CN102993846A - 一种钢结构水性锈面防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢结构水性锈面防腐涂料及其制备方法，属于钢铁表面防腐涂装技术领域。该涂料的其原料组成的重量百分数为：铁锈转化剂 15 ～ 25 ，环氧乳液 6 ～ 10 ，阳离子苯丙乳液 40~60 ，渗透剂 0.1~0.2 ，乙二醇乙醚 0.1~0.5 ，分散稳定剂 0.1~0.3 ，去离子水 10 ～ 20 。本发明产品具有制备工艺简单、成本低廉、性能优良等特点。

Description

一种钢结构水性锈面防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于钢铁表面防腐涂装技术领域，具体涉及一种钢结构水性锈面防腐涂料及其制备方法，该防腐涂料可直接用于涂覆锈蚀钢结构材料表面。

背景技术

据统计，我国每年由于金属腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的4%。因此金属的防腐蚀问题越来越引起人们的关注。在之前的金属防腐蚀涂装技术中，涂漆前金属表面预处理约占整个涂装工程总价的45%左右。为了保护钢铁不受腐蚀，延长其使用寿命，对钢铁进行防腐蚀涂装成为一种最经济和有效的方法。为了获得优良的耐腐蚀性能，涂装前必须把钢材上的铁锈清除干净，否则会由于铁锈的不断膨胀导致漆膜和防腐效果很差。如果能减少或省去除锈、除油、除水等表面处理工序，将可显著减低涂装成本，同时还可大大简化涂漆工艺，从而减轻劳动强度和减少锈尘对人体的危害。据报道钢板涂装费用分配比例为：表面除锈42％，施工30％，涂料19％。目前国内钢结构防腐依然沿用喷砂后进行涂装的老工艺,虽然防腐效果较好,但喷砂、抛丸工艺也存在着复杂结构件有死角、耗费电能高、粉尘污染、噪声污染、成本高等诸多缺点,故制备能够直接在锈面上施工的带锈涂料是非常必要的。

目前，多数使用的溶剂型锈面防腐涂料，具有施工简单，可以直接涂刷，省去了除锈这一工序。但是溶剂型带锈防锈漆中所含有的甲醛、苯、二甲苯都是有毒致癌物质，对人体健康造成极大的隐患，如发明专利CN101760109A公开了一种以环氧树脂与酚醛树脂为成膜物双组份溶剂型带锈底漆，虽然解决了薄锈表面的直接涂装，但仍然存在溶剂污染施工环境等问题。水性锈面防腐涂料已成为行业内的热点。如而现有的水性带锈防锈涂料普遍存在成本高、耐水性差、装饰性差等问题。如发明专利CN1264754A采用磷酸和有机酸、催化剂、缓蚀剂、活性剂、渗透剂及合金粉制备了水性铁锈转化剂，解决了水性带锈涂装和施工污染的问题，涂膜的耐水性能及与外层涂膜的结合力较差，而发明专利CN10132726A采用以单宁酸、磷酸等铁锈转化剂，苯丙溶液为成膜物，配以填料等制备了水性带锈涂料，但此涂料制备工艺复杂、铁锈转化欠彻底。再如发明专利CN101638541A采用乙丙乳液为成膜物制备稳定性较好的水性带锈涂料，但此涂料的附着力与耐水性较差。为了克服现有技术的不足，本发明研制了一种快速铁锈转化剂，以环氧乳液和阳离子苯丙溶液及聚苯胺乳液复合成膜物，解决了目前水性带锈涂料成膜的均匀性、涂膜易泛白、铁锈转化性能力差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、防腐性能优良的节能环保型钢结构水性锈面防腐涂料及其制备方法。

本发明所提供的一种钢结构水性锈面防腐涂料由铁锈转化剂、环氧乳液、阳离子苯丙乳液、渗透剂、乙二醇乙醚、分散稳定剂及去离子水组成，其原料组成的质量百分数为：

铁锈转化剂         15～25

环氧乳液           6～10

阳离子苯丙乳液     45~60

渗透剂             0.1~0.2

乙二醇乙醚         0.1~0.5

分散稳定剂         0.1~0.3

去离子水           10～20

其中所述的铁锈转化剂其原料组成及其质量百分数为：

焦性没食子酸       5～10

没食子酸           5～10   

聚苯胺乳液         5～10

低级脂肪醇         5～10

磷酸               1～3 

柠檬酸             0.4~0.6

去离子水           60～70

所述渗透剂为丙三醇或山梨糖醇；所述分散稳定剂为聚乙烯醇或明胶，所述聚乙烯醇或明胶配制成5wt.%的水溶液；所述低级脂肪醇为乙醇或甲醇；所述聚苯胺乳液是采用微乳聚合法制备的。

