CN110028849B - 一种基于离子型导电聚合物的富锌涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料，提供了一种基于离子型导电聚合物的富锌涂料，包括以下组分：离子导电聚合物15～35wt％；锌粉35～55wt％；混合溶剂25～35wt％；有机膨润土0.1～0.5wt％；消泡剂0.1～0.5wt％；润湿分散剂0.1～0.5wt％；流平剂0.1～0.5wt％。本发明的基于离子型导电聚合物的富锌涂料，采用具有离子导电作用的离子导电聚合物，有利于固化涂层中的锌粉导电通道的构建，提高涂层的耐蚀性能。本发明在涂料中可使用较少含量的锌粉即起到优良的防腐性能，有利于涂层具有出色的力学性能。

Description

一种基于离子型导电聚合物的富锌涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种基于离子型导电聚合物的富锌涂料及其制备方法。

背景技术

富锌涂料是当前我国重防腐涂料中常用的底漆之一。它的防腐蚀作用是，在腐蚀环境中腐蚀牺牲锌粉而保护钢铁，即便涂层表面有损坏也会自我修复。因此，欲使涂膜导电发挥牺牲阳极作用，涂膜中就要求含有大量的锌粉粒子，它们之间相互接触，并且和钢基体也保持电接触。理论上讲，富锌底漆的缓蚀机理类似于连续电镀膜，美国SSPC油漆规定，201号有机富锌漆中锌粉含量至少为干膜重量的77％，而德国则要求至少占总固体分的85.4％(重量)。然而，如果涂层中锌粉含量过高，涂层就易多孔，引起横向共聚破坏(分层)，富锌涂料上若再涂敷其他高固体组分面漆，便会使面漆生成气泡的倾向增加。但如果锌粉含量过少，锌粒与锌粒之间无法相互连接形成导电回路，从而使得耐蚀底漆的防腐保护作用减弱。有鉴于此，有必要从涂料的树脂出发，增加其导电性，从而减少锌粉含量，促进涂层力学性能的同时，保证漆膜具有良好的耐蚀性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供提供一种基于离子型导电聚合物的富锌涂料及其制备方法，基于该离子导电树脂的富锌涂料，由于所使用的树脂具有离子导电性，有利于锌粉之间的导电回路构建，从而降低导电锌粉的含量，使所制备防腐底漆的涂层同时具有良好的力学和防腐性能。

第一方面，本发明提供基于离子型导电聚合物的富锌涂料，包括以下组分：

可选地，所述离子导电聚合物包括以下组分：

可选地，所述丙烯酸酯单体混合物包括以下组分：

可选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。

可选地，所述碱金属氢氧化物为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾。可选地，所述的锌粉，其粒径大小范围为300目～800目。

可选地，所述混合溶剂包括以下组分：

尼龙酸甲酯 50～75vol％；

正丁醇 10～25vol％；

乙酸丁酯 5～30vol％。

第二方面，本发明提供基于离子型导电聚合物的富锌涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、将离子导电聚合物溶解于混合溶剂中；

步骤S2、将有机膨润土、消泡剂、润湿分散剂和流平剂加入到步骤S1得到的产物中，以500～1000转/分钟的转速搅拌30分钟使其混合均匀；

步骤S3、向步骤S2得到的产物中在500～1000转/分钟的转速下逐步加入锌粉，锌粉加入完毕后以2000～3000转/分钟的转速高速分散1～3小时，得到所述的基于离子型导电聚合物的富锌涂料。

