CN109266188A - 一种防腐蚀水性涂料及其制备方法 - Google Patents

一种防腐蚀水性涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防腐蚀水性涂料及其制备方法，按重量百分比计，包括以下组分：磷酸酯改性聚氨酯乳液45～60％、改性纳米二氧化钛8～16％、颜填料5～8％、增稠剂1～2％、分散剂0～1％、流平剂0～1％、消泡剂0.5～1.5％、成膜助剂1～3％、水8～41％。本发明的磷酸酯改性聚氨酯乳液不仅具有极好的亲水性，使得整个涂料体系不仅具有较好的稳定性，且具有抗蚀作用；改性纳米二氧化钛的添加使涂料表面形成粗糙的微米‑纳米乳凸状疏水结构，增加了涂料的疏水性，有效防止金属与其它合金的接触，在潮湿环境中作为金属表面的屏障，且溶剂为水，环保无污染。

Description

一种防腐蚀水性涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及一种防腐蚀水性涂料及其制备方法。
背景技术
金属腐蚀不仅会造成巨大的的损失，而且有损于环境的保护，目前涂层防腐是应用最广泛、最经济实用的防腐方法。金属基材或某些大型的钢架结构表面通常选择溶剂型防腐涂料，但是，溶剂型涂料在施工过程中会有大量的有机溶剂挥发，严重污染环境；目前市场上的环保型涂料有粉末性涂料、无溶剂型涂料和水溶性涂料，其中，水溶性涂料因为其溶剂被水取代，不仅节省了大量的原材料，且很大程度上减少了环境污染。水性聚氨酯涂料体系具有较好的亲水性，但耐水性和防腐蚀性能相对较差。
发明内容
针对现有技术中所存在的技术问题，本发明提供一种防腐蚀水性涂料及其制备方法，按照重量百分比计，所述防腐蚀水性涂料包括以下组分：
所述磷酸酯改性聚氨酯乳液包括功能性磷酸酯5～10％、聚合多元醇52～69％、多异氰酸酯酯20～35％、水0～30％；
所述功能性磷酸酯由氧化磷和甲基丙烯酸β羟乙酯按照1:3的比例反应而成。
所述磷酸酯改性聚氨酯乳液磷酸酯改性聚氨酯乳液的制备方法为：按相应比例将所述功能性磷酸酯、聚合多元醇、多异氰酸酯酯、水添加到分散机中，以转速1200～1400r/min搅拌15～40min后，得到所述磷酸酯改性聚氨酯乳液。
所述改性纳米二氧化钛包括以下组分：
所述改性纳米二氧化钛的制备方法为：将所述γ-脲基丙基三乙氧基硅烷加入所述纳米二氧化钛中，在加热条件下搅拌30～50min，搅拌完成后加入所述正硅酸乙酯，继续搅拌60～80min.。
所述颜填料为颜料和/或填料中的一种或多种，所述颜料为钛白、锶黄、酞青兰、石墨、炭黑、华蓝中的一种或多种，所述填料为碳酸钙、磷酸钙、云母、硫酸钡、滑石粉、硅藻土中的一种或多种。
所述增稠剂为羟丙基纤维素WPQP52000H或碱溶胀丙烯酸类增稠剂Rheo3800或聚氨酯缔合型增稠剂NHS300。
所述消泡剂为聚醚-硅氧烷共聚物。
本发明还包括一种防腐蚀水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
在搅拌的条件下，按相应比例将所述磷酸酯改性聚氨酯乳液，所述颜填料、增稠剂、分散剂、流平剂、消泡剂、成膜助剂和水添加到搅拌分散机中，在高速搅拌条件下，缓慢加入制备好的所述改性纳米二氧化钛，其中，搅拌速度为1500～1700r/min，搅拌时间为15～18min，静置冷却至室温后得到所述防腐蚀水性涂料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明磷酸酯改性聚氨酯乳液不仅具有极好的亲水性，使得整个涂料体系不仅具有较好的稳定性，且具有抗蚀作用；
利用γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯对纳米二氧化钛进行改性，提高了其在乳液中的分散性和光催化性，制备完成的涂料性质稳定，不易团聚；
在涂料中添加改性纳米二氧化钛，构筑了微米-纳米交替结构，提高了表面粗糙度，最终形成的涂层表面符合超疏水模型，增加了涂层表面的疏水性，有效防止金属与其它合金的接触，在潮湿环境中作为金属表面的屏障；
本发明制备的防腐蚀水性玻璃涂料，不仅实现了较好的防腐蚀功能，而且步骤简单，制备条件要求低，涂料溶剂为水，环保无污染；市场推广性好，具有很高的经济价值。
附图说明
图1为对比例1及实施例2～4涂层表面的SEM照片。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案、及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例提出一种防腐蚀水性涂料，所述防腐蚀水性涂料按重量百分比包括以下组分：
所述磷酸酯改性聚氨酯乳液包括功能性磷酸酯5～10％、聚合多元醇52～69％、多异氰酸酯酯20～35％、水0～30％；
所述功能性磷酸酯由氧化磷和甲基丙烯酸β羟乙酯按照1:3的比例反应而成。
所述磷酸酯改性聚氨酯乳液磷酸酯改性聚氨酯乳液的制备方法为：按相应比例将所述功能性磷酸酯、聚合多元醇、多异氰酸酯酯、水添加到分散机中，以转速1200～1400r/min搅拌15～40min后，得到所述磷酸酯改性聚氨酯乳液。
所述改性纳米二氧化钛包括以下组分：
所述改性纳米二氧化钛的制备方法为：将所述γ-脲基丙基三乙氧基硅烷加入所述纳米二氧化钛中，在加热条件下搅拌30～50min，搅拌完成后加入所述正硅酸乙酯，继续搅拌60～80min。