本发明所提供的钢结构水性锈面防腐涂料的制备方法具体步骤如下：

 （1）制备铁锈转化剂

在烧瓶中加入规定量的低级脂肪醇和质量是所述低级脂肪醇六倍的去离子水混合搅匀，再分别加入焦性没食子酸、没食子酸，完全溶解后，再加入规定量聚苯胺乳液充分搅拌，最后分批加入磷酸、柠檬酸和余量的去离子水，常温搅拌均匀后得到所述铁锈转化剂；

（2）制备目标产品钢结构水性锈面防腐涂料

在烧瓶中加入规定量的阳离子苯丙乳液和环氧乳液搅拌均匀后，在搅拌条件下缓缓加入铁锈转化剂，充分搅拌均匀，再分批加入渗透剂、乙二醇乙醚、分散稳定剂的水溶液以及去离子水，混合后升温至30℃～50℃，搅拌20~30min后得到目标产品钢结构水性锈面防腐涂料。

采用上述方法制得的水性锈面防腐涂料，用刷子直接涂覆在有黄色锈面的A4钢板上，短时间内在钢板表面即可形成致密均匀黑色涂膜，表干时间为20~30 min，涂膜的主要性能：

硬度（铅笔法）：  2～3H

附着力（画圈法）： 1级

铁锈转化时间（目测完全变黑）：10~15 min

铁锈转化程度（涂膜剥离后观察金属基体色）：95~99%

耐盐水性： 150小时不起泡，不剥离，不生锈

本发明以焦性没食子酸、没食子酸混合与聚苯胺乳液及柠檬酸完全替代磷酸与单宁酸转化剂体系，克服转化剂可能对金属产生过腐蚀而使涂膜欠均匀等现象，与现有技术相比，铁锈转化快而彻底，由于焦性没食子酸和没食子酸分子结构中含有多元酚羟基和羧酸及其衍生物，又可以解决与环氧乳液和阳离子苯丙溶液复合高分子乳液的稳定性问题，并且更容易与铁锈作用能使钢结构表面形成坚实的络合物，从而在钢铁表面生成一层由化学键和物理粘结致密的复合物膜。

由于在阳离子苯丙乳液中添加环氧乳液可以充分发挥环氧基与金属基体结合力强特点。由于聚苯胺乳液与前两种乳液良好的相容性和成膜的相互促进作用产生了意想不到的效果，故膜层牢固致密均匀、附着力明显增加。涂膜的耐水性能可以达到极大的提高。本发明的另一个突出特点是节能环保，由于制备过程基本采用常温操作，只是在涂料产品合成时控温30℃～50℃，故能耗低，采用以水为溶剂，不含苯类、甲醛、亚硝酸钠等对人体有害物质，无挥发性气体产生，有利于环境保护。

具体实施方式

实施例1：

（1）制备铁锈转化剂

在烧瓶中加入8克乙醇和48克去离子水混合搅匀，再分别加入8克焦性没食子酸、8克没食子酸，完全溶解后，再加入8克聚苯胺乳液充分搅拌，最后分批加入2克磷酸、0.5克柠檬酸和17克去离子水，常温搅拌均匀后得到铁锈转化剂；

（2）制备目标产品钢结构水性锈面防腐涂料

在烧瓶中加入50克阳离子苯丙乳液和8克环氧乳液搅拌均匀后，在搅拌条件下缓缓加入18克铁锈转化剂，充分搅拌均匀，再分批加入0.15克丙三醇、0.3克乙二醇乙醚、0.2克聚乙烯醇、4克5wt.%聚乙烯醇水溶液和10克去离子水，混合后升温至30℃～50℃，搅拌20～30min后得到目标产品钢结构水性锈面防腐涂料。

采用上述方法制得的节能环保型水性带锈防腐涂料，用刷子直接涂覆在有黄色锈面的A4钢板上，短时间内在钢板表面即可形成致密均匀黑色涂膜，表干时间为20 min，涂膜的主要性能：

硬度（铅笔法）：                            2H

附着力（画圈法）：                         1级

铁锈转化时间（目测完全变黑）：            15 min

铁锈转化程度（涂膜剥离后观察金属基体色）： 98%

耐盐水性：        155小时不起泡，不剥离，不生锈

实施例2：

（1）制备铁锈转化剂

在烧瓶中加入10克乙醇和60克去离子水混合搅匀，再分别加入10克焦性没食子酸、5克没食子酸使其完全溶解，再加入10克聚苯胺乳液充分搅拌，最后分批加入1克磷酸、6克柠檬酸和10克去离子水，常温搅拌均匀后得到所述铁锈转化剂；

