CN103045053A

CN103045053A - 一种水性工业防腐漆及制备方法

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Publication number: CN103045053A
Application number: CN2013100015977A
Authority: CN
Inventors: 高文升; 李洪岩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明的一种水性工业防腐漆及制备方法属于重防腐领域涂料涂装技术，是由固含量48～50%的水性丙烯酸改性环氧树脂30～50份、功能性助剂6～15份、防锈颜料30～50份和去离子水8～25份按重量份数配制而成；其制备方法是：将去离子水、功能性助剂、水性丙烯酸改性环氧树脂和防锈颜料依次投入搅拌罐中，边投料边搅拌，转数控制在300～500转/min，搅拌25-50min后，即制得成品。本发明的一种水性工业防腐漆，与传统的溶剂型涂料相比，各种耐抗性能都有显著提高，尤其是耐水性、不燃不爆性、不挥发有害气体、无刺激性味道等方面有着自身的独特优势。本发明水性工业防腐漆专用于计量间、泵站等高温环境下的施工以及其他高危高温涂装作业而研发的。它的环保特性、施工舒适性和安全性是无与伦比的，在高危高温的重防腐领域常被用于防腐保护和设备维护。

Description

一种水性工业防腐漆及制备方法

技术领域

本发明属于重防腐领域涂料涂装技术，特别适用于石油石化企业等高危企高温作业环境的一种水性工业防腐漆及制备方法。

背景技术

传统的溶剂型涂料易燃易爆，在高危高温环境下进行施工作业危险系数高，安全隐患大，导致无法连续作业，施工难度大。在保护生态、节能减排、发展环境友好型涂料的大环境下，以水性树脂为成膜物质，以水为分散介质和稀释剂的水性涂料已经成为重防腐领域一款强力产品，它与传统的溶剂型涂料相比，各种耐抗性能都有显著提高，尤其是耐水性、不燃不爆性、不挥发有害气体、无刺激性味道等方面有着自身的独特优势，因此提供一种节能环保的水性工业防腐漆是十分必要的。

发明内容

本发明旨在针对背景技术中存在的不足，而提供的一种水性工业防腐漆及制备方法。

本发明的一种水性工业防腐漆，是由下列物质按重量份数配制而成：

固含量48～50%的水性丙烯酸改性环氧树脂 30～50份

功能性助剂 6～15份

防锈颜料 30～50份

去离子水 8～25份

所述的功能性助剂，是由分散剂0.2～0.8份、润湿剂0.2～0.6份、缓蚀剂1～2份、稳定剂1.5～3份、消泡剂0.1～0.4份、助溶剂3～9份、增稠剂0.5～1.2份和硅烷偶联剂0.2～0.9份按重量份数配制而成；

所述的防锈颜料，是由磷铁粉15～28份、磷酸锌4～15份、氧化铁4～13份和云母粉2～9份按重量份数配制而成，上述各防锈颜料使用时，其目数大于325目。

本发明的优选配比为：

固含量48～50%的水性丙烯酸改性环氧树脂 35～45份

功能性助剂 8～12份

防锈颜料 35～45份

去离子水 10～20份

所述的功能性助剂，是由分散剂0.3～0.6份、润湿剂0.2～0.4份、缓蚀剂1～2份、稳定剂1.5～2份、消泡剂0.2～0.4份、助溶剂3～6份、增稠剂0.7～1.0份和硅烷偶联剂0.4～0.7份按重量份数配制而成；

所述的防锈颜料，是由磷铁粉20～25份、磷酸锌5～10份、氧化铁5～9份和云母粉2～5份按重量份数配制而成。

本发明的水性工业防腐漆的制备方法，通过下列步骤完成的：将去离子水、功能性助剂、水性丙烯酸改性环氧树脂和防锈颜料依次投入搅拌罐中，边投料边搅拌，转数控制在300～500转/min，搅拌25-50min后，即制得成品。

下面对本发明中涉及到的物质做逐一说明：

（一）分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散那些难于溶解于液体的无机，有机颜料的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚，形成安定悬浮液所需的药剂，有以下四种：

