CN108017981A

CN108017981A - 一种快干型金属防腐涂料的制备方法

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Publication number: CN108017981A
Application number: CN201711468659.XA
Authority: CN
Inventors: 唐林元; 何伟仁; 陈可
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2018-05-11

Abstract

本发明公开了一种快干型金属防腐涂料的制备方法，属于涂料制备技术领域。本发明中环氧大豆油在金属防腐涂料中虽然含量较少，但环氧大豆油与马来酸酐反应时活性较强，使金属防腐涂料的固化时间缩短，预混合溶液作为丙烯酸树脂的混合单体掺入溶解的环氧树脂中，经过接枝反应得到复合树脂乳液，金属防腐涂料固化时，胶束内部疏水物质会聚集排列在漆膜表面，使金属防腐涂料的表面疏水性能增强，精油微胶囊中精油挥发性极强，精油可从微胶囊中缓慢释放出来，然后在金属防腐涂料的水中微乳化，使水的液滴变小，便于水分挥发，并且精油的疏水性也有利于金属防腐涂料中水的挥发，从而使金属防腐涂料固化时表干时间缩短，达到快干的目的，应用前景广阔。

Description

一种快干型金属防腐涂料的制备方法

技术领域

本发明公开了一种快干型金属防腐涂料的制备方法，属于涂料制备技术领域。

背景技术

金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。金属腐蚀涂料具有优异的防锈性和耐化学介质腐蚀性，耐磨、耐淡水、耐海水、耐盐雾性强，耐微生物侵蚀、电绝缘性、抗杂散电流、耐热、耐温度骤变等优良性能。

金属的腐蚀遍及国民经济各个领域，给国民经济带来了巨大的损失。在工业发达的国家中，腐蚀造成的直接经济损失占国民经济总产值的1%～4%，每年腐蚀生锈的钢铁约占产量的20%，约有30%的设备因腐蚀而报废。在中国，由于金属腐蚀造成的经济损失每年高达300亿元以上，占国民生产总值的4%。

金属防腐涂料颜料的主要成分采用钇系稀土微粉、复合α—陶瓷微粉、碳化硅等在封闭高温下精细加工而成。涂料耐温高，采用志盛威华特制的耐高温溶液，耐温可以达到1800℃，在高温下形成致密的陶瓷釉面，硬度可以达到7H，涂层光滑自洁，抗冲击，可以长期耐酸耐碱腐蚀，附着力强，防水防油，也可以耐住有机溶剂的腐蚀浸泡。

随着金属腐蚀与防护研究工作的深入开展和快速发展，各种各样的防腐蚀方法应运而生并得到了广泛的推广应用，为减少由于金属腐蚀而带来的损失起着非常重要的作用。但是目前水性环氧树脂金属防腐涂料固化时，表干时间长、固化不充分以及固化后漆膜附着力低，对于未来防腐涂料的要求，不仅要满足高性能、高效率、低能耗、低污染的条件，还应该尽量避免“一品多用”的现象，生产满足市场需要的专用产品系列。

因此，发明一种快干型金属防腐涂料对金属防腐涂料制备技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前水性环氧树脂金属防腐涂料固化时，表干时间长、固化不充分以及固化后漆膜附着力低的缺陷，提供了一种快干型金属防腐涂料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种快干型金属防腐涂料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）按重量份数计，取20～30份啤酒废酵母，用60～80份无菌水清洗，将清洗后的啤酒废酵母放入高速离心机中离心，弃去上层清液，得到乳白色酵母乳，将乳白色酵母乳与百里香精油混合得到胶乳油，用无水乙醇洗涤胶乳油2～3次，将洗涤后胶乳油放入真空干燥箱中干燥，得到精油微胶囊；

（2）向带有搅拌器、回流冷凝器的四口烧瓶中，加入50～60mL大豆油、10～12mL甲酸溶液、20～25mL双氧水和30～40mL硫酸溶液，启动搅拌器，以200～220r/min的转速搅拌，加热升温，保温反应，得到反应产物，将反应产物移入分液漏斗中，水洗，弃去水相，得到油相，用氢氧化钠溶液中和油相，得到环氧大豆油；

