CN108948880A - 用于水性锈转化防腐涂料的组合物、水性锈转化防腐涂料及应用 - Google Patents

用于水性锈转化防腐涂料的组合物、水性锈转化防腐涂料及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于水性锈转化防腐涂料的组合物。该组合物以重量份计，组合物包括3～15份锈转化剂、48～57份乙烯丙烯酸共聚乳液以及1～4份特种增效剂，特种增效剂包括有机无机溶凝胶类缓蚀剂。锈转化剂与乙烯丙烯酸共聚乳液配合，可将铁锈转化成稳定的疏水的惰性络合物，络合物借助于乙烯丙烯酸共聚乳液附着在钢铁表面形成非常好的耐水涂层，提供优异的防腐性、附着力和施工性。加入特种增效剂，可进一步提高涂层附着力和改善耐腐蚀性能。加入颜填料，可以提高漆膜的柔韧性和防腐性。

Description

用于水性锈转化防腐涂料的组合物、水性锈转化防腐涂料及 应用
技术领域
本发明涉及防腐材料技术领域，具体而言，涉及一种用于水性锈转化防腐涂料的组合物、水性锈转化防腐涂料及水性锈转化防腐涂料的应用。
背景技术
除锈和防腐，尤其是钢铁表面的锈蚀是一个严重的问题。目前，为了给腐蚀的金属提供耐腐蚀表面，在底漆施工之前，必需通过机械或化学方法对金属表面进行清理，否则，腐蚀会继续。然而，可利用的防锈底漆仍有严重缺陷，它们不足以防止钢铁腐蚀，特别是在相对恶劣的条件下。
因此提供一种防锈涂料，即使在恶劣的条件下，既能将活性腐蚀去除或转化成为被动形式又能提供保护涂层作用，防止钢铁进一步腐蚀，而且，还可与其它涂料兼容，成为目前解决钢铁表面锈蚀的亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于水性锈转化防腐涂料的组合物、水性锈转化防腐涂料及水性锈转化防腐涂料的应用，以解决现有技术中的钢铁表面锈蚀严重的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于水性锈转化防腐涂料的组合物，以重量份计，组合物包括3～15份锈转化剂、48～57份乙烯丙烯酸共聚乳液以及1～4份特种增效剂，特种增效剂包括有机无机溶凝胶类缓蚀剂。
进一步地，上述有机无机溶凝胶类缓蚀剂选自Halox的型号为Halox 550的缓蚀剂或型号为Halox 550WF的缓蚀剂。
进一步地，上述锈转化剂为肟螯合剂，优选为水杨酸肟，进一步优选为DSM公司的型号为Atrust RC-10或Atrust RC-50的水杨酸肟。
进一步地，以重量份计，上述组合物包括5～13份锈转化剂、50～55份乙烯丙烯酸共聚乳液以及1～3份特种增效剂。
进一步地，以重量份计，上述组合物还包括18～32份的颜填料，优选20～30份的颜填料，进一步优选颜填料选自三聚磷酸铝、磷酸铝锌、氧化铁、炭黑、硫酸钡、滑石粉、高岭土、云母粉和石英粉中的任意一种或多种。
进一步地，以重量份计，上述组合物还包括1～4份的助剂，优选1～3份的助剂，进一步优选助剂选自流变剂、湿润分散剂、消泡剂和闪锈抑制剂中的任意一种或多种。
进一步地，以重量份计，上述组合物还包括1～3份的溶剂，优选1～2份的溶剂，进一步优选溶剂为醚醇类溶剂，优选为乙二醇丁醚和/或丙二醇甲醚。
根据本发明的另一方面，提供了一种水性锈转化防腐涂料，采用上述任一种的组合物为原料混合而成。
进一步地，上述水性锈转化防腐涂料还包括水，且水性锈转化防腐涂料的固含量为50～70％。
根据本发明的又一方面，提供了一种防腐涂层，该防腐涂层采用上述的水性锈转化防腐涂料涂装形成。
根据本发明的再一方面，提供了一种海洋工程结构，具有防腐涂层，该防腐涂层包括山水过进一步地，上述海洋工程结构为船舶。
