CN106883732A - 一种离子改进型防腐蚀金属水性漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离子改进型防腐蚀金属水性漆，它是由重量比为20‑25:1的a组份与固化剂组成的，本发明加入的二氧化硅粒子具有合适的纳米尺寸，能够降低漆膜的孔径，面对腐蚀介质渗透时能够产生较好的阻隔性能，从而提高了漆膜对金属的防腐蚀保护性能，与石油磺酸钡、硅酸钠、磷酸酯一起起到了很好的协同防腐蚀性能。

Description

一种离子改进型防腐蚀金属水性漆及其制备方法

技术领域

本发明属于金属防腐蚀领域，具体涉及一种离子改进型防腐蚀金属水性漆及其制备方法。

背景技术

传统的溶剂型漆中加进了大量的有机溶剂如苯、甲苯、二甲苯等，大多为易燃易爆的有毒物质，长期吸入人体会导致疲劳、丧失记忆以及神经系统疾病，严重者可以致癌。有机挥发物直接排放到大气中，在紫外线的辐射下会产生光化学烟雾、形成酸雨，对大气造成很严重的污染，被认为是大气污染的主要来源之一。随着整个社会对环境保护和劳动保护意识的加强，世界各国相继制定了限制 VOC 排放的法律法规。研究开发资源利用率高、环保无公害防腐漆（如水性防腐漆、高固体分漆、粉末漆等）以代替传统溶剂型防腐漆、以低毒或无毒的长效防锈颜料（如磷酸盐、铁酸盐、偏硼酸盐、铝酸盐、硅酸盐等）代替红丹、铬酸盐等高毒防锈颜料已成为防腐漆的发展趋势；

随着国民经济的发展，工程设施趋向于大型化、永久化，工程造价提高、维修难度加大，采用高防腐效果的半永久性或永久性的保护措施，可以大大降低因维修、重涂所造成的施工费用。因此，以高性能的高档漆代替低档漆不但具有性能上的优势，而且具有经济上的优势。通过对现有树脂进行物理或化学改性、合成新的高性能树脂、高聚物的合金化、这种新型漆具有耐阴极剥离性，可以对金属起到很好的防腐保护效果；

与溶剂型漆相比，水性漆具有诸多优点，如 VOC 含量低、气味低、不易燃烧、使用安全、可用水清洗等。因此人们将环氧树脂进行水性化处理，使之成为水性漆，来满足更高的要求。数十年的研究开发和应用实践证明，水性环氧漆秉承了环氧树脂的诸多优点，对钢材、水泥的附着力优异，收缩率低，对中等酸、碱和其他溶剂有良好的耐蚀性和抗渗透性，能与各种树脂、填料和助剂良好的混溶，配制成一系列常用的防腐蚀漆，可形成一个水性环氧防腐漆的体系；

但与溶剂型漆相比，水性漆的配方复杂，通常包含有多种无机添加剂，而这些无机添加剂会因为与树脂的分散性差，影响到涂膜的稳定性，导致涂膜的性能下降。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的中无机添加剂与树脂的分散性差，造成涂膜的稳定性差的问题，提供一种离子改进型防腐蚀金属水性漆及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种离子改进型防腐蚀金属水性漆，它是由重量比为20-25:1的a组份与固化剂组成的，所述的a组份是由下述重量份的原料制成的：

对甲基苯磺酸1-2、环氧树脂170-200、石油磺酸钡3-4、三氯氧磷4-6、硅酸钠10-13、正硅酸乙酯27-30、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵1-2、蓖麻酸钙3-4、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、植物甾醇2-3、季戊四醇6-8。

所述的固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐。

一种离子改进型防腐蚀金属水性漆的制备方法，包括以下步骤：

（1）取对甲基苯磺酸，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取蓖麻酸钙，加入到其重量40-50倍的、70-76%的乙醇溶液中，搅拌均匀，加入正硅酸乙酯，在46-50℃下保温搅拌2-3小时，与上述对甲基苯磺酸的水溶液混合，缓慢升高温度为80-90℃，保温搅拌20-30分钟，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得羧基化硅溶胶；

（3）取三氯氧磷，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀，加入季戊四醇，送入到反应釜中，加入石油磺酸钡，升高温度为140-150℃，保温搅拌30-40分钟，出料，冷却至常温，得磷化酯溶液；