（3）将250～300g双酚A型环氧树脂和200～250mL质量分数为15%的柠檬酸三钠溶液置于带有通气口与恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，并将三口烧瓶油浴加热升温，将乙二醇单丁醚与正丁醇混合得到共溶剂，取300～350mL共溶剂加入三口烧瓶中，待双酚A型环氧树脂完全溶解后，在氮气保护下，继续油浴加热升温，得到环氧树脂乳液；

（4）取20～30mL甲基丙烯酸、30～40mL丙烯酸丁酯、10～15mL苯乙烯和0.5～1.0mL过氧化苯甲酰，混合得到预混合溶液，将200～220mL预混合溶液通过恒压滴液漏斗向上述环氧树脂乳液中滴加预混合溶液，保温反应，得到复合树脂乳液；

（5）待上述复合树脂乳液降温，向降温后的复合树脂乳液中加入氨水，调节复合树脂乳液pH，得到水性环氧树脂乳液，按重量份数计，将40～50份水性环氧树脂乳液、10～12份二乙烯三胺、20～30份硅胶粉、15～18份马来酸酐、10～15份环氧大豆油、20～25份精油微胶囊、60～70份水置于高速分散机中分散，得到快干型金属防腐涂料。

步骤（1）所述的按重量份数计，搅拌转速为5000～5500r/min，离心时间为5～8min，乳白色酵母乳与百里香精油混合体积比为1︰3，真空干燥箱设定温度为35～45℃，干燥时间为3～4h。

步骤（2）所述的甲酸溶液的质量分数为10%，双氧水的质量分数为20%，硫酸溶液的质量分数为75%，搅拌转速为200～220r/min，加热升温后温度为90～95℃，保温反应时间为2.0～2.5h，氢氧化钠溶液的质量分数为30%。

步骤（3）所述的柠檬酸三钠溶液的质量分数为15%，对三口烧瓶油浴加热升温后温度为80～85℃，乙二醇单丁醚与正丁醇混合的体积比为2︰1，在氮气保护下，继续油浴加热升温后温度为140～150℃。

步骤（4）所述的恒压滴液漏斗的滴加速率为5～8mL/min，保温反应时间为2～3h。

步骤（5）所述的复合树脂乳液降温后温度为50～55℃，氨水的质量分数为30%，用氨水调节复合树脂乳液pH为6.8～7.0，高速分散机转速为3000～3500r/min，分散时间为10～15min。

本发明的有益效果是：

（1）本发明利用啤酒废酵母离心并清洗得到乳白色酵母乳，将乳白色酵母乳和百里香精油混合分散再干燥得到精油微胶囊，将大豆油、双氧水、硫酸溶液和甲酸溶液混合，加热搅拌反应得到反应产物，将反应产物分液提取油相，经过中和得到环氧大豆油，将环氧树脂、柠檬酸三钠溶液混合，掺入乙二醇单丁醚与正丁醇组成的共溶剂中，直至环氧树脂完全溶解，再加入丙烯酸单体的预混合溶液，保温反应得到复合树脂乳液，将复合树脂乳液用氨水调节pH后得到水性环氧树脂乳液，将水性环氧树脂乳液、环氧大豆油、马来酸酐、精油微胶囊等其他添加剂混合，经过高速分散得到快干型金属防腐涂料，本发明中环氧大豆油在金属防腐涂料中虽然含量较少，但环氧大豆油与马来酸酐反应时活性较强，使金属防腐涂料的固化时间缩短，环氧大豆油与马来酸酐发生双键交联，形成低聚物，该低聚物和柠檬酸三钠都含有对称的给电子有机结构，固化过程中易与金属基体表层金属发生络合，从而提高金属与金属防腐涂料间的分子作用力，使金属防腐涂料固化后漆膜的附着力大大提高；

