CN104327617B - 一种含厌氧自交联单体的水性涂料组合物及其制备方法 - Google Patents

一种含厌氧自交联单体的水性涂料组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含厌氧自交联单体的水性涂料组合物，包括如下重量百分比的组分：苯丙乳液10％～25％、醇酸树脂10～20％、厌氧自交联单体20～30％、腐蚀抑制剂8～20％、引发剂1～5％、含双键的偶联剂1～5％、防锈颜料10～25％、滑石粉10～25％。该涂料组合物为环保型涂料，可广泛应用于锈层及漆膜上，通过一些小分子渗透到基材锈层内部，起到长时间防腐作用。本发明的涂料组合物对环境无危害，可以直接在锈层上涂装，无需对表面进行防锈处理；耐腐蚀与附着力高；作为底漆，当涂上面漆时，其可以交联，提高了涂层耐水性和耐腐蚀性。通过改善锈层与苯丙乳液、锈层与基材之间的结合力，提高苯丙乳液的耐水性和小分子穿透性，提高涂料的穿透性，进而达到在锈层或漆膜上长期耐腐的性能。

Description

一种含厌氧自交联单体的水性涂料组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料领域，具体说涉及一种在锈层上直接涂装的含厌氧自交联单体的水性涂料组合物。
背景技术
常规的涂料，为达到对基材的保护和附着作用，一般需要对基材进行表面处理，尤其是防腐涂料，一般对表面的处理要达到较高的级别。为实现这样的目标，需要在涂装之前，对金属表面进行喷砂、抛丸，这种方式比较适合尚未完工的设备，如桥梁分段，但对已经完成的在役桥梁则受到了限制。同时，即使是对未完工的设施、装备进行表面处理也是一种非常辛苦和消耗体力的工作，对环境、工人都有影响。因此，采用新技术直接在锈层上，或残留的漆膜上涂装是现在涂料技术基本要求。
在锈层上或在漆膜上直接涂装遇到第一个技术难题就是，锈层对涂料的附着力的影响，直接涂装在锈层上的涂层，皆因为锈层的疏松性而发生脱落，致使涂料失去了对基材保护作用。
改善锈层与基材，锈层与涂层之间的附着力是直接在锈层上涂装涂料要克服的技术难题。采用树脂改性来实现与锈层结合，是一种采用的措施。但是，由于树脂为高分子物质，有一定的粘度，分子的体系也较大，难以深入到锈层内部，效果并不理想。而采用一般的小分子化合物，虽然可以深入到锈层内部，但是由于小分子容易在涂层中迁移，在使用一段时间后，扩散到表面，并逐渐扩散到相应介质中，如大气、水、有机溶剂、土壤中，丧失了应有与锈层的作用，也不能达到长期使用的目的，也就是说，不能达到涂料使用的设计寿命。
锈层本质上是一种含有铁的各种氧化物、水化物的混合物。这种混合物具有一定的反应性和配位性的特点。早期，人们利用其反应性特点，采用磷酸与铁锈反应，使铁锈转化为磷酸盐的化合物，取得了一定的成效，但是，由于铁锈成分的多样性，加入磷酸不能完全反应残留在漆膜中，导致了耐腐蚀性的下降。
一些文献也报道了采用单宁酸与铁锈螯合改变铁锈成分，从而改善与基材结合力，提高涂层与锈层结合力办法，也收到较好的成效，但长期耐腐蚀、耐盐雾时间还是达不到经过表面除锈处理后的耐腐蚀性能和附着力。
同时，目前出于对环保问题的考虑，在涂料中需要减少对有机溶剂的使用，因此，开发水性的带锈涂料是涂料工业的基本要求。然而，采用水性涂料遇到问题就是乳胶漆颗粒之间孔洞过大，一些盐和水分容易穿过，导致防腐性能有限。
发明内容
发明目的：为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种含厌氧自交联单体的水性涂料组合物，可以提高涂料的穿透性，进而达到在锈层或漆膜上长期耐腐的性能。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明提供一种含厌氧自交联单体的水性涂料组合物，包括如下重量百分比的组分：
其中，所述的厌氧自交联单体为含有两个以上的双键多缩乙二醇的二甲基丙烯酸酯，其分子结构式为：
其中，n为1～10的数值。
具体地，所述的含双键的偶联剂的分子结构式为：
其中，n为1～4的数值。
所述的防锈颜料为磷酸锌与磷酸铝的混合物，质量比为磷酸锌∶磷酸铝＝(10-1)∶(1-10)，优选为磷酸锌∶磷酸铝＝3∶1。
所述的磷酸锌的粒径为0.5～5μm，所述磷酸铝的粒径为0.5～5μm。
所述的引发剂包括过氧化异丙苯、叔胺以及草酸，其质量比为：过氧化异丙苯∶叔胺∶草酸＝(200～100)∶10∶1，优选为过氧化异丙苯∶叔胺∶草酸＝200∶10∶1。
所述的腐蚀抑制剂为含有氟元素的酯，其分子结构为：CF3CONHR，其中，R为含有10～18的原子的烷基。
所述滑石粉的粒径为0.5～5μm，优选为3μm。
本发明进一步提出了上述含厌氧自交联单体的水性涂料组合物的制备方法，包括如下步骤：将配方量的苯丙乳液、醇酸树脂、厌氧自交联单体、含双键的偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入配方量的腐蚀抑制剂、防锈颜料和滑石粉，搅拌均匀，再在研磨机上研磨，研磨至颗粒粒径达到0.5～2.5μm，最后包装即得。
本发明在苯丙乳液中引入形成交联的物质厌氧自交联单体；在涂料组合物中，含有能与锈层作用，也能与苯丙乳液、醇酸树脂作用的含双键的偶联剂；涂料组合物中加入对金属表面具有防腐作用的腐蚀抑制剂。当本发明的涂料作为底漆当其上面在涂装上一层漆膜时，下面的厌氧单体与过氧化合物开始发生交联，增加了漆膜与锈层之间，锈层与基材之间的结合，从而实现提高附着力的目标。
使用本发明的涂料组合物时，依据需要加入10-30％的水进行施工即可。
有益效果：本发明的涂料组合物对环境无危害，可以直接在锈层上涂装，无需对表面进行防锈处理；耐腐蚀与附着力高；作为底漆，当涂上面漆时，其可以交联，提高了涂层耐水性和耐腐蚀性。通过改善锈层与苯丙乳液、锈层与基材之间的结合力，提高苯丙乳液的耐水性和小分子穿透性，提高涂料的穿透性，进而达到在锈层或漆膜上长期耐腐的性能。
具体实施方式
实施例1
本涂料组合物按如下组分配比制备而成(质量百分含量)：
其中所述单体结构式为：
腐蚀抑制剂为含有氟元素的酯，其分子结构为：CF3CONH(CH2)9CH3；
引发剂为过氧化异丙苯、叔胺、草酸混合物，其质量比为过氧化异丙苯∶叔胺∶草酸＝145∶10∶1；
双键偶联剂结构式为：
防锈颜料为0.5μm磷酸锌与1μm磷酸铝的混合物，混合质量比为：磷酸锌∶磷酸铝＝10∶1；滑石粉是粒径为2μm的颗粒。
实施方式：将配方量中的苯丙乳液、醇酸树脂、厌氧自交联单体、含双键的偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入配方量的腐蚀抑制剂、防锈颜料和滑石粉，搅拌均匀，再在研磨机上研磨，研磨至颗粒粒径达到0.5μm，进行灌装即可，在施工中可以加入涂料组合物质量18％的水调节到适合的粘度。
实施效果：耐盐雾试验：300h；耐碱试验：20wt％碳酸钠180h；耐酸试验：10wt％盐酸200h，盐雾试验、耐碱试验、耐酸试验后涂层在锈层上的附着力为一级，无起泡、开裂及脱落现象。
实施例2
本涂料的组合物按如下组分配比制备而成(质量百分含量)：
其中单体为：
腐蚀抑制剂为含有氟元素的酯，其分子结构为：CF3CONH(CH2)10CH3；
引发剂为：过氧化异丙苯、叔胺、草酸混合物，其质量比为过氧化异丙苯∶叔胺∶草酸＝100∶10∶1；
双键偶联剂结构式
防锈颜料为：5μm磷酸锌与1.5μm磷酸铝的混合物，质量比为磷酸锌∶磷酸铝＝7∶1；
滑石粉是粒径为0.5μm的颗粒。
实施方式：将配方量的苯丙乳液、醇酸树脂、厌氧自交联单体、含双键的偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入配方量的腐蚀抑制剂、防锈颜料和滑石粉，搅拌均匀，再在研磨机上研磨，研磨至颗粒粒径达到2.0μm，进行灌装即可，在施工中可以加入涂料组合物质量10％的水调节到适合的粘度。
实施效果：耐盐雾试验：320h；耐碱试验：20％碳酸钠200h；耐酸试验：10％盐酸220h，盐雾试验、耐碱试验、耐酸试验后涂层在锈层上的附着力为一级，无起泡、开裂及脱落现象。
实施例3：
本涂料的组合物按如下组分配比制备而成(质量百分含量)：
其中单体结构式为：
腐蚀抑制剂为含有氟元素的酯，其分子结构为：CF3CONH(CH2)11CH3；
引发剂为：过氧化异丙苯、叔胺、草酸混合物，其质量比为过氧化异丙苯∶叔胺∶草酸＝110∶10∶1；
双键偶联剂结构式为
防锈颜料为：2.5μm磷酸锌与3.5um磷酸铝的混合物，质量比为：磷酸锌∶磷酸铝＝3∶1；
滑石粉是粒径为1μm的颗粒。
实施方式：将配方量的苯丙乳液、醇酸树脂、厌氧自交联单体、含双键的偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入配方量的腐蚀抑制剂、防锈颜料和滑石粉，搅拌均匀，再在研磨机上研磨，研磨至颗粒粒径达到1.0μm，进行灌装即可，在施工中可以加入涂料组合物质量30％的水调节到适合的粘度。
实施效果：耐盐雾试验：290h；耐碱试验：20％碳酸钠240h；耐酸试验：10％盐酸240h，盐雾试验、耐碱试验、耐酸试验后涂层在锈层上的附着力为一级，无起泡、开裂及脱落现象。
实施例4：
本涂料的组合物按如下组分配比制备而成(质量百分含量)：
其中单体结构式为：
腐蚀抑制剂为含有氟元素的酯，其分子结构为：CF3CONH(CH2)12CH3；
引发剂为：过氧化异丙苯、叔胺、草酸混合物，其质量比为过氧化异丙苯∶叔胺∶草酸＝175∶10∶1；
双键偶联剂结构式
防锈颜料为：2.3μm磷酸锌与2μm磷酸铝的混合物，质量比为：磷酸锌∶磷酸铝＝1∶1；
滑石粉是粒径为5μm的颗粒。
实施方式：将配方量的苯丙乳液、醇酸树脂、厌氧自交联单体、含双键的偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入配方量的腐蚀抑制剂、防锈颜料和滑石粉，搅拌均匀，再在研磨机上研磨，研磨至颗粒粒径达到2.4μm，进行灌装即可，在施工中可以加入涂料组合物质量20％的水调节到适合的粘度。
实施效果：耐盐雾试验：310h；耐碱试验：20％碳酸钠200h；耐酸试验：10％盐酸200h，盐雾试验、耐碱试验、耐酸试验后涂层在锈层上的附着力为二级，无起泡、开裂及脱落现象。
实施例5
本涂料的组合物按如下组分配比制备而成(质量百分含量)：
其中单体结构式为：
腐蚀抑制剂为含有氟元素的酯，其分子结构为：CF3CONH(CH2)13CH3；
引发剂为：过氧化异丙苯、叔胺、草酸混合物，其质量比为过氧化异丙苯∶叔胺∶草酸＝183∶10∶1；
双键偶联剂结构式为
防锈颜料为：1.4μm磷酸锌与5μm磷酸铝的混合物，质量比为：磷酸锌∶磷酸铝＝1∶4；
滑石粉是粒径为1.5μm的颗粒。
实施方式：将配方量的苯丙乳液、醇酸树脂、厌氧自交联单体、含双键的偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入配方量的腐蚀抑制剂、防锈颜料和滑石粉，搅拌均匀，再在研磨机上研磨，研磨至颗粒粒径达到2.5μm，进行灌装即可，在施工中可以加入涂料组合物质量25％的水调节到适合的粘度。
