CN109627898B - 防腐蚀涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂料领域，具体而言，涉及一种防腐蚀涂料及其制备方法。防腐蚀涂料的制备方法包括：将甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、环氧树脂以及引发剂聚合反应得到水性环氧改性丙烯酸树脂；将有机硅氧烷、水性环氧酯树脂以及水性环氧改性丙烯酸树脂反应。该方法制备得到的防腐蚀涂料具有优良的抗水性、致密性和抗腐蚀性。

Description

防腐蚀涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体而言，涉及一种防腐蚀涂料及其制备方法。
背景技术
涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主；现有技术中的涂料的抗腐蚀性能不佳。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种防腐蚀涂料及其制备方法，其旨在改善现有的涂料的抗腐蚀性能不佳的问题。
本发明第一方面提供一种防腐蚀涂料的制备方法，主要包括以下步骤：
将甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、环氧树脂以及引发剂聚合反应得到水性环氧改性丙烯酸树脂；将有机硅氧烷、水性环氧酯树脂以及水性环氧改性丙烯酸树脂反应。
甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯以及丙烯酸为单体，通过引发剂引发，环氧树脂为改性剂经聚合得到环氧改性丙烯酸树脂，再将环氧改性丙烯酸树脂和水性环氧酯树脂通过有机硅氧烷进行缩聚反应，得到具有耐水性和机械强度高，防腐性能好的成膜物。使涂膜具有优良的抗水性、致密性和抗腐蚀性。有机硅氧烷自身缩聚，缩聚产物和环氧改性丙烯酸树脂、水性环氧酯树脂聚合得到低聚物，该低聚物能够成膜，通过有机硅氧烷的改性后，使涂膜紧密的相结合，阻隔水分子或水蒸气渗入涂膜与金属表面产生反应，起到防锈作用。涂料利用其成膜性可以隔离污染；涂料用于轨道交通、冶金化工、电力工程、汽车底盘等环境可以达到钝化、防锈和防盐的作用，达到抗腐蚀和保护的目的。
在本发明第一方面的一些实施例中，按重量份数计：水性环氧酯树脂10－15份；有机硅氧烷0.5－1份；水性环氧改性丙烯酸树脂25－35份。
在上述比例下，可以使水性环氧酯树脂的环氧基团与水性环氧改性丙烯酸树脂的羧基基团产生较好的螯合作用；使最终得到的膜密度好，膜更均一，进一步提高其隔离性能。
在本发明第一方面的一些实施例中，将有机硅氧烷、水性环氧酯树脂以及水性环氧改性丙烯酸树脂反应步骤在40℃－50℃、600RPM－800RPM的条件进行。
有利于水性环氧改性丙烯酸树脂与水性环氧酯树脂能够充分接触，不易产生团聚，避免最终涂料产生颗粒物。
在本发明第一方面的一些实施例中，将有机硅氧烷、水性环氧酯树脂以及水性环氧改性丙烯酸树脂反应步骤具体包括：
向水性环氧酯树脂与水性环氧改性丙烯酸树脂的混合物内加入有机硅氧烷。
先将水性环氧酯树脂与水性环氧改性丙烯酸树脂混合，然后向混合物中加入有机硅氧烷，能够让有机硅氧烷充分与水性环氧改性丙烯酸树脂中的基团接枝，使最终的膜更密，质地均一。
在本发明第一方面的一些实施例中，将有机硅氧烷、水性环氧酯树脂以及水性环氧改性丙烯酸树脂反应步骤之后还包括以下步骤：
向反应产物内加入中和剂、分散剂以及消泡剂得到浆料。
中和剂、分散剂以及消泡剂能够辅助反应产物充分湿润，充分分散，使反应产物与填料充分混合。
在本发明第一方面的一些实施例中，向反应产物内加入中和剂、分散剂以及消泡剂得到浆料之后，还包括研磨浆料至浆料细度≤10微米。
研磨浆料至浆料细度≤10微米，能够充分分散和充分溶解，此外，研磨过程中可以进一步加强螯合作用的同时避免最终涂料中产生颗粒物。
在本发明第一方面的一些实施例中，向反应产物内加入中和剂、分散剂以及消泡剂得到浆料步骤之后还包括以下步骤：
向反应产物内加入防锈颜填料、防锈剂以及丁醚化氨基树脂混合。
防锈颜填料、防锈剂以及丁醚化氨基树脂具有阻隔作用，防锈颜填料、防锈剂以及丁醚化氨基树脂与上述低聚物的成膜相互协同制成的防腐蚀涂料具有良好的致密性和抗腐蚀性。
在本发明第一方面的一些实施例中，上述防锈剂包括纳米有机硝基化合物锌盐。
