CN107987667A - 一种水性透明防腐涂料的制备方法 - Google Patents

一种水性透明防腐涂料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及金属防腐领域，旨在提供一种水性透明防腐涂料的制备方法。包括：向纳米砂磨机的配料桶中加入二氧化钛、氧化铁颜料、硫酸钡、碳酸钙、分散剂和水，混合均匀；启动冷却循环水系统，保持循环冷却水温度为5～20℃；开动隔膜泵，将配料桶中的混合物注入到砂磨机内腔中，注入速率为5～10L/min；启动砂磨机进行循环研磨制得浆料；向调漆桶中加入浆料、水性树脂乳液、消泡剂、流平剂、润湿剂、增稠剂和防闪锈剂，搅拌30～90min，得到水性透明防腐涂料。本发明由多种纳米粒径填料复配使用，赋予涂层透明效果和优良力学性能和防腐性能。使用纳米砂磨机对填料进行研磨复合，使纳米填料单分散性更好，增强效果更佳。工艺简单，工业化生产方便。

Description

一种水性透明防腐涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性透明防腐涂料的制备方法，属于金属防腐领域。
背景技术
金属材料以其优良的机械性能和工艺性能在材料领域占有重要的地位，但金属腐蚀也给人类社会造成了巨大的损失，如金属材料制造的储运装备、石化设备、钢构厂房、船舶、工程机械等，由于长期受化学或电化学作用而被损失破坏，造成大量的经济损失。针对金属腐蚀问题，可采用多种技术进行保护，减缓或阻止金属的腐蚀，其中最有效、最常用的方法是在金属表面涂覆防腐蚀涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基底接触，达到防腐的目的。当前，金属防腐蚀涂料主要以油性涂料为主，涂装过程有大量的有机溶剂挥发，严重污染大气，影响人类身体健康。如今，环境保护日益受到重视，无污染，无公害，节约能源已成为今后涂料的发展原则，而水性防腐蚀涂料因其挥发物少，对环境、人体危害小，正逐渐取代传统油性涂料，成为未来发展的主流。
水性透明涂料是在水性树脂中添加纳米粒径的填料，由于填料粒径小，对可见光波没有散射能力，因此没有遮盖力，呈透明状态，能呈现出底材的纹路和色彩，应用在很多特殊的场合，比如木器漆，它可以让木器家具透出天然纹理，增加的木器家具的品质，提升它的档次，或者作为汽车漆，配合铝银浆或者珠光颜料，透明氧化铁颜料可以释放迷人的色彩。而将水性透明涂料应用在金属防腐领域的应用不是很多。中国专利CN201010180083.9公开了一种水性透明防腐涂料及其制备和使用方法，该发明先制备水性环氧乳液，后往里添加各种助剂、防锈颜料和水，用分散机分散均匀后，再用砂磨机进行研磨到细度小于30μm即可。该发明使用的防锈颜料为磷酸二氢铝、三聚磷酸铝和/或复合磷酸锌，未使用其它颜填料，涂层耐盐雾性能也未表征，且研磨细度是小于30μm，不利于制备透明防腐涂层。中国专利CN104530845A公开了一种基于双功能化纳米SiO2的水性单组分透明防腐涂料及制备方法，该发明通过在纳米SiO2颗粒表面引入双键，并进一步与磷酸氢二(甲基丙烯酰氧乙基)酯和含氟单体接枝，同时在纳米颗粒表面引入磷酸酯基团和氟碳链，制得双功能化纳米SiO2颗粒，并进一步参与乳液聚合，制得双功能纳米SiO2杂化苯乙烯-丙烯酸乳液，该乳液可在不添加防锈颜料的情况下，经500h盐雾达到ISO4628-3-2003Ri 0级腐蚀标准。该发明虽取得了较好的防腐效果，但制备过程复杂，不确定性因素太多，不利于工业生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种水性透明防腐涂料的制备方法。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种水性透明防腐涂料的制备方法，包括下述步骤：
