CN105803448B

CN105803448B - 水性环保腐蚀抑制剂及其制备方法

Info

Publication number: CN105803448B
Application number: CN201610187602.1A
Authority: CN
Inventors: 陈康
Original assignee: Shenzhen Zhongke Hongye Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Zhongke New Material Technology Co ltd
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2018-12-25
Anticipated expiration: 2036-03-29
Also published as: CN105803448A

Abstract

本发明公开一种水性环保腐蚀抑制剂及其制备方法，所述水性环保腐蚀抑制剂成分以质量百分比计包括：铵盐10~20%、有机胺15~20%、磷酸盐5~10%、阴离子乳化剂3~5%、苯三唑5~8%、硅烷5~10%、胺中和剂1~3%、水性稀释剂5~15%以及去离子水25~35%。本发明水性环保腐蚀抑制剂可以作为金属构件的表面的临时防腐剂，能在金属构件表面形成独有的钝化层，有效抑制腐蚀、闪锈。应用非常广泛，能有效抑制水性涂料在铁质底材干燥过程中出现的闪锈现象，解决水性涂料漆膜干燥后短期内遇水返锈问题，能迅速被吸附在金属底材，有效地解决水性涂料在焊缝位置、生铸铁和喷砂铁等金属构件材料上易出现的闪锈问题，对金属基材形成有效保护，装饰性强、能耗低且使用寿命长。

Description

水性环保腐蚀抑制剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性缓腐蚀防锈材料技术领域，具体的说是一种能在金属构件表面能够有效抑制腐蚀、闪锈的水性环保腐蚀抑制剂及其制备方法。

背景技术

在国民经济中，腐蚀造成了大量的资源和能源浪费，全世界每年因腐蚀造成的经济损失为火灾、风灾和地震造成损失的总和。金属结构材料由于自身质量轻、延性好等特点，已成为大空间建筑最主要的结构形式。金属结构具有抗震，抗弯等特性，但在户外气候、日昼温差、作用下，其力学性能会迅速降低，随着钢结构建筑物的迅速发展，钢结构防腐保护技术问题更加突出，所以必须对钢结构进行表面防腐防锈保护，以防止五金构件的机械性能，如屈服点，抗拉及弹性模量等下降。

水性防腐涂料赋予金属构件材料一种全新的表面。一方面它可有效地改善和提高材料和产品的性能（耐蚀，耐磨，装饰性能），确保产品使用的可靠性和安全性，延长使用寿命，节约资源和能源，减少环境污染，另一方面还可赋予材料和器件特殊的物理和化学性能，作为最有效、最经济、应用最普遍的防腐方法，因此受到了国内外广泛地关注和重视。随着建筑、交通、石化、电力等行业的发展，水性防腐涂料的市场需求规模已经仅次于建筑涂料而位居第二位。但水性金属防腐涂料以其涂料在五金构件表面涂覆施工过程中，比如焊缝位置、喷砂铁等除锈后的位置，往往极易引起金属基体产生闪蚀、闪锈或瞬锈，导致涂层防腐性能下降，外观受到严重影响，其力学性能会迅速降低。

目前，传统的溶剂缓蚀剂还存在一些缺点，如成本较高，含有VOC、芳烃、重金属等有害有毒挥发物质，对环境污染严重，某些品种的闪蚀物理性能不够理想等。

因此，研发出一种对基材表面金属涂覆水性涂料时，有效防止和抑制水性涂料产生闪蚀、闪锈，能够有效提高水性金属涂层的耐水性、防腐性能，可以有效地提高涂层的耐腐蚀性能的同时，也可作为水性涂料存储罐内防锈剂，防止和抑制水性涂料在储存、运输过程中对金属储罐衬里产生罐内腐蚀，是亟待解决的问题，这也推动促进水性涂料行业的技术转型升级，达成金属构件行业产能升级的进步。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种水性环保腐蚀抑制剂，有效地解决水性涂料在焊缝位置、生铸铁和喷砂铁等金属构件材料上易出现的闪锈问题，对金属基材形成有效保护，且装饰性强、能耗低且使用寿命长。

