CN107573785A - 一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆及其制备方法，所述防锈底漆由以下两组组分调配而成，第一组分：水，第一增稠剂，分散剂，润湿剂，第一消泡剂，第二消泡剂，多功能助剂，防腐剂，防霉剂，钛白粉，防锈颜料，填料；第二组分：防冻剂，成膜助剂，乳化剂，水，乳液，第二增稠剂，第三增稠剂，pH值调节剂，防闪锈剂。先对第一组分进行预分散，获得细度为40～80微米的浆料后，再加入第二组分调漆，过滤获得成品。本发明生产工艺简洁、低成本、施工易、工期短、水性环保、无毒不燃，既可以适用于新建金属屋面，也可以用于旧金属屋面的翻修、改造，可达到防锈、防腐、防护、装饰的作用。

Description

一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑涂料，具体涉及一种用于金属屋面防水隔热涂料的防锈底漆，以及防锈底漆的制备方法。

背景技术

金属屋面以其轻质高强、设计灵活、安装方便、色彩丰富、造型独特等优点在国内广泛应用于工业建筑与民用建筑，但是经过长时间的使用之后，由于自然老化、雨水侵蚀等原因引起金属屋面外层防水防护层的剥离、脱落、破坏和本身的锈蚀，导致屋面系统整体失效。因此，需要提升金属屋面表面的涂料防锈性能。同时，随着国家节能政策的升级，许多地区提出了对金属屋面节能和防水的新要求，需要对既有屋面进行改造。

随着需求旺盛，出现了各种金属屋面用防水涂料，例如，申请号为201510709174.X的中国发明专利申请公开了一种屋面的防水涂料，以硅石灰粉为主，包括以下质量百分比的材料，硅石灰粉30-60%；沥青15-25%；异氰酸酯10-15%；增稠剂8-16%；消泡剂2-4%；银浆粉5-10%。其它的方案包括，申请号为 201310359136.7的中国发明专利申请一种屋面工程用防水涂料，申请号为201410293378.5的中国发明专利申请一种室内及屋面用防水涂料，申请号为201510709209.X的中国发明专利申请一种屋面防水涂料的制备方法等，这些方案都给出了屋面防水涂料。但是上述技术方案均既不能用于老旧金属屋面的改造翻新，也不能直接应用于既有金属屋面的防水、隔热改造。

因为不论原有金属屋面直接裸露使用，还是金属屋面外施做卷材、涂料及其他防护层，随着时间的增长，都不可避免地受到雨雪、严寒酷暑、大气干湿等自然环境的变化的影响，导致金属屋面彩钢板表面本身物理、化学性能的改变。目前大多数金属屋面均以彩钢板制成，彩钢板通常是以冷轧钢板为基材，对其进行脱脂、磷化和铬酸盐处理后，在氮气的保护下进行双面热镀锌，再施以易于底漆牢固粘附的化学转化膜，然后涂上环氧树脂底漆，最后涂上耐化学腐蚀的彩色面漆。然而在复杂的自然环境下，彩钢板的面漆、底漆、镀锌层均不同程度的受到侵蚀、破坏，最终常常表现为锈蚀。所以，为了有效地对受损的金属屋面进行翻新改造或者对既有金属屋面金属节能升级，需要提供一种新的金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆，其在具备防锈、隔热性能的同时，应当具有对基层容忍度高、与基层附着力高的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆，以适用于对金属屋面进行防锈、防水、隔热改造；本发明的另一发明目的是提供这种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆，由以下两组组分调配而成，以质量份数计，各组分的构成如下：

第一组分：

水8.5～20份，第一增稠剂0.01～0.3份，分散剂0.45～0.55份，润湿剂0.01～0.03份，第一消泡剂0.2～0.4份，第二消泡剂0.2～0.4份，多功能助剂0.05～0.25份，防腐剂0.05～0.15份，防霉剂0.05～0.25份，钛白粉2～5份，防锈颜料10～35份，填料2～6.5份；

第二组分：

防冻剂1～2份，成膜助剂1.25～2份，乳化剂0.01～0.02份，水1～3份，乳液35～55份，第二增稠剂0.2～0.5份，第三增稠剂0.2～0.5份，pH值调节剂0.05～0.15份，防闪锈剂0.05～0.1份。