应用本发明的技术方案，锈转化剂能与锈蚀表面反应形成一种惰性铁络合物，例如磁铁矿，借助于成膜物质(乙烯丙烯酸共聚乳液)沉积在钢铁表面，使钢铁与外界阻隔，达到转锈防锈的目的；有机无机溶凝胶类缓蚀剂中的有机硅酯先水解形成硅醇，然后与底材羟基(钢铁上残存的成分复杂的锈混合物其中有羟基的存在)形成硅氧烷，再进一步凝胶化(交联)，进而可以通过涂层内溶胶-凝胶网络的发展和疏水纳米网域的形成，在促进附着力的同时，吸附在钢铁制品的表面，使钢铁与介质隔离，从而阻止或降低钢铁的腐蚀速度，减少金属基体受损，最大限度地提高涂料的耐腐蚀性能；乙烯丙烯酸共聚乳液能在金属表面上形成一层薄膜，作为阻挡氧气和水汽扩散到金属表面的屏障。由此可见，采用本申请的组合物用作水性锈转化防腐涂料的成分，既能将活性腐蚀去除或转化成为被动形式，又能提供保护涂层，防止钢铁进一步腐蚀。
锈转化剂与乙烯丙烯酸共聚乳液配合，可将铁锈转化成稳定的疏水的惰性络合物，络合物借助于乙烯丙烯酸共聚乳液附着在钢铁表面形成非常好的耐水涂层，提供优异的防腐性、附着力和施工性。加入特种增效剂，可进一步提高涂层附着力和改善耐腐蚀性能。加入颜填料，可以提高漆膜的柔韧性和防腐性。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
如本申请背景技术所分析的，现有技术钢铁锈蚀较为严重，且现有的防锈底漆不足以防止钢铁锈蚀，为了解决该问题，本申请提供了一种用于水性锈转化防腐涂料的组合物、水性锈转化防腐涂料及水性锈转化防腐涂料的应用。
在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种用于水性锈转化防腐涂料的组合物，以重量份计，该组合物包括3～15份锈转化剂、48～57份乙烯丙烯酸共聚乳液以及1～4份特种增效剂，特种增效剂包括有机无机溶凝胶类缓蚀剂。
本申请组合物中的锈转化剂能与锈蚀表面反应形成一种惰性铁络合物，例如磁铁矿，借助于成膜物质(乙烯丙烯酸共聚乳液)沉积在钢铁表面，使钢铁与外界阻隔，达到转锈防锈的目的；有机无机溶凝胶类缓蚀剂中的有机硅酯先水解形成硅醇，然后与底材羟基(钢铁上残存的成分复杂的锈混合物其中有羟基的存在)形成硅氧烷，再进一步凝胶化(交联)，进而可以通过涂层内溶胶-凝胶网络的发展和疏水纳米网域的形成，在促进附着力的同时，吸附在钢铁制品的表面，使钢铁与介质隔离，从而阻止或降低钢铁的腐蚀速度，减少金属基体受损，最大限度地提高涂料的耐腐蚀性能；乙烯丙烯酸共聚乳液能在金属表面上形成一层薄膜，作为阻挡氧气和水汽扩散到金属表面的屏障。由此可见，采用本申请的组合物用作水性锈转化防腐涂料的成分，既能将活性腐蚀去除或转化成为被动形式，又能提供保护涂层，防止钢铁进一步腐蚀。
锈转化剂与乙烯丙烯酸共聚乳液配合，可将铁锈转化成稳定的疏水的惰性络合物，络合物借助于乙烯丙烯酸共聚乳液附着在钢铁表面形成非常好的耐水涂层，提供优异的防腐性、附着力和施工性。加入特种增效剂，可进一步提高涂层附着力和改善耐腐蚀性能。加入颜填料，可以提高漆膜的柔韧性和防腐性。
为了进一步提高上述有机无机溶凝胶类缓蚀剂的效果，优选上述有机无机溶凝胶类缓蚀剂选自Halox的型号为Halox 550的缓蚀剂或型号为Halox 550WF的缓蚀剂。
此外，为了环境保护和安全考虑，同时使转化剂与金属表面锈层生成稳定络合物、螯合物，形成化学性能稳定的致密保护层来达到除锈防锈目的，优选上述锈转化剂为肟螯合剂，优选为水杨酸肟，进一步优选为DSM公司的型号为Atrust RC-10或Atrust RC-50的水杨酸肟。
用于本申请的乙烯丙烯酸共聚乳液可以从现有技术中常用的商品中进行选择，比如选自乙烯、丙烯酸、聚偏氯乙烯-丙烯酸共聚乳液。优选乙烯丙烯酸共聚乳液选自如下中的任意一种：