脂肪酸类、脂肪族酰胺类和酯类：硬脂酰胺与高级醇并用，可改善润滑性和热稳定性，用量（质量分数，下同）0.3%-0.8%，还可作聚烯烃的滑爽剂；己烯基双硬脂酰胺，也称乙撑基双硬脂酰胺（EBS），是一种高熔点润滑剂，用量为0.5%～2%；硬脂酸单甘油酯（GMS），三硬脂酸甘油酯（HTG）；油酸酰用量 0．2%～0.5%；烃类石蜡固体，熔点为 57～70 ℃，不溶于水，溶于有机溶剂，树脂中的分散性、相容性、热稳定性均差，用量一般在 0.5%以下；

石蜡类：尽管石蜡属于外润滑剂，但为非极性直链烃，不能润湿金属表面，也就是说不能阻止聚氯乙烯等树脂粘连金属壁，只有和硬脂酸、硬脂酸钙等并用时，才能发挥协同效应。液体石蜡：凝固点（－15℃）—（－35℃），在挤出和注射成型加工时，与树脂的相容性较差，添加量一般为0.3%-0.5%，过多时，反而使加工性能变坏；微晶石蜡：由石油炼制过程中得到，其相对分子质量较大，且有许多异构体，熔点65-90℃，润滑性和热稳定性好，但分散性较差，用量一般为 0.1%-0.2%，最好与硬脂酸丁酯、高级脂肪酸并用；

金属皂类：高级脂肪酸的金属盐类，称为金属皂，如硬脂酸钡（BaSt）适用于多种塑料，用量为 0.5%左右；硬脂酸锌（ZnSt）适于聚烯烃、ABS 等，用量为0．3%；硬脂酸钙（CaSt）适于通用塑料，外润滑用，用量 0．2%￣1．5%；其他硬脂酸皂如硬脂酸镉（CdSt）、硬脂酸镁（MgSt）、硬脂酸铜（CuSt）；

低分子蜡类：低分子蜡是以各种聚乙烯（均聚物或共聚物）、聚丙烯、聚苯乙烯或其他高分子改性物为原料，经裂解，氧化而成的一系列性能各异的低聚物。其主要产品有：均聚物、氧化均聚物、乙烯－丙烯酸共聚物、乙烯－醋酸乙烯共聚物、低分子离聚物等五大类。其中以聚乙烯蜡,聚乙烯蜡的化学名为聚乙二醇，英文名PEG(Poly Ethylene Glycol)最为常用。

常用的聚乙烯蜡（聚乙二醇）平均相对分子质量为1500-4000，其软化点为102℃；其他规格的聚乙烯蜡平均相对分子质量为10000～20000，其软化点为106℃；氧化聚乙烯蜡的长链分子上带有一定量的酯基或皂基，因而对 PVC、PE 、PP、ABS 的内外润滑作用比较平衡，效果较好，其透明性也好。由于分散剂的种类和实际应用的环境很多，所以选择合适的分散剂很重要。聚乙二醇200或400（分子量约190-420）是水溶性分散体系的良好分散剂/增溶剂/润湿剂/溶剂。聚乙二醇200或400是亲油的，可以很好的跟有较低亲水亲油平衡值(HLB value)的分散物形成稳定的分散体系。

（二）润湿剂，能使固体物料更易被水浸湿的物质。通过降低其表面张力或界面张力，使水能展开在固体物料表面上，或透入其表面，而把固体物料润湿。润湿剂有阴离子型和非离子型表面活性剂：阴离子型表面活性剂包括烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、磷酸酯等；非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯烷基酚醚，聚氧乙烯脂肪醇醚，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段。

（三）缓蚀剂，以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，因此缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂：

无机缓蚀剂主要包括铬酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、锌盐等；

有机缓蚀剂主要包括膦酸（盐）、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等一些含氮氧化合物的杂环化合物；

聚合物类缓蚀剂主要包括聚乙烯类，POCA，聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。

（四）稳定剂，能增加溶液、胶体、固体、混合物的稳定性能化学物都叫稳定剂。它可以减慢反应，保持化学平衡，降低表面张力,防止光、热分解或氧化分解等作用。常用的有纳米级无机凝胶，纳米级无机膨润土等。

