CN103819988B - 一种底面合一水性防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种底面合一水性防腐涂料及其制备方法，该涂料由以下重量百分含量的组分组成：水15～30%、分散剂0.1～0.5%、消泡剂0.4～0.8%、改性磷酸锌2.5～25%、氧化铁红或云母氧化铁5～25%、体质填料5～25%、成膜乳液40～70%、增稠剂0.1～1.5%、成膜助剂1～4%以及防闪锈剂0.2～1.5%。本发明底面合一水性防腐涂料，在特定重量百分含量的各组分下，各组分之间能够相互作用，提高其综合性能，特别是防腐性能优良。该涂料对环境友好，解决了传统油性漆气味重、高污染等问题，同时保证了各项防腐指标，该产品制备和施工工艺简单，易于实施，易于工业化大规模生产，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及水性防腐涂料及其制备领域，具体涉及一种底面合一水性防腐涂料及其制备方法。
背景技术
金属材料以其优良的机械性能和工艺性能在材料领域占有重要地位，但金属腐蚀也给人类社会造成了巨大损失，如金属材料制造的储运装备、石化设备、钢构厂房、仓储屋顶等设施，由于长期受化学或电化学作用而被腐蚀破坏，造成大量的经济损失。针对金属腐蚀问题，可采用多种技术进行保护，减缓或阻止金属的腐蚀，其中最有效、最常用的方法是在金属表面涂覆防腐蚀涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基体，达到防腐的目的。目前，金属防腐蚀涂料主要以油性涂料为主，涂装过程有大量的有机溶剂挥发，严重污染大气。如今，环境保护日益受到重视，无污染、无公害、节约能源已成为今后涂料的发展原则，水性防腐蚀涂料将取代传统的溶剂涂料，成为未来发展的主流。
近年来，水性涂料在基础建设，油气和电力行业，以及工业储罐、船舶、化工等行业的应用呈上升趋势。实际应用表明水性工业防腐涂料可以在极端的条件下对钢材提供有效的保护。申请公布号为CN102585661A（申请号为201210085536.9）的中国发明专利申请公开了水性环氧防腐蚀涂料的合成制备方法，该水性环氧防腐蚀涂料，包括A、B两个组分：A组分的各成分按体积份具体如下：双酚A/F型环氧乳液45～70、Ca-Zn硼磷酸盐10～15、二氧化钛2～5、硫酸钡1～5、滑石粉2～5、云母5～10、蒸馏水10～15；B组分按体积份如下：水性环氧固化剂100。申请公布号为CN1616567A（申请号为200410083945.0）的中国发明专利申请公开了一种氟碳防腐涂料及其制备方法，该涂料由下述原料组分组成：环氧树脂、酚醛树脂、特种硅油或对氨基苯甲酸、填料、纳米颜料或普通颜料、纳米钛白粉以及树脂溶剂和水溶剂。目前推广的防腐蚀涂料的缺点是常采用2层以上的涂层体系，环氧底漆配合丙烯酸或聚氨酯类等面漆。多层体系的产品，容易因层间匹配不良而产生问题；施工周期长，在劳动力日益紧张的环境下缺乏竞争力。环氧涂层虽然防腐性能优良，但是该双组分涂料施工工艺存在成本高、工艺复杂、耐候性差、功能单一、施工复杂等其他问题。
本产品突破传统的底、中、面复合防锈体系，采用无铬环保填料体系，开发出单涂层环保防腐蚀涂料，此方面尚未有研究报道。
发明内容
本发明提供了一种底面合一水性防腐涂料及其制备方法，该涂料对环境友好，解决了传统油性漆气味重、高污染等问题，同时保证了各项防腐指标，该产品制备和施工工艺简单，易于实施。
本发明采用如下技术方案：
一种底面合一水性防腐涂料，由以下重量百分含量的组分组成：
底面合一水性防腐涂料采用水分散体系，以水作为溶剂。
在体系中引入一种改性磷酸锌填料，其除了其低/无毒优点外，还具有颜色为白色或浅色，在树脂中容易分散，易于施工和调色，能与面漆涂料混合性好等优点。磷酸锌中的Zn2+、PO3-与金属反应，生成金属-Zn-P2O5磷化膜，使金属底材表面发生钝化，生成分子式近似为Zn2Fe(PO4)2·4H2O磷化化合物。磷酸锌在水解过程中生成的各种中间产物，不仅与油漆中的羟基和羰基反应，还与金属表面的锈蚀进行反应，并在金属与腐蚀产物间形成隔离区，阻止腐蚀介质的进一步入侵，从而对金属基底进行保护。经过改性的磷酸锌能够强化络合作用，形成更为致密的涂层，能够取代红丹、铬黄等有毒颜料，实现环境友好的目的。作为优选，所述的改性磷酸锌为钼改性磷酸锌或钙改性磷酸锌，能够形成致密的涂层，提高本发明底面合一水性防腐涂料的性能，特别是提高防腐蚀性能。作为优选，所述的改性磷酸锌的重量百分数为2.5%～10%。