（2）本发明中预混合溶液作为丙烯酸树脂的混合单体掺入溶解的环氧树脂中，经过接枝反应得到复合树脂乳液，未接枝的丙烯酸树脂不溶于水，在水中容易形成胶束，被接枝丙烯酸树脂的疏水链段与未被接枝丙烯酸的环氧树脂相混溶并处于胶束内部，接枝环氧树脂的亲水链段处于胶束表层，调节pH后，最终形成非常稳定的环氧树脂乳液，金属防腐涂料固化时，胶束内部疏水物质会聚集排列在漆膜表面，使金属防腐涂料的表面疏水性能增强，有利于水分的挥发，另外，精油微胶囊中精油挥发性极强，精油可从微胶囊中缓慢释放出来，然后在金属防腐涂料的水中微乳化，使水的液滴变小，便于水分挥发，并且精油的疏水性也有利于金属防腐涂料中水的挥发，从而使金属防腐涂料固化时表干时间缩短，达到快干的目的，应用前景广阔。

具体实施方式

按重量份数计，取20～30份啤酒废酵母，用无菌水清洗，将清洗后的啤酒废酵母放入高速离心机中，以5000～5500r/min的转速离心5～8min，弃去上层清液，得到乳白色酵母乳，将乳白色酵母乳与百里香精油按体积比为1︰3混合得到胶乳油，用无水乙醇洗涤胶乳油2～3次，将洗涤后的胶乳油放入设定温度为35～45℃的真空干燥箱中干燥3～4h，得到精油微胶囊；向带有搅拌器、回流冷凝器的四口烧瓶中，加入50～60mL大豆油、10～12mL质量分数为10%的甲酸溶液、20～25mL质量分数为20%的双氧水和30～40mL质量分数为75%的硫酸溶液，启动搅拌器，以200～220r/min的转速搅拌，加热升温至90～95℃，保温反应2.0～2.5h，得到反应产物，将反应产物移入分液漏斗中，水洗，弃去水相，得到油相，用质量分数为30%氢氧化钠溶液中和油相，得到环氧大豆油；将250～300g双酚A型环氧树脂和200～250mL质量分数为15%的柠檬酸三钠溶液置于带有通气口与恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，并将三口烧瓶油浴加热升温至80～85℃，将乙二醇单丁醚与正丁醇按体积比为2︰1混合得到共溶剂，取300～350mL共溶剂加入三口烧瓶中，待双酚A型环氧树脂完全溶解后，在氮气保护下，继续油浴加热升温至140～150℃，得到环氧树脂乳液；取20～30mL甲基丙烯酸、30～40mL丙烯酸丁酯、10～15mL苯乙烯和0.5～1.0mL过氧化苯甲酰，混合得到预混合溶液，将200～220mL预混合溶液通过恒压滴液漏斗以5～8mL/min的滴加速率，向上述环氧树脂乳液中滴加预混合溶液，保温反应2～3h，得到复合树脂乳液；待上述复合树脂乳液降温至50～55℃，向降温后的复合树脂乳液中加入质量分数为30%的氨水，调节复合树脂乳液pH为6.8～7.0，得到水性环氧树脂乳液，按重量份数计，将40～50份水性环氧树脂乳液、10～12份二乙烯三胺、20～30份硅胶粉、15～18份马来酸酐、10～15份环氧大豆油、20～25份精油微胶囊、60～70份水置于高速分散机中，以3000～3500r/min的转速分散10～15min，得到快干型金属防腐涂料。

