CN109575774B - 一种稀土多彩抗腐蚀水性涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种稀土多彩抗腐蚀水性涂料及其制备方法，所述的稀土多彩抗腐蚀水性涂料通过采用聚苯乙烯‑丙烯酸树脂、水性聚氨酯、硅烷偶联剂、表面活性剂、水、稀土着色剂溶液体系、润湿剂、填料、消泡剂、分散剂、抗氧化剂、UV吸收剂为原料并进行适当重量配比，制得的稀土多彩抗腐蚀水性涂料，无毒无害，储存和使用过程中没有有机溶剂的挥发，绿色环保，并且具有良好的耐酸碱、抗腐蚀、耐水、耐老化性能，色牢度强、粘结性好；涂布后形成的漆层坚韧，光亮度高，附着力强，漆层不含残留的有毒有害小分子物质、有毒重金属，安全性好；涂料的涂布速度快，生产效率高，且单位面积涂布量少，能耗低，可大幅降低成本。

Description

一种稀土多彩抗腐蚀水性涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料的技术领域，具体涉及一种稀土多彩抗腐蚀水性涂料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着工业的快速发展，环境污染问题越来越引起人们的注意，世界各国正在采取严厉的措施限制挥发性有机化合物的排放，绿色材料已经成为材料研究与应用领域的主流。为了适应这一潮流，水性涂料应运而生，成为目前极为活跃的研究和开发领域，涂料水性化是减少VOC的最佳途径之一。
水性涂料由于其环境友好而广泛应用于涂料、胶黏剂等行业。水性涂料尽管在施工、储存、成本等方面具有一定优势，但在漆膜耐水、耐化学品性能和耐候性等方面仍有较大差距，尚不能满足比较苛刻场合的应用。
此外，随着绿色环保理念的推行，传统的油漆及喷涂工艺正在被人们所摒弃，然而采用现有工艺喷涂水性涂料后，家具表面光泽度差，光亮度不好，影响美观。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种安全环保、多彩、抗腐蚀效果好的稀土多彩抗腐蚀水性涂料及其制备方法。本发明所述稀土多彩抗腐蚀水性涂料的耐候性极好，高耐腐蚀，具有色牢度强、粘结性好、防火性好和抗腐蚀性好的优点。
本发明所采用的技术方案为：
一种稀土多彩抗腐蚀水性涂料，原料组分包括：
聚苯乙烯-丙烯酸树脂12-18重量份、水性聚氨酯20-30重量份、硅烷偶联剂0.2-0.7重量份、表面活性剂0.2-0.7重量份、水40-60重量份、稀土着色剂溶液体系10-50重量份、润湿剂0.1-0.5重量份、填料1-30重量份、消泡剂0.1-0.5重量份、分散剂0.1-1.5重量份、抗氧化剂0.5-2重量份、UV吸收剂0.5-2重量份。
所述硅烷偶联剂为二甲基硅氧烷、甲基氢硅氧烷、三乙氧基辛基硅氧烷、甲基三乙氧基硅氧烷、三氟甲基三甲基硅氧烷、正辛基硅氧烷、正癸基硅氧烷、二甲基二甲氧基硅氧烷、六甲基二硅氧烷、六甲基三硅氧烷、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、KH551、KH602、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物。
所述表面活性剂为十烷基苯磺酸、十八/十六/十二烷基磺酸钠、十八/十六/十二烷基三甲基溴化铵、十八/十六/十二烷基三甲基氯化铵、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、二辛基苯基磷酸酯、二辛基磺基琥珀酸钠、二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种的混合物。
所述稀土着色剂溶液体系采用如下方法制备得到：
分别取稀土着色剂、水、磷酸、磷酸二氢盐，混合后在20-80℃条件下进行第一次搅拌20min-5h，之后加入水性聚氨酯增稠剂、聚丙烯酸酯和聚丙烯酸盐，在室温下进行第二次搅拌使充分分散，即得稀土着色剂溶液体系。
