CN109627880A - 一种水性丙烯酸防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性丙烯酸防腐涂料及其制备方法，属于防腐涂料技术领域。所述水性丙烯酸防腐涂料，包括如下质量百分比的组分：水性丙烯酸乳液50‑70％、pH调节剂0.2‑0.4％、消泡剂0.1‑0.2％、润湿剂0.3‑0.6％、分散剂0.5‑1.5％、石墨烯粉1‑2％、无机色粉12‑18％、缓蚀剂2‑4％、助溶剂2‑4％、锈转化剂2‑5％、抗闪锈剂1‑3％、增稠剂0.3‑0.6％、余量为去离子水。本发明的水性丙烯酸防腐涂料稳定性好、干燥速度快、固含高、硬度高、附着力强、耐盐雾性和耐水性好，是一种环保型的防腐涂料。

Description

一种水性丙烯酸防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性丙烯酸防腐涂料及其制备方法，属于防腐涂料技术领域。

背景技术

随着现代工业的飞速发展，钢铁材料的防腐工作越来越引起各方面的重视。为了保护钢铁不受腐蚀，延长其使用寿命，对钢铁进行防腐涂装是一种经济和有效的方法。

钢铁腐蚀时，通常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，缩短设备的使用寿命，甚至会造成火灾、爆炸等灾难性事故。据统计，每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10～20％.金属腐蚀事故引起的停产、停电等间接损失就更无法计算。因此防腐是全世界都必须重视的课题。

现在工业与民用防腐涂料结以溶剂型涂料为主，随着环保法规的进一步完善，以减轻负荷为目的低VOC或零VOC排放的新型水性涂料为研发热点。但现有的水性防锈涂料存在严重的稳定性差、干燥速度慢、固含低、硬度低、附着力差和耐腐蚀性差等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定性好、干燥速度快、固含高、硬度高、耐腐蚀性和耐水性好的环保型的水性丙烯酸防腐涂料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种水性丙烯酸防腐涂料，包括如下质量百分比的组分：水性丙烯酸乳液50-70％、pH调节剂0.2-0.4％、消泡剂0.1-0.2％、润湿剂0.3-0.6％、分散剂0.5-1.5％、石墨烯粉1-2％、无机色粉12-18％、缓蚀剂2-4％、助溶剂2-4％、锈转化剂2-5％、抗闪锈剂1-3％、增稠剂0.3-0.6％、余量为去离子水。

本发明以水性丙烯酸乳液为主要的成膜物质，为解决水性丙烯酸乳液中亲水基团过多而导致耐水性和耐腐蚀性较差的问题，在水性丙烯酸防腐涂料中加入石墨烯，其具有优异的导电性、物理机械性能和对水分子及空气的屏蔽作用可进一步提高涂料的耐高温、耐水和耐腐蚀等性能，但石墨烯的加入会降低漆膜的干燥速度和附着力，使漆膜的使用性能降低，本发明将水性丙烯酸乳液、石墨烯与锈转化剂结合使用，对其含量配比进行设计，锈转化剂与基材表面的铁锈作用生成络合物，该络合物与水性丙烯酸乳液结合附着在基材表面，有效增加了漆膜的附着力和硬度，同时该络合物与水性丙烯酸乳液结合，增加石墨烯在涂料中的分散性，加快了漆膜的干燥速度，在不影响涂料其他性能的前提下，即提高了涂料的防腐性能，又完全避免了石墨烯的加入影响漆膜的干燥速度慢和附着力差的问题，使水性丙烯酸防腐涂料的干燥速度、附着力等级以及防腐性能大大提高。

优选地，所述水性丙烯酸乳液为水性自交联改性丙烯酸乳液；水性自交联改性丙烯酸乳液与金属基材的结合力好，耐水，易配制，润湿性好，稳定性高，可以做无限次数冻融而不变质，且VOC含量低、干燥速度快，提高了漆膜对水和氧气的阻隔能力和附着力，硬度高，作为成膜物质具有很好的涂覆性能，且与其它乳液相容性好。

优选地，所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二甲基乙醇胺和氨水中的一种或多种的组合。

优选地，所述消泡剂为含气相二氧化硅的聚醚改性硅氧烷共聚物乳液或破泡聚硅氧烷乳液中的一种或两种的组合，具有高消泡作用的消泡剂，增加涂料的成膜效率和漆膜的光洁度。

优选地，所述润湿剂为硅氧烷型双生结构表面活性剂、聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液中的一种或两种的组合。

优选地，所述分散剂为含颜料亲和基团的共聚物水溶液。

优选地，所述缓蚀剂为3-氨基丙基三乙氧基硅、2-硫醇基苯并噻唑中一种或两种的组合，润湿剂和缓蚀剂与水性自交联丙烯酸乳液相互作用，有效增加基材的附着力，使漆膜牢固附着在金属表面，

