CN104277693A - 一种船舶防锈漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶防锈漆及其制备方法，组分及各组分的质量分数如下：苯丙乳液8~12份，聚氨酯乳液16~25份，葡萄糖酸钠2~6份，聚环氧琥珀酸0.8~2.4份，成膜助剂3~8份，消泡剂0.5~1.8份，水20~45份。还包括氨基酸6~10份。还包括柠檬酸钠或者乙二胺四乙酸二钠2~5份。各组分相互作用，制备得到的防锈漆具有高耐水性、高硬度、漆膜丰满度好、耐海水腐蚀，并且生物可降解性强，所用组分安全无毒，即使融入海水中也不会对水体造成严重污染，具有广泛的应用前景。

Description

一种船舶防锈漆及其制备方法

技术领域

    本发明属于金属保护涂层技术领域，具体涉及一种船舶防锈漆及其制备方法。

背景技术

在日常生产和生活中，我们大量使用各种金属及合金制品。金属制件在储存、运输及使用过程中，常常会发生腐蚀，给人们造成极大的损失，因此金属的腐蚀及防腐亦成为人们关注的一个焦点。金属腐蚀所造成的损失，不仅使金属材料本身在其外形、色泽以及机械性能方面受到破坏，更主要的是使其制品的质量等级下降、精度和灵敏度受损。因金属腐蚀而造成的损失是很惊人的。据国外统计报道，世界上每年生产的钢铁中约有三分之一因腐蚀而报废。

要有效地抑制金属的锈蚀，防止金属直接与氧气和水蒸气接触，是十分重要的。除少数金属例如铝，氧化时会在其表面生成致密的保护层，防止氧气进一步与金属件的内部接触从而有效地保护金属件不进一步锈蚀外，通常金属锈蚀的产一般均为疏松结构的物质，不能切断大气中的氧气及水蒸气与属的接触，因此锈蚀过程会从外而内，导致整个金属件的锈蚀，后失去使用功能。为了延缓金属锈蚀的速度，减少金属锈蚀带来的损失，人们常常通过上漆或者电镀之类的涂层，使金属制件使用过程中，其表面和大气中的氧气、水蒸气等物质分隔开，而使金属得到有效的保护；在金属制品及金属零部件的储存、运输, 常常采用涂覆油脂的方法，对金属表面予以保护，避免在储存、运输过程中其表面直接与空气中的氧气、水蒸气等物质接触，达到防锈的目的。

船舶由于其长期在水体中运行，船体浸入在水中，尤其是海水。海水是一种非常复杂的多组分水溶液，海水中溶解有各种盐分，已被发现海水化学物质及元素有92种，各种矿物质会大大降低普通油漆的防护效果。此外，海水中存在各种浮游生物、藻类生物以及微生物，这些生物会附着船体上，腐蚀船体。目前船体普遍使用的是市售的油漆，这些油漆涂覆在船体上，使用时间短，不能有效的保护船体不受海水的侵蚀。船舶防锈漆对船舶的养护至关重要，同时又由于船舶的工作环境区别于陆地设备运转环境，所以在船舶防锈漆的性能要求等方面也有诸多不同。船舶运转周期较长，又全天候的工作在有水的环境中，因此船舶防锈剂需要较高的防水性，同时具备杀菌性，减少生物的腐蚀。专利201410148611.0中公开了船舶防锈涂料，其主要配方中含有甲苯二异氰酸酯、重铬酸钾等有毒物质，不仅危害生产工人的安全，也存在极大的安全隐患，污染水体环境。专利201210544773.7公开了一种船舶防锈方法，通过对船舶表面进行二次表面处理然后涂装处理，其处理工艺要求高，操作复杂。

发明内容

本发明的目的是要提供一种船舶防锈漆及其制备方法，防锈漆在船体金属表面形成的吸附膜比较牢固，在水中不容易脱落，有效的抗拒着介质中的水分子、氧及其他腐蚀性物质的侵入，具有防锈、去污性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种船舶防锈漆，组分及各组分的质量分数如下：苯丙乳液8~12份，聚氨酯乳液 16~25份，葡萄糖酸钠 2~6份，聚环氧琥珀酸 0.8~2.4份，成膜助剂 3~8份，消泡剂 0.5~1.8份，水 20~45份。