（4）取氨丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量5-7倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入上述磷化酯溶液，磁力搅拌10-20分钟，蒸馏除去乙醇，得氨化磷酸酯；

（5）取2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，加入到其重量70-90倍的去离子水中，加入植物甾醇，搅拌均匀，得离子分散液；

（6）取上述羧基化硅溶胶，与上述氨化磷酸酯混合，超声3-5分钟，升高温度为60-70℃，加入上述离子分散液，保温搅拌3-4小时，得离子改性防腐分散液；

（7）将环氧树脂、硅酸钠混合，加入到上述离子改性防腐分散液中，1600-2000转/分搅拌20-30分钟，即得所述a组份；

（8）将a组份与固化剂混合，搅拌均匀，涂覆到金属基材表面，在110-120℃下保温固化120-130分钟，即可。

本发明的优点：

本发明采用正硅酸乙酯为前驱体，将得到的溶胶通过对甲基苯磺酸处理，得到羧基化溶胶，然后将三氯氧磷的水解液与季戊四醇混合酯化，再通过氨丙基三乙氧基硅烷处理，得到氨化的磷酸酯，将羧基化溶胶、氨化的磷酸酯混合，通过在离子液体2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的分散中进行交联，得到表面有机化的复合物溶液，最后将环氧树脂分散其中，得到分散性良好的水性环氧分散液；

本发明加入的二氧化硅粒子具有合适的纳米尺寸，能够降低漆膜的孔径，面对腐蚀介质渗透时能够产生较好的阻隔性能，从而提高了漆膜对金属的防腐蚀保护性能，与石油磺酸钡、硅酸钠、磷酸酯一起起到了很好的协同防腐蚀性能；

本发明将二氧化硅通过羧基化后与氨基磷酸酯交联，使其表面充分有机化，提高了其在环氧树脂中的分散性，同时加入的离子液体2,3-环氧丙基三甲基氯化铵进一步改善了各物料间的相容性，有效的提高了成品涂膜的稳定性强度，提高了对金属基材的保护性。

具体实施方式

实施例1

一种离子改进型防腐蚀金属水性漆，它是由重量比为25:1的a组份与甲基六氢邻苯二甲酸酐组成的，所述的a组份是由下述重量份的原料制成的：

对甲基苯磺酸2、环氧树脂200、石油磺酸钡4、三氯氧磷6、硅酸钠13、正硅酸乙酯30、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵2、蓖麻酸钙4、氨丙基三乙氧基硅烷3、植物甾醇3、季戊四醇8。

一种离子改进型防腐蚀金属水性漆的制备方法，包括以下步骤：

（1）取对甲基苯磺酸，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取蓖麻酸钙，加入到其重量50倍的、76%的乙醇溶液中，搅拌均匀，加入正硅酸乙酯，在50℃下保温搅拌3小时，与上述对甲基苯磺酸的水溶液混合，缓慢升高温度为90℃，保温搅拌30分钟，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得羧基化硅溶胶；

（3）取三氯氧磷，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀，加入季戊四醇，送入到反应釜中，加入石油磺酸钡，升高温度为150℃，保温搅拌40分钟，出料，冷却至常温，得磷化酯溶液；

（4）取氨丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量7倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入上述磷化酯溶液，磁力搅拌20分钟，蒸馏除去乙醇，得氨化磷酸酯；

（5）取2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，加入到其重量90倍的去离子水中，加入植物甾醇，搅拌均匀，得离子分散液；

（6）取上述羧基化硅溶胶，与上述氨化磷酸酯混合，超声5分钟，升高温度为70℃，加入上述离子分散液，保温搅拌4小时，得离子改性防腐分散液；

（7）将环氧树脂、硅酸钠混合，加入到上述离子改性防腐分散液中， 2000转/分搅拌30分钟，即得所述a组份；

（8）将a组份与甲基六氢邻苯二甲酸酐混合，搅拌均匀，涂覆到金属基材表面，在120℃下保温固化130分钟，即可。

实施例2

一种离子改进型防腐蚀金属水性漆，它是由重量比为20:1的a组份与甲基六氢邻苯二甲酸酐组成的，所述的a组份是由下述重量份的原料制成的：

对甲基苯磺酸1、环氧树脂170、石油磺酸钡3、三氯氧磷4、硅酸钠10、正硅酸乙酯27、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵1、蓖麻酸钙3、氨丙基三乙氧基硅烷2、植物甾醇2、季戊四醇6。

