百分比计）：

聚丙烯酸乳液 45%~60%

炭黑 1%~2.5%

滑石粉 5%~10%

分散剂 0.5%~1.5%

润湿剂 0.1%~0.5%

无机防沉剂 0.1%~0.3%

有机防沉剂 0.1%~3%

防闪锈剂 0.05%~0.3%

流平剂 0.05%~0.15%

pH调节剂 0.3%~1.5%

成膜助剂 5%~10%

防锈颜料 0.5%~2%

消泡剂 0.15%~0.5%

水 15%~25%

上述配方中，防沉剂的选择最为重要，要保证浸漆的稀释稳定性，即使浸漆在低粘度下不沉底和长时间浸漆性能不变化，防沉剂的选择必须符合以下要求：①容易混合；②优异的抗起粒性（即对温度不敏感）；③使用时很好的剪切变稀性；④很好的抗沉降性和涂膜表面流平性。

因此，本发明中可选用的无机防沉剂为硅酸铝镁（如BASF公司生产和销售的型号为Attagel 50的凹凸棒粘土）、气相二氧化硅（如Degussa公司生产和销售的牌号为Aerosil R-972的气相二氧化硅产品）、膨润土等，但优选为硅酸铝镁；本发明中可选用的有机防沉剂为羟基纤维素、聚氨酯缔合体、碱溶胀型增稠剂、氧化聚乙烯、改性乙烯醋酸乙烯共聚物（如BYK公司生产和销售的AQUATIX-8421）、乙烯-丙烯酸共聚物（美国霍尼韦尔公司生产和销售的Honeywell A-C 5120）、改性脲增稠剂（如BYK公司生产和销售的BYK-420）、氢化蓖麻油衍生物等中的一种或多种的组合，但优选为改性乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物和氢化蓖麻油衍生物。

上述配方中，所述分散剂可以为带有颜料亲和基团的高分子分散剂，具体可选自德国BYK公司生产和销售的DISPERBYK-190分散剂或者德国BORCHER公司生产和销售的BORCHI GEN 0451分散剂；

所述润湿剂可选自美国DOW公司生产和销售的TRITON X-405润湿剂或者美国气体化工产品有限公司生产的Surfynol 104BC润湿剂，其作用主要是能够提高浸漆对基材的润湿性；

所述防闪锈剂可选自苯甲酸铵或亚硝酸钠；

所述pH调节剂可选自二甲基乙醇胺（DMEA）、2-氨基-2-甲基-1-丙醇（如美国DOW公司生产和销售的AMP-95）和1-异丙醇胺中的一种或多种的组合；

所述成膜助剂可选自十二醇酯、2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯（Texanol）、乙二醇丁醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的一种或多种的组合；成膜助剂的加入可以避免涂层干燥过程中出现裂纹。

所述消泡剂为有机硅、聚醚或脂肪烃类化合物。

所述聚丙烯酸乳液可选自DSM公司生产和销售的NeoCryl XK-82、DOW公司生产和销售的MAINCOTE HG-54D或lubrizol公司生产和销售的Carboset CR 760。

本发明水性浸漆的制备方法如下：

（1）、将无机防沉剂预制成无机防沉剂分散体：

按重量比1:8.5~9.5的比例分别称量无机防沉剂和水；将水加入高速分散机中，并控制高速分散机的转速在300~400转/分钟；然后边搅拌边向上述高速分散机中缓慢加入无机防沉剂，再将转速升至3000~4000转/分钟，搅拌20~30分钟后，至无机防沉剂完全分散（即分散液中无大颗粒，分散质的细度≤10微米），获得无机防沉剂含量约为10%的膏状无机防沉剂分散体；