实例1

按重量份数计，取20份啤酒废酵母，用无菌水清洗，将清洗后的啤酒废酵母放入高速离心机中，以5000r/min的转速离心5min，弃去上层清液，得到乳白色酵母乳，将乳白色酵母乳与百里香精油按体积比为1︰3混合得到胶乳油，用无水乙醇洗涤胶乳油2次，将洗涤后的胶乳油放入设定温度为35℃的真空干燥箱中干燥3h，得到精油微胶囊；向带有搅拌器、回流冷凝器的四口烧瓶中，加入50mL大豆油、10mL质量分数为10%的甲酸溶液、20mL质量分数为20%的双氧水和30mL质量分数为75%的硫酸溶液，启动搅拌器，以200r/min的转速搅拌，加热升温至90℃，保温反应2.0h，得到反应产物，将反应产物移入分液漏斗中，水洗，弃去水相，得到油相，用质量分数为30%氢氧化钠溶液中和油相，得到环氧大豆油；将250g双酚A型环氧树脂和200mL质量分数为15%的柠檬酸三钠溶液置于带有通气口与恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，并将三口烧瓶油浴加热升温至80℃，将乙二醇单丁醚与正丁醇按体积比为2︰1混合得到共溶剂，取300mL共溶剂加入三口烧瓶中，待双酚A型环氧树脂完全溶解后，在氮气保护下，继续油浴加热升温至140℃，得到环氧树脂乳液；取20mL甲基丙烯酸、30mL丙烯酸丁酯、10mL苯乙烯和0.5mL过氧化苯甲酰，混合得到预混合溶液，将200mL预混合溶液通过恒压滴液漏斗以5mL/min的滴加速率，向上述环氧树脂乳液中滴加预混合溶液，保温反应2h，得到复合树脂乳液；待上述复合树脂乳液降温至50℃，向降温后的复合树脂乳液中加入质量分数为30%的氨水，调节复合树脂乳液pH为6.8，得到水性环氧树脂乳液，按重量份数计，将40份水性环氧树脂乳液、10份二乙烯三胺、20份硅胶粉、15份马来酸酐、10份环氧大豆油、20份精油微胶囊、60份水置于高速分散机中，以3000r/min的转速分散10min，得到快干型金属防腐涂料。

实例2

按重量份数计，取25份啤酒废酵母，用无菌水清洗，将清洗后的啤酒废酵母放入高速离心机中，以5200r/min的转速离心7min，弃去上层清液，得到乳白色酵母乳，将乳白色酵母乳与百里香精油按体积比为1︰3混合得到胶乳油，用无水乙醇洗涤胶乳油2次，将洗涤后的胶乳油放入设定温度为40℃的真空干燥箱中干燥3.5h，得到精油微胶囊；向带有搅拌器、回流冷凝器的四口烧瓶中，加入55mL大豆油、11mL质量分数为10%的甲酸溶液、22mL质量分数为20%的双氧水和35mL质量分数为75%的硫酸溶液，启动搅拌器，以210r/min的转速搅拌，加热升温至92℃，保温反应2.2h，得到反应产物，将反应产物移入分液漏斗中，水洗，弃去水相，得到油相，用质量分数为30%氢氧化钠溶液中和油相，得到环氧大豆油；将270g双酚A型环氧树脂和220mL质量分数为15%的柠檬酸三钠溶液置于带有通气口与恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，并将三口烧瓶油浴加热升温至82℃，将乙二醇单丁醚与正丁醇按体积比为2︰1混合得到共溶剂，取320mL共溶剂加入三口烧瓶中，待双酚A型环氧树脂完全溶解后，在氮气保护下，继续油浴加热升温至145℃，得到环氧树脂乳液；取25mL甲基丙烯酸、35mL丙烯酸丁酯、12mL苯乙烯和0.7mL过氧化苯甲酰，混合得到预混合溶液，将210mL预混合溶液通过恒压滴液漏斗以7mL/min的滴加速率，向上述环氧树脂乳液中滴加预混合溶液，保温反应2.5h，得到复合树脂乳液；待上述复合树脂乳液降温至52℃，向降温后的复合树脂乳液中加入质量分数为30%的氨水，调节复合树脂乳液pH为6.9，得到水性环氧树脂乳液，按重量份数计，将45份水性环氧树脂乳液、11份二乙烯三胺、25份硅胶粉、16份马来酸酐、12份环氧大豆油、22份精油微胶囊、65份水置于高速分散机中，以3200r/min的转速分散12min，得到快干型金属防腐涂料。