(1)按下述重量百分比例称取各原料组分：水性树脂乳液40～60％、二氧化钛1～4％，氧化铁颜料2～5％，硫酸钡1～4％、碳酸钙1～3％、消泡剂0.3～0.5％、分散剂0.4～0.8％、流平剂0.5～1.0％、润湿剂0.3～0.6％、增稠剂0～0.2％、防闪锈剂0～0.5％、水30～45.3％；
(2)向纳米砂磨机的配料桶中加入二氧化钛、氧化铁颜料、硫酸钡、碳酸钙、分散剂和水，混合均匀；
(3)启动冷却循环水系统，保持循环冷却水温度为5～20℃；开动隔膜泵，将配料桶中的混合物注入到砂磨机内腔中，注入速率为5～10L/min；启动砂磨机进行循环研磨制得浆料；
(4)向调漆桶中加入浆料、水性树脂乳液、消泡剂、流平剂、润湿剂、增稠剂和防闪锈剂，搅拌30～90min，得到水性透明防腐涂料。
本发明中，所述水性树脂乳液是环氧乳液、丙烯酸乳液或聚氨酯乳液中的一种，固含量40～60％。
本发明中，所述二氧化钛的粒径≤100nm。
本发明中，所述氧化铁颜料是氧化铁红、氧化铁黄或氧化铁黑中一种，粒径≤100nm。
本发明中，所述硫酸钡的粒径≤100nm；所述碳酸钙的粒径≤100nm。
本发明中，所述消泡剂是BYK024消泡剂；所述分散剂是BYK190分散剂；所述流平剂是乙二醇单丁醚；所述润湿剂是BYK346润湿剂；所述增稠剂是陶氏RM8W增稠剂；所述防闪锈剂是德谦海明斯FA179防闪锈剂。
本发明中，所述纳米砂磨机的研磨介质为锆珠，粒径为0.4～1.5mm，研磨时间为60～180min。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果包括：
1、多种纳米粒径填料复配使用，赋予涂层透明效果和优良力学性能和防腐性能。
2、使用纳米砂磨机对填料进行研磨复合，使纳米填料单分散性更好，增强效果更佳。
3、工艺简单，工业化生产方便。
具体实施方式
实施例1
一种水性透明防腐涂料，该涂料组分由下述重量百分比的原料组成，水性环氧乳液(固含量40％)60％，二氧化钛(50nm)4％，氧化铁红(10～90nm)2％，硫酸钡(10～100nm)1％、碳酸钙(10～100nm)1％、BYK024消泡剂0.3％、BYK190分散剂0.4％、乙二醇单丁醚0.5％、BYK346润湿剂0.3％、FA179防闪锈剂0.5％，水30.0％。
制备方法为：1)往纳米砂磨机配料桶中加入二氧化钛、氧化铁红、硫酸钡、碳酸钙、BYK190和水，启动纳米砂磨机冷却循环水系统，保持循环冷却水温度为5℃，开动隔膜泵，将配料桶中混合浆料注入到砂磨机内腔中，混合浆料的注入速率为5L/min，启动研磨设备进行循环研磨，研磨介质为锆珠，粒径为0.4～1.5mm，研磨时间为60min，得料浆；3)往调漆桶中按比例加入水性树脂乳液、料浆和其它助剂，搅拌30min，得到水性透明防腐涂料。加入固化剂后，制备涂层，涂层附着力按GB/T 9286-1998测试，铅笔硬度按照GB/T 6739-1996测试，耐冲击性能按GB/T 1732-1993测试，耐盐雾性能按GB/T 1771-2007测试，结果见表1。
实施例2
一种水性透明防腐涂料，该涂料组分由下述重量百分比的原料组成，水性丙烯酸乳液(固含量60％)40％，二氧化钛(80nm)1％，氧化铁黄(10～90nm)5％，硫酸钡(10～100nm)4％、碳酸钙(10～100nm)2％、BYK024消泡剂0.5％、BYK190分散剂0.5％、乙二醇单丁醚1.0％、BYK346润湿剂0.6％、RM8W增稠剂0.1％，水45.3％。
制备方法为：1)往纳米砂磨机配料桶中加入二氧化钛、氧化铁黄、硫酸钡、碳酸钙、BYK190和水，启动纳米砂磨机冷却循环水系统，保持循环冷却水温度为20℃，开动隔膜泵，将配料桶中混合浆料注入到砂磨机内腔中，混合浆料的注入速率为10L/min，启动研磨设备进行循环研磨，研磨介质为锆珠，粒径为0.4～1.5mm，研磨时间为180min，得料浆；3)往调漆桶中按比例加入水性树脂乳液、料浆和其它助剂，搅拌90min，得到水性透明防腐涂料。加入固化剂后，制备涂层，涂层附着力按GB/T 9286-1998测试，铅笔硬度按照GB/T 6739-1996测试，耐冲击性能按GB/T 1732-1993测试，耐盐雾性能按GB/T 1771-2007测试，结果见表1。
