CN104098972B

CN104098972B - 一种水性金属防锈防腐漆及其制备方法

Info

Publication number: CN104098972B
Application number: CN201410387953.8A
Authority: CN
Inventors: 朱笑天
Original assignee: JIANGSU MEIYICHEN NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Shuo Cheng new Mstar Technology Ltd
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2034-08-07
Also published as: CN104098972A

Abstract

本发明涉及建材涂料领域，具体而言，涉及一种水性金属防锈防腐漆及其制备方法。该水性金属防锈防腐漆，按照重量份数计，其组份包括：去离子水200‑250份、钛白粉180‑220份、水性纳米浆料60‑100份、高岭土20‑40份、纳米膨润土20‑40份、纳米磷酸锌钙8‑15份、醇酸乳液40‑60份、水性氟碳树脂80‑130份、纯丙乳液150‑200份、有机硅乳液20‑60份、丙二醇10‑30份、纳米二氧化硅1‑3份、分散剂4‑8份、成膜助剂10‑40份。本发明提供的该水性金属防锈防腐漆，具有高亮度、光泽度以及高饱满度，其原料无毒、无害、不燃不爆、安全环保，各组份配合之后，其防锈防腐性能优良。

Description

一种水性金属防锈防腐漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建材涂料领域，具体而言，涉及一种水性金属防锈防腐漆及其制备方法。

背景技术

金属防锈防腐漆作为一种可保护金属表面免受大气、海水等的化学或电化学腐蚀的涂料。防锈漆大致为油性和水性两种。油性防锈漆使材料表面油腻去除困难，已很少使用。油性防锈漆使用方便，价格低廉，但因含有亚硝酸盐、铬酸盐等有毒物质，对操作人员危害较大，国家已限制使用。

水性金属防锈漆大都选用金属强力螯合剂肌醇六磷酸酯为主要成分，与其他几种水性助剂复配而成。肌醇六磷酸酯是从粮食作物中提取的天然无毒有机化工产品，当它作为磁性材料防锈剂使用时，能在表面与金属迅速螯合，形成一层致密的单分子络合物保护膜，可有效抑制金属的腐蚀。

在相关技术中，常见的水性金属防锈漆其使用之后，光泽度不佳(达不到高级油漆的效果)，另外，其色漆漆膜的饱满度在特殊要求下也不够，因此，严重了限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性金属防锈防腐漆，以解决上述的技术问题。本发明的另一个目的在于提供一种上述水性金属防锈防腐漆的制备方法。

在本发明的实施例中提供了水性金属防锈防腐漆，按照重量份数计，其组份包括：去离子水200-250份、钛白粉180-220份、水性纳米浆料60-100份、高岭土20-40份、纳米膨润土20-40份、纳米磷酸锌钙8-15份、醇酸乳液40-60份、水性氟碳树脂80-130份、纯丙乳液150-200份、有机硅乳液20-60份、丙二醇10-30份、纳米二氧化硅1-3份、分散剂4-8份、成膜助剂10-40份。

本发明提供的这种水性金属防锈防腐漆，组分中含有既定重量配比的钛白粉、水性纳米浆料、高岭土、纳米膨润土、纳米磷酸锌钙、醇酸乳液、水性氟碳树脂以及纯丙乳液等。其中，纯丙乳液与其他的组份配伍之后，会体现出高光泽度，并具有优良的保光保色性能，超细度的钛白粉R-930粒度分布均匀，它具有高光泽、高遮盖力和着色力，另外，组份中所含的成膜助剂、流平剂、润湿剂其也助于防锈防腐漆具有较高的光泽度和饱满度。此外，更为重要的，在本发明中，纳米磷酸锌钙的加入，其克服了现有技术中常见的有毒颜料易遮光的缺陷，纳米磷酸锌钙与醇酸树脂并用(效果与锌铬黄相似)，纳米磷酸锌钙在与涂层相邻的金属表面生成了一层复杂致密的保护膜覆盖在金属表面，Ca²⁺、Zn²⁺可以和树脂形成难溶性的络合物，起到保护基体的作用；由其原料性质所决定的，当其形成络合层后，不会遮光；该效果与纯丙乳液的高光泽度相结合，进而使得防锈防腐漆具有高亮度、光泽度以及高饱满度。