还包括氨基酸 6~10份。

还包括柠檬酸钠或者乙二胺四乙酸二钠 2~5份。

所述消泡剂为聚丙二醇。

所述成膜助剂为乙二醇醚类、丙二醇醚类或者N-甲基吡咯烷酮。

所述氨基酸为谷氨酸、脯氨酸或者天冬氨酸中的至少一种。

所述乙二醇醚类成膜助剂为乙氧基乙醇或者乙二醇；所述丙二醇醚类为异丙醚或者叔丁醚。

所述的船舶防锈漆，组分及各组分的质量分数优选如下：苯丙乳液10~12份，聚氨酯乳液 20~24份，葡萄糖酸钠 3~5份，聚环氧琥珀酸 1.6~2.0份，成膜助剂 5~7份，消泡剂 1~1.2份，氨基酸 8份，柠檬酸钠或者EDTA二钠  4份 水 30~40份。

所述的船舶防锈漆，组分及各组分的质量分数优选如下：苯丙乳液10份，聚氨酯乳液 22份，葡萄糖酸钠 4份，聚环氧琥珀酸 1.8份，成膜助剂 6份，消泡剂 1份，氨基酸 8份，柠檬酸钠 4份，水 36份。

所述船舶防锈漆的制备方法，包括如下步骤：

1）将苯丙乳液、聚氨酯乳液、葡萄糖酸钠、氨基酸和成膜助剂混合，在120~160℃下加热2~4h，冷却至80℃，得混合物；

2）将聚环氧琥珀酸、柠檬酸钠或者乙二胺四乙酸二钠与水混合，加热1~3h，加入到步骤1）得到的混合物中，维持80℃，搅拌1~3h，成粘稠酯状，最后加入消泡剂加热搅拌均匀，冷却至室温，分装即可。

本发明配方中以苯丙乳液和聚氨酯乳液混合作为主要成分，二者的相容性好，是一种水基无毒无害涂料，在配方中还添加了葡萄糖酸钠和氨基酸，葡萄糖酸钠中的羟基与氨基酸的羧基、氨基酸的羧基与氨基酸的氨基之间会发生聚合反应，生成酯或者聚氨基酸，形成大分子聚合物，对离子有较强的螯合作用，特别Mg²⁺，具有缓蚀与阻垢的双重功效。

海水的Cl含量比自来水大出7000多倍，可推测海水对金属的腐蚀性远远大于淡水，海水的硬度是普通自来水的20多倍，本发明提供的船舶防锈漆刷涂在船体表面，可以有效地抑制和分散海水中各种盐离子在船体表面上的聚集、沉积，可以有效控制腐蚀和锈蚀的发生，也可以有效防止细菌繁殖而引起的垢下腐蚀。

选用乙二醇醚类、丙二醇醚类或者N-甲基吡咯烷酮为成膜助剂，可以有效的促进各组分的相容性，提供界面附着力，进而提高整个涂层体系在船体上的附着强度。本发明中加入的葡萄糖酸钠、聚环氧琥珀酸以及氨基酸，这些组分的羧基与海水中的各种离子，相互吸附，形成的膜层较厚，防锈性能好。

本发明配方中各组分相互作用，分子中的羟基能与另一分子的羟基或羧基形成有较强作用力的氢键，以及分子间的偶极－偶极作用力和范得华力相互作用形成的分子间的吸附，使涂料在船体的表面形成的膜变得厚且牢固，有效阻止海水的腐蚀。

氨基酸分子中含有氧和氮，它们分子中的极性基团有－COOH、－OH、—NH等，与金属离子，水有亲和力。其他组分中的非极性基团，具有亲油憎水的能力。各组分混合配制成防锈漆，涂刷后浸入海水环境中时，涂层阻止了铁、水膜和杂质组成腐蚀电池，从而阻止电荷的转移而达到抑制铁腐蚀的目的。本发明配方分子中极性基团强，在船体金属表面形成的吸附膜比较牢固，在水中不容易脱落，有效的抗拒着介质中的水分子、氧及其他腐蚀性物质的侵入，具有防锈、去污性能。

有益效果：本发明提供的船舶防锈漆，各组分相互作用，制备得到的防锈漆 具有高耐水性、高硬度、漆膜丰满度好、耐海水腐蚀，并且生物可降解性强，所用组分安全无毒，即使融入海水中也不会对水体造成严重污染，具有广泛的应用前景。

具体实施方式

实施例1：

一种船舶防锈漆，组分及各组分的质量分数如下：苯丙乳液8份，聚氨酯乳液 16份，葡萄糖酸钠 2份，聚环氧琥珀酸 0.8份，乙氧基乙醇 3份，聚丙二醇 0.5份，水 20份。