本发明所进一步要解决的技术问题在于，提供一种水性环保腐蚀抑制剂的制备方法，能高效、环保地制备出一种能有效地解决水性涂料在焊缝位置、生铸铁和喷砂铁等金属构件材料上易出现的闪锈问题，对金属基材形成有效保护，且装饰性强、能耗低且使用寿命长的水性环保腐蚀抑制剂。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种水性环保腐蚀抑制剂，其成分以质量百分比计包括：铵盐10~20%、有机胺15~20%、磷酸盐5~10%、阴离子乳化剂3~5%、苯三唑5~8%、硅烷5~10%、胺中和剂1~3%、水性稀释剂5~15%以及去离子水25~35%。

进一步地，所述铵盐为喹啉季铵盐。

进一步地，所述有机胺为酮亚胺或酮连氮的一种或其组合。

进一步地，所述磷酸盐为聚磷酸盐。

进一步地，所述阴离子乳化剂为硫酸钠或醇醚磺基琥珀酸盐中的一种或其组合。

进一步地，所述苯三唑为苯并三氮唑。

进一步地，所述硅烷为钛酸盐、锆酸盐或复合羧基磷酸酯其中的一种。

进一步地，所述胺中和剂为二乙醇胺、十二烷基胺或乙醇胺的一种；所述水性稀释剂为异丁醇或乙二醇单丁醚；所述去离子水为去除杂质后的自来水。

另一方面，本发明还提供一种水性环保腐蚀抑制剂的制备方法，其包含以下步骤：

依次加入去离子水、喹啉季铵盐、有机胺、磷酸盐，搅拌均匀，高速分散20~35分钟，加入添加量60%的阴离子乳化剂，高速搅拌预乳化，制备预乳化混合液；在容器中加入剩余的阴离子乳化剂，升温至80~85℃，加入苯三唑，同时加入上述添加量60%的预乳化混合液，加热至90~100℃时开始保温至出现蓝光，反应一段时间之后体系无回流时，开始滴加剩余40%的预乳化混合液，控制温度在80~85℃，用4~4.5小时滴加完毕；4.5小时后，将体系加热升温至100~120℃以上，保温0.5~1小时，降温至40~45℃以下，然后滴入胺中和剂，用有机胺调节其pH达7~9，开始滴加预先计量的硅烷，在10~20滴/分钟的速率滴完毕，保持反应温度在40~90℃，恒温反应2~5小时，然后保温反应25~40分钟，停止加热，降温冷却，即得到水性环保腐蚀抑制剂。

进一步地，所述容器为带有冷凝器、滴加装置、搅拌器和温度计的四口烧瓶。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：本发明水性环保腐蚀抑制剂可以作为金属构件的表面的临时防腐剂，能在金属构件表面形成独有的钝化层，有效抑制腐蚀、闪锈。应用非常广泛，例如：可作为水性涂料存储罐内防锈剂，防止和抑制水性涂料在储存、运输过程中对金属储罐衬里产生罐内腐蚀；可添加于水性涂料，解决水性涂料在涂覆五金基材表面施工时，有效抑制水性涂料在铁质底材干燥过程中出现的闪锈现象，解决水性涂料漆膜干燥后短期内遇水返锈问题，且能够有效地提高涂层的耐腐蚀性能的同时，能迅速被吸附在金属底材，有效地解决水性涂料在焊缝位置、生铸铁和喷砂铁等金属构件材料上易出现的闪锈问题，对金属基材形成有效保护，装饰性强、能耗低且使用寿命长。

而且，与油性腐蚀抑制剂相比，本发明水性环保腐蚀抑制剂是基于改性有机胺的复合体系化合物，使用时不会产生对环境有影响的亚硝酸盐，不含有VOC、芳烃、重金属等有害有毒挥发物质，且用该方法制备的水性环保腐蚀抑制剂添加于水稀释涂料的时候，有效防止和抑制水性涂料产生闪蚀、闪锈，能够有效提高水性金属涂层的耐水性、防腐性能，可以有效地提高涂层的耐腐蚀性能的同时，也可作为水性涂料存储罐内防锈剂，防止和抑制水性涂料在储存、运输过程中对金属储罐衬里产生罐内腐蚀，使得涂料具有带锈转锈功能，在施工的过程中不需要经过复杂的除锈工作即可涂装，既节省能源又减少施工程序，这一点推动促进水性涂料行业的技术转型升级，达成金属构件行业产能升级的进步，对节约能源、保护环境、创造人与自然的和谐关系具有重要意义。