在本发明中，纳米磷酸锌钙与金属表面形成致密保护层，其覆盖在金属的表面，进而起到防锈防腐的效果；而水性纳米浆料，其可对防锈防腐漆起到良好的改性作用，使得防锈防腐漆的附着力、耐冲击力、柔韧性、硬度等性能有明显的提高。另外，在配方中加入既定重量的纳米二氧化硅，会使得防锈防腐漆的抗紫外线性能由原来250h提高到600h、且耐320℃高温，耐磨擦10倍以上；而且还会使得防锈防腐漆硬度大幅度增加，干燥时间大幅降低；进而使得现有技术中的防锈防腐漆的原料存在的悬涂稳定性差、触变性差、光洁度不高等问题均被解决。

此外，钛白粉，其兼有锌白的持久性和铅白的遮盖性；膨润土在水中可形成絮状物质，具有增稠作用，其分子基团能与防锈防腐漆中的其他有机料结合，能增强涂层的耐水性，提高产品的强度和附着力。在水介质中具有良好的悬浮性和分散性，使产品不易沉淀，不易分层，颜色均匀，从而改变了产品悬浮液的稳定性。进一步的，膨润土具有一定的耐寒性，使得防锈防腐漆在温度较低的情况下可以使用，煅烧高岭土可以屏蔽紫外光照射，提高产品耐酸、耐碱、耐高温、耐腐等性能，增强产品机械性能；分散剂除了可使防锈防腐漆施工方便、不流挂外，还可提高漆膜的斥水性和耐磨性。防闪锈剂(无色液体)，其不含亚硝酸盐，能阻止铁质金属底材的表面发生阴极化反应，还能阻止铁的离子化，从而避免铁被空气中的氧所气化。综合而言，本发明提供的这种防锈防腐漆，其除了具备高光泽度和饱满度外，其原料无毒、无害、不燃不爆、安全环保，各组份配合之后，其防锈防腐性能优良。

可选的，按照重量分数计，还包括：消泡剂2-5份、流平剂2-4份、增稠剂1-4份、防闪锈剂1-3份、AMP-951-2份、润湿剂1-2份。

消泡剂是一种非离子型不含有机硅的复合型消泡剂、消泡迅速，无毒、无气味，干燥速度快，辅助成膜性好，含有多种优质的消泡成份；润湿剂可以提供各种颜料组份与乳液的相容性，有助于改善防锈防腐漆的浮色现象；其吸附面积大，降低表面张力的能力强、能快速润湿基材。

可选的，所述钛白粉为R-930钛白粉、且其细度为1250目。

可选的，所述水性纳米浆料以累托石矿粉为原料，加入去离子水后，依次进行钠基化、利用氯碳表面活性剂和复合季铵盐插层改性、超声分散后获得。

本发明实施例还提供了一种根据上述水性金属防锈防腐漆的制备方法，包括以下步骤：

(1)、将去离子水加入到分散容器中，并向其中边搅拌边加入钛白粉、水性纳米浆料、高岭土、纳米膨润土、纳米磷酸锌钙、分散剂、防闪锈剂、润湿剂、消泡剂和AMP-95后混匀，得到混合料；