所述稀土着色剂、水、磷酸、磷酸盐的质量比为40-50:28:1-5:0.5-5；
所述水性聚氨酯增稠剂、聚丙烯酸酯和聚丙烯酸盐的质量比为3-7:3-7:1-3。
所述润湿剂为聚氧乙烯烷基醚、聚醚硅氧烷聚合物、炔二醇类聚合物、聚乙烯醇中的一种或几种的混合物。
所述填料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、多孔碳酸钙、硅酸钠、硼酸钠、硅酸铝、碳化硼、硅酸镁、硅酸镁铝、硅酸镁锂、碳酸氢钙、硅铝酸钠、硅铝酸钙、硫酸钡、磷酸锌、氧化锌、纳米聚苯乙烯球、膨润土、滑石粉、高岭土、硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或几种的混合物。本发明中添加的填料，能够与涂料中其他组分形成稳定的硅铝酸盐网络骨架，从而赋予水性涂料优良的防火性能、耐腐蚀性、结构和热稳定性。
所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一种或几种的混合物；
所述分散剂为六偏磷酸钠、聚丙烯酸衍生物、聚甲基丙烯酸衍生物、聚醚衍生物、二辛酯、正丁醇、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、N羟甲基丙烯酰胺、纤维素中的一种或几种的混合物；
所述抗氧化剂为山梨酸钾、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丁酯、水杨醛、GW-540、酚类抗氧化剂、胺类抗氧化剂中的一种或几种的混合物；
所述UV吸收剂为UV-531、2-(2-羟基苯基)-1,3,5-三嗪、2-(2’-羟基苯基)苯并三唑、草酰胺、2-羟基二苯甲酮中的一种或几种的混合物。
所述的稀土多彩抗腐蚀水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别取聚苯乙烯-丙烯酸树脂和水性聚氨酯，搅拌条件下进行充分混合均匀，得到水性聚氨酯树脂和聚苯丙烯酸酯的混合物；
(2)在搅拌条件下，向步骤(1)所述水性聚氨酯树脂和聚苯丙烯酸酯的混合物中加入消泡剂，继续搅拌使充分混合均匀，得到第一混合物料；
(3)分别取填料、硅烷偶联剂、抗氧化剂、UV吸收剂和水，一起加入到步骤(2)所得第一混合物料中，在搅拌条件下进行充分混合均匀，得到第二混合物料；
(4)分别取稀土着色剂溶液体系、表面活性剂、润湿剂和分散剂，充分混合均匀，加入到步骤(3)所得第二混合物料中，搅拌条件下进行充分混合均匀，调节pH为5-8，即得所述稀土多彩抗腐蚀水性涂料。
步骤(1)中，搅拌速率为800-1500r/min，搅拌时间为2-10min；
步骤(3)中，搅拌速率为500-1200r/min，搅拌时间为10-15min。
本发明的有益效果为：
本发明所述的稀土多彩抗腐蚀水性涂料，通过采用聚苯乙烯-丙烯酸树脂、水性聚氨酯、硅烷偶联剂、表面活性剂、水、稀土着色剂溶液体系、润湿剂、填料、消泡剂、分散剂、抗氧化剂、UV吸收剂为原料并进行适当重量配比，制得稀土多彩抗腐蚀水性涂料，无毒无害，储存和使用过程中没有有机溶剂的挥发，绿色环保，并且具有良好的耐酸碱、抗腐蚀、耐水、耐老化性能，色牢度强、粘结性好，可用于各类化工管路、水管、轮船等表面的涂装。涂布后形成的漆层坚韧，光亮度高，附着力强，更重要的是，漆层不含残留的有毒有害小分子物质、有毒重金属，不会影响所包装的食品的安全、卫生。此外，本发明所述水性涂料的涂布速度快，生产效率高，且单位面积涂布量少，能耗低，可大幅降低成本。涂布时，可根据需要随时加入水，以调整水性涂料的粘度。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种稀土红色抗腐蚀水性涂料，原料组分包括：
