CN107216696A - 一种水性无机富锌底漆及其制备方法 - Google Patents

一种水性无机富锌底漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性无机富锌底漆，其特征在于，由以下质量份各组分制得：水性改性丙烯酸树脂乳液18‑22份，水玻璃硅酸钠85‑95份，锌粉155‑165份，磷铁粉35‑45份；其中，所述水性改性丙烯酸树脂乳液由以下质量份各组分制得：功能性单体22‑27份，丙烯酸丁酯7‑9份，甲基丙烯酸甲酯15.5‑17份，过硫酸钠0.4‑0.6份，乳化剂0‑2份，水45‑50份。本发明中水性无机富锌底漆耐候性好，使用效果优于传统溶剂型环氧树脂底漆，可有效减少施工成本，便于户外设备的长期维护。

Description

一种水性无机富锌底漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工领域，特别是，涉及一种水性无机富锌底漆及其制备方法。
背景技术
钢、铝合金等长期暴露在空气或腐蚀液体中，容易被氧气或电解质溶液腐蚀，导致结构强度下降，严重影响外观及使用寿命。目前，国内钢结构防腐涂料底漆主要是溶剂型环氧树脂底漆，由于环氧树脂中含有芳香醚键，漆膜经日光(紫外线)照射后易降解断链脱落粉化，户外使用时耐候性较差，往往需要定期重新喷涂，施工成本高，给长期维护带来不便。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水性无机富锌底漆，其耐候性好，使用效果优于传统溶剂型环氧树脂底漆，可有效减少施工成本，便于户外设备的长期维护。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种水性无机富锌底漆，由以下质量份各组分制得：
其中，所述水性改性丙烯酸树脂乳液由以下质量份各组分制得：
其中，所述功能性单体的结构式为基团P为将聚醚PPG800结构式简写为OH-R-OH，基团R取自聚醚PPG800。
优选的，所述水玻璃硅酸钠的模数≥3.5。
优选的，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
本发明还包括一种水性无机富锌底漆的制备方法，包括：
S101.功能性单体的制备：将聚醚PPG800和二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，制得端羟基聚合度为3的弹性体，将弹性体与顺丁烯二酸酐进行反应，制得功能性单体；
S102.水性改性丙烯酸树脂乳液的制备，包括：
a)将乳化剂和部分水加入反应釜内搅拌均匀，升温至78-82℃，并保温；
b)将过硫酸钠溶解于剩余水中制得过硫酸钠水溶液，并滴加部分过硫酸钠水溶液至反应釜中；
c)将功能性单体、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯混合均匀后备用；
d)保持反应釜温度78-82℃不变，将步骤c)中混合均匀的混合物在1.5-2.5h内全部滴加入反应釜中，滴加过程中补加过硫酸钠水溶液，滴加完成后保温0.5-1h再加入余下的过硫酸钠水溶液并保温1.5-2.5h后，冷却过滤，即得水性改性丙烯酸树脂乳液；
S103.水性无机富锌底漆的制备：按照配比，将水性改性丙烯酸树脂乳液和水玻璃硅酸钠混合均匀制得组分A，将锌粉和磷铁粉混合均匀制得组分B，将组分A和组分B按质量比1:2-3混合均匀后，即得水性无机富锌底漆。
进一步的，所述步骤S101中，将聚醚PPG800和二苯基甲烷二异氰酸酯按摩尔比3:2进行反应，制得端羟基聚合度为3的弹性体，其反应方程式为：，制得的弹性体简写OH-P-OH；将弹性体与顺丁烯二酸酐按摩尔比2:1进行反应，制得功能性单体，其反应方程式为：
进一步的，所述步骤b)中，滴加部分过硫酸钠水溶液至反应釜中具体为，将过硫酸钠水溶液均分为4-6份，向反应釜中加入其中1份，其余备用。
进一步的，所述步骤d)中，滴加过程中补加过硫酸钠水溶液具体为，每0.5h补加1份过硫酸钠水溶液。
进一步的，所述步骤S102中，过硫酸钠水溶液均分为5份，混合物在2h内全部滴加入反应釜中。
进一步的，所述步骤S103中，组分A中固含量为30％-40％。
