CN103965726A - 一种具有防锈功能的外墙水性金属漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有防锈功能且适用于外墙涂刷的水性金属漆，该水性金属漆包括重量组分为40～60%的硅树脂乳液、1～2％的成膜助剂、10～20%的珠光颜料、0.5～1％的防闪锈剂、0.3～0.6％的分散剂、0.2～0.4%的润湿剂、0.2～0.5%的消泡剂、0.3～1.0％的增稠剂、0－5％消光粉和25～35%的去离子水，其中的硅树脂乳液为水稀释型的纯硅树脂乳液，防闪锈剂为改性锌螯合物。本发明的水性金属漆，通过采用纯硅树脂乳液作为成膜物质，同时在配方中加入改性锌螯合剂作为防闪锈剂，使漆膜具有良好的防锈性能，同时也具有良好的耐沾污性和耐候性，在对外墙起到很好装饰作用的同时，更好延长了墙体的使用年限。本发明还提供一种上述具有防锈功能外墙水性金属漆的制备方法。

Description

一种具有防锈功能的外墙水性金属漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种外墙涂料，尤其涉及一种适用于外墙涂刷的水性金属漆，更具体是涉及一种具有防锈功能且适用于外墙涂刷的水性金属漆。本发明还涉及一种上述具有防锈功能外墙水性金属漆的制备方法。

背景技术

目前常见的外墙装饰材料有涂料、瓷砖、玻璃幕墙或铝塑板等。瓷砖为高温烧结制品，原材料主要取自黏土，生产过程中需要消耗大量的能源和黏土资源，且易发生瓷砖脱落的事故，因此逐渐退出市场；玻璃幕墙近年来也因为自重大、有光污染等特点，再加上成本较高，使用也受到很大的限制；铝塑板由于使用一段时间后容易变形、维修困难，且不具备防火性，使用效果也不是很好。

水性涂料作为一种环保、施工方便的装饰材料，近年来在外墙装饰中应用越来越广泛，其中水性金属漆由于具有金属装饰效果，而且成本较低，近年来更是越来越受到推崇，并以迅猛之势发展。现有市面上的水性金属漆通常是以铝粉、铜粉或铝银浆为颜料，以氟碳树脂为成膜基料制备而得到；这种水性金属漆由于采用大量金属粉末，不仅存在分散困难、存储稳定性差的特点，而且在施工、应用过程中常常出现锈蚀现象；为了解决锈蚀的问题，本领域的研发人员采用珠光颜料来代替金属粉末，但锈蚀问题仍然不可避免，究其原因，可能是如下两方面的原因造成的：1、氟碳树脂干燥成膜后，会形成连续的漆膜，降低涂层透气性，导致墙面中的水汽不能逸出墙体，水汽均聚集在漆膜表面；2、珠光颜料是由数种金属氧化物薄层包覆云母构成的，颜色鲜艳、价格较低的珠光颜料，其包覆层多包括氧化铁层，氧化铁层易与漆膜中的水汽反应而产生锈蚀现象。另外，金属漆在施工和使用过程中，接触到金属部件（如钉头、钢条等），金属部件在潮湿和雨水的作用下，会产生锈蚀，也会在漆面留下锈迹。水性金属漆产生的锈斑大大影响了水性金属漆的装饰效果和保护年限，因而急需寻找解决的办法。

发明内容

为解决以上存在的问题，本发明的目的是提供一种具有防锈功能的外墙水性金属漆，该金属漆同时具有良好的耐候性和耐沾污性。

本发明还提供一种上述具有防锈功能的外墙水性金属漆的制备方法。

为实现以上目的，本发明的具有防锈功能的外墙水性金属漆，包括如下各组分及重量配比：

硅树脂乳液 40～60%

成膜助剂 1～2％

珠光颜料 10～20%

防闪锈剂 0.5～1％

分散剂 0.3～0.6％

润湿剂 0.2～0.4%

消泡剂 0.2～0.5%

增稠剂 0.3～1.0％

消光粉 0－5％

去离子水 25～35%

上述各组分的重量配比之和为100％，其中的硅树脂乳液为水稀释型的纯硅树脂乳液，防闪锈剂为改性锌螯合物。

现在用于有机硅改性外墙乳胶漆的硅树脂乳液大多是通过有机硅改性的丙烯酸乳液，根据改性的方式，大多分为接枝型和共混型两类，但都存在有机硅含量较低的问题，上述硅树脂乳液优选德国瓦克化学公司的BS 43N乳液，硅含量高，活性物质含量达到42%。