（五）消泡剂，又称为抗泡剂，在工业生产的过程中会产生许多有害泡沫，需要添加消泡剂：消泡剂的种类很多，有机硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亚胺和酰胺类的，具有消泡速度更快，抑泡时间更长，适用介质范围更广，甚至苛刻介质环境如高温、强酸和强碱的特点。

（六）助溶剂，难溶性药物与加入的第三种物质在溶剂中形成可溶性分子间的络合物、缔合物或复盐等，以增加药物在溶剂中的溶解度。这第三种物质称为助溶剂。其主要有以下种类：

（1）有机酸及其钠盐：如苯甲酸、苯甲酸钠、水杨酸、水杨酸钠、对氨基苯甲酸等；

（2）酰胺类：如乌拉坦、尿素、酰胺、乙酰胺等；

（3）无机盐类：如硼砂、碘化钾等。

（七）增稠剂是一种流变助剂，不仅可以使涂料增稠，防止施工中出现流挂现象，而且能赋予涂料优异的机械性能和贮存稳定性。对于黏度较低的水性涂料来说，是非常重要的一类助剂。

目前市场上可选用的增稠剂品种很多，主要有无机增稠剂、纤维素类、聚丙烯酸酯和缔合型聚氨酯增稠剂四类。纤维素类增稠剂的使用历史较长、品种很多，有甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等，曾是增稠剂的主流，其中最常用的是羟乙基纤维素。聚丙烯酸酯增稠剂基本上可分为两种：一种是水溶性的聚丙烯酸盐；另一种是丙烯酸、甲基丙烯酸的均聚物或共聚物乳液增稠剂，这种增稠剂本身是酸性的，须用碱或氨水中和至pH8～9才能达到增稠效果，也称为丙烯酸碱溶胀增稠剂。聚氨酯类增稠剂是近年来新开发的缔合型增稠剂。无机增稠剂是一类吸水膨胀而形成触变性的凝胶矿物。主要有膨润土、凹凸棒土、硅酸铝等，其中膨润土最为常用。

增稠剂有如下一些类别：

(1)无机增稠剂(气相法白炭黑、钠基膨润土、有机膨润土、硅藻土、凹凸棒石土、分子筛、硅凝胶)；

(2)纤维素醚(甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素)；

(3)天然高分子及其衍生物(淀粉、明胶、海藻酸钠、干酪素、瓜尔胶、甲壳胺、阿拉伯树胶、黄原胶、大豆蛋白胶、天然橡胶、羊毛脂、琼脂)；

(4)合成高分子(聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸酯共聚乳液、顺丁橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯、改性聚脲、低分子聚乙烯蜡)；

(5)络合型有机金属化合物(氨基醇络合型钛酸酯)。

（八）硅烷偶联剂是由硅氯仿（HSiCl3）和带有反应性基团的不饱和烯烃在铂氯酸催化下加成，再经醇解而得。其型号有BYK333，KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171，其市场有售，可从德国BYK公司购得。

本发明的一种水性工业防腐漆，与传统的溶剂型涂料相比，各种耐抗性能都有显著提高，尤其是耐水性、不燃不爆性、不挥发有害气体、无刺激性味道等方面有着自身的独特优势。本发明水性工业防腐漆专用于计量间、泵站，是针对石油石化企业的计量间、泵站等高温环境下的施工以及其他高危高温涂装作业而研发的。它的环保特性、施工舒适性和安全性是无与伦比的，在高危高温的重防腐领域常被用于防腐保护和设备维护。水性涂料具有绿色环保、健康生态的新概念。本发明的一种水性工业防腐漆进一步提升了水性涂料的耐抗性和施工性能。