聚偏氯乙烯-丙烯酸共聚乳液：Haloflex 202，DSM NeoResins；
聚偏氯乙烯-丙烯酸共聚乳液：Haloflex 202S，DSM NeoResins；
聚偏氯乙烯-丙烯酸共聚乳液：Permax 803，Lubrizol；
聚偏氯乙烯-丙烯酸共聚乳液：Permax 805，Lubrizol；
聚偏氯乙烯-丙烯酸共聚乳液：Polidene 33-083，Scott Bader；
聚偏氯乙烯-丙烯酸共聚乳液：Polidene 37-0065，Scott Bader；
聚偏氯乙烯-丙烯酸共聚乳液：Diofan P520，Solvay。
如前所述，上述组合物中的锈转化剂、乙烯丙烯酸共聚乳液和特种增效剂之间的相互协同作用使得钢铁表面的锈蚀得到有效解决，为了提高上述协同作用，优选以重量份计，组合物包括5～13份锈转化剂、50～55份乙烯丙烯酸共聚乳液以及1～3份特种增效剂。
在本申请一种优选的实施例中，以重量份计，上述组合物还包括18～32份的颜填料，优选20～30份的颜填料，通过上述适量添加颜填料，进一步提高防腐效果。用于本申请的颜填料可以从现有技术中防腐涂料中常用的颜填料中进行选择，为了提高颜填料与上述主要成分的配合性能，优选颜填料选自三聚磷酸铝、磷酸铝锌、氧化铁、炭黑、硫酸钡、滑石粉、高岭土、云母粉和石英粉中的任意一种或多种。比如三聚磷酸铝选用K-White#84，Tayca；磷酸铝锌选用Heucophos ZPA，Heubach；硫酸钡选用Barium Sulphate EWO，Sachtleben；高岭土选用ASP 400P，BASF；石英粉选用Silofil 5，Norwegian Talc。
为了改善水性锈转化防腐涂料的防沉性、成膜性和/或施工性，以重量份计，优选上述组合物还包括1～4份的助剂，优选1～3份的助剂，进一步优选助剂选自流变剂、湿润分散剂、消泡剂和闪锈抑制剂中的任意一种或多种。
其中，上述流变剂可以选自Bentone LT有机粘土类流变剂(Elementis)、LaponiteRDS水性合成硅酸盐流变剂(Rockwood)、Cab-O-Sil TS-610疏水型白炭黑(Cabot)、AcrysolRM-8W非离子协同增稠剂(Dow)；上述湿润分散剂可以选自Surfynol 104DPM非离子型润湿剂和分子消泡剂(Air Products)、Disperbyk-154分散剂(BYK)；上述消泡剂可以为Foamaster MO 2108消泡剂(BYK)，上述闪锈抑制剂可以为Nalzin FA 179闪锈抑制剂(Elementis)。
另外，为了便于利用上述组合物制作水性锈转化防腐涂料，以重量份计，优选上述组合物还包括1～3份的溶剂，优选1～2份的溶剂，进一步优选溶剂为醚醇类溶剂，优选为乙二醇丁醚和/或丙二醇甲醚。将上述各组分在溶剂中分散，便于后续水性锈转化防腐涂料的制作。
在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种水性锈转化防腐涂料，采用上述任一种的组合物为原料混合而成。
如前所述，本申请组合物中的锈转化剂与乙烯丙烯酸共聚乳液配合，可将铁锈转化成稳定的疏水的惰性络合物，络合物借助于乙烯丙烯酸共聚乳液附着在钢铁表面形成非常好的耐水涂层，提供优异的防腐性、附着力和施工性。加入特种增效剂，可进一步提高涂层附着力和改善耐腐蚀性能。加入颜填料，可以提高漆膜的柔韧性和防腐性。因此，采用本申请的组合物为原料混合而成的水性锈转化防腐涂料的耐腐蚀性能尤为突出。
上述水性锈转化防腐涂料制备可以采用涂料行业通用技术来实现。比如首先用高速分散机等设备来混合分散各种成分；然后用过滤袋、振动筛或其它过滤器过滤。