上述防闪锈剂优选北京之途化工公司生产的ZT-709防闪锈剂，该防闪锈剂加量低而防锈蚀效果优异，对漆膜的耐水性没有影响。

为了使涂料具有良好的遮盖力和各种金属光泽，上述珠光颜料优选由二氧化钛薄层包覆云母片构成的粒径为5～60μm的珠光颜料。

水性金属漆中由于乳液含量高，而且没有填充粉料，漆膜的光泽度往往很高，对施工基材的平整度要求很高，为了降低漆膜的光泽，通常采用气相二氧化硅进行消光，其消光效率高，透明性高，水溶液悬浮性好，对漆膜其他性能影响很小，上述水性金属漆的消光粉优选德国德固赛公司型号为TS100S的消光粉。

为了使水性金属漆处于弱碱状态，以避免同金属接触时产生锈蚀现象，上述水性乳胶漆还包括pH调节剂，pH调节剂在水性金属漆中的重量百分比均为0.1－0.2％。

为了增加水性金属漆存储的稳定性，上述水性乳胶漆还包括防腐剂，防腐剂在水性金属漆中的重量百分比均为0.1－0.2％。

本发明的具有防锈功能的外墙水性金属漆，与现有用于外墙装饰的水性金属漆相比，具有如下的优点：

1、采用纯硅树脂乳液作为基料，漆膜具有良好的防水性和透气性，墙面中的水汽可通过漆膜逸出，大大降低漆膜的吸水率，而在配方中加入改性锌螯合剂作为防闪锈剂，能很好阻止漆膜中水分和珠光颜料中金属成分的接触，加上硅树脂漆膜具有高的憎水性，即使墙体表面有铁钉锈蚀，锈蚀溶液和/或雨水在表面可形成“荷叶效果”而迅速滚落，不会沉积在漆膜表面，从而杜绝了漆膜表面锈迹、锈斑的出现，纯硅树脂乳液和改性锌螯合剂两者的配合使用大大提高了漆膜的防锈效果，在对外墙起到很好装饰作用的同时，延长了墙体的使用年限。

2、硅树脂乳液能形成类似网状结构的大分子，这种网状结构比较坚硬，且硬度几乎不随温度变化，即使在外界温度较高如夏天户外的环境中，纯硅树脂漆膜仍具有良好的耐沾污性和耐候性。

3、采用珠光粉体作为颜料，不添加其他填料，可避免填料在机械磨碎过程中带来的钢屑、铁屑，从而引起锈蚀的可能性；而采用珠光颜料代替金属粉，具有不导电、耐酸碱性良好、容易分散、耐高温以及存储稳定性好等优点，且通过改变珠光颜料金属氧化物薄层的厚度，就能产生不同的珠光效果，从而得到具有各种颜色珍珠光泽的漆膜。

4、通过添加气相二氧化硅作为消光剂，可调节漆膜表面的光泽，范围可从高光光泽调整至哑光光泽，适合不同的装饰效果要求。.