优选地，所述助溶剂为二丙二醇甲醚和十二碳醇酯的体积比为3:4的混合溶液；所述锈转化剂为亚铁氰酸或单宁酸中的一种或两种的组合；锈转化剂的加入与铁锈中Fe³⁺发生螯合作用，生成一种具有网状结构、性能稳定的黑褐色单宁酸铁螯合物，紧密吸附在钢铁基体表面，起到防锈颜料的作用。

优选地，所述所述抗闪锈剂为钼酸盐。

优选地，所述增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂和丙烯酸酯共聚物的碱溶胀型增稠剂中的一种或两种的组合。增稠剂和分散剂配合使用，可使石墨烯份和无机色粉均匀分散悬浮在涂料中，避免因涂料沉积而出现颜色不均和分层，增加涂料的耐高温奶和绝缘性的同时有效降低涂料成分中颜料色粉的用量，降低成本。

一种水性丙烯酸防腐涂料的制备方法，包括以下工艺步骤：

a、按质量百分比，依次将水性丙烯酸乳液、去离子水、pH调节剂、缓蚀剂、润湿剂、消泡剂加入调漆缸中，800～1000rpm/min搅拌10～20min；

b、按质量百分比，加入分散剂、石墨烯粉、无机色粉，1000～1200rpm/min搅拌30～40min，研磨至细度≤20μm；

c、缓蚀剂、pH调节剂、助溶剂按10：1：10的质量比混合均匀后，加入调漆缸中，1000-1200rpm/min搅拌10～15min；

d、按质量百分比，依次加入锈转化剂、抗闪锈剂，1000～1200rpm/min搅拌10～20min；

e、按质量百分比，加入增稠剂，600～800rpm/min搅拌10～20min，25℃条件下调整粘度至80～85KU。

与现有技术相比，本发明的缓蚀剂加入前要与pH调节剂、助溶剂混合，混合的质量比为10：1：10，将缓蚀剂与pH调节剂和助溶剂按比例混合后加入调漆缸中与缓蚀剂单独加入相比，可有效降低涂料搅拌混合过程产生的气泡，减少消泡剂的使用，使漆膜更致密，提高了漆膜的耐盐雾性能、防水性以及光洁度。

本发明的水性丙烯酸防腐涂料，稳定性好、硬度高、干燥快，耐盐雾和耐水性好，施工方便成本低，漆膜平整光滑外观好，且涂料VOC含量低，环保无污染。本发明不含对人体有害的物质，不含重金属，具有不燃、不爆、无公害、低温贮存不变质的优良特性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明：水性丙烯酸乳液50-70％、pH调节剂0.2-0.4％、消泡剂0.1-0.2％、润湿剂0.3-0.6％、分散剂0.5-1.5％、石墨烯粉1-2％、无机色粉12-18％、缓蚀剂2-4％、助溶剂2-4％、锈转化剂2-5％、抗闪锈剂1-3％、增稠剂0.3-0.6％、余量为去离子水。

实施例1

一种水性丙烯酸防腐涂料，包括如下质量百分比的组分：

其中水性自交联改性丙烯酸乳液为XK-87、XK-82两者混合物，体积比为2:1；pH调节剂为二甲基乙醇胺、氨水两者的混合物，体积比为1:1；消泡剂为Tego Airex 902；润湿剂为Tego Twin 4100；分散剂为Tego Dispres 750W；助溶剂为二丙二醇甲醚和醇酯-12两者混合物，体积比为3:4；锈转化剂为亚铁氰酸；抗闪锈剂为钼酸锌；增稠剂为PUR40、RM-8W、OMG-0625的混合物，体积比为1:1:1。

实施例1中的水性丙烯酸防腐涂料的制备方法，包含如下步骤：

a、按质量百分比，依次将水性丙烯酸乳液、去离子水、pH调节剂、缓蚀剂、润湿剂、消泡剂加入调漆缸中，1000rpm/min搅拌10min；

b、按质量百分比，加入分散剂、石墨烯粉、无机色粉，1000rpm/min搅拌30min，研磨至细度≤20μm；

c、缓蚀剂、pH调节剂、助溶剂按10：1：10的质量比混合均匀后，加入调漆缸中，1200rpm/min搅拌10min；

d、按质量百分比，依次加入锈转化剂、抗闪锈剂，1200rpm/min搅拌20min；

e、按质量百分比，加入增稠剂，600rpm/min搅拌20min，25℃条件，测量粘度为84KU。

实施例2

一种水性丙烯酸防腐涂料，包括如下质量百分比的组分：

其中水性自交联改性丙烯酸乳液为XK-87、XK-82两者的混合物，体积比为1:1；pH调节剂为氨水；消泡剂为Byk-024和Byk028两者的混合物，体积比为1:2；润湿剂为TegoTwin 4000、Tego Twin 4100、Tego Wet 245的混合物，体积比1:1:1；分散剂为TegoDispres755W；助溶剂为二丙二醇甲醚和醇酯-12两者混合物，体积比为3:4；锈转化剂为单宁酸；抗闪锈剂为钼酸锌；增稠剂为PUR40、RM-8W、OMG-0625、PUR62、PUR65的混合物，体积比为1:1:1:1:1。