(2)、将所述混合料磨砂后过滤，获得滤液，并在所述滤液中加入醇酸乳液、水性氟碳树脂、纯丙乳液、有机硅乳液、成膜助剂和增稠剂，搅拌混匀；得到水性金属防锈防腐漆。

可选的，在步骤(1)中：所述搅拌的速率为：1200r/min；搅拌时间为：40-50min。

可选的，在步骤(2)中，所述磨砂具体包括：使用砂磨机将所述第一混合料磨至其细度小于50μm。

通过上述方法，即可将不同的原料组份制成高光泽度、且无毒、无害、不燃不爆、安全环保的防锈防腐漆。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例四提供的水性金属防锈防腐漆的制备流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供的这种水性金属防锈防腐漆，按照重量份数计，其原料组份包括：去离子水200-250份、钛白粉180-220份、水性纳米浆料60-100份、高岭土20-40份、纳米膨润土20-40份、纳米磷酸锌钙8-15份、醇酸乳液40-60份、水性氟碳树脂80-130份、纯丙乳液150-200份、有机硅乳液20-60份、丙二醇10-30份、纳米二氧化硅1-3份、分散剂4-8份、成膜助剂10-40份。另外，为了使得防锈防腐漆的性能更加优异，其还可以在上述的基础之上全部或者部分结合以下限定：优选的，按照重量分数计，还包括：消泡剂2-5份、流平剂2-4份、增稠剂1-4份、防闪锈剂1-3份、AMP-951-2份、润湿剂1-2份；优选的，所述钛白粉为R-930钛白粉、且其细度为1250目；另外，对于水性纳米浆料，为了提高水性纳米浆料的性能；优选的，所述水性纳米浆料以累托石矿粉为原料，加入去离子水后，依次进行钠基化、利用氯碳表面活性剂和复合季铵盐插层改性、超声分散后获得。

此外，本发明还结合上述的内容，对水性金属防锈防腐漆的组成提供了以下具体的实施例：

实施例一

本实施例的水性金属防锈防腐漆，按照重量份数计，其原料组份包括：去离子水200份、钛白粉180份、水性纳米浆料60份、高岭土20份、纳米膨润土20份、纳米磷酸锌钙8份、醇酸乳液40份、水性氟碳树脂80份、纯丙乳液150份、有机硅乳液20份、丙二醇10份、纳米二氧化硅1份、分散剂4份、成膜助剂10份、消泡剂2份、流平剂2份、增稠剂1份、防闪锈剂1份、AMP-951份、润湿剂1份。

实施例二

本实施例的水性金属防锈防腐漆，按照重量份数计，其原料组份包括：去离子水225份、钛白粉200份、水性纳米浆料80份、高岭土30份、纳米膨润土30份、纳米磷酸锌钙10份、醇酸乳液50份、水性氟碳树脂100份、纯丙乳液190份、有机硅乳液50份、丙二醇20份、纳米二氧化硅2份、分散剂5份、成膜助剂20份、消泡剂3份、流平剂2份、增稠剂2份、防闪锈剂2份、AMP-951份、润湿剂2份。

实施例三

本实施例的水性金属防锈防腐漆，按照重量份数计，其原料组份包括：去离子水250份、钛白粉220份、水性纳米浆料100份、高岭土40份、纳米膨润土40份、纳米磷酸锌钙15份、醇酸乳液60份、水性氟碳树脂130份、纯丙乳液200份、有机硅乳液60份、丙二醇30份、纳米二氧化硅3份、分散剂8份、成膜助剂40份、消泡剂5份、流平剂4份、增稠剂4份、防闪锈剂3份、AMP-952份、润湿剂2份。

另外，结合上述所有实施例，作为进一步的技术方案，优选的，钛白粉为：R-930钛白粉；纯丙乳液为纯丙乳液GM-115；分散剂为分散剂TC-AC；消泡剂为消泡剂BX-825；流平剂为BYK333流平剂；增稠剂为增稠剂612；防闪锈剂为防闪锈剂CH07A；润湿剂为润湿剂LCN070。

LCN070润湿剂为低VOC，且不含APEO，可明显的提高颜料与乳液的相容性，有助于改善涂料中浮色的现象；另外，其吸附面积大，降低表面张力的能力强，能快速润湿基材；分散剂TC-AT是工业水性漆中一种新型分散剂，除了可使涂料施工方便不流挂外，还可提高漆膜的斥水性、耐磨性；消泡剂BX-825是一种非离子型不含有机硅的复合型消泡剂，消泡迅速，无毒、无气味，干燥速度快，辅助成膜性好；防闪锈剂CH07A是一种无色液体，不含亚硝酸盐的水性涂料防闪锈剂，它能阻止铁质金属底材的表面发生阴极化反应，还能阻止铁的离子化，从而避免铁被空气中的氧所气化。