上述技术方案中，所述防锈颜料为云母氧化铁、氧化铁红、磷酸锌、改性磷酸锌、三聚磷酸铝、改性磷酸铝、磷钼酸铝锌、铁酸锌中的两种及两种以上的组合。

所述防闪锈剂为有机锌螯合物、有机酸的钠盐中的一种或两种的混合物。

所述分散剂为水性聚羧酸盐类分散剂，所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚类润湿剂，所述多功能助剂的有效成分为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，所述第一消泡剂为有机硅和酯类复合型消泡剂，第二消泡剂为疏水二氧化硅和矿物油的混合物。分散剂、润湿剂、多功能助剂的选择使颜料盒填料均匀分散并保持稳定，并且使涂料对基材有良好的润湿性，增强涂膜对基材的附着力。两种消泡剂的复配使用可以有效地减少缩孔、缩边等缺陷的发生。

上述技术方案中，所述防腐剂为异噻唑啉-3-酮类防腐剂，防霉剂为稠杂环类防霉剂，所述防冻剂为乙二醇或者丙二醇，成膜助剂有效成分为2,2,4-三甲基戊二醇-1,3单异丁酸酯，乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯类乳化剂，所述填料为绢云母粉、沉淀硫酸钡、重质碳酸钙中的任意一种或者几种的混合物。防腐剂和防霉剂可以防止涂料和涂膜受到微生物侵害引起变质的风险。防冻剂为乙二醇或者丙二醇，可以赋予涂料有较好的低温储存性；成膜助剂可以使乳液成膜良好；乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯类乳化剂，将防冻剂和成膜助剂乳化稳定分散在水中。

所述第一增稠剂为纤维素醚增稠剂，第二增稠剂为碱溶胀型增稠剂，第三增稠剂为聚氨酯类增稠剂。各类增稠剂的合理搭配使用，可以使涂料有良好的流变性，提高施工性，降低发生分水的可能性。

所述钛白粉为金红石型钛白粉。金红石型钛白粉对太阳光的反射散射能力强、耐候耐老化，化学性能稳定。

所述乳液为纯丙乳液、硅丙乳液、氟碳乳液、有机硅改性乳液和上述乳液对应的防锈型产品中的一种或者几种的任意组合。本申请中，乳液是涂料成膜的最基础物质，乳液的性能很大程度决定着涂料性能的优劣，上述所选取的乳液有良好的防锈型、耐候耐老化性、耐水和良好的附着力。

所述pH值调节剂为氨水、氢氧化钠溶液和所述多功能助剂中的一种。

本发明公开了一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆的制备方法，其生产方法如下：

（1）预分散：按第一组分构成配方称取各原料，向分散缸中加入水和第一增稠剂，开动分散机，保持转速600~1500转/分，依次加入分散剂、润湿剂、第一消泡剂、第二消泡剂、多功能助剂、防腐剂、防霉剂、钛白粉、防锈颜料、填料，分散15到35分钟；

（2）高速分散或者砂磨：使浆料的细度达到40~80微米；

（3）调漆：称取第二组分的原料，将步骤（2）得到的浆料移至调漆缸中，开动分散机，在600~1000转/分下，将已预先乳化的防冻剂、成膜助剂、乳化剂、水加入，再依次加入乳液、疏水剂、第二增稠剂、第三增稠剂，用pH值调节剂调节pH至9.4～9.6，加入防闪锈剂；

（4）过滤，得到所需的防锈底漆。

本发明的工作原理是：金属腐蚀是金属表面和周围环境中的介质发生化学或者电化学反应，逐步由表及里，使金属受到破坏，丧失其原有性能的结果。在我国，把防止天然介质（水、海水、大气及土壤）腐蚀成为防锈，而把防止工业介质（酸、碱、盐腐蚀成为防腐或者防腐蚀）。本发明则是针对于金属屋面提出的防锈技术方案。金属屋面的腐蚀机理是其在天然介质的作用下构成原电池发生电池反应而发生的。本发明的涂层在金属屋面通过屏蔽等物理作用及缓蚀作用、阴极保护等化学作用来达到防锈效果。