聚苯乙烯-丙烯酸树脂12kg、水性聚氨酯30kg、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷0.2kg、乙二胺四乙酸二钠0.2kg、水40kg、稀土硫化铈溶液体系30kg、炔二醇类聚合物0.1kg、填料(具体组成为纳米二氧化硅0.5kg、硼酸钠0.2kg、硅酸铝0.1kg、磷酸锌0.1kg、膨润土0.1kg)1kg、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.1kg、丙烯酸甲酯0.1kg、对羟基苯甲酸甲酯0.5kg、UV-531为0.5kg。
稀土硫化铈溶液体系的制备方法为：分别取稀土硫化铈着色剂40kg、水28kg、磷酸1.5kg，磷酸钠0.5kg，依次加入高速搅拌器，在20℃下搅拌5h，然后加入水性聚氨酯增稠剂HEUR为3kg、聚丙烯酸酯3kg、聚丙烯酸钠1kg，在室温下继续搅拌5min，直到稀土硫化铈着色剂均匀分散，即得稀土硫化铈溶液体系。
进一步，本实施例所述稀土红色抗腐蚀水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别取聚苯乙烯-丙烯酸树脂和水性聚氨酯，在800r/min的搅拌条件下进行充分混合均匀2min，得到水性聚氨酯树脂和聚苯丙烯酸酯的混合物；
(2)在搅拌条件下，向步骤(1)所述水性聚氨酯树脂和聚苯丙烯酸酯的混合物中加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，继续搅拌10min使充分混合均匀，得到第一混合物料；
(3)分别取填料、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、对羟基苯甲酸甲酯、UV-531和水，一起加入到步骤(2)所得第一混合物料中，在500r/min搅拌条件下进行搅拌10min，使充分混合均匀，得到第二混合物料；
(4)分别取稀土硫化铈溶液体系、乙二胺四乙酸二钠、丙烯酸甲酯和炔二醇类聚合物，充分混合均匀，加入到步骤(3)所得第二混合物料中，搅拌5min使充分混合均匀，颜色均匀，最后调节pH为5，即得所述稀土红色抗腐蚀水性涂料。
实施例2
本实施例提供一种稀土黄色抗腐蚀水性涂料，原料组分包括：
聚苯乙烯-丙烯酸树脂18kg、水性聚氨酯30kg、3-氨丙基三乙氧基硅烷7kg、十二烷基磺酸钠0.7kg、水60kg、稀土硫氧化钐和硫化钐(1:1)溶液体系50kg、聚醚硅氧烷聚合物0.5kg、填料(具体组成为纳米二氧化钛12kg、多孔碳酸钙1kg、碳化硼0.1kg、硅酸镁铝0.4kg、硫酸钡1.5kg、滑石粉10kg、硬脂酸钡2.5kg、硬脂酸镁2.5kg)30kg、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.5kg、丙烯酸丁酯1.5kg、对羟基苯甲酸丁酯2kg、2-(2-羟基苯基)-1,3,5-三嗪2kg。
稀土硫氧化钐和硫化钐(1:1)溶液体系的制备方法为：分别取稀土硫氧化钐和硫化钐1:1着色剂50kg、水28kg、磷酸1kg、磷酸二氢钾5kg，依次加入高速搅拌器，在80℃下搅拌20min，然后加入水性聚氨酯增稠剂HEUR为7kg、聚丙烯酸酯7kg、聚丙烯酸钠3kg，在室温下继续搅拌30min，直到稀土硫氧化钐和硫化钐均匀分散，即得稀土硫氧化钐和硫化钐(1:1)溶液体系。
进一步，本实施例所述稀土黄色抗腐蚀水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别取聚苯乙烯-丙烯酸树脂和水性聚氨酯，在1500r/min的搅拌条件下进行充分混合均匀10min，得到水性聚氨酯树脂和聚苯丙烯酸酯的混合物；
(2)在搅拌条件下，向步骤(1)所述水性聚氨酯树脂和聚苯丙烯酸酯的混合物中加入聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，继续搅拌10min使充分混合均匀，得到第一混合物料；