作为优选，所述的体质填料为钛白粉、碳酸钙、高岭土、硅藻土、云母、滑石粉、硫酸钡、硅酸铝中一种或两种以上。
作为优选，所述的成膜乳液为纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液中的一种或两种以上。
作为优选，所述的底面合一水性防腐涂料，由以下重量百分含量的组分组成：
所述的改性磷酸锌为钼改性磷酸锌；
所述的体质填料为高岭土或云母；
所述的成膜乳液为苯丙乳液。
上述特定重量百分含量的各组分之间有较强的协同作用，在各组分的共同作用下使得本发明底面合一水性防腐涂料的盐雾时间为386～434小时，具有优异的防腐性能。
进一步优选，所述的底面合一水性防腐涂料，由以下重量百分含量的组分组成：
所述的改性磷酸锌为钼改性磷酸锌；
所述的体质填料为云母；
所述的成膜乳液为苯丙乳液。
上述特定重量百分含量的各组分之间有更强的协同作用，在各组分的共同作用下使得本发明底面合一水性防腐涂料的盐雾时间为434小时，具有非常优异的防腐性能。
一种底面合一水性防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
先在水中加入分散剂、部分量的消泡剂、pH调节剂，并用分散机以300～700rmp低速搅拌10～30min，得到分散液，再向分散液中加入改性磷酸锌和体质填料以及氧化铁红或云母氧化铁，用分散机以800～1200rmp高速搅拌20～40min，得到料液，然后向料液中加入成膜乳液、成膜助剂、防闪锈剂以及增稠剂，在300～700rmp低速搅拌5～20min，最后添加剩余量的消泡剂，得到水性防腐隔热涂料。
作为优选，所述的底面合一水性防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
先在水中加入分散剂、部分量的消泡剂、pH调节剂，并用分散机以500rmp低速搅拌20min，得到分散液，再向分散液中加入改性磷酸锌和体质填料以及氧化铁红或云母氧化铁，用分散机以1000rmp高速搅拌30min，得到料液，然后向料液中加入成膜乳液、成膜助剂、防闪锈剂以及增稠剂，在500rmp低速搅拌10min，最后添加剩余量的消泡剂，得到水性防腐隔热涂料。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
一、本发明底面合一水性防腐涂料采用水分散体系，以水作为溶剂，将树脂和填料体系分散于水中，涂膜固化时主要以水分挥发，对大气无污染。
二、本发明中，所述的成膜乳液为纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液中的一种或两种以上，本发明以丙烯酸树脂为成膜物质，具有良好的性价比，应用范围广。上述的成膜乳液赋予涂层良好的粘结度、抗污性能、耐候性、防腐蚀性、耐机械损伤和耐磨性等，实现涂层的底面合一。
三、在体系中引入一种改性磷酸锌填料，其除了其低/无毒优点外，还具有颜色为白色或浅色，在树脂中容易分散，易于施工和调色，能与面漆涂料混合性好等优点。磷酸锌中的Zn2+、PO3-与金属反应，生成金属-Zn-P2O5磷化膜，使金属底材表面发生钝化，生成分子式近似为Zn2Fe(PO4)2·4H2O磷化化合物。磷酸锌在水解过程中生成的各种中间产物，不仅与油漆中的羟基和羰基反应，还与金属表面的锈蚀进行反应，并在金属与腐蚀产物间形成隔离区，阻止腐蚀介质的进一步入侵，从而对金属基底进行保护。经过改性的磷酸锌能够强化络合作用，形成更为致密的涂层，能够取代红丹、铬黄等有毒颜料，实现环境友好的目的。
四、本发明底面合一水性防腐涂料，在特定重量百分含量的各组分下，各组分之间能够相互作用，提高其综合性能，特别是防腐性能。本发明底面合一水性防腐涂料及其制备方法，该涂料对环境友好，解决了传统油性漆气味重、高污染等问题，同时保证了各项防腐指标，该产品制备和施工工艺简单，易于实施，易于工业化大规模生产，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围