本发明水性环保腐蚀抑制剂制备方法工艺简单，易于实施，以便能高效、节能地制备出水性环保腐蚀抑制剂。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。

本发明提供一种水性环保腐蚀抑制剂，其成分以质量百分比计包括：

铵盐10~20%；

有机胺15~20%；

磷酸盐5~10%；

阴离子乳化剂3~5%；

苯三唑5~8%；

硅烷5~10%；

胺中和剂1~3%；

水性稀释剂5~15%；及

去离子水25~35%。

在具体实施时，所述铵盐为喹啉季铵盐。喹啉季铵盐和有机胺为原料复配的缓蚀抑制剂剂，能耐高温，耐浓盐酸，酸化缓蚀性能优良，协同其他组分，能够赋予金属材料一种全新的表面。一方面，所述缓蚀抑制剂剂可有效地改善和提高材料和产品的耐蚀，耐磨，装饰性能，确保产品使用的可靠性和安全性，延长使用寿命，节约资源和能源，减少环境污染；另一方面还可赋予金属材料和器件特殊的物理和化学性能。

在一个实施例中，所述有机胺为酮亚胺或酮连氮的一种或其组合。该有机胺作为潜扩链剂加到亲水性异氰酸酯基封端预聚物中，当用水分散该混合物时，释放出二元胺与预聚物反应，生成扩链的聚氨酯－脲，该方法制备的腐蚀抑制剂，添加于水稀释涂料的时候，涂料膜层耐水性能非常好。

在一个实施例中，所述磷酸盐为聚磷酸盐。

在一个实施例中，所述阴离子乳化剂为硫酸钠或醇醚磺基琥珀酸盐中的一种或其组合。此类乳化剂不含APEO等非环保类基因，而且具有水浸泡刷洗迁移性，在基材表面形成保护层后，涂覆层中的乳化剂分子会在室外水侵蚀中流失掉，从而使得涂覆层的腐蚀抑制效果更加稳定持久。

在一个实施例中，所述苯三唑为苯并三氮唑。

在一个实施例中，所述硅烷为钛酸盐、锆酸盐或复合羧基磷酸酯其中的一种。

在一个实施例中，所述胺中和剂为二乙醇胺、十二烷基胺或乙醇胺的一种或其组合。

在一个实施例中，所述水性稀释剂为异丁醇或乙二醇单丁醚。

所述去离子水为去除杂质的自来水。

本发明还提供几个具体实施的配方如下表，表中的百分比均为质量百分比。

表1

经实验发现，以上配方虽然在成分上稍有区别，但在性能表现上基本相似。

另一方面，本发明还提供一种上述水性环保腐蚀抑制剂的制备方法，其方法如下：按配方的质量百分比计，依次加入去离子水、喹啉季铵盐、有机胺、磷酸盐，搅拌均匀，高速分散20~35分钟，加入计算量60%阴离子乳化剂，高速搅拌预乳化，制备预乳化混合液；在容器中加入剩余的阴离子乳化剂，升温80~85℃，加入苯三唑，同时加入上述计算量60%预乳化混合液，加热至90~100℃时开始保温至出现蓝光，反应一段时间之体系无回流时，开始滴加剩余40%的预乳化混合液，控制温度在80~85℃，用4~4.5小时滴加完毕；4.5小时后，将体系加热升温至100~120℃以上，保温0.5~1小时，降温至40~45℃以下，然后调入胺中和剂，用有机胺调节其pH达7~9，开始滴加预先计量的硅烷，在10~20滴/分钟的速率滴完毕，保持反应温度在40~90℃，恒温反应2~5小时，然后保温反应25~40分钟，停止加热，降温冷却，即得到水性环保腐蚀抑制剂。

在实施时，所述容器为带有冷凝器、滴加装置、搅拌器和温度计的四口烧瓶。

本发明水性环保腐蚀抑制剂对节约能源、保护环境、创造人与自然的和谐关系具有以下重要意义：

1. 基于改性有机胺的复合体系化合物，不含亚硝酸盐，绿色环保，VOC含量低于50g/L，远低于HJ2537-2014《环境标志产品技术要求水性涂料》要求的80g/L，符合国家绿色建筑要求。