进一步的，所述步骤S103中，制得的水性无机富锌底漆的干膜中金属锌的含量≥70％。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明中水性无机富锌底漆由水性改性丙烯酸树脂乳液和无机硅酸盐(水玻璃硅酸钠)水溶液为主要粘接树脂，耐候性好，不涂面漆即达到耐候性1000℃，涂层防腐性能和耐候性使用效果均优于传统溶剂型环氧树脂底漆，可有效减少施工成本，便于户外设备的长期维护。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明包括一种水性无机富锌底漆，由以下质量份各组分制得：水性改性丙烯酸树脂乳液18-22份，水玻璃硅酸钠85-95份，锌粉155-165份，磷铁粉35-45份；其中，所述水性改性丙烯酸树脂乳液由以下质量份各组分制得：功能性单体22-27份，丙烯酸丁酯7-9份，甲基丙烯酸甲酯15.5-17份，过硫酸钠0.4-0.6份，乳化剂0-2份，水45-50份，其中，所述功能性单体的结构式为 基团P为将聚醚PPG800结构式简写为OH-R-OH，基团R取自聚醚PPG800。
具体的，所述水玻璃硅酸钠的模数≥3.5，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
实施例1
制备水性无机富锌底漆S-01
S101.功能性单体的制备：将3mol聚醚PPG800和2mol二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，制得端羟基聚合度为3的弹性体，其反应方程式为：，制得的弹性体简写OH-P-OH；将2mol弹性体与1mol顺丁烯二酸酐进行反应，制得功能性单体，其反应方程式为：
S102.水性改性丙烯酸树脂乳液的制备，包括：
a)将0.2g烷基酚聚氧乙烯醚和30g水加入反应釜内搅拌均匀，升温至78℃，并保温；
b)将0.4g过硫酸钠溶解于15g水中制得过硫酸钠水溶液，并将过硫酸钠水溶液均分为4份，向反应釜中加入其中1份；
c)将22g功能性单体、9g丙烯酸丁酯、16.3g甲基丙烯酸甲酯混合均匀后备用；
d)保持反应釜温度78℃不变，将步骤c)中混合均匀的混合物在1.5h内全部滴加入反应釜中，滴加过程中，每0.5h补加1份过硫酸钠水溶液，滴加完成后保温0.5h再加入余下的过硫酸钠水溶液并保温1.5h后，冷却过滤，即得水性改性丙烯酸树脂乳液；
S103.水性无机富锌底漆的制备：按照配比，将18g水性改性丙烯酸树脂乳液和90g水玻璃硅酸钠(模数≥3.5)混合均匀制得组分A，组分A中固含量 ≥30％，将155g锌粉和35g磷铁粉混合均匀制得组分B，将组分A和组分B按质量比1:2混合均匀后，即得水性无机富锌底漆，制得的水性无机富锌底漆的干膜中金属锌的含量≥70％。
实施例2
制备水性无机富锌底漆S-02
S101.功能性单体的制备：将3mol聚醚PPG800和2mol二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，制得端羟基聚合度为3的弹性体，其反应方程式为：，制得的弹性体简写OH-P-OH；将2mol弹性体与1mol顺丁烯二酸酐进行反应，制得功能性单体，其反应方程式为：
S102.水性改性丙烯酸树脂乳液的制备，包括：
a)将45g水加入反应釜内，升温至80℃，并保温；
b)将0.4g过硫酸钠溶解于5g水中制得过硫酸钠水溶液，并将过硫酸钠水溶液均分为4份，向反应釜中加入其中1份；
c)将23g功能性单体、8g丙烯酸丁酯、15.5g甲基丙烯酸甲酯混合均匀后备用；
d)保持反应釜温度80℃不变，将步骤c)中混合均匀的混合物在1.5h内全部滴加入反应釜中，滴加过程中，每0.5h补加1份过硫酸钠水溶液，滴加完成后保温0.5h再加入余下的过硫酸钠水溶液并保温1.5h后，冷却过滤，即得水性改性丙烯酸树脂乳液；
S103.水性无机富锌底漆的制备：按照配比，将18g水性改性丙烯酸树脂乳液和85g水玻璃硅酸钠(模数≥3.5)混合均匀制得组分A，组分A中固含量≥30％，将155g锌粉和38g磷铁粉混合均匀制得组分B，将组分A和组分B按质量比1:2混合均匀后，即得水性无机富锌底漆，制得的水性无机富锌底漆的干膜中金属锌的含量≥70％。
