CN108948974B - 一种水性金属防锈漆乳液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了的一种水性金属防锈漆乳液及其制备方法，由下列成分按质量份组成：水性丙烯酸改性环氧酯20～50份、硅酸化合物1～3份、去离子水50～80份、木质素2～8份、颜料10～30份、云母粉3～10份、EDTA 0.2～1.5份、沉淀硫酸钡8～15份、氢氧化钙2～5份、丙二醇2～5份、乙二醇4～8份、硼酸2～6份、桐油乳液10～20份、成膜助剂1～2份、漆酚2～8份。本发明还公开了一种水性金属防锈漆乳液制备方法，主要包括：交联、混合、研磨、分散均匀、罐装。该水性防锈漆以水为稀释剂，大大减少VOC的排放，安全、绿色环保，且固化膜性能优异，有广阔的前景，可广泛的用于钢结构、管道、汽车零部件等方面的涂装。

Description

一种水性金属防锈漆乳液及其制备方法
技术领域
本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种水性金属防锈漆乳液及其制备方法。
背景技术
我国的水性涂料技术水平与发达国家的差距较大，国内到目前为止还没有成熟技术，高性能水性树脂等关键材料还依赖进口，高效水性添加剂几乎空白。水性漆生产方面，国内大型的油漆厂家大都局限于生产一定数量的建筑乳胶涂料和水溶性电泳涂料。国内涂料年总量约1400万吨，但水性工业涂料的总产量尚不足涂料总产量的5%，市场占有率远远低于发达国家的50%以上水平。
目前，国内工业涂料仍以溶剂型涂料为主，如醇酸涂料、硝基涂料、环氧涂料等，该类涂料的最大缺点是污染环境、易燃、对人体有害。水性防锈涂料能有效地克服溶剂型涂料的缺点，符合当今涂料的发展，实现工业防锈漆技术突破意义重大。目前市场上使用的水性防锈漆，与相应溶剂型涂料相比大多存在防腐性能差，干燥慢，初期耐水差以及成本较高的情况，阻碍了水性防锈漆在市场的推广及应用。
申请号：CN201810031085.8公开了一种水性单组分聚氨酯重度防腐底漆及其制备方法，该底漆由水性单组分聚氨酯乳液、防锈颜料、成膜助剂、消泡剂、增稠剂、任选的蜡乳液、体质填料和分散剂，以及去离子水制备制成。
申请号：CN201410387953.8公开了一种水性金属防锈防腐漆及其制备方法。该水性金属防锈防腐漆，按照重量份数计，其组份包括：去离子水200-250份、钛白粉180-220份、水性纳米浆料60-100份、高岭土20-40份、纳米膨润土20-40份、纳米磷酸锌钙8-15份、醇酸乳液40-60份、水性氟碳树脂80-130份、纯丙乳液150-200份、有机硅乳液20-60份、丙二醇10-30份、纳米二氧化硅1-3份、分散剂4-8份、成膜助剂10-40份。
申请号：CN201711215223.X公开了一种采用REPVDC水性树脂乳液的水性铁锈转化防锈底漆及其制备方法，包括以下组分：去离子水、主转化剂、辅助转化剂、乳化剂、消泡剂、沙磨料、REPVDC乳液。制备方法包括：按照配方将底料加入到分散机内搅拌；然后加入沙磨料继续搅拌；再加入REPVDC乳液，继续搅拌；最后加入增稠剂，继续搅拌后降低转速、自然消泡，灌装成品。本发明采用的REPVDC乳液，阻隔性、附着力、着色性、耐磨性、冲击韧性、成膜高硬度性、存储稳定性都非常优秀，VOC含量＜10克/升，可以直接涂刷、喷涂在热轧钢构件表面，转化性能良好，防腐性能优秀，具有良好的应用前景。
申请号：CN201710138990.9公开了一种环保型水性金属防锈漆，涉及到涂料领域。所述适用于喷涂、辊涂、刷涂等施工方式，施工基材为各种金属，包括按重量份计的原料如下：去离子水20-25份、pH调节剂0.5-1份、分散剂0.5-1份、消泡剂0.1-0.5份、金红石钛白粉15.0-20份、三聚磷酸铝2-8份、滑石粉5-10份、硫酸钡2-5份、水性环氧酯改性乳液30-60份、成膜助剂0.2-0.8份、防闪锈剂0.2-0.8份、流平助剂0.1-0.5份、增稠剂0.5-1份，还公开了一种环保型水性金属防锈漆的制备方法。