实例3

按重量份数计，取30份啤酒废酵母，用无菌水清洗，将清洗后的啤酒废酵母放入高速离心机中，以5500r/min的转速离心8min，弃去上层清液，得到乳白色酵母乳，将乳白色酵母乳与百里香精油按体积比为1︰3混合得到胶乳油，用无水乙醇洗涤胶乳油3次，将洗涤后的胶乳油放入设定温度为45℃的真空干燥箱中干燥4h，得到精油微胶囊；向带有搅拌器、回流冷凝器的四口烧瓶中，加60mL大豆油、12mL质量分数为10%的甲酸溶液、25mL质量分数为20%的双氧水和40mL质量分数为75%的硫酸溶液，启动搅拌器，以220r/min的转速搅拌，加热升温至95℃，保温反应2.5h，得到反应产物，将反应产物移入分液漏斗中，水洗，弃去水相，得到油相，用质量分数为30%氢氧化钠溶液中和油相，得到环氧大豆油；将300g双酚A型环氧树脂和250mL质量分数为15%的柠檬酸三钠溶液置于带有通气口与恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，并将三口烧瓶油浴加热升温至85℃，将乙二醇单丁醚与正丁醇按体积比为2︰1混合得到共溶剂，取350mL共溶剂加入三口烧瓶中，待双酚A型环氧树脂完全溶解后，在氮气保护下，继续油浴加热升温至150℃，得到环氧树脂乳液；取30mL甲基丙烯酸、40mL丙烯酸丁酯、15mL苯乙烯和1.0mL过氧化苯甲酰，混合得到预混合溶液，将220mL预混合溶液通过恒压滴液漏斗以8mL/min的滴加速率，向上述环氧树脂乳液中滴加预混合溶液，保温反应3h，得到复合树脂乳液；待上述复合树脂乳液降温至55℃，向降温后的复合树脂乳液中加入质量分数为30%的氨水，调节复合树脂乳液pH为7.0，得到水性环氧树脂乳液，按重量份数计，将50份水性环氧树脂乳液、12份二乙烯三胺、30份硅胶粉、18份马来酸酐、15份环氧大豆油、25份精油微胶囊、70份水置于高速分散机中，以3500r/min的转速分散15min，得到快干型金属防腐涂料。

对比例

以河北某公司生产的快干型金属防腐涂料作为对比例对本发明制得的快干型金属防腐涂料和对比例中的快干型金属防腐涂料进行性能检测，检测结果如表1所示：

1、测试方法：

附着力测试采用电动划圈法进行检测；

表干测试方法：将实例1～3和对比例中的防腐涂料涂覆在金属表面放置于室温下，测得其表干时间并观察固化是否充分；

使用寿命测试方法：将实例1～和对比例中的金属防腐涂料涂布8微米厚涂层在试验件上，放置在中性盐雾实验箱中，测得各涂料的寿命，将上述涂层厚度改为10.5微米和15微米涂层继续上述实验。

表1 金属防腐涂料性能测定结果

根据上述中数据可知本发明制得的快干型金属防腐涂料固化后漆膜附着力高，达到1级，固化充分，且表干时间短，寿命长，具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种快干型金属防腐涂料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种快干型金属防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的按重量份数计，搅拌转速为5000～5500r/min，离心时间为5～8min，乳白色酵母乳与百里香精油混合体积比为1︰3，真空干燥箱设定温度为35～45℃，干燥时间为3～4h。

3.根据权利要求1所述的一种快干型金属防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的甲酸溶液的质量分数为10%，双氧水的质量分数为20%，硫酸溶液的质量分数为75%，搅拌转速为200～220r/min，加热升温后温度为90～95℃，保温反应时间为2.0～2.5h，氢氧化钠溶液的质量分数为30%。

4.根据权利要求1所述的一种快干型金属防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的柠檬酸三钠溶液的质量分数为15%，对三口烧瓶油浴加热升温后温度为80～85℃，乙二醇单丁醚与正丁醇混合的体积比为2︰1，在氮气保护下，继续油浴加热升温后温度为140～150℃。

5.根据权利要求1所述的一种快干型金属防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的恒压滴液漏斗的滴加速率为5～8mL/min，保温反应时间为2～3h。

6.根据权利要求1所述的一种快干型金属防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的复合树脂乳液降温后温度为50～55℃，氨水的质量分数为30%，用氨水调节复合树脂乳液pH为6.8～7.0，高速分散机转速为3000～3500r/min，分散时间为10～15min。