(3)分别取填料、3-氨丙基三乙氧基硅烷、对羟基苯甲酸丁酯、2-(2-羟基苯基)-1,3,5-三嗪和水，一起加入到步骤(2)所得第一混合物料中，在1200r/min搅拌条件下进行搅拌15min，使充分混合均匀，得到第二混合物料；
(4)分别取稀土硫氧化钐和硫化钐(1:1)溶液体系、十二烷基磺酸钠、聚醚硅氧烷聚合物和丙烯酸丁酯，充分混合均匀，加入到步骤(3)所得第二混合物料中，搅拌30min使充分混合均匀，颜色均匀，最后调节pH为8，即得所述稀土黄色抗腐蚀水性涂料。
实施例3
本实施例提供一种稀土多彩抗腐蚀水性涂料，原料组分包括：
聚苯乙烯-丙烯酸树脂15kg、水性聚氨酯25kg、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三乙氧基硅烷0.5kg、二辛基磺基琥珀酸钠0.5kg、水50kg、稀土着色剂溶液体系10kg、聚氧乙烯烷基醚0.5kg、填料(具体组成为硅酸钠5kg、硼酸钠2kg、硅酸铝2kg、硅酸镁2kg、硅酸镁铝2kg、硅铝酸钠2kg、氧化锌2kg、高岭土2kg、硬脂酸钙1kg)20kg、聚氧丙烯甘油醚0.3kg、二辛酯1kg、水杨醛1.2kg、2-(2’-羟基苯基)苯并三唑0.7kg。
稀土着色剂溶液体系的制备方法为：分别取稀土着色剂YIn0.9Mn0.1O3 50kg、水28kg、磷酸5kg、磷酸二氢钾5kg，依次加入高速搅拌器，在20℃下搅拌30min，然后加入水性聚氨酯增稠剂HEUR为5kg、聚丙烯酸酯5kg、聚丙烯酸钠2kg，在室温下继续搅拌10min，直到稀土着色剂均匀分散，即得稀土着色剂溶液体系。
进一步，本实施例所述稀土多彩抗腐蚀水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别取聚苯乙烯-丙烯酸树脂和水性聚氨酯，在1000r/min的搅拌条件下进行充分混合均匀5min，得到水性聚氨酯树脂和聚苯丙烯酸酯的混合物；
(2)在搅拌条件下，向步骤(1)所述水性聚氨酯树脂和聚苯丙烯酸酯的混合物中加入消泡剂，继续搅拌10min使充分混合均匀，得到第一混合物料；
(3)分别取填料、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三乙氧基硅烷、水杨醛、2-(2’-羟基苯基)苯并三唑和水，一起加入到步骤(2)所得第一混合物料中，在800r/min搅拌条件下进行搅拌12min，使充分混合均匀，得到第二混合物料；
(4)分别取稀土着色剂溶液体系、聚氧乙烯烷基醚、二辛基磺基琥珀酸钠和二辛酯，充分混合均匀，加入到步骤(3)所得第二混合物料中，搅拌8min使充分混合均匀，颜色均匀，最后调节pH为7，即得所述稀土多彩抗腐蚀水性涂料。
实验例
对本发明实施例1-3所得水性涂料的性能进行检测，结果见表1。
表1-实施例1-3水性涂料检测结果
Figure BDA0001891436420000081
从表1可以看出，本发明所述稀土多彩抗腐蚀水性涂料，耐候性高达5级，热稳定好，涂布后涂层完整；耐盐雾长达1538h以上，耐老化性能好，耐酸碱性强。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种稀土多彩抗腐蚀水性涂料，其特征在于，原料由以下组分组成：
聚苯乙烯-丙烯酸树脂12-18重量份、水性聚氨酯20-30重量份、硅烷偶联剂0.2-0.7重量份、表面活性剂0.2-0.7重量份、水40-60重量份、稀土着色剂溶液体系10-50重量份、润湿剂0.1-0.5重量份、填料1-30重量份、消泡剂0.1-0.5重量份、分散剂0.1-1.5重量份、抗氧化剂0.5-2重量份、UV吸收剂0.5-2重量份；
所述稀土着色剂溶液体系采用如下方法制备得到：