所述正硅酸乙酯水解后形成硅酸和醇，所述硅酸之间发生水解反应形成胶状物包覆在纳米二氧化钛粒子表面，所述γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷水解后自缩合成线性的低聚物，与包覆在二氧化钛表面的胶状物结合，完成对纳米二氧化钛粒子的表面改性，使得纳米二氧化钛粒子具有更好的光催化性能，同时减少硅溶胶粒子之间的团聚与缩合，使得所述改性纳米二氧化钛粒子分散更加均匀，性质更加稳定。
所述颜填料为颜料和/或填料中的一种或多种，所述颜料为钛白、锶黄、酞青兰、石墨、炭黑、华蓝中的一种或多种，所述填料为碳酸钙、磷酸钙、云母、硫酸钡、滑石粉、硅藻土中的一种或多种。。
所述增稠剂为羟丙基纤维素WPQP52000H或碱溶胀丙烯酸类增稠剂Rheo3800或聚氨酯缔合型增稠剂NHS300。
所述消泡剂为聚醚-硅氧烷共聚物。
本发明还包括一种防腐蚀水性涂料的制备方法，包括以下步骤：在搅拌的条件下，按相应比例将所述磷酸酯改性聚氨酯乳液，所述颜填料、增稠剂、分散剂、流平剂、消泡剂、成膜助剂和水添加到搅拌分散机中，在高速搅拌条件下，缓慢制备好的所述改性纳米二氧化钛，其中，搅拌速度为1500～1700r/min，搅拌时间为15～18min，静置冷却至室温后得到所述防腐蚀水性涂料。
本实施例中制得的磷酸酯改性聚氨酯乳液具有极好的亲水性和抗蚀作用，以及一定的柔韧性和弹性，并且作为防腐蚀涂料的主要成膜原料，具有极好的耐酸耐碱性；而利用γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯对纳米二氧化钛进行改性，提高了其在乳液中的分散性，制备完成的涂料性质稳定，不易团聚；另外在涂料中添加改性纳米二氧化钛，构筑了微米-纳米交替结构，提高了表面粗糙度，符合超疏水模型，增加了涂层表面的疏水性，达到防腐蚀作用；且涂料溶剂为水，环保无污染。
本实施例制备的防腐蚀水性玻璃涂料，不仅实现了较好的防腐蚀功能，而且步骤简单，制备条件要求低，市场推广性好，具有很高的经济价值。
实施例2：
本实施例提出一种防腐蚀水性涂料，所述防腐蚀水性涂料按重量百分比包括以下组分：
所述改性纳米二氧化钛包括以下组分：
本实施例还提供一种防腐蚀水性涂料的制备方法：
(1)将所述γ-脲基丙基三乙氧基硅烷加入所述纳米二氧化钛中，在加热条件下搅拌30min，搅拌完成后加入所述正硅酸乙酯，继续搅拌60min.。
(2)按相应比例将所述功能性磷酸酯、聚合多元醇、多异氰酸酯酯、水添加到分散机中，以转速1200r/min搅拌15min后，得到所述磷酸酯改性聚氨酯乳液。
(3)在搅拌的条件下，按相应比例将步骤(2)制备的所述磷酸酯磷酸酯改性聚氨酯乳液，所述填料、增稠剂、分散剂、流平剂、成膜助剂和水添加到搅拌分散机中，在高速搅拌条件下，缓慢制备好的所述改性纳米二氧化钛，其中，搅拌速度为1500r/min，搅拌时间为15min，静置冷却至室温后得到所述防腐蚀水性涂料。
实施例3：
本实施例提出一种防腐蚀水性涂料，所述防腐蚀水性涂料按重量百分比包括以下组分：
所述改性纳米二氧化钛包括以下组分：
本实施例还提供一种防腐蚀水性涂料的制备方法：
(1)将所述γ-脲基丙基三乙氧基硅烷加入所述纳米二氧化钛中，在加热条件下搅拌50min，搅拌完成后加入所述正硅酸乙酯，继续搅拌80min.。
(2)按相应比例将所述功能性磷酸酯、聚合多元醇、多异氰酸酯酯、水添加到分散机中，以转速1400r/min搅拌40min后，得到所述磷酸酯改性聚氨酯乳液。
(3)在搅拌的条件下，按相应比例将步骤(2)制备的所述磷酸酯改性聚氨酯乳液，所述填料、增稠剂、分散剂、流平剂和成膜助剂添加到搅拌分散机中，在高速搅拌条件下，缓慢制备好的所述改性纳米二氧化钛，其中，搅拌速度为1700r/min，搅拌时间为18min，静置冷却至室温后得到所述防腐蚀水性涂料。
实施例4：
本实施例提出一种防腐蚀水性涂料，所述防腐蚀水性涂料按重量百分比包括以下组分：
所述改性纳米二氧化钛包括以下组分：
本实施例还提供一种防腐蚀水性涂料的制备方法：
(1)将所述γ-脲基丙基三乙氧基硅烷加入所述纳米二氧化钛中，在加热条件下搅拌40min，搅拌完成后加入所述正硅酸乙酯，继续搅拌70min.。
(2)按相应比例将所述功能性磷酸酯、聚合多元醇、多异氰酸酯酯、水添加到分散机中，以转速1300r/min搅拌37min后，得到所述磷酸酯改性聚氨酯乳液。
(3)在搅拌的条件下，按相应比例将步骤(2)制备的所述磷酸酯改性聚氨酯乳液，所述填料、增稠剂、成膜助剂和水添加到搅拌分散机中，在高速搅拌条件下，缓慢制备好的所述改性纳米二氧化钛，其中，搅拌速度为1600r/min，搅拌时间为17min，静置冷却至室温后得到所述防腐蚀水性涂料。
性能测试：将一定量的实施例2～4制备好的防腐蚀水性涂料喷涂在除水除油过的铝板上，并做性能测试：所得数据见表一。
表一
设置普通涂层铝片为对比例1，如图1所示，其中(1)为普通涂层铝片的SEM图，图1中(2)、(3)、(4)为将实施例2～4喷涂在铝片上的SEM图，由图1可以看出，涂覆了防腐蚀涂料的铝片表面形成了高度的粗糙结构，这种粗糙的表面正是其超疏水性的主要因素。由此可得涂膜的疏水性能有了明显的提升。通过对纳米二氧化钛的表面改性，使得纳米二氧化钛分散更加均匀，更容易形成大面积的微米-纳米乳突状疏水结构。
综上所述，本发明提供了一种防腐蚀水性涂料，经涂覆后的铝片耐腐蚀性好，而且步骤简单，制备条件要求低，涂料溶剂为水，环保无污染；市场推广性好，具有很高的经济价值。
本领域技术人员将清楚本发明的范围不限制于以上讨论的示例，有可能对其进行若干改变和修改，而不脱离所附权利要求书限定的本发明的范围。尽管己经在附图和说明书中详细图示和描述了本发明，但这样的说明和描述仅是说明或示意性的，而非限制性的。本发明并不限于所公开的实施例。

