CN102559026A - 高性能水性无毒防腐蚀涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料技术，具体为一种高性能水性无毒防腐蚀涂料及其制备方法。该涂料由组分一和组分二构成，按重量份数计，组分一包括以下组分和含量：水性树脂20～89；助剂0.5～5；着色颜料2～30；有机缓蚀剂0.01～5；防锈颜料2～50；填料0.5～20；水5～30；按重量份数计，组分二包括以下组分和含量：固化剂50～100；水0～50；组分一与组分二的配比为(100∶1)～(100∶80)。将组分二加入组分一中，常温或加热固化形成高性能水性无毒防腐蚀涂层，其耐水性和防腐性能显著提高。本发明高性能水性无毒防腐蚀涂料主要由水性树脂、含锶盐防锈颜料等组成，所用防锈颜料无毒，成膜物质使用水性树脂，有利于环保，并且具有贮存稳定性好等特点。

Description

高性能水性无毒防腐蚀涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术，具体为一种高性能水性无毒防腐蚀涂料及其制备方法。

背景技术

由于世界各国环保法规的限制，越来越多的溶剂型涂料体系正向水性涂料体系转变。水性涂料具有生态环保、施工安全、常温干燥优点，但水性涂料也有缺点，如耐蚀性不如溶剂型涂料，这一缺点限制了水性涂料在国家重大工程上的应用，如何提高水性涂料的耐蚀性是水性防腐蚀涂料亟待解决的问题。使用铬酸盐的颜料可以明显提高水性防腐蚀涂料的耐蚀性，但各国出台的法规禁止使用这些有毒的铬酸盐颜料。在不使用有毒的铬酸盐颜料而达到溶剂型涂料的标准难度非常大，是水性涂料研究的重要方向。

中国专利(公开号CN1432612)公开了一种提高空调换热器热交换效率和防腐性的水性涂料，它包括底漆涂料和面漆涂料，具有较好的耐盐雾性能，但是需要290℃的高温干燥才能成膜。

中国专利(公开号CN101157818)报道了一种用于钢带的水性涂料，是由环氧改性聚酯树脂、交联剂、颜料、固化催化剂和水均匀混合而成。该水性涂料具有快速干燥，漆膜坚硬，金属附着力强。

中国专利(公开号CN101278018)报道了一种使用于船舶、桥梁等的水性涂料，它含有水分散型乙烯基改性环氧酯树脂和碳酸钙的水性涂料组合物。其中，上述碳酸钙是经过了利用具有羧基的乙烯基类聚合物的盐的处理的沉降碳酸钙，且涂料组合物的固态成分中的含有比例为20～50体积％，涂料的颜料/总固态成分的体积比在50％以下。

中国专利(公开号CN101851396A)报道了一种水性环氧酯树脂组合物及其制备方法以及用其制备的水性涂料，所得漆膜的耐水性良好，树脂和漆均具有很好的存储稳定性，树脂漆膜的干性较好，漆膜上强度较好。

中国专利(公开号CN101942256A)报道了一种水性涂料，由下述重量百分比的原料制成：水52～55％，十二烷基磺酸钠0.5～0.7％，甲基丙烯酸甲酯20～25％，丙烯酸丁酯3～4.5％，丙烯酸异辛酯0～2％，丙烯酸1～1.5％，甲基丙烯酸丁酯10～15％，马来酸二正丁酯1～2％，丙烯酸羟乙酯0.6～1％，衣康酸0.4～1％，氨水0.8～1％，消泡剂0.1～0.2％，乙酸钠0.05～0.1％，防腐剂0.1～0.2％，过硫酸钾0.1～0.2％。涂布后形成的涂层不仅光亮度高、坚韧、抗爆裂性能优秀，而且后续加工性能极佳，能快速高效地进行烫金加工，烫金效果好只提及涂料制备方法，没有提及耐蚀性能达到的水平。