可选地，所述离子型导电聚合物采用如下步骤制成：

步骤S11、将引发剂加入到丙烯酸酯单体混合物中，溶解均匀；

步骤S12、将乙二醇单丁醚倒入反应釜中并升温至80℃～100℃；

步骤S13、将步骤S11的产物逐步滴入所述反应釜中，滴加时间控制在2～5小时，滴加结束后，在此温度下继续保温3～5小时；

步骤S14、控制反应温度为40℃～60℃，将碱金属氢氧化物溶解于水中，逐步滴加入所述反应釜中，反应0.5～2小时，使得聚合物中和成盐；

步骤S15、将步骤S14的产物在80℃下加热12～24小时，烘干，然后抽真空，60℃～80℃干燥24小时，去除反应溶剂，得到所述的离子型导电聚合物。

本发明的有益效果：

1.本发明的基于离子型导电聚合物的富锌涂料，采用具有离子导电作用的离子导电聚合物，有利于固化涂层中的锌粉导电通道的构建，提高涂层的耐蚀性能。

2.本发明在涂料中可使用较少含量的锌粉即起到优良的防腐性能，有利于涂层具有出色的力学性能。

3.本发明制备的富锌涂料，可以通过浸涂、喷涂、刷涂方式涂布于金属底材表面，起到良好的防腐保护作用。

具体实施方式

下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

本实施例所采用的原料及用量见表1。

表1

本实施例制备基于离子型导电聚合物的富锌涂料的制备方法见以下步骤：

S11、将引发剂加入到丙烯酸酯单体混合物中，溶解均匀；

S12、将乙二醇单丁醚倒入反应釜中并升温至100℃；

S13、将S11的产物逐步滴入所述反应釜中，滴加时间控制在3小时，滴加结束后，在此温度下继续保温4小时；

S14、控制反应温度为60℃，将碱金属氢氧化物溶解于水中，逐步滴加入所述反应釜中，反应0.5小时；

S15、将S14的产物在80℃下加热18小时，烘干，然后抽真空，70℃干燥24小时，去除反应溶剂，得到所述的离子型导电聚合物；

S1、将所述的离子导电聚合物溶解于混合溶剂中；

S2、将有机膨润土、消泡剂、润湿分散剂和流平剂加入到S1得到的产物中，以500转/分钟的转速搅拌30分钟使其混合均匀；

S3、向S2得到的产物中在500转/分钟的转速下逐步加入锌粉，锌粉加入完毕后以2000转/分钟的转速高速分散1小时，得到所述的基于离子型导电聚合物的富锌涂料。

实施例2

本实施例所采用的原料及用量见表2。

表2

本实施例制备基于离子型导电聚合物的富锌涂料的制备方法见以下步骤：

S11、将引发剂加入到丙烯酸酯单体混合物中，溶解均匀；

S12、将乙二醇单丁醚倒入反应釜中并升温至80℃；

S13、将S11的产物逐步滴入所述反应釜中，滴加时间控制在2小时，滴加结束后，在此温度下继续保温5小时；

S14、控制反应温度为40℃，将碱金属氢氧化物溶解于水中，逐步滴加入所述反应釜中，反应0.7小时；

S15、将S14的产物在80℃下加热12小时，烘干，然后抽真空，80℃干燥24小时，去除反应溶剂，得到所述的离子型导电聚合物；

S1、将所述的离子导电聚合物溶解于混合溶剂中；

S2、将有机膨润土、消泡剂、润湿分散剂和流平剂加入到S1得到的产物中，以700转/分钟的转速搅拌30分钟使其混合均匀；

S3、向S2得到的产物中在700转/分钟的转速下逐步加入锌粉，锌粉加入完毕后以2400转/分钟的转速高速分散1.5小时，得到所述的基于离子型导电聚合物的富锌涂料。

实施例3

本实施例所采用的原料及用量见表3。

表3

本实施例制备基于离子型导电聚合物的富锌涂料的制备方法见以下步骤：

S11、将引发剂加入到丙烯酸酯单体混合物中，溶解均匀；

S12、将乙二醇单丁醚倒入反应釜中并升温至95℃；

S13、将S11的产物逐步滴入所述反应釜中，滴加时间控制在5小时，滴加结束后，在此温度下继续保温4.5小时；

S14、控制反应温度为50℃，将碱金属氢氧化物溶解于水中，逐步滴加入所述反应釜中，反应1小时；

S15、将S14的产物在80℃下加热24小时，烘干，然后抽真空，60℃干燥24小时，去除反应溶剂，得到所述的离子型导电聚合物；

S1、将所述的离子导电聚合物溶解于混合溶剂中；

S2、将有机膨润土、消泡剂、润湿分散剂和流平剂加入到S1得到的产物中，以800转/分钟的转速搅拌30分钟使其混合均匀；

S3、向S2得到的产物中在800转/分钟的转速下逐步加入锌粉，锌粉加入完毕后以2800转/分钟的转速高速分散2.5小时，得到所述的基于离子型导电聚合物的富锌涂料。