Claims (9)

1.一种防腐蚀水性涂料，其特征在于，按重量百分比计，所述防腐蚀水性涂料包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的一种防腐蚀水性涂料，其特征在于，所述磷酸酯改性聚氨酯乳液包括功能性磷酸酯5～10％、聚合多元醇52～69％、多异氰酸酯酯20～35％、水0～30％；
所述功能性磷酸酯由氧化磷和甲基丙烯酸β羟乙酯按照1:3的比例反应而成。
3.根据权利要求2所述的一种防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述磷酸酯改性聚氨酯乳液的制备方法为：按相应比例将所述功能性磷酸酯、聚合多元醇、多异氰酸酯酯、水添加到分散机中，以转速1200～1400r/min搅拌15～40min后，得到所述磷酸酯改性聚氨酯乳液。
4.根据权利要求1所述的一种防腐蚀水性涂料，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛包括以下组分：
5.根据权利要求4所述的一种防腐蚀水性涂料，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛的制备方法为：将所述γ-脲基丙基三乙氧基硅烷加入所述纳米二氧化钛中，在加热条件下搅拌30～50min，搅拌完成后加入所述正硅酸乙酯，继续搅拌60～80min.。
6.根据权利要求1所述的一种防腐蚀水性涂料，其特征在于，所述颜填料为颜料和/或填料中的一种或多种，所述颜料为钛白、锶黄、酞青兰、石墨、炭黑、华蓝中的一种或多种，所述填料为碳酸钙、磷酸钙、云母、硫酸钡、滑石粉、硅藻土中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种防腐蚀水性涂料，其特征在于，所述增稠剂为羟丙基纤维素WPQP52000H或碱溶胀丙烯酸类增稠剂Rheo3800或聚氨酯缔合型增稠剂NHS300。
8.根据权利要求1所述的一种防腐蚀涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚-硅氧烷共聚物。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种防腐蚀水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在搅拌的条件下，按相应比例将制备的所述磷酸酯改性聚氨酯乳液，所述颜填料、增稠剂、分散剂、流平剂、消泡剂、成膜助剂和水添加到搅拌分散机中，在高速搅拌条件下，缓慢制备好的所述改性纳米二氧化钛，其中，搅拌速度为1500～1700r/min，搅拌时间为15～18min，静置冷却至室温后得到所述防腐蚀水性涂料。
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