发明内容
本发明是在上述发明的基础上，通过科学环保的配方和工艺，制备一种对环境友好，无刺激性气味，干燥速度快，漆膜的附着力强，具有较强的防锈防腐性能的水性金属防锈漆乳液。
本发明的另一个目的是提供一种水性金属防锈漆乳液的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种水性金属防锈漆乳液，由下列成分按质量份组成：水性丙烯酸改性环氧酯20～50份、硅酸化合物1～3份、去离子水50～80份、木质素2～8份、颜料10～30份、云母粉3～10份、EDTA 0.2～1.5份、沉淀硫酸钡8～15份、氢氧化钙2～5份、丙二醇2～5份、乙二醇4～8份、硼酸2～6份、桐油乳液10～20份、成膜助剂1～2份、漆酚2～8份。
优选的，所述硅酸化合物为硅酸铝、硅酸铁、硅酸钙、硅酸镁、硅酸钾、硅酸钠。
优选的，所述木质素为制浆黑液中提取的酸不溶木质素。
优选的，所述颜料为钼酸锌、钼酸钙、磷酸锆。
优选的，所述桐油乳液为在桐油中加入适量乳化剂（如：单硬脂酸甘油脂），加热至55～65℃后用均质机在6000～8000r／min下均质1～2min，即可获得水包油桐油乳液。
优选的，所述成膜助剂为十二碳醇酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。
优选的，所述漆酚为取一定量的生漆，用纱布过滤除去生漆中的杂质，再加入一定量的无水乙醇，搅拌、静置、过滤、洗涤，反复2～3次，合并滤液，在55～65℃真空浓缩，浓缩物为粗漆酚提取物，再用石油醚反复萃取粗漆酚提取物2～3次，静置、分离，合并萃取液，55～65℃真空浓缩，回收溶剂，得到纯度在95％以上的漆酚。
上述水性金属防锈漆乳液的制备方法，包括以下步骤：
（1）交联：将去离子水、EDTA、沉淀硫酸钡、氢氧化钙、丙二醇、乙二醇和硼酸加入到反应罐中，开动搅拌，转速为100～200r/min、温度55～85℃、时间2～4h，得交联混合液1；
（2）混合：在上述步骤1）的混合液1中加入水性丙烯酸改性环氧酯、硅酸化合物、木质素、颜料、云母粉到反应罐中，开动搅拌，转速为250～500r/min，充分搅拌15～30min，待均匀后，得混合液2；
（3）研磨：将上述步骤2）的混合液2在球磨机上研磨，研磨温度40～50℃，研磨至细度＜40um，得到研磨液3；
（4）分散均匀：将桐油乳液、成膜助剂和漆酚加入上述步骤3）的研磨液3中，高速分散研磨10～20min，研磨结束后得乳液4；
（5）罐装：将上述步骤4）的乳液4进行物料灌装，得到一种水性金属防锈漆乳液。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1.本发明提供的水性金属防锈漆乳液通过搭配桐油乳液和成膜助剂的加入显著提高了漆膜的干性及初期耐水性。
2.通过搭配防锈颜料（钼酸锌、钼酸钙、磷酸锆）、云母粉、沉淀硫酸钡、氢氧化钙，提高了防锈漆的综合防腐性能，并增加漆膜硬度和耐磨性。
3. EDTA、沉淀硫酸钡、氢氧化钙、丙二醇、乙二醇、硼酸和漆酚的加入，在水性体系中能形成络酸盐，这种络合物可与涂料的极性基团（羟基和羧基）进一步络合，生产稳定的交联络合物，提高了漆膜的润滑性、防锈性。
4. 本发明提供的水性金属防锈漆乳液，采用硅酸化合物、木质素在体系中可起到提高防锈、防腐、分散性、粘结性、螯合性的作用。
5. 本发明提供的水性金属防锈漆乳液具有低气味、安全环保，大大降低了漆乳液的气味，避免高温挥发产生气味。
本发明水性防锈漆乳液涂膜硬度高，附着力好，防腐蚀性能及机械性能优异，搭配桐油乳液和成膜助剂的加入显著提高了漆膜的干性及初期耐水性，以及EDTA、沉淀硫酸钡、氢氧化钙、丙二醇、乙二醇、硼酸和漆酚的加入，提高了漆膜的润滑性、防锈性。该水性防锈漆以水为稀释剂，大大减少VOC的排放，安全、绿色环保，且固化膜性能优异，有广阔的前景，可广泛的用于钢结构、管道、汽车零部件等方面的涂装。