本实施例采用以下原料：纯净水、分散剂（诺普科SN-5040）、pH调节剂（2-氨基-2-甲基-1-丙醇）、改性磷酸锌（钼改性磷酸锌凯佰ZMP或钙改性磷酸锌凯佰ZCP）、体质填料（高岭土20微米、碳酸钙20微米、云母20～40微米）、氧化铁红（工业防腐用氧化铁红）、云母氧化铁（国产工业级ZY400）、苯丙乳液（罗门哈斯DC-420）、增稠剂（罗门哈斯RM-2020NPR）、成膜助剂（醇酯十二）、消泡剂（诺普科NXZ）、防闪锈剂（长昊助剂CH07A）。
对比例1
制备1000g本发明底面合一水性防腐涂料，通过以下工艺实现：在176.74g水中依次加入1.50g分散剂、1.76g消泡剂、4.62g pH调节剂并用分散机以500rmp低速搅拌20min，使分散剂均匀分布在水中。在溶液中加入100.00g高岭土、50.00g氧化铁红用分散机以1000rmp高速搅拌30min，分散均匀后降低分散速率，加入苯丙乳液622.54g，分散均匀后加入成膜助剂31.12g、防闪锈剂4.98g和增稠剂3.74g在500rmp低速搅拌10min，使粘度达到100-105KU，最后加入消泡剂3g，即可得到底面合一水性防腐涂料。
实施例1
制备1000g本发明底面合一水性防腐涂料，通过以下工艺实现：在192.3g水中依次加入2.0g分散剂、1.76g消泡剂、4.62g pH调节剂并用分散机以500rmp低速搅拌20min，使分散剂均匀分布在水中。在溶液中加入100.00g高岭土、25.00g改性磷酸锌以及50.00g氧化铁红，用分散机以1000rmp高速搅拌30min，分散均匀后降低分散速率，加入苯丙乳液589.55g，分散均匀后加入成膜助剂27.98g、防闪锈剂4.98g和增稠剂3.74g在500rmp低速搅拌10min，使粘度达到100-105KU，最后加入消泡剂3g，即可得到底面合一水性防腐涂料。
实施例2
制备1000g本发明底面合一水性防腐涂料，通过以下工艺实现：在192.3g水中依次加入2.0g分散剂、1.76g消泡剂、4.62g pH调节剂并用分散机以500rmp低速搅拌20min，使分散剂均匀分布在水中。在溶液中加入100.00g高岭土、50.00g改性磷酸锌以及50.00g氧化铁红，用分散机以1000rmp高速搅拌30min，分散均匀后降低分散速率，加入苯丙乳液559.62g，分散均匀后加入成膜助剂27.98g、防闪锈剂4.98g和增稠剂3.74g在500rmp低速搅拌10min，使粘度达到100-105KU，最后加入消泡剂3g，即可得到底面合一水性防腐涂料。
实施例3
制备1000g本发明底面合一水性防腐涂料，通过以下工艺实现：在199.94g水中依次加入2.25g分散剂、1.76g消泡剂、4.62g pH调节剂并用分散机以500rmp低速搅拌20min，使分散剂均匀分布在水中。在溶液中加入100.00g高岭土、75.00g改性磷酸锌以及50.00g氧化铁红，用分散机以1000rmp高速搅拌30min，分散均匀后降低分散速率，加入苯丙乳液528.3g，分散均匀后加入成膜助剂26.41g、防闪锈剂4.98g和增稠剂3.74g在500rmp低速搅拌10min，使粘度达到100-105KU，最后加入消泡剂3g，即可得到底面合一水性防腐涂料。
实施例4
制备1000g本发明底面合一水性防腐涂料，通过以下工艺实现：在207.76g水中依次加入2.50g分散剂、1.76g消泡剂、4.62g pH调节剂并用分散机以500rmp低速搅拌20min，使分散剂均匀分布在水中。在溶液中加入100.00g高岭土、100.00g改性磷酸锌以及50.00g氧化铁红，用分散机以1000rmp高速搅拌30min，分散均匀后降低分散速率，加入苯丙乳液496.8g，分散均匀后加入成膜助剂24.84g、防闪锈剂4.98g和增稠剂3.74g在500rmp低速搅拌10min，使粘度达到100-105KU，最后加入消泡剂3g，即可得到底面合一水性防腐涂料。
实施例5～6
按照实施例4的方法，改变其中体质填料的种类，其他各组分种类及质量配比不变，具体详见表1。
实施例7