本发明采取纯丙乳液、硅丙乳液、氟碳乳液、有机硅改性乳液和上述乳液对应的防锈型为成膜物质，加入钛白粉、防锈颜料、填料及助剂，在基层上面形成结合牢固、涂层紧密的防锈涂料层，阻挡水、氧及离子等腐蚀介质和金属底材的接触，或者延长腐蚀介质向底材的渗透途径，达到延缓锈蚀的作用。防锈颜料中的云母氧化铁、氧化铁红主要起物理防锈作用。氧化铁红又称铁红，化学性质比较安定，耐热性好，对碱性及电解质有一定的抵抗力，可以与多种漆料配制成防锈漆。云母氧化铁化学性质与氧化铁红相似，其主要成分使α-Fe₂O₃，属于三方晶系，菱形，厚度与平面尺寸之比很小，成鳞片状，在漆膜中有良好的抗渗作用，降低漆膜的透水性和透气性，而且其鳞片镜面有一定反光性，可以延长漆膜的老化。

纯丙乳液、硅丙乳液、氟碳乳液、有机硅改性乳液等乳液成膜致密，物理性能好，有良好的屏蔽作用。上述乳液的防锈型产品中大都引进了丙烯酸磷酸酯单体，也赋予了涂层的缓蚀作用。丙烯酸磷酸酯是一种磷酸的单酯、双酯及磷酸的混合物，单酯、双酯、磷酸酯中的磷羟基金属表面有较强的配位螯合作用，与多价金属离子反应形成络合物，以共价链的形式把聚合物牢固的链接到金属基材上；通过和金属材料之间通过配位或螯合形成致密的磷酸盐保护膜，是金属表面钝化，防止水分或其他盐离子与金属接触，具有良好的防锈效果。高极性的磷酸酯基团，提高了涂膜的整体极性，极性基团与极性基材之间由于化学键范德华力或氢键的作用，产生较强的附着力，增加了涂层对基层的附着力。

本发明中的防锈颜料中有多种化学防锈颜料。化学防锈颜料与基层的金属表面发生作用，如钝化作用、磷化作用，产生新的表面涂层，例如钝化膜、磷化膜等。这些薄膜的电极电位较基层金属为正，使金属表面部分或全部避免了成为阳极的可能性；同时，由于薄膜上存在许多微孔，便于成膜物质的附着，可以阻止锈蚀在膜下及漆膜破坏的地方向外扩展。除了和金属表面发生作用外，有的防锈颜料在成膜过程中形成阻蚀性络合物，提高防锈效果，比如磷酸锌。

磷酸锌是一种水合物，具有生成碱式络合物的能力，此络合物可以涂料中的极性基团，如羟基、羧基等，进一步络合，生成交联络合物，可以增强漆膜的耐水性和附着力；而起重要的防锈机理是在基层的金属表面和Fe³⁺形成附着牢固的络合物Fe[Zn₃(PO₄)₃]沉淀层而抑制阳极反应。

通常采用多种手段对磷酸锌进行改性，以提高其防锈活性，这些产品统称为改性磷酸锌。目前常用的有：调整颗粒尺寸达到微细化，改变晶体颗粒形状；盐基化；化学改性；磷酸锌基组合颜料等方法进行改性。通过改性，提高了磷酸锌的防锈能力。

三聚磷酸铝为白色颜料，它的主要成分是三聚磷酸二氢铝（AlH₂P₃O₁₀·2H₂O）是一种固体酸，三聚磷酸铝可被渗进涂膜中的水溶解，按以下形式解离：

AlH₂P₃O₁₀→Al³⁺+2H⁺+P₃O₁₀ ^5-

这种三聚磷酸盐离子（P₃O₁₀ ^5--）与腐蚀期间形成的三价铁反应，形成一种主要由三聚磷酸高铁组成的保护膜，这种保护膜不溶于水，硬度高，结合牢因而附着力好。 另外由于三聚磷酸铝是缩合型的，在水溶液中可以解聚，形成从焦磷酸盐到正磷酸盐这些低分子化合物，这样形成的新活性基可再与涂层表面形成极好的保护膜。所以三聚磷酸铝具有双重防锈机理。 可以通过加入ZnO、CaO，抑制气泡产生得到贮存性能更好的改性三聚磷酸铝。

磷钼酸铝锌是以特定量之磷酸铝锌及磷酸盐缩合物、含钼化合物、氧化锌等经过湿式研磨复合改性，所得改性产物再用表面活性剂进行表面改性和处理而得的复合型防锈颜料，具有高效环保的特点。铁酸锌是性能优良的防锈颜料,具有耐热、耐光、无毒和杀菌等显著特点。