纳米有机硝基化合物不仅能使锈稳定、钝化和转移，同时还与水性树脂进行反应参与成膜，使该涂料的成膜物性能有所提升。达到除锈和保护的双重目的。纳米有机硝基化合物能够将锈蚀转化成稳定产物。
在本发明第一方面的一些实施例中，上述引发剂为苯甲酰。
本发明第二方面提供一种防腐蚀涂料，防腐蚀涂料通过本发明第一方面提供的防腐蚀涂料的制备方法制得。
采用有机硅氧烷偶联剂对水性环氧改性丙烯酸树脂和水性环氧酯树脂聚合得到耐腐蚀性能、渗透性能好和良好成膜性能的高分子乳液，反应产物较好的成膜性以及膜的致密性能够阻隔水分子；使涂膜具有优良的抗水性、致密性和抗腐蚀性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的防腐蚀涂料及其制备方法进行具体说明。
本发明第一方面提供一种防腐蚀涂料的制备方法，主要包括以下步骤：
将甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、环氧树脂以及引发剂聚合反应得到水性环氧改性丙烯酸树脂；将有机硅氧烷、水性环氧酯树脂以及水性环氧改性丙烯酸树脂反应。
有机硅氧烷为：γ－缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
采用甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯以及丙烯酸为单体，通过引发剂引发，环氧树脂为改性剂经聚合得到环氧改性丙烯酸树脂，再将环氧改性丙烯酸树脂和水性环氧酯树脂通过有机硅氧烷进行缩聚反应，得到具有耐水性和机械强度高，防腐性能好的成膜物。使涂膜具有优良的抗水性、致密性和抗腐蚀性。有机硅氧烷自身缩聚，缩聚产物和环氧改性丙烯酸树脂、水性环氧酯树脂聚合得到低聚物，该低聚物能够成膜，通过有机硅氧烷的改性后，使涂膜紧密的相结合，阻隔水分子或水蒸气渗入涂膜与金属表面产生反应，起到防锈作用。涂料利用其成膜性可以隔离污染；涂料用于轨道交通、冶金化工、电力工程、汽车底盘等环境可以达到钝化、防锈和防盐的作用，达到抗腐蚀和保护的目的。
进一步地，在本发明第一方面的一些实施例中，按重量份数计：水性环氧酯树脂10－15份；有机硅氧烷0.5－1份；水性环氧改性丙烯酸树脂25－35份。
在上述比例下，可以使水性环氧酯树脂的环氧基团与水性环氧改性丙烯酸树脂的羧基基团产生较好的螯合作用；使最终得到的膜密度好，膜更均一，进一步提高其隔离性能。进一步地，在本发明第一方面的一些实施例中，按重量份数计：水性环氧酯树脂12－14份；有机硅氧烷0.6－0.8份；水性环氧改性丙烯酸树脂28－35份。
甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、环氧树脂以及引发剂的质量比为30：15－20：8－12：1－1.2。
在本实施例中，引发剂为苯甲酰，需要说明的是，在本发明的其他实施例中，引发剂也可以为过氧化月桂酰等其他引发剂。
进一步地，在本发明第一方面的一些实施例中，将有机硅氧烷、水性环氧酯树脂以及水性环氧改性丙烯酸树脂反应步骤在40℃－50℃、600RPM－800RPM的条件进行。在上述的条件下能够有利于水性环氧改性丙烯酸树脂与水性环氧酯树脂能够充分接触，不易产生团聚，避免最终涂料产生颗粒物。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，机硅氧烷、水性环氧酯树脂以及水性环氧改性丙烯酸树脂反应也可以在其他条件下进行。
详细地，在本发明第一方面的一些实施例中，将有机硅氧烷、水性环氧酯树脂以及水性环氧改性丙烯酸树脂反应步骤具体包括：
向水性环氧酯树脂与水性环氧改性丙烯酸树脂的混合物内加入有机硅氧烷。
换言之，先将水性环氧酯树脂与水性环氧改性丙烯酸树脂混合，然后向混合物中加入有机硅氧烷，进一步地，缓慢滴加有机硅氧烷；以10ml/min－15ml/min的速度向水性环氧酯树脂与水性环氧改性丙烯酸树脂的混合物中加入有机硅氧烷。
能够让有机硅氧烷充分与水性环氧改性丙烯酸树脂中的基团接枝，使最终的膜更密，质地均一。
进一步地，在本发明的一些实施例中，将有机硅氧烷、水性环氧酯树脂以及水性环氧改性丙烯酸树脂反应步骤之后还包括以下步骤：
向反应产物内加入中和剂、分散剂以及消泡剂得到浆料。中和剂、分散剂以及消泡剂能够辅助反应产物充分湿润，充分分散，使反应产物与填料充分混合。