分别取稀土着色剂、水、磷酸、磷酸二氢盐，混合后在20-80℃条件下进行第一次搅拌20min-5h，之后加入水性聚氨酯增稠剂、聚丙烯酸酯和聚丙烯酸盐，在室温下进行第二次搅拌使充分分散，即得稀土着色剂溶液体系；
所述稀土着色剂、水、磷酸、磷酸二氢盐的质量比为40-50:28:1-5:0.5-5；
所述水性聚氨酯增稠剂、聚丙烯酸酯和聚丙烯酸盐的质量比为3-7:3-7:1-3。
2.根据权利要求1所述的稀土多彩抗腐蚀水性涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为二甲基硅氧烷、三乙氧基辛基硅氧烷、甲基三乙氧基硅氧烷、正癸基硅氧烷、六甲基二硅氧烷、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的稀土多彩抗腐蚀水性涂料，其特征在于，所述表面活性剂为十烷基苯磺酸、十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、二辛基苯基磷酸酯、二辛基磺基琥珀酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的稀土多彩抗腐蚀水性涂料，其特征在于，所述润湿剂为聚氧乙烯烷基醚、聚醚硅氧烷聚合物、炔二醇类聚合物、聚乙烯醇中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的稀土多彩抗腐蚀水性涂料，其特征在于，所述填料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、多孔碳酸钙、硅酸钠、硼酸钠、硅酸铝、碳化硼、硅酸镁、硅酸镁铝、硅酸镁锂、碳酸氢钙、硅铝酸钠、硅铝酸钙、硫酸钡、磷酸锌、氧化锌、纳米聚苯乙烯球、膨润土、滑石粉、高岭土、硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的稀土多彩抗腐蚀水性涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一种或几种的混合物；
所述分散剂为六偏磷酸钠、聚醚衍生物、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、纤维素中的一种或几种的混合物；
所述抗氧化剂为山梨酸钾、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丁酯、水杨醛、酚类抗氧化剂、胺类抗氧化剂中的一种或几种的混合物；
所述UV吸收剂为草酰胺、2-羟基二苯甲酮中的一种或几种的混合物。
7.权利要求1-6任一项所述的稀土多彩抗腐蚀水性涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)分别取聚苯乙烯-丙烯酸树脂和水性聚氨酯，搅拌条件下进行充分混合均匀，得到聚苯乙烯-丙烯酸树脂和水性聚氨酯的混合物；
(2)在搅拌条件下，向步骤(1)所述聚苯乙烯-丙烯酸树脂和水性聚氨酯的混合物中加入消泡剂，继续搅拌使充分混合均匀，得到第一混合物料；
(3)分别取填料、硅烷偶联剂、抗氧化剂、UV吸收剂和水，一起加入到步骤(2)所得第一混合物料中，在搅拌条件下进行充分混合均匀，得到第二混合物料；
(4)分别取稀土着色剂溶液体系、表面活性剂、润湿剂和分散剂，充分混合均匀，加入到步骤(3)所得第二混合物料中，搅拌条件下进行充分混合均匀，调节pH为5-8，即得所述稀土多彩抗腐蚀水性涂料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，搅拌速率为800-1500r/min，搅拌时间为2-10min；
步骤(3)中，搅拌速率为500-1200r/min，搅拌时间为10-15min。
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