发明内容

本发明克服了已有技术中存在的耐水性和耐腐蚀性差的两大缺点，而提供了一种可在常温条件下固化得到的高性能水性无毒防腐蚀涂料及其制备方法。

本发明的技术方案是：

一种高性能水性无毒防腐蚀涂料，由以下两组分构成：

按重量份数计，组分一包括以下组分和含量：

水性树脂  20～89(优选为：35～75)；

助剂      0.5～5(优选为：0.8～3)；

着色颜料  2～30(优选为：4～25)；

有机缓蚀剂0.01～5(优选为：0.5～3)；

防锈颜料  2～50(优选为：8～40)；

填料      0.5～20(优选为：2～15)；

水        5～30(优选为：8～20)；

按重量份数计，组分二包括以下组分和含量：

固化剂   50～100(优选为：60～100)；

水       0～50(优选为：0～40)；

组分一与组分二的配比为(100∶1)～(100∶80)，优选配比为(100∶20)～(100∶60)。

本发明所述的水性树脂是指水性聚氨酯树脂或水性环氧树脂。

本发明所述的有机缓蚀剂是硝基化合物，具体是一种含硝基的羧酸盐，如：间硝基月桂酸钠(钾)、对硝基月桂酸钠(钾)、间硝基软脂酸钠(钾)、对硝基软脂酸钠(钾)、间硝基硬脂酸钠(钾)、对硝基硬脂酸钠(钾)等。有机缓蚀剂可以抵制由于涂料施工时的闪锈发生，与防锈颜料一起使用有协同防腐蚀作用。

本发明所述的防锈颜料是指含锶的磷酸盐，或含锶的磷酸盐与含锌的磷酸盐、含铝的磷酸盐的混合物。含锶的磷酸盐，如：德国Heubach公司的

SRPP或

SAPP等；含锌的磷酸盐，如正磷酸锌或多聚磷酸锌等；含铝的磷酸盐，如三聚磷酸铝等。本发明中，防锈颜料在水中溶出后在涂层与金属界面会形成磷化膜，起到防腐蚀作用。

本发明所述的水性树脂为脂肪族聚氨酯分散体。如：

A 2427、A2457、AXP 2469、A2470、AXP 2770、A2542、A2546、A2601、AXP 2645、A2646、A2651、AXP 2695、A2058、A2139/2、A2227/1、A2290、U 241、U355、UXP2698、UXP2750、UXP2755、UXP2757、UXP2766或U2841XP。

本发明所述的固化剂为亲水性聚异氰酸酯，亲水性聚异氰酸酯如：

3100、Bayhydur XP 2451/1、Bayhydur 401-70、Bayhydur 304、Bayhydur 305、Bayhydur XP 2700、Bayhydur XP 2487/1、Bayhydur XP 2547、Bayhydur XP 2655或Bayhydur XP2759。

所用助剂是水性涂料常用助剂，如润湿剂、分散剂、消泡剂、防沉剂、防霉剂、流平剂或成膜助剂等之一种或一种以上。

所用着色颜料是水性涂料常用的着色颜料，如钛白粉、氧化锌、锌钡白、酞菁绿、甲苯胺红或氧化铁红等；填料是水性涂料常用的填料，如重晶石粉、重体碳酸钙、轻体碳酸钙、滑石粉沉淀硫酸钡或石英砂等。

本发明还提供了上述高性能水性无毒防腐蚀涂料的制备方法，其过程如下：

1)在容器中加入水性树脂、水、助剂，利用高速分散机在300-500rpm分散5-10分钟，再加入着色颜料、有机缓蚀剂、防锈颜料和填料，经500-1000rpm分散20-30分钟；

2)把上述物料进行砂磨，砂磨时间为1-4小时，测试细度≤40μm后，出料，过滤，包装，制备成组分一；

3)把固化剂加入到搅拌釜中，根据需要可以加入去离子水稀释，也可以不用稀释，利用高速分散机在300-500rpm分散5-10分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二；

4)将组分二加入组分一中，搅拌均匀后喷涂、刷涂或浸涂在基材表面，常温或加热(50-120℃)固化形成高性能水性无毒防腐蚀涂层。

本发明的优点如下：

1、本发明高性能水性无毒防腐蚀涂料主要由水性树脂、含锶盐防锈颜料等组成，所用防锈颜料无毒；

2、本发明高性能水性无毒防腐蚀涂料的成膜物质使用水性树脂，有利于环保；

3、本发明高性能水性无毒防腐蚀涂料具有贮存稳定性好，不易沉底等特点；

4、本发明常温或加热固化形成高性能水性无毒防腐蚀涂层，其耐水性和防腐性能显著提高。

具体实施方式

本发明中除非特别指明外，所涉及的比例均为重量百分比或重量比。

比较例1

在搅拌釜中加入

A 2651水性脂肪族聚氨酯分散体450kg，再加入75kg去离子水、5040分散剂4kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂2kg、BENTONE EW防沉剂4kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，再加入钛白粉280kg、800目滑石粉180kg，经800rpm分散25分钟，用砂磨机砂磨2小时，测试细度为25微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

把Bayhydur XP 2655固化剂900kg加入到搅拌釜中，加入去离子水100kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二。