在本发明第一方面的一些实施例中，向反应产物内加入中和剂、分散剂以及消泡剂得到浆料之后，还包括研磨浆料至浆料细度≤10微米。
研磨浆料至浆料细度≤10微米，能够充分分散和充分溶解，此外，研磨过程中可以进一步加强螯合作用的同时避免最终涂料中产生颗粒物。
在本发明第一方面的一些实施例中，向反应产物内加入中和剂、分散剂以及消泡剂得到浆料步骤之后还包括以下步骤：
向反应产物内加入防锈颜填料、防锈剂以及丁醚化氨基树脂混合。
防锈颜填料、防锈剂以及丁醚化氨基树脂具有阻隔作用，防锈颜填料、防锈剂以及丁醚化氨基树脂与上述低聚物的成膜相互协同制成的防腐蚀涂料具有良好的致密性和抗腐蚀性。
在本发明第一方面的一些实施例中，上述防锈剂包括纳米有机硝基化合物锌盐。
纳米有机硝基化合物锌盐例如可以为纳米级5－硝基－1，3－苯二甲酸锌盐、纳米级4－硝基水杨酸锌或者纳米级5－硝基水杨酸锌等。
纳米有机硝基化合物不仅能使锈稳定、钝化和转移，同时还与水性树脂进行反应参与成膜，使该涂料的成膜物性能有所提升。达到除锈和保护的双重目的。纳米有机硝基化合物能够将锈蚀转化成稳定产物。
纳米有机硝基化合物也具有成膜性能，相应地能够掺杂入上述的膜内，增加膜的粘合能力以及耐水性能。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，上述的防锈剂也可以为其他物质。
本发明第二方面提供一种防腐蚀涂料，防腐蚀涂料通过本发明第一方面提供的防腐蚀涂料的制备方法制得。
采用有机硅氧烷偶联剂对水性环氧改性丙烯酸树脂和水性环氧酯树脂聚合得到耐腐蚀性能、渗透性能好和良好成膜性能的高分子乳液，反应产物较好的成膜性以及膜的致密性能够阻隔水分子；使涂膜具有优良的抗水性、致密性和抗腐蚀性。
进一步地，在本实施例中，润湿剂可以选适当的材料，例如硅酸盐、硝酸盐、硫酸盐、石英、金属氧化物等。消泡剂可以选适当的材料，例如乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、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、聚二甲基硅氧烷等。流平剂可以选适当的材料，例如异佛尔酮、二丙酮醇、硅油、聚二甲基硅氧烷等。中和剂可以选适当的材料，例如三乙胺(TEA)、二甲基乙醇胺(DMEA)、二乙基乙醇胺(DEEA)、2－氨基－2－甲基丙醇。增稠剂可以选适当的材料，例如淀粉、明胶、海藻酸钠、干酪素、瓜尔胶、甲壳胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮以及聚氧化乙烯等，增稠剂的分量根据最终液体的稠度而定。防锈颜可以选适当的材料，例如填料磷酸锌、云母粉、三聚磷酸铝。分散剂可以选自适当的材料，例如，乙烯基双硬脂酰胺、乙烯－丙烯酸共聚物、乙烯－醋酸乙烯共聚物等。
进一步地，本发明第二方面提供的防腐蚀涂料用于汽车零部件的金属表面涂装具有以下的特点：
防腐蚀涂料具有高强度的粘合能力，在抗折弯、耐水，耐化学性有较优的特点，涂膜对金属表面的附着力强。通过有机硅氧烷的改性后，使涂膜于防锈的颜填料紧密的相结合，阻隔水分子或水蒸气渗入涂膜与金属表面产生反应，起到防锈作用。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
在本发明的实施例1－实施例4中：
润湿剂采用聚醚改性二甲基硅氧烷，消泡剂采用疏水粒子和聚硅氧烷组合物，流平剂采用改性聚硅氧烷，中和剂采用二甲基乙醇胺，分散剂采用乙烯基双硬脂酰胺，颜料采用。防锈剂为有机螯合锌。
在本发明的其他实施例中，润湿剂、消泡剂、流平剂、分散剂、中和剂、颜料也可以采用其他材料，最终的涂料也可以具有较好的耐候性；相应地，上述的防锈剂。也可以采用其他型号的防锈剂。
本发明的实施例1－实施例4中各组分的重量份数如表1所示。
表1实施例1－实施例4组分的重量份数
Figure GDA0003399359660000081
Figure GDA0003399359660000091
实施例1
本实施例提供了一种防腐蚀涂料，主要通过以下步骤制得：
将质量比为30：20：12：1.2甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、环氧树脂以及引发剂聚合反应得到水性环氧改性丙烯酸树脂。