实施例4

本实施例所采用的原料及用量见表4。

表4

本实施例制备基于离子型导电聚合物的富锌涂料的制备方法见以下步骤：

S11、将引发剂加入到丙烯酸酯单体混合物中，溶解均匀；

S12、将乙二醇单丁醚倒入反应釜中并升温至85℃；

S13、将S11的产物逐步滴入所述反应釜中，滴加时间控制在4小时，滴加结束后，在此温度下继续保温3小时；

S14、控制反应温度为60℃，将碱金属氢氧化物溶解于水中，逐步滴加入所述反应釜中，反应2小时；

S15、将S14的产物在80℃下加热22小时，烘干，然后抽真空，65℃干燥24小时，去除反应溶剂，得到所述的离子型导电聚合物；

S1、将所述的离子导电聚合物溶解于混合溶剂中；

S2、将有机膨润土、消泡剂、润湿分散剂和流平剂加入到S1得到的产物中，以1000转/分钟的转速搅拌30分钟使其混合均匀；

S3、向S2得到的产物中在1000转/分钟的转速下逐步加入锌粉，锌粉加入完毕后以3000转/分钟的转速高速分散3小时，得到所述的基于离子型导电聚合物的富锌涂料。

将实施例1～实施例4制备的基于离子型导电聚合物的富锌材料，分别采用刷涂的方式，涂覆于尺寸相同的马口铁板上，每一块马口铁板上的涂覆重量相同，误差不超过±0.1g。将涂覆完毕的马口铁于120℃下加热0.5h使其固化成膜，7天后测试其性能，测试结果见表5。

表5

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值并不限制本发明的范围。在这里示出和描述的所有示例中，除非另有规定，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种基于离子型导电聚合物的富锌涂料，其特征在于，包括以下组分：

离子导电聚合物 15～35wt%；

锌粉 35～55wt%；

混合溶剂 25～35wt%；

有机膨润土 0.1～0.5wt%；

消泡剂 0.1～0.5wt%；

润湿分散剂 0.1～0.5wt%；

流平剂 0.1～0.5wt%；

所述离子导电聚合物包括以下组分：

丙烯酸酯单体混合物 40～60wt%；

乙二醇单丁醚 25～40wt%；

引发剂 0.5～5wt%；

水 5～10wt%；

碱金属氢氧化物 5～10wt%；

所述丙烯酸酯单体混合物包括以下组分：

甲基丙烯酸甲酯 20～35wt%；

苯乙烯 15～35wt%；

丙烯酸异辛酯 10～30wt%；

丙烯酸羟乙酯 1～5wt%；

对苯乙烯磺酸钠 1～5wt%；

丙烯酸 5～20%。

2.根据权利要求1所述的基于离子型导电聚合物的富锌涂料，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。

3.根据权利要求1所述的基于离子型导电聚合物的富锌涂料，其特征在于，所述碱金属氢氧化物为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾。

4.根据权利要求1所述的基于离子型导电聚合物的富锌涂料，其特征在于，所述的锌粉，其粒径大小范围为300目～800目。

5.根据权利要求1所述的基于离子型导电聚合物的富锌涂料，其特征在于，所述混合溶剂包括以下组分：

尼龙酸甲酯 50～75vol%；

正丁醇 10～25vol%；

乙酸丁酯 5～30vol%。

6.如权利要求1-5中任一项所述的基于离子型导电聚合物的富锌涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、将离子导电聚合物溶解于混合溶剂中；

步骤S2、将有机膨润土、消泡剂、润湿分散剂和流平剂加入到步骤S1得到的产物中，以500～1000转/分钟的转速搅拌30分钟使其混合均匀；

步骤S3、向步骤S2得到的产物中在500～1000转/分钟的转速下逐步加入锌粉，锌粉加入完毕后以2000～3000转/分钟的转速高速分散1～3小时，得到所述的基于离子型导电聚合物的富锌涂料。

7.根据权利要求6所述的基于离子型导电聚合物的富锌涂料的制备方法，其特征在于，所述离子型导电聚合物采用如下步骤制成：

步骤S11、将引发剂加入到丙烯酸酯单体混合物中，溶解均匀；

步骤S12、将乙二醇单丁醚倒入反应釜中并升温至80℃～100℃；

步骤S13、将步骤S11的产物逐步滴入所述反应釜中，滴加时间控制在2～5小时，滴加结束后，在此温度下继续保温3～5小时；

步骤S14、控制反应温度为40℃～60℃，将碱金属氢氧化物溶解于水中，逐步滴加入所述反应釜中，反应0.5～2小时；

步骤S15、将步骤S14的产物在80℃下加热12～24小时，烘干，然后抽真空，60℃～80℃干燥24小时，去除反应溶剂，得到所述的离子型导电聚合物。