本发明采用有机锌螯合物、有机酸的钠盐中的一种或两种为防闪锈剂。前者的作用机理是与基材表面结合形成一个含锌保护膜；后者的作用机理是与基材的表面发生阴极化反应，它还能阻止铁的离子化，从而避免铁被空气中的氧所氧化。两者均匀很好的防闪锈效果。

运用上述技术方案，本发明与现有技术相比有以下优势：

1、防锈性能好，可耐168h以上盐水、500h以上耐盐雾；

2、对基层容忍度高，防闪锈、可带锈作业，降低施工成本，提高进度；

3、与基层附着力高，附着力可达0级；

4、不含铬系、铅系防锈颜料，绿色环保；

5、水性乳液涂料，与现有金属屋面防水隔热涂料相容性好；

6、施工方便高效，可刷、辊、喷涂作业。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆及其制备方法如下：

在分散缸中加入8.5份水 1 和0.04份增稠剂1，开动分散机调速至800转/分左右，依次加入0.45份分散剂SJA-1 、0.1份润湿剂TEGO Wet 500、0.2份消泡剂SPA202、0.3份消泡剂DFC-17、0.05份多功能助剂、0.05份防腐剂、0.005份防霉剂，20份纯丙乳液、搅拌均匀，继续加入3份钛白粉、25三聚磷酸铝、2.5份800目绢云母粉、3份800目沉淀硫酸钡。将1份丙二醇、1.25份成膜助剂、0.01份乳化剂、1份水2预乳化，加入分散缸中。提高转速至1200转/分，分散30分钟。将分散缸中所得浆料通过砂磨机砂磨至30微米细度后移至调漆缸中，在分散剂为800转/分的转速下，依次加入20份纯丙乳液、5份有机硅改性防锈乳液、0.2份增稠剂2、0.2份增稠剂3，用氨水调节pH值至9.5，最后加入0.07 有机锌螯合物防闪锈剂，过滤包装即得成品。

由于目前国家、行业、地区尚乳液型无金属屋面用防锈涂料的标准，申请人根据国家相近的标准及标准法的相关规定，暂制定企业标准，并对本实施例的产品进行测试，测试结果如表1所示：

表1

从表中可见，本实施例的产品达到企业标准中的全部性能要求。

实施例二：

一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆及其制备方法如下：

在分散缸中加入17.5份水 1 和0.06份增稠剂1，开动分散机调速至800转/分左右，依次加入0.5份分散剂BLJ-5040 、0.15份润湿剂BY-9338、0.2份消泡剂SPA202、0.2份DFC-192、0.15份多功能助剂、0. 1份防腐剂、0.25份防霉剂，20份防锈型纯丙乳液，搅拌均匀，继续加入2份钛白粉、15份磷酸锌、20份三聚磷酸铝、2份铁酸锌、4份800目绢云母粉、1份800目重质碳酸钙。将1.5份乙二醇、1.7份成膜助剂、0.015份乳化剂、1.8份水2预乳化，加入分散缸中。提高转速至1200转/分，分散30分钟。将分散缸中所得浆料通过砂磨机砂磨至30微米细度后移至调漆缸中，在分散剂为800转/分的转速下，依次加入25份防锈型纯丙乳液、5份氟碳乳液、0.25份增稠剂2，用30氢氧化钠溶液调节pH值至9.5，最后加入0.06份有机酸钠盐防闪锈剂，过滤包装即的成品。

成品性能经过测试，达到企业标准中的全部性能要求，检测结果如表2：

表2

。

实施例三：

一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆及其制备方法如下：

在分散缸中加入20份水 1 和0.08份增稠剂1，开动分散机调速至800转/分左右，依次加入0.55份分散剂LWJ-5040 、0.2份润湿剂BLD-9208、0.4份消泡剂SPA202、0.4份消泡剂DFC-17、0.25份多功能助剂、0. 15份防腐剂、0.05份防霉剂，20份硅丙乳液，搅拌均匀，继续加入5份钛白粉、5份磷酸锌、25份三聚磷酸铝、1份云母氧化铁、2份磷钼酸铝锌、2.5份800目绢云母粉、2份800目沉淀硫酸钡。将1.5份乙二醇、1.5份成膜助剂、0.02份乳化剂、1.7份水2预乳化，加入分散缸中。提高转速至1200转/分，分散30分钟。将分散缸中所得浆料通过砂磨机砂磨至30微米细度后移至调漆缸中，在分散剂为800转/分的转速下，依次加入25份防锈型纯丙乳液、10份氟碳乳液、0.5份增稠剂2、0.5份增稠剂3、5份疏水剂，用30氢氧化钠溶液调节PH值至9.5，最后加入0.01份有机酸钠盐防闪锈剂、0.05份有机锌螯合物放闪锈剂，过滤包装即的成品。

