CN103614016A - 一种水性防锈剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性防锈剂，它由以下质量百分比的组分组成：成膜剂20～40%、缓蚀剂2～10%、助剂1～5%，余量为水，所述成膜剂为固含量为30%～33%的有机氟改性丙烯酸酯乳液，所述缓蚀剂为六次甲基四胺、三乙醇胺、OP-10、苯并三氮唑中的一种或几种的混合物，所述助剂是OP-10、乙二醇或它们的混合物。本发明采用有机氟改性丙烯酸酯乳化液为成膜剂，配以缓蚀剂和助剂，提高了膜层与工件表面的结合力，涂刷在钢材表面可形成致密的保护膜，有效隔绝空气中氧和水分与钢材表面的接触，达到防锈的目的；同时，由于有机氟改性丙烯酸酯乳化液具有耐光性，可以保护钢材表面本色不变，且不易燃、无毒，对环境污染小，施工简单，使用安全，且不影响工件后续加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种防锈剂，尤其是一种轻型钢结构表面预防腐的水性防锈剂。
技术背景
金属工件在生产加工及运输的过程中，很容易生锈，这就需要使用防锈剂在金属表面形成一层薄膜，防止金属锈蚀。金属工件在运行和贮存中很难不与空气中的氧、湿气或其它腐蚀性介质接触，这些物质在金属工件表面发生电化学腐蚀而生锈，要防止锈蚀就得阻止以上物质与金属工件接触。目前，工业上主要的防锈方法是使用防锈油，但是防锈油在后续的工艺很难除去，不仅增加了能耗，还造成了环境污染。
含氟丙烯酸酯具有超低的表面能、良好的化学稳定性、特殊的电学性能等，既保留了丙烯酸酯良好的耐碱性、保色保光性、涂膜丰满等特点，又具有有机氟树脂耐沾污、耐腐蚀、自洁等优点，是一种综合性能优良的防锈剂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种不含苯、甲醛、重金属等离子，无毒无害无刺激性气味，且施工简单，防锈能力强，环境友好的水性防锈剂。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是提供一种水性防锈剂，由下列质量百分比的组分配制而成：
成膜剂：20～40%
缓蚀剂：2～10%
助剂：1～5%
水：余量；
所述成膜剂为固含量为30%～33%的有机氟改性丙烯酸酯乳液，所述缓蚀剂为六次甲基四胺、三乙醇胺、OP-10（壬基酚聚氧乙烯醚）、苯并三氮唑中的一种或几种的混合物，所述助剂是OP-10（壬基酚聚氧乙烯醚）、乙二醇或它们的混合物。
优选地：
成膜剂：30%
缓蚀剂：8%
助剂：2%
水：余量；
所述成膜剂为固含量为31%的机氟改性丙烯酸酯乳液，所述缓蚀剂为OP-10（壬基酚聚氧乙烯醚）、苯并三氮唑的混合物，所述助剂是乙二醇。
所述机氟改性丙烯酸酯乳化液按下列步骤制备：
（1）按摩尔份数计，在反应瓶内加入256份苯乙烯、124份丙烯酸丁酯、2～15份甲基丙烯酸六氟丁酯，然后依次加入1/3的乳化剂，4/5的引发剂，以70～85 r/min的速度搅拌8～20 min，暂停4～10 min，接着搅拌8～20 min，暂停4～10 min，再搅拌5～20 min后形成预乳化液；
（2）在另一反应瓶中加入蒸馏水，升温至75～90 ℃，依次加入剩余的2/3的乳化剂、1/5的引发剂和交联剂，达到反应温度时缓慢滴加步骤（1）制得的预乳化液，控制滴加时温度为88 ℃～90 ℃，滴加时间为1.5～1.8 h；
（3）滴加结束后，85～95 ℃保温0.5～2 h；
（4）待温度降到室温，用NH3·H2O中和至pH为7～8，过滤得有机氟改性丙烯酸酯乳化液；
所述乳化剂是1份OP-10（壬基酚聚氧乙烯醚）、3份十二烷基硫酸钠和30份水的混合物，所述引发剂是过硫酸铵和30份水的混合物，所述交联剂是10份N-羟甲基丙烯酰胺、2份衣康酸和40份水的混合物。