制备方法，包括如下步骤：

1）将苯丙乳液、聚氨酯乳液、葡萄糖酸钠和成膜助剂混合，在140℃下加热3 h，冷却至80℃，得混合物；

2）将聚环氧琥珀酸与水混合，加热3 h，加入到步骤1）得到的混合物中，维持80℃，搅拌 3h，成粘稠酯状，最后加入消泡剂加热搅拌均匀，冷却至室温，分装即可。

实施例2

一种船舶防锈漆，组分及各组分的质量分数如下：苯丙乳液12份，聚氨酯乳液25份，葡萄糖酸钠6份，聚环氧琥珀酸2.4份，乙氧基乙醇8份，聚丙二醇1.8份，水45份。

制备方法，包括如下步骤：

1）将苯丙乳液、聚氨酯乳液、葡萄糖酸钠和成膜助剂混合，在140℃下加热3 h，冷却至80℃，得混合物；

2）将聚环氧琥珀酸与水混合，加热3 h，加入到步骤1）得到的混合物中，维持80℃，搅拌 3h，成粘稠酯状，最后加入消泡剂加热搅拌均匀，冷却至室温，分装即可。

实施例3

一种船舶防锈漆，组分及各组分的质量分数如下：苯丙乳液10份，聚氨酯乳液 20份，葡萄糖酸钠 3份，聚环氧琥珀酸 1.5份，叔丁醚6份，聚丙二醇 0.8份，谷氨酸 8份，水 25份。

制备方法，包括如下步骤：

1）将苯丙乳液、聚氨酯乳液、葡萄糖酸钠、氨基酸和成膜助剂混合，在140℃下加热3 h，冷却至80℃，得混合物；

2）将聚环氧琥珀酸与水混合，加热3 h，加入到步骤1）得到的混合物中，维持80℃，搅拌 3h，成粘稠酯状，最后加入消泡剂加热搅拌均匀，冷却至室温，分装即可。

实施例4

一种船舶防锈漆，组分及各组分的质量分数如下：苯丙乳液11份，聚氨酯乳液 20份，葡萄糖酸钠 4份，聚环氧琥珀酸 1.8份，异丙醚 5份，聚丙二醇 1.5份，天冬氨酸 9份，乙二胺四乙酸二钠 4份，水 30份。

制备方法，包括如下步骤：

1）将苯丙乳液、聚氨酯乳液、葡萄糖酸钠、氨基酸和成膜助剂混合，在140℃下加热3 h，冷却至80℃，得混合物；

2）将聚环氧琥珀酸、乙二胺四乙酸二钠与水混合，加热3 h，加入到步骤1）得到的混合物中，维持80℃，搅拌 3h，成粘稠酯状，最后加入消泡剂加热搅拌均匀，冷却至室温，分装即可。

实施例5 

一种船舶防锈漆，组分及各组分的质量分数如下：苯丙乳液12份，聚氨酯乳液24份，葡萄糖酸钠 5份，聚环氧琥珀酸2.0份，乙二醇7份，聚丙二醇1.2份，脯氨酸 8份，乙二胺四乙酸二钠 4份，水 35份。

制备方法，包括如下步骤：

1）将苯丙乳液、聚氨酯乳液、葡萄糖酸钠、氨基酸和成膜助剂混合，在140℃下加热3 h，冷却至80℃，得混合物；

2）将聚环氧琥珀酸、乙二胺四乙酸二钠与水混合，加热3 h，加入到步骤1）得到的混合物中，维持80℃，搅拌 3h，成粘稠酯状，最后加入消泡剂加热搅拌均匀，冷却至室温，分装即可。

实施例6

一种船舶防锈漆，组分及各组分的质量分数如下：苯丙乳液10份，聚氨酯乳液 20份，葡萄糖酸钠 3份，聚环氧琥珀酸 1.6份，乙氧基乙醇 5份，聚丙二醇 1份，谷氨酸2份，脯氨酸6份，柠檬酸钠  4份，水 30份。

制备方法，包括如下步骤：

1）将苯丙乳液、聚氨酯乳液、葡萄糖酸钠、氨基酸和成膜助剂混合，在140℃下加热3 h，冷却至80℃，得混合物；

2）将聚环氧琥珀酸、柠檬酸钠与水混合，加热3 h，加入到步骤1）得到的混合物中，维持80℃，搅拌 3h，成粘稠酯状，最后加入消泡剂加热搅拌均匀，冷却至室温，分装即可。

实施例7

一种船舶防锈漆，组分及各组分的质量分数如下：苯丙乳液10份，聚氨酯乳液 22份，葡萄糖酸钠 4份，聚环氧琥珀酸 1.8份，异丙醚 6份，聚丙二醇 1份，脯氨酸 3份，天冬氨酸 5份，柠檬酸钠 4份，水 36份。