在本申请另一种优选的实施例中，上述水性锈转化防腐涂料还包括水，且水性锈转化防腐涂料的固含量为50～70％。以利于水性锈转化防腐涂料的施工。容易采用喷涂、刷涂和辊涂方式施工，施工温度可低至5℃。
施工前，建议用钢丝刷去除疏松铁锈，并用高压水冲洗生锈钢铁表面以清除过量的盐污染。通过刷涂、辊涂或喷涂将水性锈转化防腐涂料施工到钢铁表面上，干膜厚度为75～100微米，空气干燥12～24小时。刷涂施工更能确保涂料渗入铁锈中。
用于水性锈转化防腐涂料的典型涂料配套如下。
涂料配套体系：
本发明水性锈转化防腐涂料的配套体系，适用于船舶、石油天然气、工业、汽车、铁路等腐蚀环境中。
具体可应用于船舶海洋环境的压载舱、货舱、油舱、空舱、围堰及日常维护，应用时的涂料形成的涂层的干膜厚度推荐如下：
底层水性锈转化防腐涂料 50-75微米
中间层高性能通用防腐涂料 100-200微米
面层高性能通用防腐涂料 100-200微米
工业腐蚀环境的基础设施、石油天然气、汽车、铁路及日常维护，应用时的涂料形成的涂层的干膜厚度推荐如下：
在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种防腐涂层，该防腐涂层采用上述任一种的水性锈转化防腐涂料涂装形成。该防腐涂层具有突出的耐水性、附着力和防腐性能，在恶劣的环境中也能有效防止钢铁的进一步腐蚀。
在本申请又一种典型的实施方式中，提供了一种海洋工程结构，具有防腐涂层，该防腐涂层包括上述的防腐涂层。具有该防腐涂层的海洋工程结构的在恶劣海洋环境中的使用寿命更长。优选上述海洋工程结构为船舶。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
实施例1至9
本发明中实施例1至9中的水性锈转化防腐涂料通过以下生产工艺实现：
将水与流变剂混合，低速搅拌约20分钟。然后将湿润分散剂、消泡剂和颜填料利用高速分散后过砂磨机，研磨至细度小于20微米。当温度低于40℃时，搅拌中加入锈转化剂、特种增效剂、聚偏氯乙烯共聚乳液、消泡剂和闪锈抑制剂，混合均匀。其中的消泡剂分两次添加，第一次是为了消除高速研磨过程中的产生的大量气泡，研磨完成后第二次加消泡剂是为了消除后加料过程中搅拌产生的气泡。
实施例1至9提供的水性锈转化防腐涂料组成、物理参数见表1-1和1-2。
对比例1至4
本发明中对比例1中的水性锈转化防腐涂料通过以下生产工艺实现：
将水与流变剂混合，低速搅拌约20分钟。然后将湿润分散剂、消泡剂和颜填料利用高速分散后过砂磨机，研磨至细度小于20微米。当温度低于40℃时，搅拌中加入锈转化剂、特种增效剂、聚偏氯乙烯共聚乳液、消泡剂和闪锈抑制剂，混合均匀。
对比例1提供的水性锈转化防腐涂料组成、物理参数见表1-1和1-2。
表1-1
表1-2
按照ASTM B117检测涂层的耐盐雾性，按照ISO 4624(ASTM D4541)测试涂层附着力，检测结果见表2。
表2
耐盐雾性，1000h 附着力，MPa
实施例1 不起泡不开裂不脱层 7
实施例2 不起泡不开裂不脱层 5
实施例3 不起泡不开裂不脱层 5
实施例4 不起泡不开裂不脱层 6
实施例5 不起泡不开裂不脱层 7
实施例6 不起泡不开裂不脱层 7
实施例7 不起泡不开裂不脱层 7
实施例8 不起泡不开裂不脱层 7
实施例9 不起泡不开裂不脱层 5
对比例1 起泡不开裂不脱层 3
对比例2 起泡不开裂脱层 4
对比例3 起泡开裂不脱层 3
对比例4 起泡不开裂脱层 4