先将水性环氧酯树脂和水性环氧改性丙烯酸树脂投料到有水浴加热的反应釜中，搅拌速度设定在600RPM，温度设定在40℃之间进行搅拌半小时，然后缓慢滴加水性有机硅烷进行聚合，让硅烷充分与环氧改性丙烯酸乳液中的基团接枝反应得到反应产物。
在反应产物中缓慢滴加中和剂，分散剂，消泡剂。控制搅拌速度设定在600RPM；然后再加入防锈颜填料(主要有磷酸锌，三聚磷酸铝，纳米二氧化硅，硫酸钡)，搅拌速度设定在1200RPM，充分搅拌均匀得到浆料，用砂磨机研磨至细度≤10微米。
将研磨好的浆料加入防锈剂，润湿剂，防沉剂，增稠剂，搅拌速度设定在800RPM，搅拌半小时，然后加入丁醚化氨基树脂，搅拌时间为20min，最后加入去离子水，搅拌10分钟即可得到水性防腐蚀涂料。
将实施例1制得的防腐蚀涂料按GB/T1727规定进行，清除表面的油污、浮锈和灰尘，经180℃烘烤30分钟后，自然条件下放置24小时，进行测试，测试性能如表2所示。
表2实施例1提供的防腐蚀涂料的性能
Figure GDA0003399359660000092
Figure GDA0003399359660000101
从表2可以看出，实施例1制得的防腐蚀涂料的耐盐雾性以及耐候性均较好，耐盐雾性达到580h；耐候性(500H褪色)0级，说明实施例提供的防腐蚀涂料的抗腐蚀性能较好。
实施例2
本实施例提供了一种防腐蚀涂料，主要通过以下步骤制得：
将质量比为30：20：18：1甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、环氧树脂以及苯甲酰聚合反应得到水性环氧改性丙烯酸树脂。
先将水性环氧酯树脂和水性环氧改性丙烯酸树脂投料到有水浴加热的反应釜中，搅拌速度设定在600RPM，温度设定在50℃之间进行搅拌半小时，然后缓慢滴加水性有机硅烷进行聚合，让硅烷充分与环氧改性丙烯酸乳液中的基团接枝反应得到反应产物。
在反应产物中缓慢滴加中和剂，分散剂，消泡剂。控制搅拌速度设定在600RPM之间；然后再加入防锈颜填料(质量比为2：1：0.5：0.5的磷酸锌、三聚磷酸铝、纳米二氧化硅以及硫酸钡)，搅拌速度设定在1200RPM，充分搅拌均匀得到浆料，用砂磨机研磨至细度≤10微米。
将研磨好的浆料加入防锈剂(纳米级5－硝基－1，3－苯二甲酸锌盐)，润湿剂，防沉剂，增稠剂，搅拌速度设定在800RPM，搅拌半小时，然后加入丁醚化氨基树脂，搅拌时间为20min，最后加入去离子水，搅拌10分钟即可得到水性防腐蚀涂料。
将实施例1制得的防腐蚀涂料按GB/T1727规定进行，清除表面的油污、浮锈和灰尘，经180℃烘烤30分钟后，自然条件下放置24小时，进行测试，测试性能如表2所示。
表3实施例2提供的防腐蚀涂料的性能
Figure GDA0003399359660000111
从表3可以看出，实施例2防腐蚀涂料的耐盐雾性以及耐候性均较好，耐盐雾性达到650h；耐候性(500H褪色)0级，实施例2防腐蚀涂料的耐盐雾性能比实施例1提供的防腐蚀涂料的更好，说明实施例3提供的防锈剂(纳米级5－硝基－1，3－苯二甲酸锌盐)能够增加防腐蚀涂料的耐盐雾性能。
实施例3
本实施例提供了一种防腐蚀涂料，主要通过以下步骤制得：
将甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、环氧树脂以及苯甲酰聚合反应得到水性环氧改性丙烯酸树脂。
将水性环氧酯树脂、水性环氧改性丙烯酸树脂以及水性有机硅烷混合，搅拌速度设定在600RPM，温度设定在50℃之间进行搅拌半小时，反应得到反应产物。
在反应产物中缓慢滴加中和剂，分散剂，消泡剂。控制搅拌速度设定在600RPM之间；然后再加入防锈颜填料(质量比为5：1：0.5：10的磷酸锌、三聚磷酸铝、纳米二氧化硅以及硫酸钡)，搅拌速度设定在1200RPM，充分搅拌均匀得到浆料，用砂磨机研磨至细度≤10微米。
将研磨好的浆料加入防锈剂FA－179，润湿剂，防沉剂，增稠剂，搅拌速度设定在800RPM，搅拌半小时，然后加入丁醚化氨基树脂，搅拌时间为20min，最后加入去离子水，搅拌10分钟即可得到水性防腐蚀涂料。
将实施例3制得的防腐蚀涂料按GB/T1727规定进行，清除表面的油污、浮锈和灰尘，经180℃烘烤30分钟后，自然条件下放置24小时，进行测试，测试性能如表4所示。
表4实施例3提供的防腐蚀涂料的性能
Figure GDA0003399359660000121
Figure GDA0003399359660000131