本发明还提供一种上述具有防锈功能的外墙水性金属漆的制备方法，该方法依次包括如下各步骤：

（1）将去离子水和消光粉依次加入搅拌罐中，高速搅拌10~15分钟；

（2）将搅拌器调整至低速状态，依次加入分散剂、润湿剂、1/2消泡剂，低速搅拌10分钟；

（3）加入珠光颜料和剩余1/2消泡剂，高速搅拌30分钟；

（4）将搅拌器调整至低速状态，加入乳液、防闪锈剂、成膜助剂和增稠剂，调整粘度至90±5KU，即得到具有锈功能的外墙水性金属漆。

上述方法中，步骤（4）在加入乳液、防闪锈剂、成膜助剂和增稠剂的同时，还加入pH调节剂，同时调节金属漆的pH值范围在8~9。

上述方法中，高速搅拌的速率优选1000－1200转/分钟，低速搅拌的速率优选500－600转/分钟。

本发明水性金属漆的制备方法，步骤简单，工艺条件易于控制，适合于大规模工业化生产。

具体实施方式

下面是本发明的具体实施例，这些实施例只是对本发明具有防锈功能的外墙水性金属漆进行详细的说明，并非用以限制本发明的保护范围。

1、配方

对比实例和实施例1－2的水性金属漆配方

序号	原材料	对比实例	实例1	实例2
					1	去离子水	265	267	326
2	消光粉TS-100S（德国德固赛公司）	0	0	40
					3	润湿剂X 405(美国陶氏化学公司)	2	2	2
4	分散剂SN 5040（广东海川化学科技公司）	4	4	4
					5	珠光颜料（河北欧克珠光颜料公司金黄色）	150	150	150
6	消泡剂NXZ（广东海川化学科技公司）	3	3	3
					7	硅树脂乳液BS 43N (德国瓦克)	0	550	450
8	丙烯酸乳液AC 261（美国陶氏化学公司）	550	0	0
					9	防闪锈剂ZT-709 (北京之途化工公司)	0	5	5
10	成膜助剂Texanol（美国伊斯曼公司）	16	12	8
					11	PH调节剂AMP 95（美国安格斯公司）	1	1	1
12	增稠剂TT-935（美国陶氏公司）	8	5	10
					13	防腐剂HFI（英国克莱恩公司）	1	1	1
合计		1000	1000	1000

对上述配方的解释：对比实例以丙烯酸乳液作为成膜基材，且不加防闪锈剂，实施例1、2以纯硅树脂乳液为成膜基材；实施例1中不添加消光粉，硅树脂乳液含量高，漆膜光泽度高，而实施例2中添加了4%的消光粉，硅树脂乳液添加量较少，漆膜光泽度低。

2、制备

（1）按上述配方将去离子水和消光粉依次加入搅拌罐中，在1000－1200转/分钟条件下高速搅拌10~15分钟（没有加入消光粉的，可省略高速搅拌这一步）；

（2）将搅拌器调整至500－600转/分，依次加入分散剂、润湿剂、1/2消泡剂，低速搅拌10分钟；

（3）加入珠光颜料和剩余1/2消泡剂，再在1000－1200转/分钟条件下高速搅拌30分钟；

（4）将搅拌器调整至500－600转/分，加入乳液、防闪锈剂（对比实例不加）、成膜助剂、防腐剂、pH调节剂和增稠剂，调整粘度至90±5KU，pH值范围在8~9，即可得到水性金属漆。

3、性能测试

（1）物理性能测试

将上述对比实例、实施例1、2配方和方法制得的水性金属漆按照GB/T 9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》国家标准规定的方法进行检测，各项性能如表1所示。

表1 物理性能测试结果

由以上检测结果可知，同对比实例进行对比，本发明的水性金属漆在采用珠光颜料作为颜料、纯硅树脂乳液作为成膜物的情况下，制备的水性金属漆具有优异的耐水性、耐候性和耐沾污性，各项技术指标均达到和超过GB/T 9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》中优等品的技术指标要求。