轻钢结构工件在运行和贮存中与空气中的氧、湿气或其它腐蚀性介质接触，这些物质在金属表面将发生电化学腐蚀而生锈，要防止锈蚀就得阻止以上物质与金属接触，而在金属表面形成致密的保护膜是最可行的手段。由于有机氟和氧不易反应，因此将有机氟用于成膜剂中，可以使成膜剂具有不燃性和优良的耐光性能。C-F键的F原子对C-C键骨架的屏蔽保护作用使有机氟具有很高的化学惰性，使用含有机氟的防锈剂全部或部分的吸取了有机氟的特性，表现为优异的耐久性、耐化学药品性、防腐性、绝缘性、不易燃性、非粘附性及耐污染性等特点。因此，机氟改性丙烯酸酯乳化液具有超低的表面能、良好的化学稳定性、特殊的电学性能等，既保留了丙烯酸酯良好的耐碱性、保色保光性、涂膜丰满等特点，又具有有机氟树脂耐沾污、耐腐蚀、自洁等优点，干燥后变为透明光亮膜层，可以用做最终的防腐涂层，也可作为防锈底漆使用，是一种综合性能优良的成膜剂。
有机氟改性丙烯酸酯乳化液聚合完全，以水为溶剂，不含苯、甲醛等有机溶剂及汞、铝、铬、铅等重金属离子；成膜剂配以缓蚀剂和助剂，提高了膜层与工件表面的结合力，涂刷在钢材表面可形成致密的保护膜；成膜快且性能优异，有效隔绝空气中氧和水分与钢材表面的接触，所形成的膜层附着力好，柔韧性好，耐湿耐擦洗，钢铁件防锈期可达1年以上，对于钢材的预防腐已经绰绰有余；同时，由于有机氟改性丙烯酸酯乳化液具有耐光性，可以保护钢材表面本色不变；本发明的防锈剂使用时可采用浸泡、喷涂、刷涂等简单的方式，施工简单，适用各种工件形状，且对后续工件加工无影响，且不易燃、无毒，对环境污染小，使用安全。
本发明优点是：由于采用有机氟改性丙烯酸酯乳化液为成膜剂，配以缓蚀剂和助剂，提高了膜层与工件表面的结合力，涂刷在钢材表面可形成致密的保护膜，有效隔绝空气中氧和水分与钢材表面的接触，达到长期防锈的目的，钢铁件防锈期可达1年以上，对于钢材的预防锈已经绰绰有余；同时，由于有机氟改性丙烯酸酯乳化液具有耐光性，可以保护钢材表面本色不变；本发明的防锈剂使用时可采用浸泡、喷涂、刷涂等简单的方式，且不易燃、无毒，对环境污染小，使用安全。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
水：60 kg
OP-10：5 kg
苯并三氮唑：3 kg
乙二醇：2 kg
固含量为31%的机氟改性丙烯酸酯乳化液：30 kg。
配制方法为：首先将60 kg水加入到反应釜中，搅拌下加入5 kg OP-10、3 kg苯并三氮唑和乙二醇2 kg充分搅拌后加入30 kg固含量为31%的机氟改性丙烯酸酯乳化液，搅拌均匀即可。
其中所述固含量为31%的机氟改性丙烯酸酯乳化液按下述步骤制备：
（1）在反应瓶内加入256 mol苯乙烯（104 g/mol）、124 mol丙烯酸丁酯（128 g/mol）、5 mol甲基丙烯酸六氟丁酯（250 g/mol），然后依次加入10 mol N-羟甲基丙烯酰胺，0.3 mol OP-10、1 mol十二烷基硫酸钠和2 mol过硫酸铵，以80 r/min的速度搅拌10 min，暂停5 min，接着搅拌10 min，暂停5 min，再搅拌10 min后形成预乳化液；
（2）在另一反应瓶中加入50 mL蒸馏水，升温至85 ℃，依次加入0.7 mol OP-10、1.6 mol十二烷基硫酸钠、0.4 mol过硫酸铵和2 mol衣康酸，达到反应温度时缓慢滴加步骤（1）制得的预乳化液，控制滴加时温度为90 ℃，滴加时间为1.5 h；
（3）滴加结束后，90 ℃保温1 h；
（4）待温度降到室温，用NH3·H2O中和至pH为7，过滤得有机氟改性丙烯酸酯乳化液。
实施例2
水：51 kg
OP-10：3 kg
六次甲基四胺：1 kg
三乙醇胺：1 kg
苯并三氮唑：1 kg
乙二醇：3 kg
固含量为30%的机氟改性丙烯酸酯乳化液：40 kg。
其中所述固含量为30%的机氟改性丙烯酸酯乳化液按下述步骤制备：
（1）在反应瓶内加入256 mol苯乙烯、124 mol丙烯酸丁酯、2 mol甲基丙烯酸六氟丁酯，然后依次加入10 mol N-羟甲基丙烯酰胺，0.3 mol OP-10、1 mol十二烷基硫酸钠和2 mol过硫酸铵，以70 r/min的速度搅拌20 min，暂停10 min，接着搅拌20 min，暂停10 min，再搅拌20 min后形成预乳化液；
（2）在另一反应瓶中加入50 mL蒸馏水，升温至75 ℃，依次加入0.7 mol OP-10、1.6 mol十二烷基硫酸钠、0.4 mol过硫酸铵和2 mol衣康酸，达到反应温度时缓慢滴加步骤（1）制得的预乳化液，控制滴加时温度为88 ℃，滴加时间为1.8 h；
（3）滴加结束后，85 ℃保温2 h；