（2）、将有机防沉剂预制成有机防沉剂分散体：

按重量比1:0.15~0.25:0.25~0.35的比例分别称量有机防沉剂、润湿剂和pH调节剂，将三者加入带有搅拌装置和温控装置的反应器中，在惰性气氛保护和搅拌的条件下使反应体系缓慢升温至105℃~110℃，至有机防沉剂完全溶解，并在该温度下保温半小时；然后另取一定量的水加热至90℃~100℃，在搅拌下缓慢加入上述的反应体系中，控制反应器在转速为300~400转/分钟的条件下继续搅拌1小时，然后将搅拌转速升至700~800转/分钟，撤走温控装置，在该转速下使反应体系迅速降温至40℃~50℃，继续搅拌20分钟，并使反应体系自然降温至常温，获得固含量约为25%的膏状有机防沉剂分散体；

（3）、取80%配方量的水、配方量的分散剂、和配方量的润湿剂，按配方量无机防沉剂和有机防沉剂换算所得重量的无机防沉剂分散体和有机防沉剂分散体，在500~700转/分钟的条件下搅拌10~20分钟，得预混合液；

本发明中粘度测试标准参照GB/T 1723-93。

对本发明水性浸漆进行以下测验：

①将本发明水性浸漆用水稀释至粘度为15~18秒/涂-4杯，并将其在常温下敞开放置30天，该水性浸漆无沉淀和结皮现象，且粘度、细度和其他性能等均无变化；

②将本发明水性浸漆用水稀释至粘度为20秒/涂-4杯，并将其密闭后放置在50℃烘箱中30天，该水性浸漆无沉淀和结皮现象，且粘度、细度和其他性能等均无变化。

③将本发明水性浸漆涂覆在磷化钢板表面，涂膜制备方法参照GB/T 1765-1979，对形成的涂层的各项性能进行测试，测试结果示于表1。

表1 磷化钢板表面涂层的性能测试结果

本发明的水性浸漆适合于金属结构件的浸涂工艺，尤其适合于C2大气环境下的金属结构件的涂装。其中，C2大气环境（标准ISO12944）是指：

外部：低污染水平的大气，大部分是乡村地带；

内部：可能有冷凝发生的未加热的建筑内（如库房，体育馆等）。

下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但不限于这些实施例。

实施例1

按照本实施例的水性浸漆的配方为（以重量计，单位kg）：

NeoCryl XK-82聚丙烯酸乳液 540

炭黑 20

滑石粉 70

DISPERBYK 190分散剂 7

TRITON X-405润湿剂 2

硅酸铝镁 2

乙烯-丙烯酸共聚物 4

亚硝酸钠 2

BYK-301流平剂 1

AMP-95 5

二丙二醇甲醚 100

三聚磷酸铝防锈颜料 15

BYK-022消泡剂 2

水 230

对本实施例水性浸漆进行以下测验：

①将本实施例水性浸漆用水稀释至粘度为15.5秒/涂-4杯，并将其在常温下敞开放置30天，该水性浸漆无沉淀和结皮现象，且粘度、细度和其他性能等均无变化；

③将按照本实施例配方制备所得的水性浸漆涂覆于磷化钢板的表面，过程如下：取1mm×75mm×150mm的磷化钢板，用异丙醇（IPA）将其表面擦拭干净；采用浸涂工艺施工，使磷化钢板的表面涂满本实施例所制得的水性浸漆，并晾挂10分钟使之自然风干，测得涂层厚度约为15~20微米；然后将该磷化钢板置于100℃烘箱中烘烤10分钟，再取出，隔天作性能测试。