具体实施方式
下面给出部分实例以对本发明做进一步说明，但以下实施例并非是对本发明保护范围的限制说明，该领域技术人员根据本发明内容做出一些非本质的改进和调整仍属本发明保护内容。
实施例1
一种水性金属防锈漆乳液，由下列成分按质量份组成：水性丙烯酸改性环氧酯20份、硅酸铝1份、去离子水50份、木质素2份、颜料钼酸锌10份、云母粉3份、EDTA 0.2份、沉淀硫酸钡8份、氢氧化钙2份、丙二醇2份、乙二醇4份、硼酸2份、桐油乳液10份、成膜助剂十二碳醇酯1份、漆酚2份。
上述水性金属防锈漆乳液的制备方法，包括以下步骤：
（1）交联：将去离子水、EDTA、沉淀硫酸钡、氢氧化钙、丙二醇、乙二醇和硼酸加入到反应罐中，开动搅拌，转速为100r/min、温度55℃、时间2h，得混合液1；
（2）混合：在上述步骤1）的混合液1中加入水性丙烯酸改性环氧酯、硅酸化合物、木质素、颜料、云母粉到反应罐中，开动搅拌，转速为250r/min，充分搅拌15min，待均匀后，得混合液2；
（3）研磨：将上述步骤2）的混合液2在球磨机上研磨，研磨温度40℃，研磨至细度＜40um，得到研磨液3；
（4）分散均匀：将桐油乳液、成膜助剂和漆酚加入上述步骤3）的研磨液3中，高速分散研磨10min，研磨结束后得乳液4；
（5）罐装：将上述步骤4）的乳液4进行物料灌装，得到一种水性金属防锈漆乳液。
实施例2
一种水性金属防锈漆乳液，由下列成分按质量份组成：水性丙烯酸改性环氧酯50份、硅酸铁3份、去离子水80份、木质素8份、颜料钼酸钙30份、云母粉10份、EDTA 1.5份、沉淀硫酸钡15份、氢氧化钙5份、丙二醇5份、乙二醇8份、硼酸6份、桐油乳液20份、成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯2份、漆酚8份。
上述水性金属防锈漆乳液的制备方法，包括以下步骤：
（1）交联：将去离子水、EDTA、沉淀硫酸钡、氢氧化钙、丙二醇、乙二醇和硼酸加入到反应罐中，开动搅拌，转速为200r/min、温度85℃、时间4h，得混合液1；
（2）混合：在上述步骤1）的混合液1中加入水性丙烯酸改性环氧酯、硅酸化合物、木质素、颜料、云母粉到反应罐中，开动搅拌，转速为500r/min，充分搅拌30min，待均匀后，得混合液2；
（3）研磨：将上述步骤2）的混合液2在球磨机上研磨，研磨温度50℃，研磨至细度＜40um，得到研磨液3；
（4）分散均匀：将桐油乳液、成膜助剂和漆酚加入上述步骤3）的研磨液3中，高速分散研磨20min，研磨结束后得乳液4；
（5）罐装：将上述步骤4）的乳液4进行物料灌装，得到一种水性金属防锈漆乳液。
实施例3
一种水性金属防锈漆乳液，由下列成分按质量份组成：水性丙烯酸改性环氧酯30份、硅酸钙2份、去离子水60份、木质素5份、颜料磷酸锆20份、云母粉6份、EDTA 1.0份、沉淀硫酸钡10份、氢氧化钙4、丙二醇4份、乙二醇6份、硼酸4份、桐油乳液15份、成膜助剂十二碳醇酯1.5份、漆酚5份。
上述水性金属防锈漆乳液的制备方法，包括以下步骤：
（1）交联：将去离子水、EDTA、沉淀硫酸钡、氢氧化钙、丙二醇、乙二醇和硼酸加入到反应罐中，开动搅拌，转速为150r/min、温度65℃、时间3h，得混合液1；
（2）混合：在上述步骤1）的混合液1中加入水性丙烯酸改性环氧酯、硅酸化合物、木质素、颜料、云母粉到反应罐中，开动搅拌，转速为400/min，充分搅拌20min，待均匀后，得混合液2；
（3）研磨：将上述步骤2）的混合液2在球磨机上研磨，研磨温度45℃，研磨至细度＜40um，得到研磨液3；
（4）分散均匀：将桐油乳液、成膜助剂和漆酚加入上述步骤3）的研磨液3中，高速分散研磨15min，研磨结束后得乳液4；