成品性能经过测试，达到企业标准中的全部性能要求，检测结果如表3：

表3

从以上的实例中看出，本发明工艺简单可靠，性能良好。本发明思路新颖，有很大的创新性，实用性强，由于对基层容忍度高，防闪锈、可带锈作业，可以用于现有屋面的翻新改造。

Claims (10)

1.一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆，其特征在于，由以下两组组分调配而成，以质量份数计，各组分的构成如下：

第一组分：

水8.5～20份，第一增稠剂0.01～0.3份，分散剂0.45～0.55份，润湿剂0.01～0.03份，第一消泡剂0.2～0.4份，第二消泡剂0.2～0.4份，多功能助剂0.05～0.25份，防腐剂0.05～0.15份，防霉剂0.05～0.25份，钛白粉2～5份，防锈颜料10～35份，填料2～6.5份；

第二组分：

防冻剂1～2份，成膜助剂1.25～2份，乳化剂0.01～0.02份，水1～3份，乳液35～55份，第二增稠剂0.2～0.5份，第三增稠剂0.2～0.5份，pH值调节剂0.05～0.15份，防闪锈剂0.05～0.1份。

2.根据权利要求1所述的一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆，其特征在于：所述防锈颜料为云母氧化铁、氧化铁红、磷酸锌、改性磷酸锌、三聚磷酸铝、改性磷酸铝、磷钼酸铝锌、铁酸锌中的两种及两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆，其特征在于：所述防闪锈剂为有机锌螯合物、有机酸的钠盐中的一种或两种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆，其特征在于所述分散剂为水性聚羧酸盐类分散剂，所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚类润湿剂，所述多功能助剂的有效成分为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，所述第一消泡剂为有机硅和酯类复合型消泡剂，第二消泡剂为疏水二氧化硅和矿物油的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆，其特征在于所述防腐剂为异噻唑啉-3-酮类防腐剂，防霉剂为稠杂环类防霉剂，所述防冻剂为乙二醇或者丙二醇，成膜助剂有效成分为2,2,4-三甲基戊二醇-1,3单异丁酸酯，乳化剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯类乳化剂，所述填料为绢云母粉、沉淀硫酸钡、重质碳酸钙中的任意一种或者几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆，其特征在于所述第一增稠剂为纤维素醚增稠剂，第二增稠剂为碱溶胀型增稠剂，第三增稠剂为聚氨酯类增稠剂。

7.根据权利要求1所述的一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆，其特征在于所述钛白粉为金红石型钛白粉。

8.根据权利要求1所述的一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆，其特征在于所述乳液为纯丙乳液、硅丙乳液、氟碳乳液、有机硅改性乳液和上述乳液对应的防锈型产品中的一种或者几种的任意组合。

9.根据权利要求1所述的一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆，其特征在于所述pH值调节剂为氨水、氢氧化钠溶液和所述多功能助剂中的一种。

10.权利要求1所述的一种金属屋面防水隔热涂料用防锈底漆的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）预分散：按第一组分构成配方称取各原料，向分散缸中加入水和第一增稠剂，开动分散机，保持转速600~1500转/分，依次加入分散剂、润湿剂、第一消泡剂、第二消泡剂、多功能助剂、防腐剂、防霉剂、钛白粉、防锈颜料、填料，分散15到35分钟；

（2）高速分散或者砂磨：使浆料的细度达到40~80微米；

（3）调漆：称取第二组分的原料，将步骤（2）得到的浆料移至调漆缸中，开动分散机，在600~1000转/分下，将已预先乳化的防冻剂、成膜助剂、乳化剂、水加入，再依次加入乳液、疏水剂、第二增稠剂、第三增稠剂，用pH值调节剂调节pH至9.4～9.6，加入防闪锈剂；

（4）过滤，得到所需的防锈底漆。