从表4可以看出，实施例3制得的防腐蚀涂料的耐盐雾性以及耐候性均较好，耐盐雾性达到500h；耐候性(500H褪色)0级，说明实施例提供的防腐蚀涂料的抗腐蚀性能较好。与实施例1相比，实施例3制得的防腐蚀涂料的耐盐雾性稍差一些，说明将有机硅烷加入混合后的水性环氧酯树脂、水性环氧改性丙烯酸树脂中对防腐蚀涂料的耐盐雾性比直接全部混合要好一些。
实施例4
实施例4的制备方法与实施例1相同，区别在于实施例4中部分组分比例与实施例1不同，见表1所示。
将实施例4制得的防腐蚀涂料按GB/T1727规定进行，清除表面的油污、浮锈和灰尘，经180℃烘烤30分钟后，自然条件下放置24小时，进行测试，测试性能如表5所示。
表5实施例4提供的防腐蚀涂料的性能
Figure GDA0003399359660000132
Figure GDA0003399359660000141
从表5可以看出，实施例4防腐蚀涂料的耐盐雾性以及耐候性均较好，耐盐雾性达到630h；耐候性(500H褪色)0级，500H光泽保持率达到91％。结合表2与表5可以看出，实施例4制得的防腐蚀涂料在耐候性(500H光泽保持率)性能优于实施例1提供的防腐蚀涂料，此外，实施例4制得的防腐蚀涂料的抗冲击强度也比实施例1提供的防腐蚀涂料大。
说明，实施例4中的原料比例制得的防腐蚀涂料的在耐候性、抗冲击强度方面优于实施例1的原料比例制得的防腐蚀涂料。
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 (8)

1.一种防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述防腐蚀涂料的制备方法主要包括以下步骤：
将甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸、环氧树脂以及引发剂聚合反应得到水性环氧改性丙烯酸树脂；将有机硅氧烷、水性环氧酯树脂以及所述水性环氧改性丙烯酸树脂反应；
所述将有机硅氧烷、所述水性环氧酯树脂以及所述水性环氧改性丙烯酸树脂反应步骤在40℃-50℃、600RPM-800RPM的条件进行；
其中，按重量份数计：所述水性环氧酯树脂10-15份；所述有机硅氧烷0.5-1份；所述水性环氧改性丙烯酸树脂25-35份；
所述有机硅氧烷为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅。
2.根据权利要求1所述的防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述将有机硅氧烷、所述水性环氧酯树脂以及所述水性环氧改性丙烯酸树脂反应步骤具体包括：
向所述水性环氧酯树脂与所述水性环氧改性丙烯酸树脂的混合物内加入所述有机硅氧烷。
3.根据权利要求1-2任一项所述的防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述将有机硅氧烷、所述水性环氧酯树脂以及所述水性环氧改性丙烯酸树脂反应步骤之后还包括以下步骤：
向反应产物内加入中和剂、分散剂以及消泡剂得到浆料。
4.根据权利要求3所述的防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，
所述向反应产物内加入所述中和剂、所述分散剂以及所述消泡剂得到所述浆料之后，还包括研磨所述浆料至浆料细度≤10微米。
5.根据权利要求3所述的防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，
所述向反应产物内加入所述中和剂、所述分散剂以及所述消泡剂得到所述浆料步骤之后还包括以下步骤：
向反应产物内加入防锈颜填料、防锈剂以及丁醚化氨基树脂混合。
6.根据权利要求5所述的防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述防锈剂包括纳米有机硝基化合物锌盐。
7.根据权利要求1所述的防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述引发剂为苯甲酰。
8.一种防腐蚀涂料，其特征在于，所述防腐蚀涂料通过权利要求1-7任一项所述的防腐蚀涂料的制备方法制得。
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