另外，对于纳米磷酸锌钙，具体的，其以ZnO、Ca(OH)₂为原料，采用一种新的合成法-超声化学沉淀两步反应法，在超声波辐射作用下再利用化学沉淀法与稀磷酸进行反应，备制出了纳米磷酸锌钙。

纳米磷酸锌钙与醇酸树脂并用其防锈同锌铬黄相似，从而避免了现有技术中的防锈体系中使用有毒颜料，实现了水性漆防锈颜料体系的无毒化。纳米磷酸锌钙在与涂层相邻的金属表面生成了一层复杂致密的保护膜覆盖在金属表面，Ca²⁺、Zn²⁺离子可以和树脂形成难溶性的络合物，起到保护基体的作用，从而达到防锈防腐的目的。

为了提高水性纳米浆料的性能，优选的，水性纳米浆料是使用精选的天然累托石矿粉为原料，按一定比例加入去离子水中，先将天然累托石钠基化，再用氯碳表面活性剂和复合季铵盐对其进行插层改性，使有机铵阳离子进入累托石层间，并达到理想的层间距，然后用超声分散至45μm细度。累托石水性纳米浆料对水性防锈防腐漆可起到良好的改性作用，使水性漆的附着力、耐冲击力、柔韧性、硬度等性能有明显的提高。

水性氟碳乳液是特种丙烯酸酯类、特种氟树脂共聚物阴离子型乳液，具有优异的耐候性、耐水性、耐污染性、耐化学品性，并且其中不含有机溶剂，因此，它对人体没有危害，对环境没污染，水性氟碳乳液与纯丙乳液和有机硅乳液按照既定的配比配合使用，即保证了防锈防腐漆产品与金属材料的表面的结合力，又确保了产品成型后的光泽度，同时还兼顾了产品的成本，通过这几种组份的混合使用，产品在保持低价位的情况下，性能达到最佳状态。

为了使得本发明上述实施例的水性金属防锈防腐漆得到更好的应用，更加有效应用到金属防锈的领域中，本发明还在上述实施例的基础之上提供了实施例四，实施例四给出了上述实施例的水性金属防锈防腐漆的制作方法，现做详细的阐述和解释，请参考图1：

实施例四

请参考图1，在本实施例中，水性金属防锈防腐漆的制备方法包括以下步骤：

步骤101：将去离子水加入到分散容器中，并向其中边搅拌边加入钛白粉、水性纳米浆料、高岭土、纳米膨润土、纳米磷酸锌钙、分散剂、防闪锈剂、润湿剂、消泡剂和AMP-95后混匀，得到混合料；

在该步骤中，为了实现各原料的混合均匀，优选的，在加料的过程中采用边加料边搅拌的操作，另外，为了防止过度搅拌而造成对各组份性能的损害，在搅拌的过程中，搅拌的速率为：1200r/min；时间为40-50min，优选45min。

步骤102：将所述混合料磨砂后过滤，获得滤液，并在所述滤液中加入醇酸乳液、水性氟碳树脂、纯丙乳液、有机硅乳液、成膜助剂和增稠剂，搅拌混匀，得到水性金属防锈防腐漆；

具体的，为了控制产品的性能，使其具有较低的细度，在磨砂的过程中，优选使用砂磨机将所述第一混合料磨至其细度小于50μm，磨砂结束后即可进行后续的加料混匀操作，直至调节其pH以及稠度后得到产品。

表1本发明各实施例的水性金属防锈防腐漆与现有技术中常见的防锈漆的性能对比

综上，本发明提供的这种水性防锈防腐漆，纯丙乳液与其他的组份配伍之后，体现出高光泽度，使得防锈漆具有优良的保光保色性能。组份中所含的成膜助剂以及纳米磷酸锌钙也有助于防锈防腐漆具有较高的光泽度和饱满度。