制备方法，包括如下步骤：

1）将苯丙乳液、聚氨酯乳液、葡萄糖酸钠、氨基酸和成膜助剂混合，在140℃下加热3 h，冷却至80℃，得混合物；

2）将聚环氧琥珀酸、柠檬酸钠与水混合，加热3 h，加入到步骤1）得到的混合物中，维持80℃，搅拌 3h，成粘稠酯状，最后加入消泡剂加热搅拌均匀，冷却至室温，分装即可。

实施例1~7制备的船舶防锈漆的性能测试，以市售汽车面漆为对照，测试方法如下：防锈性能测试，采用单片防锈试验方法，试验参照GB6144-55方法；涂层附着力的测试，按GB/T 9286-1998标准测试；涂层耐水性测试，按GB/T 1733-1993标准测试；涂层耐盐水性测试，按GB 1763-1989标准甲法（常温耐盐水法）测试；涂料储存稳定性试验方法，按GB 6753.3-1986标准测试。测试结果见表所示。

表1：

	不锈时间/h	附着力/级	耐水性，30d	耐盐水性，30d	储存稳定性
						实施例1	240	1	鼓泡	鼓泡	无沉降
实施例2	256	1	鼓泡	鼓泡	无沉降
						实施例3	344	2	无变化	无变化	无沉降
实施例4	357	2	无变化	无变化	无沉降
						实施例5	372	2	无变化	无变化	无沉降
实施例6	339	2	无变化	无变化	无沉降
						实施例7	480	2	无变化	无变化	无沉降
对照	196	1	有锈斑	有锈斑	无沉降

从表1中结果可以看出，实施例1、2的耐水性和耐盐水性没有实施例3~7好，但是由于对照试验，并且不锈时间远超过对照试验，说明本发明的防锈漆的防锈效果好，适用于船舶的应用，能长期浸在海水中工作。添加氨基酸和柠檬酸钠或者乙二胺四乙酸二钠的实施例效果更优，说明添加的组分对其效果有协同促进作用，层附着力有所提高，防锈性，耐水性和耐盐水性都大幅度提高。

Claims (10)

1.一种船舶防锈漆，其特征在于组分及各组分的质量分数如下：苯丙乳液8~12份，聚氨酯乳液 16~25份，葡萄糖酸钠 2~6份，聚环氧琥珀酸 0.8~2.4份，成膜助剂 3~8份，消泡剂 0.5~1.8份，水 20~45份。

2.根据权利要求1所述的一种船舶防锈漆，其特征在于：还包括氨基酸 6~10份。

3.根据权利要求2所述的一种船舶防锈漆，其特征在于：还包括柠檬酸钠或者乙二胺四乙酸二钠 2~5份。

4.根据权利要求1所述的一种船舶防锈漆，其特征在于：所述消泡剂为聚丙二醇。

5.根据权利要求1所述的一种船舶防锈漆，其特征在于：所述成膜助剂为乙二醇醚类、丙二醇醚类或者N-甲基吡咯烷酮。

6.根据权利要求2所述的一种船舶防锈漆，其特征在于：所述氨基酸为谷氨酸、脯氨酸或者天冬氨酸中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的一种船舶防锈漆，其特征在于：所述乙二醇醚类成膜助剂为乙氧基乙醇或者乙二醇；所述丙二醇醚类为异丙醚或者叔丁醚。

8.根据权利要求3所述的一种船舶防锈漆，其特征在于组分及各组分的质量分数如下：苯丙乳液10~12份，聚氨酯乳液 20~24份，葡萄糖酸钠 3~5份，聚环氧琥珀酸 1.6~2.0份，成膜助剂 5~7份，消泡剂 1~1.2份，氨基酸 8份，柠檬酸钠或者EDTA二钠  4份 水 30~40份。

9.根据权利要求8所述的一种船舶防锈漆，其特征在于组分及各组分的质量分数如下：苯丙乳液10份，聚氨酯乳液 22份，葡萄糖酸钠 4份，聚环氧琥珀酸 1.8份，成膜助剂 6份，消泡剂 1份，氨基酸 8份，柠檬酸钠 4份，水 36份。

10.权利要求1~9中任意一项所述船舶防锈漆的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）将苯丙乳液、聚氨酯乳液、葡萄糖酸钠、氨基酸和成膜助剂混合，在120~160℃下加热2~4h，冷却至80℃，得混合物；

2）将聚环氧琥珀酸、柠檬酸钠或者乙二胺四乙酸二钠与水混合，加热1~3h，加入到步骤1）得到的混合物中，维持80℃，搅拌1~3h，成粘稠酯状，最后加入消泡剂加热搅拌均匀，冷却至室温，分装即可。