实施例3
一种水性透明防腐涂料，该涂料组分由下述重量百分比的原料组成，水性聚氨酯乳液(固含量50％)50％，二氧化钛(100nm)3％，氧化铁黑(10～90nm)3％，硫酸钡(10～100nm)2％、碳酸钙(10～100nm)3％、BYK024消泡剂0.4％、BYK190分散剂0.8％、乙二醇单丁醚0.8％、BYK346润湿剂0.4％、RM8W增稠剂0.2％，水36.4％。
制备方法为：1)往纳米砂磨机配料桶中加入二氧化钛、氧化铁黑、硫酸钡、碳酸钙、BYK190和水，启动纳米砂磨机冷却循环水系统，保持循环冷却水温度为15℃，开动隔膜泵，将配料桶中混合浆料注入到砂磨机内腔中，混合浆料的注入速率为8L/min，启动研磨设备进行循环研磨，研磨介质为锆珠，粒径为0.4～1.5mm，研磨时间为120min，得料浆；3)往调漆桶中按比例加入水性树脂乳液、料浆和其它助剂，搅拌60min，得到水性透明防腐涂料。加入固化剂后，制备涂层，涂层附着力按GB/T 9286-1998测试，铅笔硬度按照GB/T 6739-1996测试，耐冲击性能按GB/T 1732-1993测试，耐盐雾性能按GB/T 1771-2007测试，结果见表1。
实施例4
一种水性透明防腐涂料，该涂料组分由下述重量百分比的原料组成，水性环氧乳液(固含量52％)55％，二氧化钛(50nm)3％，氧化铁红(10～90nm)3％，硫酸钡(10～100nm)3％、碳酸钙(10～100nm)2％、BYK024消泡剂0.4％、BYK190分散剂0.7％、乙二醇单丁醚0.8％、BYK346润湿剂0.5％、FA179防闪锈剂0.3％，RM8W增稠剂0.1％，水31.2％。
制备方法为：1)往纳米砂磨机配料桶中加入二氧化钛、氧化铁红、硫酸钡、碳酸钙、BYK190和水，启动纳米砂磨机冷却循环水系统，保持循环冷却水温度为12℃，开动隔膜泵，将配料桶中混合浆料注入到砂磨机内腔中，混合浆料的注入速率为6L/min，启动研磨设备进行循环研磨，研磨介质为锆珠，粒径为0.4～1.5mm，研磨时间为150min，得料浆；3)往调漆桶中按比例加入水性树脂乳液、料浆和其它助剂，搅拌80min，得到水性透明防腐涂料。加入固化剂后，制备涂层，涂层附着力按GB/T 9286-1998测试，铅笔硬度按照GB/T 6739-1996测试，耐冲击性按GB/T 1732-1993测试，耐盐雾性能按GB/T 1771-2007测试，结果见表1。
表1.水性透明防腐涂料性能
实施例 附着力/级 铅笔硬度 耐冲击性/cm 耐盐雾性/h
1 0 2H 50 720
2 0 1H 45 480
3 0 2H 50 720
4 0 2H 50 850
对比实施方式
以下对比例，均以上述4个案例中综合性能最好的案例—实施例4作为基础进行设置。
对比例1
将实施例4中“水性环氧乳液(固含量52％)55％，，水31.2％”更换为“水性环氧乳液(固含量52％)65％，，水21.2％”，其它同于实施例4，涂层性能见表2。
对比例2
将实施例4中“水性环氧乳液(固含量52％)55％，，水31.2％”更换为“水性环氧乳液(固含量52％)35％，，水51.2％”，其它同于实施例4，涂层性能见表2。
对比例3
将实施例4中“二氧化钛(50nm)3％，氧化铁红(10～90nm)3％”更换为“二氧化钛(50nm)5.5％，氧化铁红(10～90nm)0.5％”，其它同于实施例4，涂层性能见表2。
对比例4
将实施例4中“二氧化钛(50nm)3％，氧化铁红(10～90nm)3％”更换为“二氧化钛(50nm)0.5％，氧化铁红(10～90nm)5.5％”，其它同于实施例4，涂层性能见表2。
对比例5
