CN109943197A

CN109943197A - 一种水性带锈防锈涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN109943197A
Application number: CN201910276771.6A
Authority: CN
Inventors: 王杨松; 付琬璐; 葛晶; 李娜
Original assignee: Shenyang Shunfeng Industrial Group Co Ltd
Current assignee: Shenyang Shunfeng Industrial Group Co Ltd
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2019-06-28
Anticipated expiration: 2039-04-08
Also published as: CN109943197B

Abstract

本发明公开了一种水性带锈防锈涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。该涂料包括在使用时才予以混合的组分A与组分B，组分A由水性环氧树脂、改性三聚磷酸铝、转化剂没食子酸和其他涂料常用助剂组成；组分B为自制水性改性茶多酚，是将茶多酚与乙醛、二甲胺通过发生曼尼希反应制得的。通过本发明的方法制备出的涂料，在使用过程中与基体发生螯合作用，极大的提高了涂料的附着力，并有利于铁锈的转化，具有优异的固化力和防腐性能，同时环保无污染。

Description

一种水性带锈防锈涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别是涉及一种水性带锈防锈涂料。

背景技术

带锈防锈涂料是一种可以直接在一定锈蚀的金属表面上施工，通过使锈稳定、钝化或转化，使活泼的铁锈变成无害的物质，以达到既除锈又保护的双重目的的防锈涂料。随着人们生活水平提高，人们对涂料的性能要求也越来越高。目前，国内的带锈防锈涂料多为溶剂型涂料品种，为了达到长效防锈的目的，大多添加了锌铬黄等含有毒重金属的防锈颜料，易造成环境污染；同时丙烯酸防锈乳液中，含磷酸酯的丙烯酸单体参与丙烯酸乳液聚合，利用磷酸官能团和金属基底的结合来除锈，转锈能力有限，不能很好的起到防锈的作用，并且存在附着力不足等缺陷。因此需要研发一种能够满足高防锈性能、高附着力、低VOC要求的带锈防锈涂料。

茶多酚又名茶单宁、茶鞣质，它是茶叶内一类多羟基类化合物的总称，其中含有黄烷醇类、黄酮类、黄酮醇类、花青素类、酚酸、缩酚酸类及聚合酚类等。茶多酚的主体成分为儿茶素类化合物，其含量约占茶多酚总量的 65-80%。由于茶多酚是一种多酚物质，对于转锈性能和固化性能起到很好的效果，因此对于对茶多酚的使用，其行业潜力十分巨大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以水性改性茶多酚为固化剂的水性带锈防锈涂料及其制备方法，该涂料的制备方法能有效提高涂料的防腐性，固化能力和附着力，所制备水性改性茶多酚既起到固化的作用，又起到转化剂的作用；同时引入了酚羟基增大了固化反应的活性，缩短固化时间；此外酚羟基有益于提高涂料的附着力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种水性带锈防锈涂料，其特征在于，所述涂料包括在使用时才予以混合的组分A与组分B，且组分A和组分B的重量比为（4-5）:1；其中，所述组分A由以下组分按质量百分数组成：水性环氧树脂50-60%、改性三聚磷酸铝APW-1 10-15%、转化剂没食子酸3-8%、流平剂0.3-0.7%、分散剂0.2-0.8%、润湿剂0.2-0.8%、消泡剂0.3-0.8%、增稠剂0.5-1.0%、固化促进剂1-5%、去离子水余量，各组分百分数相加之和等于百分之百；组分B为自制水性改性茶多酚。

其中，所述自制水性改性茶多酚，是将茶多酚与乙醛、二甲胺通过发生曼尼希反应制得的。

其中，所述水性环氧树脂为SZS600、E571、E0430、F0707中的一种或者几种；所述流平剂为ND-517、ND-570中的一种或者几种；所述分散剂为LX-5040、RT-8040、RT-8100中的一种或者几种；所述润湿剂为ND-4070、ND-805中的一种或者几种；所述消泡剂为RT-10、NXZ-A中的一种或者几种；所述增稠剂为TCP-936、RT-1035中的一种或者几种；所述固化促进剂为K-54、DMP-30中的一种或者几种；所述非离子型乳化剂为OP-4；所述茶多酚为 CP2005。

其中，所述自制改性茶多酚的制备方法包括以下步骤：

（1）非离子乳化剂与去离子水混合，得备用液；

（2）将茶多酚、二甲胺水溶液、去离子水混合搅拌，升温后乙醛溶液；

（3）乙醛全部加入后，再次升温进行反应；

（4）反应完成后的物料真空脱水；

（5）脱水后的物料中加入固化促进剂、备用液，搅拌后降温，即得自制改性茶多酚。

其中，所述（1）中非离子乳化剂与去离子水质量比为1:3。

其中，所述（2）中，所述二甲胺溶液为含量40%的二甲胺水溶液，所述乙醛溶液为含量为40%的乙醛溶液；所述茶多酚、二甲胺、乙醛的质量比为（50-60）:（10-15）:（10-15），