（2）制备目标产品钢结构水性锈面防腐涂料

在烧瓶中加入60克阳离子苯丙乳液和6克环氧乳液搅拌均匀后，在搅拌条件下缓缓加入15克铁锈转化剂，充分搅拌均匀，再分批加入0.15克丙三醇、0.1克乙二醇乙醚、2克5wt.%明胶水溶液和17克去离子水，混合后升温至30℃～50℃，搅拌20~30min后得到目标产品钢结构水性锈面防腐涂料。

采用上述方法制得的节能环保型水性带锈防腐涂料，用刷子直接涂覆在有黄色锈面的A4钢板上，短时间内在钢板表面即可形成致密均匀黑色涂膜，表干时间为22 min，涂膜的主要性能：

硬度（铅笔法）：                            2H

附着力（画圈法）：                         1级

铁锈转化时间（目测完全变黑）：             15 min

铁锈转化程度（涂膜剥离后观察金属基体色）：  97%

耐盐水性：             158小时不起泡，不剥离，不生锈

实施例3：

（1）制备铁锈转化剂

在烧瓶中加入5克乙醇和30克去离子水混合搅匀，再分别加入5克焦性没食子酸、10克没食子酸，完全溶解后，再加入5克聚苯胺乳液充分搅拌，最后分批加入3克磷酸、0.4克柠檬酸和30克去离子水，常温搅拌均匀后得到所述铁锈转化剂；

（2）制备目标产品钢结构水性锈面防腐涂料

在烧瓶中加入40克阳离子苯丙乳液和10克环氧乳液搅拌均匀后，在搅拌条件下缓缓加入25克铁锈转化剂，充分搅拌均匀，再分批加入0.15克山梨糖醇、0.3克乙二醇乙醚、6克5wt.%明胶水溶液和5克去离子水，混合后升温至30℃～50℃，搅拌20~30min后得到目标产品钢结构水性锈面防腐涂料。

采用上述方法制得的节能环保型水性带锈防腐涂料，用刷子直接涂覆在有黄色锈面的A4钢板上，短时间内在钢板表面即可形成致密均匀黑色涂膜，表干时间为30 min，涂膜的主要性能：

硬度（铅笔法）：                             3H

附着力（画圈法）：                          1级

铁锈转化时间（目测完全变黑）：              10min

铁锈转化程度（涂膜剥离后观察金属基体色）：   99%

耐盐水性：            156小时不起泡，不剥离，不生锈

采用上述实施例1中的铁锈转化剂，按实施例1的制备方法，改变本发明钢结构水性锈面防腐涂料，选择不同组分，并检测涂膜的主要性能，结果见表1：

表1钢结构水性锈面防腐涂料实施例4-8及涂膜性能（质量百分数）

注：耐盐水性是指，浓度为3%食盐水，25℃，不起泡，不剥离, 不生锈。

Claims (3)

1.一种钢结构水性锈面防腐涂料，其特征在于该防腐涂料由铁锈转化剂、环氧乳液、阳离子苯丙乳液、渗透剂、乙二醇乙醚、分散稳定剂及去离子水组成，其原料组成的质量百分数为：

铁锈转化剂         15～25

环氧乳液           6～10

阳离子苯丙乳液     45~60

渗透剂             0.1~0.2

乙二醇乙醚         0.1~0.5

分散稳定剂         0.1~0.3

去离子水           10～20

其中所述的铁锈转化剂其原料组成及其质量百分数为：

焦性没食子酸       5～10

没食子酸           5～10   

聚苯胺乳液         5～10

低级脂肪醇         5～10

磷酸               1～3 

柠檬酸             0.4~0.6

去离子水           60～70。

2.根据权利要求1所述的钢结构水性锈面防腐涂料，其特征在于所述渗透剂为丙三醇或山梨糖醇；所述分散稳定剂为聚乙烯醇或明胶，所述聚乙烯醇或明胶配制成5wt.%的水溶液；所述低级脂肪醇为乙醇或甲醇；所述聚苯胺乳液是采用微乳聚合法制备的。

3.如权利要求1所述钢结构水性锈面防腐涂料的制备方法，其特征在于该制备方法具体步骤如下：

 （1）制备铁锈转化剂

在烧瓶中加入规定量的低级脂肪醇和质量是所述低级脂肪醇六倍的去离子水混合搅匀，再分别加入焦性没食子酸、没食子酸，完全溶解后，再加入规定量聚苯胺乳液充分搅拌，最后分批加入磷酸、柠檬酸和余量的去离子水，常温搅拌均匀后得到所述铁锈转化剂；

（2）制备目标产品钢结构水性锈面防腐涂料

在烧瓶中加入规定量的阳离子苯丙乳液和环氧乳液搅拌均匀后，在搅拌条件下缓缓加入铁锈转化剂，充分搅拌均匀，再分批加入渗透剂、乙二醇乙醚、分散稳定剂的水溶液及去离子水，混合后升温至30℃~50℃，搅拌20~30min后得到目标产品钢结构水性锈面防腐涂料。