从实施例与对比例的数据比较可知，锈转化剂与乙烯丙烯酸共聚乳液配合，结合特种增效剂，有利于改善水性锈转化防腐涂料的附着力、防腐性和施工性。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：从实施例1至9与对比例1-4的数据可知，采用本申请的组合物用作水性锈转化防腐涂料的成分，既能将活性腐蚀去除或转化成为被动形式，又能提供保护涂层，防止钢铁进一步腐蚀。
在本发明的水性锈转化防腐涂料中，锈转化剂与乙烯丙烯酸共聚乳液配合，可将铁锈转化成疏水惰性络合物，络合物借助于乙烯丙烯酸共聚乳液附着在钢铁表面形成非常好的耐水涂层，提供优异的防腐性、附着力和施工性。加入特种增效剂，可进一步提高涂层附着力和改善耐腐蚀性能。加入颜填料，可以提高漆膜的柔韧性和防腐性。以上几方面的因素，使得本发明所提供的水性锈转化防腐涂料具有突出的耐水性、附着力和防腐性能，在恶劣的环境中也能有效防止钢铁的进一步腐蚀，船舶、石油天然气、工业、汽车、铁路等腐蚀环境。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于水性锈转化防腐涂料的组合物，其特征在于，以重量份计，所述组合物包括3～15份锈转化剂、48～57份乙烯丙烯酸共聚乳液以及1～4份特种增效剂，所述特种增效剂包括有机无机溶凝胶类缓蚀剂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述有机无机溶凝胶类缓蚀剂选自Halox的型号为Halox 550的缓蚀剂或型号为Halox 550WF的缓蚀剂。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述锈转化剂为肟螯合剂，优选为水杨酸肟，进一步优选为DSM公司的型号为Atrust RC-10或Atrust RC-50的水杨酸肟。
4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，以重量份计，所述组合物包括5～13份锈转化剂、50～55份乙烯丙烯酸共聚乳液以及1～3份特种增效剂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其特征在于，以重量份计，所述组合物还包括18～32份的颜填料，优选20～30份的颜填料，进一步优选所述颜填料选自三聚磷酸铝、磷酸铝锌、氧化铁、炭黑、硫酸钡、滑石粉、高岭土、云母粉和石英粉中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其特征在于，以重量份计，所述组合物还包括1～4份的助剂，优选1～3份的助剂，进一步优选所述助剂选自流变剂、湿润分散剂、消泡剂和闪锈抑制剂中的任意一种或多种。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其特征在于，以重量份计，所述组合物还包括1～3份的溶剂，优选1～2份的溶剂，进一步优选所述溶剂为醚醇类溶剂，优选为乙二醇丁醚和/或丙二醇甲醚。
8.一种水性锈转化防腐涂料，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的组合物为原料混合而成。
9.根据权利要求8所述的水性锈转化防腐涂料，其特征在于，所述水性锈转化防腐涂料还包括水，且所述水性锈转化防腐涂料的固含量为50～70％。
10.一种防腐涂层，其特征在于，所述防腐涂层采用权利要求8或9所述的水性锈转化防腐涂料涂装形成。
11.一种海洋工程结构，具有防腐涂层，其特征在于，所述防腐涂层包括权利要求10所述的防腐涂层。
12.根据权利要求11所述的海洋工程结构，其特征在于，所述海洋工程结构为船舶。
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