本发明的一种水性工业防腐漆以水性丙烯酸改性环氧树脂为成膜物质，不含有机溶液，无毒无害、不燃不爆、无污染、无排放，符合节能减排、绿色生态的大方向。它采用600～1250目的防锈颜料做填料，其中部分片状结构的防锈颜料属于低吸油、低吸水的高屏蔽防锈颜料；片状防锈颜料多层平行地与基材排列，使腐蚀介质扩散的路线变得弯弯曲曲，延长了腐蚀介质渗透扩散到机体的路程；耐酸耐碱，耐烟雾性得以加强；漆膜坚韧、具有良好的附着力、柔韧性和封闭性能，在防腐蚀功能方面比传统的溶剂型涂料更近了一步。它不需要更厚的涂膜，只需30～40um的干膜厚度就能达到很强的防腐蚀效果、由于片状防锈颜料质轻且添加量少，不易产生沉淀，施工便捷，无障碍。对于减轻基体的防腐蚀载荷，减少涂装道数，进而节省人力物力，降低防腐蚀成本，作为通用重防腐涂层，它也适用于道路桥梁、高速高铁、汽车火车船舶舰艇、海岸设施、海洋平台、化工厂、炼油厂等重防腐领域的防腐蚀涂装，其应用前景非常广阔。

具体实施方式

本发明中涉及到的分散剂、润湿剂、缓蚀剂、稳定剂、消泡剂、助溶剂、增稠剂和硅烷偶联剂，因上述物质分很多种类、包括很多具体产品，本发明仅对上述部分产品做实施例，未一一穷尽列举，但均能实施本发明。

实施例1

固含量48～50%的水性丙烯酸改性环氧树脂 50份

功能性助剂 6份

防锈颜料 30份

去离子水 25份

所述的功能性助剂，是由分散剂硬脂酸单甘油酯0.8份、润湿剂磷酸酯0.2份、缓蚀剂亚硝酸钠2份、稳定剂纳米级无机凝胶3份、消泡剂有机硅氧烷0.1份、助溶剂苯甲酸3份、增稠剂明胶1.2份和硅烷偶联剂0.9份按重量份数配制而成；

所述的防锈颜料，是由磷铁粉28份、磷酸锌4份、氧化铁13份和云母粉2份按重量份数配制而成。

其制备方法是：先将功能性助剂和防锈颜料按上述份数配制好，备用；再将去离子水、功能性助剂、水性丙烯酸改性环氧树脂和防锈颜料依次投入搅拌罐中，边投料边搅拌，转数控制在300～500转/min，搅拌25-50min后，即制得成品。

实施例2

固含量48～50%的水性丙烯酸改性环氧树脂 30 份

功能性助剂 15份

防锈颜料 50份

去离子水 8份

所述的功能性助剂，是由分散剂液体石蜡0.2份、润湿剂磷酸酯0.6份、缓蚀剂苯并三唑1份、稳定剂纳米级无机凝胶1.5份、消泡剂有机硅氧烷0.4份、助溶剂苯甲酸钠9份、增稠剂聚丙烯酸0.5份和硅烷偶联剂0.2份按重量份数配制而成；

所述的防锈颜料，是由磷铁粉15份、磷酸锌15份、氧化铁4份和云母9份按重量份数配制而成。

其制备方法同实施例1。

实施例3

固含量48～50%的水性丙烯酸改性环氧树脂 45份

功能性助剂 8份

防锈颜料 35份

去离子水 20份

所述的功能性助剂，是由分散剂硬脂酸锌0.6份、润湿剂磷酸酯0.2份、缓蚀剂膦羧酸2份、稳定剂纳米级无机膨润土1.5份、消泡剂聚醚0.4份、助溶剂水杨酸3份、增稠剂硅酸铝1.0份和硅烷偶联剂0.4份按重量份数配制而成；

所述的防锈颜料，是由磷铁粉25份、磷酸锌5份、氧化铁9份和云母粉2份按重量份数配制而成。

其制备方法同实施例1。

实施例4

固含量48～50%的水性丙烯酸改性环氧树脂 35份

功能性助剂 12份

防锈颜料 45份

去离子水 10份

所述的功能性助剂，是由分散剂硬脂酸钙0.3份、润湿剂聚氧乙烯烷基酚醚0.4份、缓蚀剂硅酸钠1份、稳定剂纳米级无机膨润土2份、消泡剂聚醚0.2份、助溶剂尿素6份、增稠剂羟乙基纤维素0.7份和硅烷偶联剂0.7份按重量份数配制而成；