2. 防腐性能突出，钢铁构件防腐蚀性规范对保证建筑物内人的生命安全和财产安全是极为重要的，产品标准状态下，符合GB50212－2002《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》、JG/T224-2007《建筑用钢结构防腐涂料》、JG/T3042-1997《环氧涂层钢筋》等防腐标准。

3. 应用范围广泛，对各种水性稀释涂料相容性特别好，可添加于水性醇酸树脂涂料、水性丙烯酸涂料、水性环氧涂料分散体，有助于干漆膜防腐蚀性能，并防止存放期间的罐腐蚀，阻止水溶性涂料在含铁基材上干燥期间所产生的锈蚀，可赋予材料和器件特殊的物理和化学性能，抑制防止腐蚀效果显著。

4. 基固性好，本发明产品标准状态下，对金属基材形成独有钝化层，除了应有的装饰性效果，还具备抗黄变、耐老化性优良，防止基材破裂，在户外建材、钢构制品要受到紫外线、可见光、氧气和化学物质和微生物的侵蚀，由于本产品具有降低基材的水敏感性的独有防腐蚀效果，可以有效延长金属基材的使用寿命。

5. 抗沾污性好，产品标准状态下，涂覆层的抗沾污、抗化学品性好，具有独特的致密度，保证了良好的耐化学品性。有效实现对被涂覆材质形成具有封闭性强、防腐蚀、耐磨刮、耐酸碱、抗冲击、耐化学品性、阻燃防火的保护层，有效保护等性能都能胜出一筹；封闭状态的金属表面具有独特的致密度，抵抗空气中的污染，如：酸雨、烟雾、粉尘、海边的盐碱等物质侵蚀，充分利用材料间的互补优势，可以实现涂覆基材在光照和潮湿环境下的变色老化性、耐黄变性，对基材的装饰性远远高出其他同类型。

6. 耐水性优异，本发明产品标准状态下，对含铁基材表现出强亲合力促进金属基材对水敏感性下降，以防止闪蚀的产生，有效防止水分渗入基材，用水浸泡后不起泡、不发白、轻微泛白后能够迅速恢复，不会剥落。同时由于它在水中可乳化，所以也可用作临时的腐蚀抑制剂，也单独可用作金属罐腐蚀的抑制剂。

7. 防止基材变形，本发明产品标准状态下，可以作为金属构件的表面的临时防腐剂，对含铁基材表现出强亲合力以防止闪蚀的产生，防止施工后的早期腐蚀，形成一个膜干燥之后起到防蚀作用的钝化层，具有保持基材尺寸及外形稳定性和耐久性的特点。由于昼夜的温差变化，户外基材会发生热胀冷缩等形变，水性环保腐蚀抑制剂对基材有相当程度的保护性，并且能长久的保持。

8. 本发明水性环保腐蚀抑制剂对热、光稳定，不易受紫外线作用而老化，而且具有很低的表面张力，具有很好耐沾污性，且用该方法制备的水性环保腐蚀抑制剂添加于水稀释涂料的时候，使得涂料具有带锈转锈功能，在施工的过程中不需要经过复杂的除锈工作即可涂装，既节省能源又减少施工程序。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims

1.一种水性环保腐蚀抑制剂，其特征在于，所述水性环保腐蚀抑制剂由以下质量百分比的成分组成：铵盐10~20%、有机胺15~20%、磷酸盐5~10%、阴离子乳化剂3~5%、苯三唑5~8%、硅烷5~10%、胺中和剂1~3%、水性稀释剂5~15%以及去离子水25~35%；所述铵盐为喹啉季铵盐；所述有机胺为酮亚胺；所述阴离子乳化剂为醇醚磺基琥珀酸盐；

所述水性环保腐蚀抑制剂的制备方法包含以下步骤：

2.如权利要求1所述的水性环保腐蚀抑制剂，其特征在于，所述磷酸盐为聚磷酸盐。

3.如权利要求1所述的水性环保腐蚀抑制剂，其特征在于，所述胺中和剂为二乙醇胺、十二烷基胺或乙醇胺的一种；所述水性稀释剂为异丁醇或乙二醇单丁醚；所述去离子水为去除杂质后的自来水。

4.如权利要求1~3任一所述的水性环保腐蚀抑制剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包含以下步骤：

5.如权利要求4所述的水性环保腐蚀抑制剂的制备方法，其特征在于，所述容器为带有冷凝器、滴加装置、搅拌器和温度计的四口烧瓶。