然后按组分一∶组分二＝100∶20与组分二混合，搅拌均匀，喷涂在Q235钢板上，常温干燥7天。漆膜厚均为65±5μm。

比较例2

在搅拌釜中加入

A 2651水性脂肪族聚氨酯分散体450kg，再加入75kg去离子水、5040分散剂4kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂2kg、BENTONE EW防沉剂4kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，再加入钛白粉180kg、800目滑石粉280kg，经800rpm分散25分钟，用砂磨机砂磨2小时，测试细度为25微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

把Bayhydur XP 2655固化剂900kg加入到搅拌釜中，加入去离子水100kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二。

然后按组分一∶组分二＝100∶20与组分二混合，搅拌均匀，喷涂在Q235钢板上，常温干燥7天。漆膜厚均为65±5μm。

比较例3

在搅拌釜中加入

A 2651水性脂肪族聚氨酯分散体450kg，再加入75kg去离子水、5040分散剂4kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂2kg、BENTONE EW防沉剂4kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，再加入钛白粉50kg、800目滑石粉410kg，经800rpm分散25分钟，用砂磨机砂磨2小时，测试细度为25微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

把Bayhydur XP 2655固化剂900kg加入到搅拌釜中，加入去离子水100kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二。

然后按组分一∶组分二＝100∶20与组分二混合，搅拌均匀，喷涂在Q235钢板上，常温干燥7天。漆膜厚均为65±5μm。

实施例1

在搅拌釜中加入

A 2651水性脂肪族聚氨酯分散体450kg，再加入75kg去离子水、5040分散剂4kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂2kg、BENTONE EW防沉剂4kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，再加入280kg钛白粉、间硝基月桂酸钠10kg、SAPP防锈颜料80kg、800目滑石粉90kg，经800rpm分散25分钟，用砂磨机砂磨2小时，测试细度为25微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

把Bayhydur XP 2655固化剂900kg加入到搅拌釜中，加入去离子水100kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二。

然后按组分一∶组分二＝100∶20与组分二混合，搅拌均匀，喷涂在Q235钢板上，常温(25℃)干燥7天。漆膜厚均为65±5μm。

实施例2

在搅拌釜中加入

A 2651水性脂肪族聚氨酯分散体450kg，再加入75kg去离子水、5040分散剂4kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂2kg、BENTONE EW防沉剂4kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，再加入180kg钛白粉、对硝基软脂酸钠2kg、SAPP防锈颜料250kg、800目滑石粉28kg，经800rpm分散25分钟，用砂磨机砂磨2小时，测试细度为25微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

把Bayhydur XP 2655固化剂900kg加入到搅拌釜中，加入去离子水100kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二。

然后按组分一∶组分二＝100∶20与组分二混合，搅拌均匀，喷涂在Q235钢板上，常温干燥7天。漆膜厚均为65±5μm。

实施例3

在搅拌釜中加入

A 2651水性脂肪族聚氨酯分散体450kg，再加入75kg去离子水、5040分散剂4kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂2kg、BENTONE EW防沉剂4kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，再加入50kg钛白粉、对硝基硬脂酸钠0.5kg、SAPP防锈颜料400kg、800目滑石粉9.5kg，经800rpm分散25分钟，用砂磨机砂磨2小时，测试细度为25微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

把Bayhydur XP 2655固化剂900kg加入到搅拌釜中，加入去离子水100kg，用高速分散机在400rpm分散10分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二。

然后按组分一∶组分二＝100∶20与组分二混合，搅拌均匀，喷涂在Q235钢板上，常温干燥7天。漆膜厚均为65±5μm。

实施例4

在搅拌釜中加入A XP 2695水性脂肪族聚氨酯分散体400kg，再加入110kg去离子水、5040分散剂3kg、BYK-028消泡剂2kg、BYK-331流平剂3kg、BENTONE EW防沉剂2kg，用高速分散机在450rpm分散8分钟，再加入50kg锌钡白、间硝基月桂酸钠10kg、SAPP防锈颜料390kg、800目重晶石粉30kg，经1000rpm分散20分钟，用砂磨机砂磨1小时，测试细度为28微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

把Bayhydur XP 2655固化剂800kg加入到搅拌釜中，加入去离子水200kg，用高速分散机在300rpm分散10分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二。

然后按组分一∶组分二＝100∶40与组分二混合，搅拌均匀，喷涂在Q235钢板上，常温干燥7天。漆膜厚均为65±5μm。

实施例5

在搅拌釜中加入

A XP 2695水性脂肪族聚氨酯分散体700kg，再加入100kg去离子水、5040分散剂5kg、BYK-028消泡剂5kg、BYK-331流平剂5kg、BENTONE EW防沉剂5kg，用高速分散机在500rpm分散5分钟，再加入45kg锌钡白、对硝基软脂酸钠10kg、SAPP防锈颜料100kg、800目重晶石粉25kg，经500rpm分散30分钟，用砂磨机砂磨4小时，测试细度为20微米，过滤后出料，包装，制备成组分一。