（4）待温度降到室温，用NH3·H2O中和至pH为8，过滤得有机氟改性丙烯酸酯乳化液。
实施例3
水：55 kg
OP-10：6 kg
六次甲基四胺：2 kg
苯并三氮唑：2 kg
乙二醇：5 kg
固含量为33%机氟改性丙烯酸酯乳化液：30 kg。
其中所述固含量为33%的机氟改性丙烯酸酯乳化液按下述步骤制备：
（1）在反应瓶内加入256 mol苯乙烯、124 mol丙烯酸丁酯、15 mol甲基丙烯酸六氟丁酯，然后依次加入10 mol N-羟甲基丙烯酰胺，0.3 mol OP-10、1 mol十二烷基硫酸钠和2 mol过硫酸铵，以85 r/min的速度搅拌8 min，暂停10 min，接着搅拌8 min，暂停10 min，再搅拌8 min后形成预乳化液；
（2）在另一反应瓶中加入50 mL蒸馏水，升温至90 ℃，依次加入0.7 mol OP-10、1.6 mol十二烷基硫酸钠、0.4 mol过硫酸铵和2 mol衣康酸，达到反应温度时缓慢滴加步骤（1）制得的预乳化液，控制滴加时温度为90 ℃，滴加时间为1.5 h；
（3）滴加结束后，95 ℃保温0.5 h；
（4）待温度降到室温，用NH3·H2O中和至pH为8，过滤得有机氟改性丙烯酸酯乳化液。
实施例4
水：73 kg
OP-10：6 kg
乙二醇：1 kg
固含量为32%的机氟改性丙烯酸酯乳化液：20 kg。
其中所述固含量为32%的机氟改性丙烯酸酯乳化液按下述步骤制备：
（1）在反应瓶内加入256 mol苯乙烯、124 mol丙烯酸丁酯、10 mol甲基丙烯酸六氟丁酯，然后依次加入10 mol N-羟甲基丙烯酰胺，0.3 mol OP-10、1 mol十二烷基硫酸钠和2 mol过硫酸铵，以85 r/min的速度搅拌8 min，暂停4 min，接着搅拌15 min，暂停4 min，再搅拌5 min后形成预乳化液；
（2）在另一反应瓶中加入50 mL蒸馏水，升温至80 ℃，依次加入0.7 mol OP-10、1.6 mol十二烷基硫酸钠、0.4 mol过硫酸铵和2 mol衣康酸，达到反应温度时缓慢滴加步骤（1）制得的预乳化液，控制滴加时温度为88 ℃，滴加时间为1.7 h；
（3）滴加结束后，88 ℃保温1.0 h；
（4）待温度降到室温，用NH3·H2O中和至pH为7，过滤得有机氟改性丙烯酸酯乳化液。
Claims (3)
1.一种水性防锈剂，其特征在于：它由下列质量百分比的组分配制而成：
成膜剂：20～40%
缓蚀剂：2～10%
助剂：1～5%
水：余量；
所述成膜剂为固含量为30%～33%的有机氟改性丙烯酸酯乳液，所述缓蚀剂为六次甲基四胺、三乙醇胺、OP-10、苯并三氮唑中的一种或几种的混合物，所述助剂是OP-10、乙二醇或它们的混合物。
2.根据权利要求1 所述的水性防锈剂，其特征在于所述各组分质量百分比为：
成膜剂：30%
缓蚀剂：8%
助剂：2%
水：余量；
所述成膜剂为固含量为31%的机氟改性丙烯酸酯乳液，所述缓蚀剂为OP-10、苯并三氮唑的混合物，所述助剂是乙二醇。
3.根据权利要求1 或2所述的水性防锈剂，其中所述有机氟改性丙烯酸酯乳液的制备方法为：
（1）按摩尔份数计，在反应瓶内加入256份苯乙烯、124份丙烯酸丁酯、2～15份甲基丙烯酸六氟丁酯，然后依次加入1/3的乳化剂，4/5的引发剂，以70～85 r/min的速度搅拌8～20 min，暂停4～10 min，接着搅拌8～20 min，暂停4～10 min，再搅拌5～20 min后形成预乳化液；
（2）在另一反应瓶中加入蒸馏水，升温至75～90 ℃，依次加入剩余的2/3的乳化剂、1/5的引发剂和交联剂，达到反应温度时缓慢滴加步骤（1）制得的预乳化液，控制滴加时温度为88 ℃～90 ℃，滴加时间为1.5～1.8 h；
（3）滴加结束后，85～95 ℃保温0.5～2 h；
（4）待温度降到室温，用NH3·H2O中和至pH为7～8，过滤得有机氟改性丙烯酸酯乳化液；
所述乳化剂是1份OP-10、3份十二烷基硫酸钠和30份水的混合物，所述引发剂是过硫酸铵和30份水的混合物，所述交联剂是10份N-羟甲基丙烯酰胺、2份衣康酸和40份水的混合物。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |