CN104449201A - 一种防锈涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防锈涂料，该涂料包括重量比为5∶1的A组分和B组分，按重量份计，A组分包括：第一环氧树脂18-22份、第二环氧树脂18-24份、磁铁粉10-15份、氧化铁红2-10份、磷酸锌3-6份、锌粉1-6份、分散剂0.1-0.2份、助剂0.2-0.3份和稀释剂12-15份；B组分包括：第一胺类固化剂56-62份、第二胺类固化剂12-18份和乙醇20-30份。上述防锈涂料，采用了两种不同的环氧树脂和固化剂，交联固化成膜。其成膜机理为胺类固化剂中含有活波的H+，可在常温下与环氧树脂中的环氧基反应，并交联成网状结构，该网状结构致密而坚硬，防腐性能好，附着力强，耐化学性能突出。

Description

一种防锈涂料
技术领域
本发明涉及涂料，特别是涉及防锈涂料及其制备方法。
背景技术
在高温高湿地区，当空气质量不好时，空气中常含有二氧化碳、二氧化硫等，下雨易造成金属件的腐蚀。因此，常在金属件上涂覆防锈涂料，以保护金属件免遭腐蚀。
一般地，采用防腐环氧铁红底漆对金属件进行保护，该环氧铁红底漆包括改性脂肪胺环氧固化剂、改性环氧树脂、环氧树脂、涂料助剂、铁红防腐颜料、重防腐颜料及填料、附着力促进剂、环氧稀释剂。
上述环氧铁红防腐底漆，防锈性能并不十分理想，不能满足客户对高防腐性能的需求。
发明内容
基于此，有必要提供一种防锈性能好的防锈涂料及其制备方法。
一种防锈涂料，包括重量比为5:1的A组分和B组分，按重量份计，A组分包括以下组分：
第一环氧树脂18-22份、第二环氧树脂18-24份、磁铁粉10-15份、氧化铁红2-10份、磷酸锌3-6份、锌粉1-6份、分散剂0.1-0.2份、助剂0.2-0.3份和稀释剂12-15份；
B组分包括以下组分：
第一胺类固化剂56-62份、第二胺类固化剂12-18份和乙醇20-30份；
所述第一环氧树脂的分子量为470g/mol-480g/mol，所述第二环氧树脂的分子量为900g/mol-910g/mol；
所述第一胺类固化剂的活泼氢当量是29，所述第二胺类固化剂的活泼氢当量为280。
在其中一个实施例中，所述A组分还包括0.5-1重量份的第三环氧树脂，所述第三环氧树脂的分子量为1400-1410g/mol。
在其中一个实施例中，所述A组分还包括0.5-0.7重量份的改性膨润土和0.2-0.4份的纳米二氧化硅。
在其中一个实施例中，所述A组分包括：
第一环氧树脂20份、第二环氧树脂20份、第三环氧树脂0.7份、磁铁粉12.5份、氧化铁红6份、磷酸锌4.5份、锌粉3.5份、分散剂0.15份、改性膨润土0.6份、纳米二氧化硅0.3份、聚乙烯醇缩丁醛树脂0.3份、助剂0.15份和稀释剂12份；
B组分包括： 
第一胺类固化剂60份、第二胺类固化剂15份和乙醇25份。
在其中一个实施例中，所述助剂选自聚乙烯醇缩丁醛、三聚氰胺甲醛树脂和有机硅改性树脂中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述第一胺类固化剂为己二胺，所述第二胺类固化剂为聚酰胺。
上述防锈涂料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，将18-22份第一环氧树脂、10-15份磁铁粉、5-8份氧化铁红、磷酸锌3-6份、锌粉3-4份和0.1-0.2份分散剂，球磨分散至细度达到35微米，出料，得到混合物，并将所述混合物倒入调浆桶中；
向所述调浆桶中加入12-15份稀释剂、18-24份第二环氧树脂，搅拌均匀，当粉度达到旋转粘度为4000厘泊时，出料，得到组分A；
称取56-62份第一胺类固化剂，在搅拌下，加入20-30份乙醇和12-18份第二胺类固化剂，搅拌均匀，得到组分B；
将所述组分A和所述组分B按照重量比为5:1混合，得到防锈涂料。
在其中一个实施例中，在所述得到混合物的步骤中，在所述得到混合物的步骤中，还有向所述调浆桶中加入32-40重量份的第三环氧树脂的步骤。
在其中一个实施例中，在所述得到组分A的步骤中，在得到所述混合物的步骤中，还有将入0.5-0.7重量份的改性膨润土加入二甲苯中搅拌后，加入乙醇， 并和所述混合物球磨的步骤。
本发明的目的是通过以下方式实现的：
一、涂料行业对于涂膜的附着力等指标，完全依赖于成膜物质树脂来决定。对于颜料考虑比较少，主要对于颜料考虑，选择颜色、防腐、施工性能等。本发明采用磁铁粉作为颜料，它对钢铁有极强的吸附力，从而提高了涂膜的附着力。另一方面，通过采用不同分子量的环氧树脂合理搭配，克服了选择单一树脂的弊端。通过选用磁铁粉作为颜料以及不同分子量的环氧树脂，使得得到的防锈涂料附着力好，柔韧性、冲击强度等机械性能指标得到了很大的提升。
二、防腐性能问题
对于环氧树脂，由于采用不同分子量的第一环氧树脂和第二环氧树脂以及不同胺值的第一胺类固化剂和第二胺类固化剂，通过胺类分子中活泼的H+，在常温下与环氧树脂中的环氧基反应，而交联成为网状结构，涂膜致密而坚硬，化学性能优异。同时，在颜料方面采用既有物理性防锈的氧化铁，又有化学性防锈的磷酸锌，同时还加有具有电化学性保护作用的颜料锌粉，在形成电极时，涂膜形成阳极，金属成为阴极而受到保护。通过选择物理性防锈颜料，采用化学性防锈颜料，同时选取具有电化学性能的锌粉等三项措施，能充分发挥三者优势，使涂膜的防腐性能得到极大的提升。如涂膜耐盐水性与同类涂料比较，由7天延长到30天以上。
此外，本发明还对防锈涂料的其他功能进行了研究，具体如下：
1、可焊接技术 
本发明的防锈涂料，使用后不再经焊接这道工艺。在特殊场合，也作为车间底漆使用，这样就要求这种底漆具备这种功能。因此，在防锈涂料配方中加入了能使焊接性能增强的特殊成膜物质聚乙烯醇缩丁醛。在颜料方面，锌粉也具有这种功能。这种防锈涂料的焊接性能优异，烧伤宽度小，在焊接时，烧伤半径小于等于20毫米。
2、高固体份技术
涂料固体份高低直接影响到一次成膜的厚度，且对环境有直接的影响。本发明在选材方面采用高固体份技术，这样就减少了有机溶剂的排放，严格控制 了WOC的排放，对环境友好，其中WOC代表环保排放中有机溶剂(不油溶剂)、环保检测指标。
3、流变控制技术
本发明的防锈涂料不沉淀、触变性能好，适用于高压无气喷涂，一次成膜厚度可达100微米到数百微米。这是由于在防锈涂料组分中加入了触变性能好的膨润土及纳米级二氧化硅，所以本发明的防锈涂料触变性能好，施工后涂料不流挂。
本发明的防锈涂料的制备方法是基于以下工艺研究做出的：
1、纳米二氧化硅
众所周知，二氧化硅由于带中性，结构及性能稳定，但当达到纳米级以后，表面积很大，在涂料中作为一种触变剂，对涂膜而言是种增强剂。加入适当纳米二氧化硅后，涂料的触变性能立即体现出来，由于价格高，本发明中的纳米二氧化硅与价格低的改性膨润土配合使用。这种涂料静止时，粘度很大，涂料在储存过程中不沉淀，在激烈搅拌情况下，立即变稀，这样对施工后涂料不流挂有极大的改善。
对于加入工艺我们进行深入探讨与研究和实践，为了使其功能充分发挥出来，加入方式必须依次分散，不然会结块，同时出现絮凝，从涂料中分离出来，失去效果。分散步骤是：将纳米二氧化硅称取配方量后，在配料桶中加入稀释剂与少量环氧树脂，在搅拌情况下，慢慢加入纳米二氧化硅，再高速搅拌十分钟，使其均匀透心，无颗粒成胶状，再加入调浆桶中，和其他料一起搅拌。
2、改性膨润土 
改性膨润土加入方式和次序，对防锈涂料的质量影响很大，本发明对于工艺进行了深入的研究与实践；步骤是：在搅拌桶中加入二甲苯，搅拌情况下，慢慢加入改性膨润土，搅拌约5分钟，加入乙醇，立即成为浆糊状。再与其他料一起分散。二甲苯与乙醇顺序错位，就出现胶粒状，分散困难。如不配成浆状进入球磨机，稠度很大，影响球磨机分散速度，同时对涂料储存稳定性也影响很大。
3、聚乙烯醇缩丁醛
在防锈涂料中加入稀释剂，在搅拌情况下，缓缓加入聚乙烯醇缩丁醛搅拌约10分钟使其成为浆状再进入调浆桶。
上述防锈涂料，采用了两种不同的环氧树脂和固化剂，交联固化成膜。其成膜机理为胺类固化剂中含有活波的H+，可在常温下与环氧树脂中的环氧基反应，并交联成网状结构，该网状结构致密而坚硬，附着力强，耐化学性能突出。
上述防锈涂料，采用不同分子量的第一环氧树脂和第二环氧树脂，克服了采用单一环氧树脂带来的弊端，第一环氧树脂的成膜必须采用固化剂才能干燥，干燥后涂膜耐溶剂性能好、抗化学性能和抗盐水性好，硬度高。第二环氧树脂涂膜弹性好、机械性能好、柔韧性佳、抗冲击。
采用磁铁粉作为颜料，其化学名为Fe3O4，该颜料对钢铁的吸附力好，加入氧化铁，可以调整磁铁粉的颜色，同时提高了涂膜的透气性。氧化铁红可以实现物理防锈，而磷酸锌可以实现化学防锈，同时加有具有电化学保护作用的锌粉，在形成电极时，涂膜形成阳极，金属成为阴极而得到保护，提高了涂膜的整体防腐蚀性能以及防锈性能。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一实施方式的防锈涂料，包括重量比为5:1的A组分和B组分，按重量份计，A组分包括以下组分：
第一环氧树脂18-22份、第二环氧树脂18-24份、磁铁粉10-15份、氧化铁红2-10份、磷酸锌3-6份、锌粉1-6份、分散剂0.1-0.2份、助剂0.2-0.3份和稀释剂12-15份；
其中，第一环氧树脂与第二环氧树脂的分子量不同，采用混合的环氧树脂，可以克服采用单一树脂的缺陷，提高防锈涂料的附着力。在本发明中，第一环 氧树脂为缩水醚类环氧树脂(E44树脂)，第二环氧树脂为双酚A环氧树脂(E20)。所述第一环氧树脂的分子量为470g/mol-480g/mol，所述第二环氧树脂的分子量为900g/mol-910g/mol。
磁铁粉即Fe3O4，其在防锈涂料中作为颜料，而该颜料对钢铁的吸附力较好，由于磁铁粉的颜色较深，近似黑色，加入一定量的氧化铁红，在改善颜色的同时，也提高了涂料的透气性。
加入聚乙烯醇缩丁醛树脂能够增强防锈涂料的焊接性能，使其可以用作车间底漆。
分散剂、助剂和稀释剂为本领域涂料中常用的分散剂、助剂和稀释剂。
在本实施例中，A组分还包括0.5-1重量份的第三环氧树脂。即在防锈涂料中加入与第一环氧树脂和第二环氧树脂不同分子量的第三环氧树脂，能够提高防锈涂料的成膜性能。本实施例中，第三环氧树脂为质量分数为E-12树脂液。第三环氧树脂的分子量为1400-1410g/mol。
B组分包括以下组分：
第一胺类固化剂56-62份、第二胺类固化剂12-18份和乙醇20-30份。其中，第一胺类固化剂的活泼氢当量是29，第二胺类固化剂的活泼氢当量为280。在本实施例中，第一胺类固化剂为己二胺，第二胺类固化剂为聚酰胺。
上述防锈涂料的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，将18-22份第一环氧树脂、10-15份磁铁粉、5-8份氧化铁红、磷酸锌3-6份、锌粉3-4份和0.1-0.2份分散剂，球磨分散至细度达到35微米，出料，得到混合物，并将所述混合物倒入调浆桶中；
向所述调浆桶中加入12-15份稀释剂、18-24份第二环氧树脂，搅拌均匀，当粉度达到旋转粘度为4000厘泊时，出料，得到组分A；
称取56-62份第一胺类固化剂，在搅拌下，加入20-30份乙醇和12-18份第二胺类固化剂，搅拌均匀，得到组分B；
将所述组分A和所述组分B按照重量比为5:1混合，得到防锈涂料。
以下以具体实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
一种防锈涂料，包括重量比为5:1的A组分和B组分，按重量份计，A组分包括：
E44树脂(第一环氧树脂)18份、质量分数为60％的E20树脂(第二环氧树脂)18份、磁铁粉10份、氧化铁红2份、磷酸锌3份、锌粉1份、分散剂0.1份、助剂0.2份和稀释剂12份；
B组分包括： 
己二胺(第一胺类固化剂)56份，651聚酰胺(第二胺类固化剂)12份，乙醇20份。
上述防锈涂料的制备方法，包括以下步骤：
将18份E44树脂、、10份磁铁粉、5份氧化铁红、3份磷酸锌、3份锌粉和0.1份分散剂，搅拌至细度达到35微米，出料，得到混合物并倒入调料桶；
向所述调料桶中加入0.2份助剂、0.2份E20树脂和1份稀释剂，搅拌均匀，当粉度达到旋转粘度为4000厘泊时，出料，得到组分A；
称取56份己二胺，在搅拌下，加入20乙醇和12份651聚酰胺，搅拌均匀，得到组分B；
将所述组分A和所述组分B按照重量比为5:1混合，得到防锈涂料。
实施例2
一种防锈涂料，包括重量比为5:1的A组分和B组分，按重量份计，A组分包括：
E44树脂(第一环氧树脂)18份E20树脂(第二环氧树脂)24份、磁铁粉15份、氧化铁红10份、磷酸锌6份、锌粉6份、分散剂0.2份、助剂0.3份和稀释剂15份；
B组分包括： 
己二胺(第一胺类固化剂)62份，651聚酰胺(第二胺类固化剂)18份，乙醇30份。
上述防锈涂料的制备方法，包括以下步骤：
将E44树脂、磁铁粉、氧化铁红、磷酸锌、锌粉和分散剂，搅拌至细度达 到35微米，出料，得到混合物，倒入调浆桶中；
向所述浆糊物中加入助剂、E20树脂和稀释剂，搅拌均匀，当粉度达到旋转粘度为4000厘泊时，出料，得到组分A；
称取62份己二胺，在搅拌下，加入30乙醇和18份651聚酰胺，搅拌均匀，得到组分B；
将所述组分A和所述组分B按照重量比为5:1混合，得到防锈涂料。
实施例3
一种防锈涂料，包括重量比为5:1的A组分和B组分，按重量份计，A组分包括：
E44树脂(第一环氧树脂)20份、60％的E20树脂液(第二环氧树脂)20份、E12树脂0.7份(第三环氧树脂)、磁铁粉12.5份、氧化铁红6份、磷酸锌4.5份、锌粉3.5份、分散剂0.15份、R972(纳米二氧化硅)0.3份、881-B(改性膨润土)0.6份、助剂0.15份、稀释剂12份、聚乙烯缩丁醛树脂0.3份、582-2树脂36份、E12树脂(第三环氧树脂)0.3份、ES-06树脂1份、582-2树脂1份、有机硅改性树脂0.1份；
B组分包括： 
己二胺(第一胺类固化剂)60份，651聚酰胺(第二胺类固化剂)15份，乙醇25份。
上述防锈涂料的制备方法，包括以下步骤：
向磷酸锌、锌粉、磁铁粉、磁铁粉中加入E44树脂，加入分散剂，搅拌，得到混合物，采用齿轮泵将上述混合物加入球磨机中；
称取二甲苯，在不断搅拌下，加入881-B，搅拌均匀，加入乙醇，得到浆糊物，将所述浆糊物加入球磨机中，球磨，研磨分数至细度达到35微米，出料，加入调浆桶中；
向所述调浆桶中加入稀释剂、E12树脂；将聚乙烯缩丁醛采用稀释剂稀释，并搅拌后加入所述调浆桶中；
将60％的E20树脂液采用稀释剂稀释，搅拌后加入所述调浆桶；
向所述调浆桶中加入ES-06树脂和582-2树脂，搅拌分散均匀，当粉度达到旋转粘度为4000厘泊、细度达到35微米时，出料，过滤包装得到组分A；
称取56份己二胺，在搅拌下，加入20乙醇和12份651聚酰胺，搅拌均匀，得到组分B；
将所述组分A和所述组分B按照重量比为5:1混合，得到防锈涂料。
对实施例3的防锈涂料进行检测，检测结果如下：
1、粘度(3#转子，6rpm，25℃)，cp≥4000；
2、干燥时间(25±1℃)，表干时间≤6小时，实干≤18小时；
3、附着力(画圈法)等级：一级； 
4、细度(刮板细度剂)≤40微米；
5、冲击强度：50公斤/厘米；
6、固体含量：不小于70％。
7、耐盐水性：3％NaCl，25℃，30天，不起泡，不生锈，不脱落。
将实施例3的防锈涂料与对比例的底漆进行性能对比，其中，对比例的底漆包括改性脂肪胺环氧固化剂、改性环氧树脂、环氧树脂、涂料助剂、铁红防腐颜料、重防腐颜料及填料、附着力促进剂、环氧稀释剂，对比结果如表1所示：
表1 实施例3的防锈涂料与对比文件的底漆性能对比表
由表1可以看出，实施例3的防锈涂料附着力好，固体含量高，对环境友好，耐盐水性可达到31天。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种防锈涂料，其特征在于，包括重量比为5:1的A组分和B组分，按重量份计，A组分包括以下组分：
第一环氧树脂18-22份、第二环氧树脂18-24份、磁铁粉10-15份、氧化铁红2-10份、磷酸锌3-6份、锌粉1-6份、分散剂0.1-0.2份、助剂0.2-0.3份和稀释剂12-15份；
B组分包括以下组分：
第一胺类固化剂56-62份、第二胺类固化剂12-18份和乙醇20-30份；
所述第一环氧树脂的分子量为470g/mol-480g/mol，所述第二环氧树脂的分子量为900 g/mol -910 g/mol；
所述第一胺类固化剂的活泼氢当量是29，所述第二胺类固化剂的活泼氢当量为280。
2.根据权利要求1所述的防锈涂料，其特征在于，所述A组分还包括0.5-1重量份的第三环氧树脂，所述第三环氧树脂的分子量为1400-1410 g/mol。
3.根据权利要求1所述的防锈涂料，其特征在于，所述A组分还包括0.2-0.5重量份的聚乙烯醇缩丁醛树脂。
4.根据权利要求1所述的防锈涂料，其特征在于，所述A组分还包括0.5-0.7重量份的改性膨润土和0.2-0.4份的纳米二氧化硅。
5.根据权利要求1-4任一项所述的防锈涂料，其特征在于，所述A组分包括：
第一环氧树脂20份、第二环氧树脂20份、第三环氧树脂0.7份、磁铁粉12.5份、氧化铁红6份、磷酸锌4.5份、锌粉3.5份、分散剂0.15份、改性膨润土0.6份、纳米二氧化硅0.3份、聚乙烯醇缩丁醛树脂0.3份、助剂0.15份和稀释剂12份；
B组分包括：
第一胺类固化剂60份、第二胺类固化剂15份和乙醇25份。
6.根据权利要求1所述的防锈涂料，其特征在于，所述助剂选自聚乙烯醇缩丁醛、三聚氰胺甲醛树脂和有机硅改性树脂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的防锈涂料，其特征在于，所述第一胺类固化剂为己二胺，所述第二胺类固化剂为聚酰胺。
8.一种防锈涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按重量份计，将18-22份第一环氧树脂、10-15份磁铁粉、5-8份氧化铁红、磷酸锌3-6份、锌粉3-4份和0.1-0.2份分散剂，球磨分散至细度达到35微米，出料，得到混合物，并将所述混合物倒入调浆桶中；
向所述调浆桶中加入12-15份稀释剂、18-24份第二环氧树脂，搅拌均匀，当粉度达到旋转粘度为4000厘泊时，出料，得到组分A；
称取56-62份第一胺类固化剂，在搅拌下，加入20-30份乙醇和12-18份第二胺类固化剂，搅拌均匀，得到组分B；
将所述组分A和所述组分B按照重量比为5:1混合，得到防锈涂料。
9.根据权利要求8所述的防锈涂料的制备方法，其特征在于，在所述得到混合物的步骤中，还有向所述调浆桶中加入0.5-1重量份的第三环氧树脂的步骤。
10.根据权利要求8或9所述的防锈涂料的制备方法，其特征在于，在所述得到组分A的步骤中，在得到所述混合物的步骤中，还有将入0.5-0.7重量份的改性膨润土加入二甲苯中搅拌后，加入乙醇，并和所述混合物球磨的步骤。
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