将实施例4中“二氧化钛(50nm)3％，硫酸钡(10～100nm)3％”更换为“二氧化钛(50nm)0.5％，硫酸钡(10～100nm)5.5％”，其它同于实施例4，涂层性能见表2。
对比例6
将实施例4中“BYK190分散剂0.7％，水31.2％”更换为“BYK190分散剂0.2％，水31.7％”，其余同于实施例4。
对比例7
将实施例4中“防闪锈剂0.3％，水31.2％”更换为“防闪锈剂0.0％，水31.5％”，其余同于实施例4。
对比例8
将实施例4中“BYK346润湿剂0.5％，水31.2％”更换为“BYK346润湿剂0.0％，水31.7％”，其余同于实施例4。
对比例9
将实施例4中“乙二醇单丁醚0.8％，水31.2％”更换为“乙二醇单丁醚1.5％，水30.5％”，其余同于实施例4。
对比例10
将实施例4中“RM8W增稠剂0.1％，水31.2％”更换为RM8W增稠剂0.3％，水31.0％”，其余同于实施例4。
表2.水性透明防腐涂料性能
对比例 附着力/级 铅笔硬度 耐冲击性/cm 耐盐雾性/h
1 0 1H 40 700
2 1 HB 25 240
3 0 2H 50 780
4 0 1H 45 800
5 0 1H 45 780
6 0 2H 50 820
7 0 2H 50 650
8 1 1H 40 700
9 0 1H 40 740
10 1 1H 45 800
从对比例1～10可以看出，调整发明专利配方范围，会对涂层力学性能和耐盐雾性能造成负面影响。最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种水性透明防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)按下述重量百分比例称取各原料组分：水性树脂乳液40～60％、二氧化钛1～4％，氧化铁颜料2～5％，硫酸钡1～4％、碳酸钙1～3％、消泡剂0.3～0.5％、分散剂0.4～0.8％、流平剂0.5～1.0％、润湿剂0.3～0.6％、增稠剂0～0.2％、防闪锈剂0～0.5％、水30～45.3％；
(2)向纳米砂磨机的配料桶中加入二氧化钛、氧化铁颜料、硫酸钡、碳酸钙、分散剂和水，混合均匀；
(3)启动冷却循环水系统，保持循环冷却水温度为5～20℃；开动隔膜泵，将配料桶中的混合物注入到砂磨机内腔中，注入速率为5～10L/min；启动砂磨机进行循环研磨制得浆料；
(4)向调漆桶中加入浆料、水性树脂乳液、消泡剂、流平剂、润湿剂、增稠剂和防闪锈剂，搅拌30～90min，得到水性透明防腐涂料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性树脂乳液是环氧乳液、丙烯酸乳液或聚氨酯乳液中的一种，固含量40～60％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化钛的粒径≤100nm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化铁颜料是氧化铁红、氧化铁黄或氧化铁黑中一种，粒径≤100nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸钡的粒径≤100nm；所述碳酸钙的粒径≤100nm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消泡剂是BYK024消泡剂；所述分散剂是BYK190分散剂；所述流平剂是乙二醇单丁醚；所述润湿剂是BYK346润湿剂；所述增稠剂是陶氏RM8W增稠剂；所述防闪锈剂是德谦海明斯FA179防闪锈剂。
7.根据权利要求1至6任意一项中所述的方法，其特征在于，所述纳米砂磨机的研磨介质为锆珠，粒径为0.4～1.5mm，研磨时间为60～180min。
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