实施效果：耐盐雾试验：330h；耐碱试验：20％碳酸钠210h；耐酸试验：10％盐酸210h，盐雾试验、耐碱试验、耐酸试验后涂层在锈层上的附着力为一级，无起泡、开裂及脱落现象。
实施例6
本涂料的组合物按如下组分配比制备而成(质量百分含量)：
其中，单体结构式为：
腐蚀抑制剂为含有氟元素的酯，其分子结构为：CF3CONH(CH2)14CH3；
引发剂为：过氧化异丙苯、叔胺、草酸混合物，其质量比为过氧化异丙苯∶叔胺∶草酸＝200∶10∶1；
双键偶联剂结构式
防锈颜料为：1μm磷酸锌与4μm磷酸铝的混合物，质量比为：磷酸锌∶磷酸铝＝3∶1；
滑石粉是粒径为3μm的颗粒。
实施方式：将配方量的苯丙乳液、醇酸树脂、厌氧自交联单体、含双键的偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入配方量的腐蚀抑制剂、防锈颜料和滑石粉，搅拌均匀，再在研磨机上研磨，研磨至颗粒粒径达到0.9μm，进行灌装即可，在施工中可以加入涂料组合物质量12％的水调节到适合的粘度。
实施例效果：耐盐雾试验：340h；耐碱试验：20％碳酸钠230h；耐酸试验：10％盐酸230h，盐雾试验、耐碱试验、耐酸试验后涂层在锈层上的附着力为一级，无起泡、开裂及脱落现象。
实施例7：
本涂料的组合物按如下组分配比制备而成(质量百分含量)：
其中单体结构式为：
腐蚀抑制剂为含有氟元素的酯，其分子结构为：CF3CONH(CH2)15CH3；
引发剂为：过氧化异丙苯、叔胺、草酸混合物，其质量比为过氧化异丙苯∶叔胺∶草酸＝200∶10∶1；
双键偶联剂结构式
防锈颜料为：2μm磷酸锌与3μm磷酸铝的混合物，质量比为：磷酸锌∶磷酸铝＝1∶10；
滑石粉是粒径为2.3μm的颗粒。
实施方式：将配方量中的苯丙乳液、醇酸树脂、厌氧自交联单体、含双键的偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入配方量的腐蚀抑制剂、防锈颜料和滑石粉，搅拌均匀，再在研磨机上研磨，研磨至颗粒粒径达到1.2μm，进行灌装即可，在施工中可以加入涂料组合物质量22％的水调节到适合的粘度。
实施效果：耐盐雾试验：310h；耐碱试验：20％碳酸钠195h；耐酸试验：10％盐酸225h，盐雾试验、耐碱试验、耐酸试验后涂层在锈层上的附着力为一级，无起泡、开裂及脱落现象。
实施例8：
本涂料的组合物按如下组分配比制备而成(质量百分含量)：
其中单体结构式为
腐蚀抑制剂为含有氟元素的酯，其分子结构为：CF3CONH(CH2)16CH3；
引发剂为过氧化异丙苯、叔胺、草酸混合物，其质量比为过氧化异丙苯∶叔胺∶草酸＝200∶10∶1；
双键偶联剂结构式
防锈颜料为：0.8μm磷酸锌与2.7μm磷酸铝的混合物，质量比为：磷酸锌∶磷酸铝＝1∶5.5；
滑石粉是粒径为1.8μm的颗粒。
实施方式：将配方量中的苯丙乳液、醇酸树脂、厌氧自交联单体、含双键的偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入配方量的腐蚀抑制剂、防锈颜料和滑石粉，搅拌均匀，再在研磨机上研磨，研磨至颗粒粒径达到1.9μm，进行灌装即可，在施工中可以加入涂料组合物质量17％的水调节到适合的粘度。
实施效果：耐盐雾试验：315h；耐碱试验：20％碳酸钠223h；耐酸试验：10％盐酸223h，盐雾试验、耐碱试验、耐酸试验后涂层在锈层上的附着力为一级，无起泡、开裂及脱落现象。
实施例9：
本涂料的组合物按如下组分配比制备而成(质量百分含量)：
其中单体结构式为
腐蚀抑制剂为含有氟元素的酯，其分子结构为：CF3CONH(CH2)17CH3；
引发剂为：过氧化异丙苯、叔胺、草酸混合物，其质量比为过氧化异丙苯∶叔胺∶草酸＝200∶10∶1；