（2）环保性能测试

将上述对比实例和实施例1、2制得的外墙水性金属漆按照GB 24408－2009 《建筑用外墙涂料中有害物质限量》，结果如表2所示：

表2 有害物质限量测试结果

由以上检测结果可知，对比实例和本发明的水性金属漆VOC含量、甲醛含量以及重金属含量等有害物质限量均符合国家标准，是绿色、环保的水性涂料产品。

（3）耐盐雾性、透气性能、光泽度、附着力和硬度测试

将上述对比实例和实施例1、2制备的水性金属漆按照相关国家标准测试耐盐雾性能、透气性、光泽度、附着力和硬度，结果如表3所示：

表3 其他性能测试结果

备注：根据EN ISO 7783-2 关于涂料透气性的分类表，Sd为等效静止空气层厚度，Sd值越小，表明涂层透气层越好。其中0.14<Sd<1.4时，表明涂层属于中等程度透气漆膜。

由以上检测结果可知，同对比实例对比，本发明的水性金属漆具有良好的防锈蚀性能和透气性，漆膜附着力优异，表面具有较好的硬度，为墙体提供良好的保护效果。实例1光泽度可达到高光光泽，实例2光泽度为哑光光泽，通过调整加入消光粉的量，可营造出不同效果的典雅光泽，而通过特殊施工工艺，可达到铝塑板、金属板的表观效果。

Claims (10)

1.一种具有防锈功能的外墙水性金属漆，包括如下各组分及重量配比：

硅树脂乳液 40～60%

成膜助剂 1～2％

珠光颜料 10～20%

防闪锈剂 0.5～1％

分散剂 0.3～0.6％

润湿剂 0.2～0.4%

消泡剂 0.2～0.5%

增稠剂 0.3～1.0％

消光粉 0－5％

去离子水 25～35%

上述各组分的重量配比之和为100％，其中的硅树脂乳液为水稀释型的纯硅树脂乳液，防闪锈剂为改性锌螯合物。

2.根据权利要求1所述的具有防锈功能的外墙水性金属漆，其特征在于：所述纯硅树脂乳液为德国瓦克化学公司的BS43N乳液，该乳液硅含量高，活性物质含量达到42%。

3.根据权利要求1或2所述的具有防锈功能的外墙水性金属漆，其特征在于：所述防闪锈剂为北京之途化工公司生产的ZT-709防闪锈剂。

4.根据权利要求3所述的具有防锈功能的外墙水性金属漆，其特征在于：所述珠光颜料由二氧化钛薄层包覆云母片构成的粒径为5～60μm的珠光颜料。

5.根据权利要求4所述的具有防锈功能的外墙水性金属漆，其特征在于：所述水性金属漆的消光粉为德国德固赛公司型号为TS100S的消光粉。

6.根据权利要求5所述的具有防锈功能的外墙水性金属漆，其特征在于：所述水性乳胶漆还包括pH调节剂，pH调节剂在水性金属漆中的重量百分比均为0.1－0.2％。

7.根据权利要求6所述的具有防锈功能的外墙水性金属漆，其特征在于：所述水性乳胶漆还包括防腐剂，防腐剂在水性金属漆中的重量百分比均为0.1－0.2％。

8.一种权利要求1所述具有防锈功能的外墙水性金属漆的制备方法，依次包括如下步骤：

（1）将去离子水和消光粉依次加入搅拌罐中，高速搅拌10~15分钟；

（2）将搅拌器调整至低速状态，依次加入分散剂、润湿剂、1/2消泡剂，低速搅拌10分钟；

（3）加入珠光颜料和剩余1/2消泡剂，高速搅拌30分钟；

（4）将搅拌器调整至低速状态，加入乳液、防闪锈剂、成膜助剂和增稠剂，调整粘度至90±5KU，即得到具有防锈功能的外墙水性金属漆。

9. 根据权利要求8所述的具有防锈功能的外墙水性金属漆的制备方法，其特征在于：所述制备方法中，步骤（4）在加入乳液、防闪锈剂、成膜助剂和增稠剂的同时，还加入防腐剂和pH调节剂，同时调节金属漆的pH值范围在8~9。

10. 根据权利要求8或9所述的具有防锈功能的外墙水性金属漆的制备方法，其特征在于：所述制备方法中，高速搅拌的速率为1000－1200转/分钟，低速搅拌的速率为500－600转/分钟。