（5）罐装：将上述步骤4）的乳液4进行物料灌装，得到一种水性金属防锈漆乳液。
实施例4
一种水性金属防锈漆乳液，由下列成分按质量份组成：水性丙烯酸改性环氧酯40份、硅酸钾1份、去离子水70份、木质素6份、颜料钼酸锌25份、云母粉8份、EDTA 1.2份、沉淀硫酸钡12份、氢氧化钙4份、丙二醇3份、乙二醇7份、硼酸5份、桐油乳液18份、成膜助剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯1.8份、漆酚6份。
上述水性金属防锈漆乳液的制备方法，包括以下步骤：
（1）交联：将去离子水、EDTA、沉淀硫酸钡、氢氧化钙、丙二醇、乙二醇和硼酸加入到反应罐中，开动搅拌，转速为200r/min、温度75℃、时间4h，得混合液1；
（2）混合：在上述步骤1）的混合液1中加入水性丙烯酸改性环氧酯、硅酸化合物、木质素、颜料、云母粉到反应罐中，开动搅拌，转速为350r/min，充分搅拌20min，待均匀后，得混合液2；
（3）研磨：将上述步骤2）的混合液2在球磨机上研磨，研磨温度40℃，研磨至细度＜40um，得到研磨液3；
（4）分散均匀：将桐油乳液、成膜助剂和漆酚加入上述步骤3）的研磨液3中，高速分散研磨15min，研磨结束后得乳液4；
（5）罐装：将上述步骤4）的乳液4进行物料灌装，得到一种水性金属防锈漆乳液。
性能测试：实施例得到的产品性能测试见表1。
表 1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由表1可知本发明实施例金属防锈漆乳液具有较好的附着力、干性、机械性能，以及较高的耐酸碱腐蚀能力，防锈防腐效果好。

Claims (2)

1.一种水性金属防锈漆乳液，由下列成分按质量份组成：水性丙烯酸改性环氧酯 20～ 50 份 、硅酸化合物1～3份、去离子水50～80份、酸不溶木质素2～8份、颜料10～30份、云母粉 3 ～ 10 份 、EDTA 0.2～1.5份、沉淀硫酸钡8～15份、氢氧化钙2～5份、丙二醇2～5份、乙二醇4～8份、硼酸2～6份、桐油乳液10～20份、成膜助剂1～2份、漆酚2～8份；
所述硅酸化合物为硅酸铝、硅酸铁、硅酸钙、硅酸镁、硅酸钾、硅酸钠；
所述颜料为钼酸锌、钼酸钙、磷酸锆；
所述的一种水性金属防锈漆乳液的 制备方法，包括以下步骤：
（1）交联：将去离子水、EDTA、沉淀硫酸钡、氢氧化钙、丙二醇、乙二醇和硼酸加入到反应罐中，开动搅拌，转速为100～200r/min、温度55～85℃、时间2～4h，得交联混合液1；
（2）混合：在上述步骤1）的混合液1中加入水性丙烯酸改性环氧酯、硅酸化合物、酸不溶木质素、颜料、云母粉到反应罐中，开动搅拌，转速为250～500r/min，充分搅拌15～30min，待均匀后，得混合液2；
（3）研磨：将上述步骤2）的混合液2在球磨机上研磨，研磨温度40～50℃，研磨至细度＜40μ m ，得到研磨液3；
（4）分散均匀：将桐油乳液、成膜助剂和漆酚加入上述步骤3）的研磨液3中，高速分散研磨10～20min，研磨结束后得乳液4；
（5）罐装：将上述步骤4）的乳液4进行物料灌装，得到一种水性金属防锈漆乳液；
上述步骤4）所述桐油乳液为在桐油中加入适量乳化剂，加热至55～65℃后用均质机在6000～8000r／min下均质1～2min，即可获得水包油桐油乳液；
上述步骤4）所述漆酚为取一定量的生漆，用纱布过滤除去生漆中的杂质，再加入一定量的无水乙醇，搅拌、静置、过滤、洗涤，反复2～3次，合并滤液，在55～65℃真空浓缩，浓缩物为粗漆酚提取物，再用石油醚反复萃取粗漆酚提取物2～3次，静置、分离，合并萃取液，55～65℃真空浓缩，回收溶剂，得到纯度在95％以上的漆酚。
2.根据权利要求1所述的一种水性金属防锈漆乳液，其特征在于：所述成膜助剂为十二碳醇酯。
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