把Bayhydur XP 2655固化剂700kg加入到搅拌釜中，加入去离子水300kg，用高速分散机在500rpm分散5分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二。

然后按组分一∶组分二＝100∶60与组分二混合，搅拌均匀，喷涂在Q235钢板上，常温干燥7天。漆膜厚均为65±5μm。

聚氨酯涂层的性能评价：涂层试样的中性盐雾试验采用日本须贺试验机株式会社的ST-ISO-3盐雾试验机。NaCl溶液浓度为3.5wt％，试验温度为40±2℃，连续喷雾168小时，中性盐雾试验执行标准GB1771-79。在干燥后的涂层试板表面进行交叉划痕，盐雾试验后根据划痕处锈蚀蔓延的宽度评价涂层的防腐蚀性能。

盐雾试验的结果见表1。由表1可以看出，实施例1～5用防锈颜料制备的涂层试样的耐盐雾性能明显优于比较例1～3的没有防锈颜料的涂层试样。

表1涂层试样的盐雾试验结果

	锈蚀蔓延的宽度，mm
		实施例1	1.8
实施例2	1.6
		实施例3	1.3
比较例1	4.0
		比较例2	3.5
比较例3	3.0
		实施例4	1.1
实施例5	1.2

Claims (9)

1.一种高性能水性无毒防腐蚀涂料，其特征在于，由以下两组分构成：

按重量份数计，组分一包括以下组分和含量：

水性树脂 20～89；

助剂     0.5～5；

着色颜料 2～30；

有机缓蚀剂0.01～5；

防锈颜料 2～50；

填料     0.5～20；

水       5～30；

按重量份数计，组分二包括以下组分和含量：

固化剂 50～100；

水     0～50；

组分一与组分二的配比为(100∶1)～(100∶80)；

防锈颜料是指含锶的磷酸盐，或含锶的磷酸盐与含锌的磷酸盐、含铝的磷酸盐的混合物。

2.按照权利要求1所述的高性能水性无毒防腐蚀涂料，其特征在于，水性树脂优选范围为35～75，防锈颜料优选范围为8～40，有机缓蚀剂优选范围为0.5～3。

3.按照权利要求1所述的高性能水性无毒防腐蚀涂料，其特征在于，组分一与组分二的优选配比为(100∶20)～(100∶60)。

4.按照权利要求1所述的高性能水性无毒防腐蚀涂料，其特征在于，水性树脂是指水性聚氨酯树脂或水性环氧树脂。

5.按照权利要求1所述的高性能水性无毒防腐蚀涂料，其特征在于，水性树脂是脂肪族聚氨酯分散体。

6.按照权利要求1所述的高性能水性无毒防腐蚀涂料，其特征在于，有机缓蚀剂是含硝基的羧酸盐。

7.按照权利要求6所述的高性能水性无毒防腐蚀涂料，其特征在于，有机缓蚀剂是间硝基月桂酸钠、间硝基月桂酸钾、对硝基月桂酸钠、对硝基月桂酸钾、间硝基软脂酸钠、间硝基软脂酸钾、对硝基软脂酸钠、对硝基软脂酸钾、间硝基硬脂酸钠、间硝基硬脂酸钾、对硝基硬脂酸钠或对硝基硬脂酸钾。

8.按照权利要求1所述的高性能水性无毒防腐蚀涂料，其特征在于，固化剂为亲水性聚异氰酸酯。

9.按照权利要求1～8之一所述的高性能水性无毒防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，该方法过程如下：

1)在容器中加入水性树脂、水、助剂，利用高速分散机在300-500rpm分散5-10分钟，再加入着色颜料、有机缓蚀剂、防锈颜料和填料，经500-1000rpm分散20-30分钟；

2)把上述物料进行砂磨，砂磨时间为1-4小时，测试细度≤40μm后，出料，过滤，包装，制备成组分一；

3)把固化剂加入到搅拌釜中，根据需要加入去离子水稀释，利用高速分散机在300-500rpm分散5-10分钟，过滤后出料，包装，制备成组分二；

4)将组分二加入组分一中，搅拌均匀后喷涂、刷涂或浸涂在基材表面，常温或加热固化形成高性能水性无毒防腐蚀涂层。