本实施例水性浸漆所制得的涂膜的性能测试结果为：

铅笔硬度：HB

附着力（GB/T 9286-98）：0级

耐盐雾性测试：48小时后漆膜无起泡、无生锈、划叉单边锈蚀小于3毫米

实施例2

MAINCOTE HG-54D聚丙烯酸乳液 550

炭黑 20

滑石粉 70

DISPERBYK 190分散剂 7

TRITON X-405润湿剂 2

硅酸铝镁 2

AQUATIX 8421 防沉剂 25

苯甲酸铵 3

BYK-301流平剂 1

DMEA 4

二乙二醇甲醚 100

磷酸锌防锈颜料 15

Dehydran 1293消泡剂 2

水 201

对本实施例水性浸漆进行以下测验：

①将本实施例水性浸漆用水稀释至粘度为17秒/涂-4杯，并将其在常温下敞开放置30天，该水性浸漆无沉淀和结皮现象，且粘度、细度和其他性能等均无变化；

③将按照本实施例配方制备所得的水性浸漆涂覆于磷化钢板的表面，过程同实施例1，对本实施例水性浸漆所制得的涂膜进行性能测试的结果为：

铅笔硬度：B

附着力（GB/T 9286-98）：0级

实施例3

Carboset CR 760聚丙烯酸乳液 550

炭黑 20

滑石粉 70

DISPERBYK 190分散剂 7

Surfynol 104BC润湿剂 2

硅酸铝镁 2

乙烯-丙烯酸共聚物 10

亚硝酸钠 2

BYK-301流平剂 1

一异丙醇胺 4

二丙二醇甲醚 95

三聚磷酸铝防锈颜料 15

BYK-022消泡剂 2

水 172

对本实施例水性浸漆进行以下测验：

①将本实施例水性浸漆用水稀释至粘度为18秒/涂-4杯，并将其在常温下敞开放置30天，该水性浸漆无沉淀和结皮现象，且粘度、细度和其他性能等均无变化；

铅笔硬度：HB

附着力（GB/T 9286-98）：0级

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种水性浸漆，其特征在于：以重量百分比计，所述水性浸漆包括聚丙烯酸乳液45%~60%、炭黑1%~2.5%、滑石粉5%~10%、分散剂0.5%~1.5%、润湿剂0.1%~0.5%、无机防沉剂0.1%~0.3%、有机防沉剂0.1%~3%、防闪锈剂0.05%~0.3%、流平剂0.05%~0.15%、pH调节剂0.3%~1.5%、成膜助剂5%~10%、防锈颜料0.5%~2%、消泡剂0.15%~0.5%和水15%~25%；

所述无机防沉剂为硅酸铝镁、气相二氧化硅和膨润土中的一种或多种的组合；所述有机防沉剂为羟基纤维素、聚氨酯缔合体、碱溶胀型增稠剂、氧化聚乙烯、改性乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、改性脲增稠剂中的一种或多种组合；

所述分散剂为带有颜料亲和基团的高分子分散剂；

所述防闪锈剂为苯甲酸铵或亚硝酸钠；

所述pH调节剂为二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和1-异丙醇胺中的一种或多种的组合；

所述成膜助剂为十二醇酯、2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯、乙二醇丁醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的一种或多种的组合；

所述消泡剂为有机硅、聚醚或脂肪烃化合物；

所述水性浸漆的制备方法如下：

（1）、将无机防沉剂预制成无机防沉剂分散体：

（2）、将有机防沉剂预制成有机防沉剂分散体：

按重量比1:0.15~0.25:0.25~0.35的比例分别称量有机防沉剂、润湿剂和pH调节剂，将三者加入带有搅拌装置和温控装置的反应器中，在惰性气氛保护和搅拌的条件下使反应体系缓慢升温至105℃~110℃，至有机防沉剂完全溶解，并在该温度下保温半小时；然后另取一定量的水加热至90℃~100℃，在搅拌下缓慢加入上述的反应体系中，并在300~400转/分钟的条件下继续搅拌1小时，然后将搅拌转速升至700~800转/分钟，在该转速下使反应体系降温至40℃~50℃，继续搅拌20分钟，使反应体系自然降温至常温，获得固含量为25%的有机防沉剂分散体；

（5）、将经过步骤（4）的混合液转移至研磨机中，并研磨至混合液中固体颗粒细度小于或等于20微米；

（7）、用孔径为50微米的滤袋对步骤（6）所得混合液进行过滤，滤液即为所述水性浸漆。

2.根据权利要求1所述的水性浸漆，其特征在于：所述无机防沉剂为硅酸铝镁。

3.根据权利要求1所述的水性浸漆，其特征在于：所述有机防沉剂为改性乙烯醋酸乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或两者的结合。

4.权利要求1至3中任一项权利要求所述的水性浸漆在金属结构件中的应用。

5.根据权利要求4所述的水性浸漆在金属结构件中的应用，其特征在于：所述的水性浸漆应用于C2大气环境下的金属结构件的涂装。