按照实施例4的方法，将其中的氧化铁红用云母氧化铁替代，其他各组分种类及质量配比不变，具体详见表1。
实施例8以及对比例2
按照实施例4的方法，改变其中改性磷酸锌的种类，其他各组分种类及质量配比不变，具体详见表1。
对比例1～2以及实施例1～8所得底面合一水性防腐涂料的盐雾试验如表1所示。
表1
实施例1～8所得底面合一水性防腐涂料的防腐性能如表2所示，可见，本发明实施例1～8所制得的底面合一水性防腐涂料具有优良的性能，其中，防腐性能优良，实施例6制备的底面合一水性防腐涂料的防腐性能最为优异。
表2
Claims (3)
1.一种底面合一水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括：
采用以下原料：纯净水，分散剂采用诺普科SN-5040，pH调节剂采用2-氨基-2-甲基-1-丙醇，改性磷酸锌采用凯佰ZMP的钼改性磷酸锌，体质填料采用高岭土20微米，氧化铁红采用工业防腐用氧化铁红，苯丙乳液采用罗门哈斯DC-420，增稠剂采用罗门哈斯RM-2020NPR，成膜助剂采用醇酯十二，消泡剂采用诺普科NXZ，防闪锈剂采用长昊助剂CH07A；
在207.76g水中依次加入2.50g分散剂、1.76g消泡剂、4.62g pH调节剂并用分散机以500rmp低速搅拌20min，使分散剂均匀分布在水中；
在溶液中加入100.00g高岭土、100.00g改性磷酸锌以及50.00g氧化铁红，用分散机以1000rmp高速搅拌30min，分散均匀后降低分散速率，加入苯丙乳液496.8g，分散均匀后加入成膜助剂24.84g、防闪锈剂4.98g和增稠剂3.74g在500rmp低速搅拌10min，使粘度达到100-105KU，最后加入消泡剂3g，即可得到底面合一水性防腐涂料。
2.一种底面合一水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括：
采用以下原料：纯净水，分散剂采用诺普科SN-5040，pH调节剂采用2-氨基-2-甲基-1-丙醇，改性磷酸锌采用凯佰ZMP的钼改性磷酸锌，体质填料采用高岭土20微米，云母氧化铁采用国产工业级ZY400，苯丙乳液采用罗门哈斯DC-420，增稠剂采用罗门哈斯RM-2020NPR，成膜助剂采用醇酯十二，消泡剂采用诺普科NXZ，防闪锈剂采用长昊助剂CH07A；
在207.76g水中依次加入2.50g分散剂、1.76g消泡剂、4.62g pH调节剂并用分散机以500rmp低速搅拌20min，使分散剂均匀分布在水中；
在溶液中加入100.00g高岭土、100.00g改性磷酸锌以及50.00g云母氧化铁，用分散机以1000rmp高速搅拌30min，分散均匀后降低分散速率，加入苯丙乳液496.8g，分散均匀后加入成膜助剂24.84g、防闪锈剂4.98g和增稠剂3.74g在500rmp低速搅拌10min，使粘度达到100-105KU，最后加入消泡剂3g，即可得到底面合一水性防腐涂料。
3.一种底面合一水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括：
采用以下原料：纯净水，分散剂采用诺普科SN-5040，pH调节剂采用2-氨基-2-甲基-1-丙醇，改性磷酸锌采用凯佰ZCP的钙改性磷酸锌，体质填料采用高岭土20微米，氧化铁红采用工业防腐用氧化铁红，苯丙乳液采用罗门哈斯DC-420，增稠剂采用罗门哈斯RM-2020NPR，成膜助剂采用醇酯十二，消泡剂采用诺普科NXZ，防闪锈剂采用长昊助剂CH07A；
在207.76g水中依次加入2.50g分散剂、1.76g消泡剂、4.62g pH调节剂并用分散机以500rmp低速搅拌20min，使分散剂均匀分布在水中；
在溶液中加入100.00g高岭土、100.00g改性磷酸锌以及50.00g氧化铁红，用分散机以1000rmp高速搅拌30min，分散均匀后降低分散速率，加入苯丙乳液496.8g，分散均匀后加入成膜助剂24.84g、防闪锈剂4.98g和增稠剂3.74g在500rmp低速搅拌10min，使粘度达到100-105KU，最后加入消泡剂3g，即可得到底面合一水性防腐涂料。
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