实施例3
制备水性无机富锌底漆S-03
S101.功能性单体的制备：将3mol聚醚PPG800和2mol二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，制得端羟基聚合度为3的弹性体，其反应方程式为：，制得的弹性体简写OH-P-OH；将2mol弹性体与1mol顺丁烯二酸酐进行反应，制得功能性单体，其反应方程式为：
S102.水性改性丙烯酸树脂乳液的制备，包括：
a)将1g烷基酚聚氧乙烯醚和40g水加入反应釜内搅拌均匀，升温至80℃，并保温；
b)将0.5g过硫酸钠溶解于10g水中制得过硫酸钠水溶液，并将过硫酸钠水溶液均分为5份，向反应釜中加入其中1份；
c)将25g功能性单体、9g丙烯酸丁酯、17g甲基丙烯酸甲酯混合均匀后备用；
d)保持反应釜温度80℃不变，将步骤c)中混合均匀的混合物在2h内全部滴加入反应釜中，滴加过程中，每0.5h补加1份过硫酸钠水溶液，滴加完成后保温1h再加入余下的过硫酸钠水溶液并保温2h后，冷却过滤，即得水性改性丙烯酸树脂乳液；
S103.水性无机富锌底漆的制备：按照配比，将20g水性改性丙烯酸树脂乳液和90g水玻璃硅酸钠(模数≥3.5)混合均匀制得组分A，组分A中固含量≥30％，将160g锌粉和40g磷铁粉混合均匀制得组分B，将组分A和组分B按质量比1:2混合均匀后，即得水性无机富锌底漆，制得的水性无机富锌底漆的干膜中金属锌的含量≥70％。
实施例4
制备水性无机富锌底漆S-04
S101.功能性单体的制备：将3mol聚醚PPG800和2mol二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，制得端羟基聚合度为3的弹性体，其反应方程式为：，制得的弹性体简写OH-P-OH；将2mol弹性体与1mol顺丁烯二酸酐进行反应，制得功能性单体，其反应方程式为：
S102.水性改性丙烯酸树脂乳液的制备，包括：
a)将1.5g烷基酚聚氧乙烯醚和35g水加入反应釜内搅拌均匀，升温至82℃，并保温；
b)将0.6g过硫酸钠溶解于15g水中制得过硫酸钠水溶液，并将过硫酸钠水溶液均分为5份，向反应釜中加入其中1份；
c)将27g功能性单体、9g丙烯酸丁酯、15.5g甲基丙烯酸甲酯混合均匀后备用；
d)保持反应釜温度82℃不变，将步骤c)中混合均匀的混合物在2h内全部滴加入反应釜中，滴加过程中，每0.5h补加1份过硫酸钠水溶液，滴加完成后保温1h再加入余下的过硫酸钠水溶液并保温2.5h后，冷却过滤，即得水性改性丙烯酸树脂乳液；
S103.水性无机富锌底漆的制备：按照配比，将22g水性改性丙烯酸树脂乳液和85g水玻璃硅酸钠(模数≥3.5)混合均匀制得组分A，组分A中固含量≥30％，将165g锌粉和35g磷铁粉混合均匀制得组分B，将组分A和组分B按质量比1:3混合均匀后，即得水性无机富锌底漆，制得的水性无机富锌底漆的干膜中金属锌的含量≥70％。
实施例5
制备水性无机富锌底漆S-05
S101.功能性单体的制备：将3mol聚醚PPG800和2mol二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，制得端羟基聚合度为3的弹性体，其反应方程式为：，制得的弹性体简写OH-P-OH；将2mol弹性体与1mol顺丁烯二酸酐进行反应，制得功能性单体，其反应方程式为：
S102.水性改性丙烯酸树脂乳液的制备，包括：
a)将2g烷基酚聚氧乙烯醚和40g水加入反应釜内搅拌均匀，升温至82℃，并保温；
b)将0.5g过硫酸钠溶解于10g水中制得过硫酸钠水溶液，并将过硫酸钠水溶液均分为6份，向反应釜中加入其中1份；
c)将25g功能性单体、8g丙烯酸丁酯、17g甲基丙烯酸甲酯混合均匀后备用；
d)保持反应釜温度82℃不变，将步骤c)中混合均匀的混合物在2.5h内全部滴加入反应釜中，滴加过程中，每0.5h补加1份过硫酸钠水溶液，滴加完成后保温0.5h再加入余下的过硫酸钠水溶液并保温2.5h后，冷却过滤，即得水性改性丙烯酸树脂乳液；