其中，所述（2）中，升温至50-65℃下开始加入乙醛，乙醛分3-5次进行加入，加入时间控制在0.5-1.0h。

其中，所述（3）中，升温至70-85℃，保温3-5h。

其中，所述（4）中，真空脱水温度为70-95℃，优选为70-85℃，真空度控制在700-740mmHg，直至无水蒸出。

其中，所述（5）中，加入固化促进剂0.1-1%，搅匀，再缓慢加入备用液，搅匀后降温至4 0- 5 0℃，即得水性改性茶多酚。

其中，所述非离子型乳化剂为OP-4。

所述组分A的制备方法包括以下步骤：

（1）取改性三聚磷酸铝APW-1 10-15%、转化剂没食子酸3-8%、增稠剂0.5-0.8%、分散剂0.2-0.8%、润湿剂0.2-.0.8%、消泡剂0.3-0.5%、去离子水，高速搅拌30min，转速控制在1500-2000r/min；

（2）继续研磨0.5-1.5h，直到细度达到40-60μm；

（3）再进行低速搅拌，转速控制在400-600r/min，在搅拌过程中按重量百分比加入水性环氧树脂50-60%、固化促进剂1-5%、流平剂0.3-0.7%、剩余消泡剂、剩余增稠剂，待全部加入后再搅拌20-40min；

（4）搅拌完成后即得水性带锈防锈涂料的A组分。

一种水性带锈防锈涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将组分A和组分B按照（4-5）:1的体积比混合，搅拌均匀，即得水性带锈防锈涂料。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明由水性环氧树脂固化而得，固化的环氧树脂突出的优点是化学性质很稳定，耐碱性，耐油类。

（2）茶多酚中的主要成分没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）中提供了大量的酚羟基，经改性后的茶多酚，可以起到固化作用，同时酚羟基又可以很好的和Fe²⁺、Fe³⁺发生螯合作用形成非常稳定的难溶性的络合物附着在金属表面，起到防锈的作用，缩短了转锈时间，转锈能力优异。

（3）本发明中含有较多的反应性基团，含反应性基团如羧基和羟基的涂料更倾向于和含有类似基团的底材更牢固地附着，从而使得本发明的附着力较优异。

附图说明

图1 为茶多酚主要成分EGCG与乙醛，二甲胺发生曼尼希反应的机理图。

图2 为三元酚与Fe³⁺、Fe²⁺发生络合反应的机理图。

图3 为二元酚与Fe³⁺、Fe²⁺发生络合反应的机理图。

图4 为耐中性盐雾测试效果图，图a、b、c分别为当A、B组分体积比为4:1、4.5:1和5:1时制得的涂料的盐雾测试效果图。

具体实施方式

为进一步说明本发明，现举如下实施例，但本发明不局限于实施例。

实施例

（1）A组分的制备。

①按重量百分比取改性三聚磷酸铝13%、没食子酸6%、增稠剂TCP-936 0.6%、分散剂LX-5040 0.6%、润湿剂ND-4070 0.6%、消泡剂RT-10 0.4%、去离子水21%加入到搅拌砂磨分散多用机中，将其高速搅拌30min，转速控制在1800r/min。

②继续研磨1h，直到细度达到40μm。

③再进行低速搅拌，转速控制在500r/min，在搅拌过程中按重量百分比加入水性环氧树脂55%、固化促进剂K-54 2%、流平剂ND-517 0.5%、消泡剂0.1%、增稠剂0.2%，待全部加入后再搅拌30min。

④搅拌完成后即得水性带锈防锈涂料的A组分。

（3）B组分的制备。

①本发明采用原料的质量百分比，茶多酚55%，二甲胺12%，乙醛12%，固化促进剂0.5%，非离子型乳化剂2%，去离子水18.5%。

②按重量百分比取茶多酚55%，二甲胺12%，去离子水12.5%于三口瓶中搅拌，转速为400r/min，将三口瓶置于恒温水浴锅中，混合均匀后，分4次加入乙醛12%，将恒温水浴锅温度控制在50℃，加入时间0.5h。