实施例2中的水性丙烯酸防腐涂料的制备方法与实施例1相同，制得的水性丙烯酸防腐涂料在25℃条件下的粘度为85KU。

实施例3

一种水性丙烯酸防腐涂料，包括如下质量百分比的组分：

其中水性自交联改性丙烯酸乳液为A640；pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二甲基乙醇胺、氨水混合物，体积比为1；2:1；消泡剂为TegoAirex 901、TegoAirex 902、Byk-024和Byk028的混合物，体积比为1:1:1:1；润湿剂为Tego Wet 245；分散剂为迪高Tego的TegoDispres 750W、TegoDispres 735W两者混合物，体积比为2:1；所述助溶剂为二丙二醇甲醚和醇酯-12两者混合物，体积比为3:4；锈转化剂为亚铁氰酸和单宁酸的混合物，体积比为1:1；所述抗闪锈剂为钼酸锌；增稠剂为RM-8W、OMG-0625、PUR62混合物，体积比为1:1:1。

实施例3中的水性丙烯酸防腐涂料的制备方法与实施例1相同，制得的水性丙烯酸防腐涂料在25℃条件下的粘度为82KU。

对比例1

一种水性丙烯酸防腐涂料，包括如下质量百分比的组分：

其中水性自交联改性丙烯酸乳液为XK-87、XK-82两者混合物，体积比为2:1；pH调节剂为二甲基乙醇胺、氨水两者的混合物，体积比为1:1；消泡剂为Tego Airex 902；润湿剂为Tego Twin 4100；分散剂为Tego Dispres 750W；助溶剂为二丙二醇甲醚和醇酯-12两者混合物，体积比为3:4；锈转化剂为亚铁氰酸；抗闪锈剂为钼酸锌；增稠剂为PUR40、RM-8W、OMG-0625的混合物，体积比为1:1:1。

对比例1中的水性丙烯酸防腐涂料的制备方法与实施例1相同。

对实施例1～3以及对比例1中得到的水性丙烯酸防腐涂料的各项性能进行检测，检测结果如表1所示：

表1

从表1可以看出本发明提供水性丙烯酸防腐涂料，具有很好耐盐雾性和耐水性，经过2000h耐盐雾测试，漆膜基本无任何变化，耐水性能能达到300h，无褪色和起泡，并且硬度较高，干燥速度快，附着力强，使用性能高，不但达到了水性防腐漆膜的性能要求，还远超其他丙烯酸防腐涂料的各项性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性丙烯酸防腐涂料，其特征在于：包括如下质量百分比的组分：水性丙烯酸乳液50-70％、pH调节剂0.2-0.4％、消泡剂0.1-0.2％、润湿剂0.3-0.6％、分散剂0.5-1.5％、石墨烯粉1-2％、无机色粉12-18％、缓蚀剂2-4％、助溶剂2-4％、锈转化剂2-5％、抗闪锈剂1-3％、增稠剂0.3-0.6％、余量为去离子水。

2.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸防腐涂料，其特征在于：所述水性丙烯酸乳液为水性自交联改性丙烯酸乳液。

3.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸防腐涂料，其特征在于：所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二甲基乙醇胺和氨水中的一种或多种的组合。

4.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸防腐涂料，其特征在于：所述消泡剂为含气相二氧化硅的聚醚改性硅氧烷共聚物乳液或破泡聚硅氧烷中的一种或两种的组合。

5.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸防腐涂料，其特征在于：所述润湿剂为硅氧烷型双生结构表面活性剂、聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液中的一种或两种的组合。

6.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸防腐涂料，其特征在于：所述分散剂为含颜料亲和基团的共聚物水溶液。

7.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸防腐涂料，其特征在于：所述缓蚀剂为3-氨基丙基三乙氧基硅、2-硫醇基苯并噻唑中一种或两种的组合。

8.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸防腐涂料，其特征在于：所述助溶剂为二丙二醇甲醚和十二碳醇酯的体积比为3:4的混合溶液；所述锈转化剂为亚铁氰酸或单宁酸中的一种或两种的组合。

9.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸防腐涂料，其特征在于：所述抗闪锈剂为钼酸盐；所述增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂和丙烯酸酯共聚物的碱溶胀型增稠剂中的一种或两种的组合。

10.如权利要求1所述的一种水性丙烯酸防腐涂料的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

a、按质量百分比，依次将水性丙烯酸乳液、去离子水、缓蚀剂、润湿剂、消泡剂加入调漆缸中，800～1000rpm/min搅拌10～20min；

b、按质量百分比，加入分散剂、石墨烯粉、无机色粉，1000～1200rpm/min搅拌30～40min，研磨至细度≤20μm；

c、缓蚀剂、pH调节剂、助溶剂按10：1：10的质量比混合均匀后，加入调漆缸中，1000-1200rpm/min搅拌10～15min；

d、按质量百分比，依次加入锈转化剂、抗闪锈剂，1000～1200rpm/min搅拌10～20min；

e、按质量百分比，加入增稠剂，600～800rpm/min搅拌10～20min，25℃条件下调整粘度至80～85KU。