在本发明中，配方中所含的纳米磷酸锌钙克服了现有技术中常见的有毒颜料易遮光的缺陷；纳米磷酸锌钙与醇酸树脂并用(效果与锌铬黄相似)，纳米磷酸锌钙在与涂层相邻的金属表面生成了一层复杂致密的保护膜覆盖在金属表面，Ca²⁺、Zn²⁺可以和树脂形成难溶性的络合物，起到保护基体的作用；由于原料性质所决定的，其形成络合层后，不会遮光；该效果与纯丙乳液的高光泽度相结合，进而使得防锈防腐漆具有高亮度、光泽度以及高饱满度。水性纳米浆料，其可对防锈防腐漆进行改性，使得防锈防腐漆的附着力、耐冲击力、柔韧性、硬度等性能有明显的提高。

另外，在配方中加入既定重量的纳米二氧化硅，会使得防锈防腐漆的抗紫外线性能由原来250h提高到600h、耐320℃高温，耐磨擦10倍以上；而且，还会使得防锈防腐漆硬度大幅度增加，干燥时间大幅降低。使得现有技术中的防锈防腐漆的原料存在的悬涂稳定性差、触变性差、光洁度不高等问题均被解决。

钛白粉，其兼有锌白的持久性和铅白的遮盖性，是一种高档白色颜料；膨润土在水中可形成絮状物质，具有增稠作用，其分子基团能与其他有机料结合，能增强涂层的耐水性，提高产品的强度和附着力，在水介质中具有良好的悬浮性和分散性，使产品不易沉淀，不易分层，颜色均匀，从而改变了产品悬浮液的稳定性。而且，进一步的，膨润土具有一定的耐寒性，使得防锈防腐漆在温度较低的情况下可以使用。高岭土可以屏蔽紫外光照射，提高产品耐酸、耐碱、耐高温、耐腐等性能，增强产品机械性能。分散剂除了可使防锈防腐漆施工方便、不流挂外，还可提高漆膜的斥水性和耐磨性。防闪锈剂(无色液体)，其不含亚硝酸盐，能阻止铁质金属底材的表面发生阴极化反应，还能阻止铁的离子化，从而避免铁被空气中的氧所气化。

综合而言，本发明提供的这种防锈防腐漆，其除了具备高光泽度和饱满度外，其原料无毒、无害、不燃不爆、安全环保，各组份配合之后，其防锈防腐性能优良。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水性金属防锈防腐漆，其特征在于，按照重量份数计，其组份包括：

去离子水200-250份、钛白粉180-220份、水性纳米浆料60-100份、高岭土20-40份、纳米膨润土20-40份、纳米磷酸锌钙8-15份、醇酸乳液40-60份、水性氟碳树脂80-130份、纯丙乳液150-200份、有机硅乳液20-60份、丙二醇10-30份、纳米二氧化硅1-3份、分散剂4-8份、成膜助剂10-40份；

其中所述水性纳米浆料以累托石矿粉为原料，加入去离子水后，依次进行钠基化、利用氯碳表面活性剂和复合季铵盐插层改性、超声分散后获得。

2.根据权利要求1所述的水性金属防锈防腐漆，其特征在于，按照重量分数计，其组份还包括：

消泡剂2-5份、流平剂2-4份、增稠剂1-4份、防闪锈剂1-3份、AMP-95 1-2份、润湿剂1-2份。

3.根据权利要求2所述的水性金属防锈防腐漆，其特征在于，

所述钛白粉为R-930钛白粉、且其细度为1250目。

4.一种根据权利要求2所述的水性金属防锈防腐漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(2)、将步骤(1)中得到的所述混合料磨砂后过滤，获得滤液，并在所述滤液中加入醇酸乳液、水性氟碳树脂、纯丙乳液、有机硅乳液、成膜助剂和增稠剂，搅拌混匀，得到水性金属防锈防腐漆。

5.根据权利要求4所述的水性金属防锈防腐漆的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中：所述搅拌的速率为：1200r/min；搅拌时间为：40-50min。

6.根据权利要求4-5任一项所述的水性金属防锈防腐漆的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述磨砂具体包括：

使用砂磨机将步骤(1)得到的所述混合料磨至其细度小于50μm。