所述的防锈颜料，是由磷铁粉20份、磷酸锌10份、氧化铁5份和云母粉5份按重量份数配制而成。

其制备方法同实施例1。

实施例5

固含量48～50%的水性丙烯酸改性环氧树脂 40份

功能性助剂 10份

防锈颜料 40份

去离子水 8份

所述的功能性助剂，是由分散剂聚乙二醇0.5份、润湿剂聚氧乙烯脂肪醇醚0.3份、缓蚀剂亚硝酸钠1份、稳定剂纳米级无机膨润土2份、消泡剂有机硅氧烷0.4份、助溶剂硼砂4份、增稠剂甲基纤维素0.8份和硅烷偶联剂0.6份按重量份数配制而成；

所述的防锈颜料，是由磷铁粉22份、磷酸锌8份、氧化铁6份和云母粉4份按重量份数配制而成。

其制备方法同实施例1。

实施例6

名称	规格	重量份数	备注
				去离子水	-	10～20	-
水性丙烯酸改性环氧树脂	600B	35～45	国产
				分散剂	BYK190	0.2～0.8	高分子共聚物
润湿剂	BYK346	0.2～0.6	基材润湿性好
				缓蚀剂	ZT-709	1～2	阴极缓蚀剂
稳定剂	纳米级	1.5～3	无机膨润土
				消泡剂	SL-200	0.1～0.4	破泡效果好
助溶剂	工业级	3～9	丙二醇丁醚
				增稠剂	WT-105A	0.5～1.2	聚氨酯类
硅烷偶联剂	BYK333	0.2～0.9	水溶性
				磷铁粉	-	15～28	-
磷酸锌	-	4～15	-
				氧化铁	-	4～13	-
云母粉	-	2～9	-

实施例1～6是使用的硅烷偶联剂，其型号为BYK333，从德国BYK公司制购得。

本实施例1～6制备的一种水性工业防腐漆的使用方法如下：

1、开罐后，搅拌均匀，然后一边搅拌，一边加入干净的自来水，调至所需喷涂粘度后，静置5～10min，即可涂装施工;

2、水性计量间、泵站专用防腐漆在涂装施工方式上可以刷涂、滚涂，也可以有喷涂、五气喷涂、具体施工方式要根据被涂工件的要求，施工环境、施工条件因情制宜。

水性计量间、泵站专用防腐漆的技术指标

说明：本发明的防腐漆与传统溶剂型涂料的耐烟雾性能相近，但它在健康生态和安全施工方面有自己的独特优势。

将本实施例制备的产品进行如下实验：

该产品应用于北京燕山石化总厂的计量间、泵站防腐蚀涂装，施工过程如下：

底材打磨（除油除锈）— —按上述使用方法滚涂防腐漆两道（重涂间隔24h）；

每道漆干膜厚度＞40um，两道漆干膜厚度＞80um；

自然固化15天后，经检验完全符合施工要求。

该产品曾应用于湖北江汉油田计量间、泵站的防腐蚀涂装，施工过程如下：

底材打磨（除油除锈）— —使用无气喷涂设备涂装水性计量间、泵站专用防腐漆两道（重涂间隔24h）。

每道漆干膜厚度＞40um，经检测完完全符合施工要求；

自然固化30天后，经检验完全符合施工要求。

Claims

1.一种水性工业防腐漆，其特征在于是由下列物质按重量份数配制而成：

固含量48～50%的水性丙烯酸改性环氧树脂 30～50份

功能性助剂 6～15份

防锈颜料 30～50份

去离子水 8～25份

所述的防锈颜料，是由磷铁粉15～28份、磷酸锌4～15份、氧化铁4～13份和云母粉2～9份按重量份数配制而成。

2.如权利要求1所述的一种水性工业防腐漆其特征在于是由下列物质按重量份数配制而成：

固含量48～50%的水性丙烯酸改性环氧树脂 35～45份

功能性助剂 8～12份

防锈颜料 35～45份

去离子水 10～20份

3.制备如权利要求1所述的一种水性工业防腐漆的制备方法，通过下列步骤完成的：

将去离子水、功能性助剂、水性丙烯酸改性环氧树脂和防锈颜料依次投入搅拌罐中，边投料边搅拌，转数控制在300～500转/min，搅拌25-50min后，即制得成品。