S103.水性无机富锌底漆的制备：按照配比，将22g水性改性丙烯酸树脂乳液和95g水玻璃硅酸钠(模数≥3.5)混合均匀制得组分A，组分A中固含量≥30％，将165g锌粉和45g磷铁粉混合均匀制得组分B，将组分A和组分B按质量比1:3混合均匀后，即得水性无机富锌底漆，制得的水性无机富锌底漆的干膜中金属锌的含量≥70％。
实施例6
将实施例1-5制得的水性无机富锌底漆S-01～S-05和市售产品(含锌量70％的溶剂型环氧富锌底漆)分别制成样板，测得数据如下表1：
表1、水性无机富锌底漆S-01～S-05和市售产品检测数据表
从上表可以看出，本发明制备的水性无机富锌底漆在抗冲击、耐候性、防腐性能上均等于或优于含锌量70％的溶剂型环氧富锌底漆。本发明中水性无机富锌底漆由水性改性丙烯酸树脂乳液和无机硅酸盐(水玻璃硅酸钠)水溶液为主要粘接树脂，耐候性好，不涂面漆即达到耐候性1000℃，涂层和耐候性使用效果均优于传统溶剂型环氧树脂底漆，可有效减少施工成本，便于户外设备的长期维护。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性无机富锌底漆，其特征在于，由以下质量份各组分制得：
其中，所述水性改性丙烯酸树脂乳液由以下质量份各组分制得：
其中，所述功能性单体的结构式为基团P为将聚醚PPG800结构式简写为OH-R-OH，基团R取自聚醚PPG800。
2.如权利要求1所述的水性无机富锌底漆，其特征在于，所述水玻璃硅酸钠的模数≥3.5。
3.如权利要求1所述的水性无机富锌底漆，其特征在于，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
4.权利要求1-3任一项所述的水性无机富锌底漆的制备方法，包括：
S101.功能性单体的制备：将聚醚PPG800和二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，制得端羟基聚合度为3的弹性体，将弹性体与顺丁烯二酸酐进行反应，制得功能性单体；
S102.水性改性丙烯酸树脂乳液的制备，包括：
a)将乳化剂和部分水加入反应釜内搅拌均匀，升温至78-82℃，并保温；
b)将过硫酸钠溶解于剩余水中制得过硫酸钠水溶液，并滴加部分过硫酸钠水溶液至反应釜中；
c)将功能性单体、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯混合均匀后备用；
d)保持反应釜温度78-82℃不变，将步骤c)中混合均匀的混合物在1.5-2.5h内全部滴加入反应釜中，滴加过程中补加过硫酸钠水溶液，滴加完成后保温0.5-1h再加入余下的过硫酸钠水溶液并保温1.5-2.5h后，冷却过滤，即得水性改性丙烯酸树脂乳液；
S103.水性无机富锌底漆的制备：按照配比，将水性改性丙烯酸树脂乳液和水玻璃硅酸钠混合均匀制得组分A，将锌粉和磷铁粉混合均匀制得组分B，将组分A和组分B按质量比1:2-3混合均匀后，即得水性无机富锌底漆。
5.如权利要求4所述水性无机富锌底漆的制备方法，其特征在于，所述步骤S101中，将聚醚PPG800和二苯基甲烷二异氰酸酯按摩尔比3:2进行反应，制得端羟基聚合度为3的弹性体，其反应方程式为：
，
制得的弹性体简写OH-P-OH；将弹性体与顺丁烯二酸酐按摩尔比2:1进行反应，制得功能性单体，其反应方程式为：
6.如权利要求4所述水性无机富锌底漆的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，滴加部分过硫酸钠水溶液至反应釜中具体为，将过硫酸钠水溶液均分为4-6份，向反应釜中加入其中1份，其余备用。
7.如权利要求6所述水性无机富锌底漆的制备方法，其特征在于，所述步骤d)中，滴加过程中补加过硫酸钠水溶液具体为，每0.5h补加1份过硫酸钠水溶液。
8.如权利要求7所述水性无机富锌底漆的制备方法，其特征在于，所述步骤S102中，过硫酸钠水溶液均分为5份，混合物在2h内全部滴加入反应釜中。
9.如权利要求4所述水性无机富锌底漆的制备方法，其特征在于，所述步骤S103中，组分A中固含量为30％-40％。
10.如权利要求4所述水性无机富锌底漆的制备方法，其特征在于，所述步骤S103中，制得的水性无机富锌底漆的干膜中金属锌的含量≥70％。
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