③待乙醛全部加入后，将恒温水浴锅升温至75℃，保温3.5h。

④反应③完成后的物料在不锈钢反应釜中真空脱水，温度75℃，最高温度不得超过95℃，真空度控制在730mmHg，直至无水蒸出。

⑤将2%非离子型乳化剂与去离子水按1:3的比例混合均匀，备用。

⑥边搅拌加入固化促进剂0.5%转速为400r/min,搅拌30min,再缓慢将⑤中备用的混合液全部加入，充分搅匀，降温至4 5℃，即得水性改性茶多酚。

（3）将组分A和组分B按照4:1，4.5:1，5:1的体积比进行复配，在按照500r/min的转速进行搅拌，搅拌1.5h，并进行性能的测试。

具体技术指标见表1。

由表1可知：随着B组分添加量的增多，涂层的防锈性能增加，但是从综合性能来看，三种配比的综合效果4.5:1>5:1>4:1即本发明的最佳配比为A:B为4.5:1，这主要是因为，酚羟基的加入促进了固化反应的进行，使得固化时间缩短，减少了干燥的时间。酚羟基的量增多，有利于铁锈的转化，因此，酚羟基越多，转化的越完整，转化的时间缩短。当固化剂用量过多时，涂膜耐水性能变差；耐水性越差，则防腐性能越差。酚羟基的适量加入对附着力有着积极的作用。当固化剂用量过多时，固化交联反应结束后会有固化剂剩余，而剩余的固化剂分子在涂层中相当于增塑剂的作用，会降低涂膜硬度，随着固化剂用量的减少，涂膜硬度增加。当固化剂用量不同时，耐盐雾时间和现象有所不同，随着固化剂用量的增大，耐盐雾时间先增加再减小。

Claims

1.一种水性带锈防锈涂料，其特征在于，所述涂料包括在使用时才予以混合的组分A与组分B，且组分A和组分B的体积比为（4-5）:1；其中，所述组分A由以下组分按质量百分数组成：水性环氧树脂50-60%、改性三聚磷酸铝APW-1 10-15%、转化剂没食子酸3-8%、流平剂0.3-0.7%、分散剂0.2-0.8%、润湿剂0.2-0.8%、消泡剂0.3-0.8%、增稠剂0.5-1.0%、成膜助剂1-5%、去离子水余量，各组分百分数相加之和等于百分之百；组分B为自制水性改性茶多酚。

2.根据权利要求1所述的水性带锈防锈涂料，其特征在于，所述自制水性改性茶多酚，是将茶多酚与乙醛、二甲胺通过发生曼尼希反应制得的，所述茶多酚为 CP2005。

3.根据权利要求1所述的水性带锈防锈涂料，其特征在于，所述水性环氧树脂为SZS600、E571、E0430、F0707中的一种或者几种；所述流平剂为ND-517、ND-570中的一种或者几种；所述分散剂为LX-5040、RT-8040、RT-8100中的一种或者几种；所述润湿剂为ND-4070、ND-805中的一种或者几种；所述消泡剂为RT-10、NXZ-A中的一种或者几种；所述增稠剂为TCP-936、RT-1035中的一种或者几种；所述固化促进剂为K-54、DMP-30中的一种或者几种。

4.根据权利要求1-2任一项所述的水性带锈防锈涂料，其特征在于，所述自制改性茶多酚的制备方法包括以下步骤：

（1）非离子乳化剂与去离子水混合，得备用液；

（2）将茶多酚、二甲胺、去离子水混合搅拌，升温后加入乙醛；

（3）乙醛全部加入后，再次升温进行反应；

（4）反应完成后的物料真空脱水；

5.根据权利要求4所述的水性带锈防锈涂料，其特征在于，所述（1）中非离子乳化剂与去离子水质量比为1:3；所述（2）中茶多酚、二甲胺、乙醛的质量比为（50-60）:（10-15）:（10-15）。

6.根据权利要求4所述的水性带锈防锈涂料，其特征在于，所述（2）中，升温至50-65℃下开始加入乙醛，乙醛分3-5次进行加入，加入时间控制在0.5-1.0h；所述（3）中，升温至70-85℃，保温3-5h；所述（4）中，真空脱水温度为70-95℃，优选为70-85℃，真空度控制在700-740mmHg，直至无水蒸出。

7.根据权利要求4所述的水性带锈防锈涂料，其特征在于，所述（5）中，加入固化促进剂0.1-1%，搅匀，再缓慢加入备用液，搅匀后降温至4 0- 5 0℃，即得水性改性茶多酚。

8.根据权利要求4-5任一所述的水性带锈防锈涂料，其特征在于，所述非离子型乳化剂为OP-4。

9.根据权利要求1所述的水性带锈防锈涂料，其特征在于，所述组分A的制备方法包括以下步骤：

（2）继续研磨0.5-1.5h，直到细度达到40-60μm；

（4）搅拌完成后即得水性带锈防锈涂料的A组分。

10.一种水性带锈防锈涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将组分A和组分B按照（4-5）:1的比例混合，搅拌均匀，即得水性带锈防锈涂料。