一种离子改进型防腐蚀金属水性漆的制备方法，包括以下步骤：

（1）取对甲基苯磺酸，加入到其重量20倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取蓖麻酸钙，加入到其重量40倍的、70%的乙醇溶液中，搅拌均匀，加入正硅酸乙酯，在46℃下保温搅拌2小时，与上述对甲基苯磺酸的水溶液混合，缓慢升高温度为80℃，保温搅拌20分钟，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得羧基化硅溶胶；

（3）取三氯氧磷，加入到其重量20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入季戊四醇，送入到反应釜中，加入石油磺酸钡，升高温度为140℃，保温搅拌30分钟，出料，冷却至常温，得磷化酯溶液；

（4）取氨丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量5倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入上述磷化酯溶液，磁力搅拌10分钟，蒸馏除去乙醇，得氨化磷酸酯；

（5）取2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，加入到其重量70倍的去离子水中，加入植物甾醇，搅拌均匀，得离子分散液；

（6）取上述羧基化硅溶胶，与上述氨化磷酸酯混合，超声3分钟，升高温度为60℃，加入上述离子分散液，保温搅拌3小时，得离子改性防腐分散液；

（7）将环氧树脂、硅酸钠混合，加入到上述离子改性防腐分散液中，1600转/分搅拌20分钟，即得所述a组份；

（8）将a组份与固化剂混合，搅拌均匀，涂覆到金属基材表面，在110℃下保温固化120分钟，即可。

性能测试：

将本发明的制备的漆膜在3.5wt%的氯化钠溶液中浸泡3天，测得漆膜的剪切强度为19-24MPa；在10wt%的盐酸溶液中浸泡3天，测得漆膜的剪切强度为19-22MPa；在10wt%的氢氧化钠溶液中浸泡3天，测得漆膜的剪切强度为18-21MPa；

对比例：

将传统的环氧树脂漆在金属基材表面形成的漆膜在3.5wt%的氯化钠溶液中浸泡3天，测得漆膜的剪切强度为10-12MPa；在10wt%的盐酸溶液中浸泡3天，测得漆膜的剪切强度为9-12MPa；在10wt%的氢氧化钠溶液中浸泡3天，测得漆膜的剪切强度为9-11MPa。

可以看出本发明的漆膜具有更好的稳定性强度。

Claims (3)

1.一种离子改进型防腐蚀金属水性漆，其特征在于，它是由重量比为20-25:1的a组份与固化剂组成的，所述的a组份是由下述重量份的原料制成的：

对甲基苯磺酸1-2、环氧树脂170-200、石油磺酸钡3-4、三氯氧磷4-6、硅酸钠10-13、正硅酸乙酯27-30、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵1-2、蓖麻酸钙3-4、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、植物甾醇2-3、季戊四醇6-8。

2.根据权利要求1所述的一种离子改进型防腐蚀金属水性漆，其特征在于，所述的固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐。

3.一种如权利要求1、2所述的离子改进型防腐蚀金属水性漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取对甲基苯磺酸，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取蓖麻酸钙，加入到其重量40-50倍的、70-76%的乙醇溶液中，搅拌均匀，加入正硅酸乙酯，在46-50℃下保温搅拌2-3小时，与上述对甲基苯磺酸的水溶液混合，缓慢升高温度为80-90℃，保温搅拌20-30分钟，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得羧基化硅溶胶；

（3）取三氯氧磷，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀，加入季戊四醇，送入到反应釜中，加入石油磺酸钡，升高温度为140-150℃，保温搅拌30-40分钟，出料，冷却至常温，得磷化酯溶液；

（4）取氨丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量5-7倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入上述磷化酯溶液，磁力搅拌10-20分钟，蒸馏除去乙醇，得氨化磷酸酯；

（5）取2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，加入到其重量70-90倍的去离子水中，加入植物甾醇，搅拌均匀，得离子分散液；

（6）取上述羧基化硅溶胶，与上述氨化磷酸酯混合，超声3-5分钟，升高温度为60-70℃，加入上述离子分散液，保温搅拌3-4小时，得离子改性防腐分散液；

（7）将环氧树脂、硅酸钠混合，加入到上述离子改性防腐分散液中，1600-2000转/分搅拌20-30分钟，即得所述a组份；

（8）将a组份与固化剂混合，搅拌均匀，涂覆到金属基材表面，在110-120℃下保温固化120-130分钟，即可。