双键偶联剂结构式
防锈颜料为：1.9μm磷酸锌与3.6μm磷酸铝的混合物，质量比为：磷酸锌∶磷酸铝＝1∶9；
滑石粉是粒径为2.7μm的颗粒。
实施方式：将配方量中的苯丙乳液、醇酸树脂、厌氧自交联单体、含双键的偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入配方量的腐蚀抑制剂、防锈颜料和滑石粉，搅拌均匀，再在研磨机上研磨，研磨至颗粒粒径达到2.1μm，进行灌装即可，在施工中可以加入涂料组合物质量14％的水调节到适合的粘度。
实施效果：耐盐雾试验：324h；耐碱试验：20％碳酸钠209h；耐酸试验：10％盐酸209h，盐雾试验、耐碱试验、耐酸试验后涂层在锈层上的附着力为一级，无起泡、开裂及脱落现象。
实施例10
本涂料的组合物按如下组分配比制备而成(质量百分含量)：
其中单体结构式
腐蚀抑制剂为含有氟元素的酯，其分子结构为：CF3CONH(CH2)13CH3；
引发剂为：过氧化异丙苯、叔胺、草酸混合物，其质量比为过氧化异丙苯∶叔胺∶草酸＝200∶10∶1；
双键偶联剂结构式为
防锈颜料为：4um磷酸锌与0.5um磷酸铝的混合物，质量比为：磷酸锌∶磷酸铝＝3∶1；
滑石粉是粒径为4um的颗粒。
实施方式：将配方量中的苯丙乳液、醇酸树脂、厌氧自交联单体、含双键的偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入配方量的腐蚀抑制剂、防锈颜料和滑石粉，搅拌均匀，再在研磨机上研磨，研磨至颗粒粒径达到1.74um，进行灌装即可，在施工中可以加入涂料组合物质量15％的水调节到适合的粘度。
实施效果：耐盐雾试验：310h；耐碱试验：20％碳酸钠230h；耐酸试验：10％盐酸230h，盐雾试验、耐碱试验、耐酸试验后涂层在锈层上的附着力为二级，无起泡、开裂及脱落现象。

Claims (7)

1.一种含厌氧自交联单体的水性涂料组合物，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：
其中，所述的厌氧自交联单体为含有两个以上的双键多缩乙二醇的二甲基丙烯酸酯，其分子结构式为：
其中，n为2～10的数值；所述的含双键的偶联剂的分子结构式为：
其中，n为1～4的数值。
2.根据权利要求1所述的含厌氧自交联单体的水性涂料组合物，其特征在于，所述的防锈颜料为磷酸锌与磷酸铝的混合物，质量比为磷酸锌∶磷酸铝＝(10～1)∶(1～10)。
3.根据权利要求2所述的含厌氧自交联单体的水性涂料组合物，其特征在于，所述的磷酸锌的粒径为0.5～5μm，所述磷酸铝的粒径为0.5～5μm。
4.根据权利要求1所述的含厌氧自交联单体的水性涂料组合物，其特征在于，所述的引发剂包括过氧化异丙苯、叔胺以及草酸，其质量比为：过氧化异丙苯∶叔胺∶草酸＝(200-100)∶10∶1。
5.根据权利要求1所述的含厌氧自交联单体的水性涂料组合物，其特征在于，所述的腐蚀抑制剂为含有氟元素的酯，其分子结构为：CF3CONHR，其中，R为含有10～18的原子的烷基。
6.根据权利要求1所述的含厌氧自交联单体的水性涂料组合物，其特征在于，所述滑石粉的粒径为0.5～5μm。
7.根据权利要求1所述的含厌氧自交联单体的水性涂料组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将配方中配方量的苯丙乳液、醇酸树脂、厌氧自交联单体、含双键的偶联剂和引发剂混合均匀，然后加入配方量的腐蚀抑制剂、防锈颜料和滑石粉，搅拌均匀，再在研磨机上研磨，研磨至颗粒粒径达到0.5～2.5μm，最后包装即得。
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