CN110330863A - 一种水性耐盐雾金油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水性耐盐雾金油及其制备方法，按照质量份数计包括如下组分：水性环氧树脂40～50份、水性环氧固化剂4～5份、锌粉50～60份、氧化石墨烯2～5份、防锈颜填料10～15份、云母粉3～5份、分散剂0.2～0.4份、附着力促进剂4～6份、抗划痕腐蚀助剂1～2份、水性流平剂0.2～0.4份、水性消泡剂0.3～0.5份以及去离子水20～25份。本发明通过提高水性金油的耐盐雾性能，使喷涂在防护金属上形成的涂膜不易起泡、脱落，延长对金属的防护性能。

Description

一种水性耐盐雾金油及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料的技术领域，尤其是涉及一种水性耐盐雾金油及其制备方法。
背景技术
我国每年因腐蚀生锈而报废的金属达1亿吨以上，由此带来巨大的经济损失。随着海洋事业的迅速发展，海上采油平台、海上桥梁、海底隧道等基础设施数量日益增长，海水中含盐量高、导电性好，活泼性不同的金属接触时较活泼金属会加速腐蚀。涂层防护是目前腐蚀防护的主要方法，用涂料喷涂金属防止金属腐蚀生锈简单、经济、有效。目前，油性防腐涂料发展较为成熟，但是油性体系中含有大量的挥发性有机物，受石油资源及环保法规的限制，涂料开始由传统的有机溶剂型向绿色环保的方向发展。
盐雾腐蚀是一种常见的和最有破坏性的大气腐蚀，盐雾对金属材料表面的腐蚀是由于含有的氯离子穿透金属表面的氧化层和防护层与内部金属发生电化学反应引起的。同时，氯离子含有一定的水合能，易被吸附在金属表面的孔隙、裂缝排挤并取代氧化层中的氧，把不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物，使钝化态表面变成活泼性表面。
现有的水性金油长期使用后，由于耐盐雾性能差，使得涂膜起泡、脱落，不利于防护金属。
发明内容
本发明的目的是提供一种水性耐盐雾金油及其制备方法,通过提高水性金油的耐盐雾性能，使喷涂在防护金属上形成的涂膜不易起泡、脱落，延长对金属的防护性能。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水性耐盐雾金油及其制备方法,按照质量份数计包括如下组分：水性环氧树脂40～50份、水性环氧固化剂4～5份、锌粉50～60份、氧化石墨烯2～5份、防锈颜填料10～15份、云母粉3～5份、分散剂0.2～0.4份、附着力促进剂4～6份、抗划痕腐蚀助剂1～2份、水性流平剂0.2～0.4份、水性消泡剂0.3～0.5份以及去离子水20～25份。
通过采用上述技术方案，水性环氧树脂在腐蚀初期可以屏蔽水、氧气、氯离子等腐蚀性物质接触金属基底表面，从而实现对金属基体的防护。加入的锌粉，锌作为活泼性金属，当腐蚀性物质接触到金属基体时，锌粉逐渐被溶解使得金属得到保护。锌粉被腐蚀溶解一段时间后，会沉积出氧化锌、氢氧化锌、碱式碳酸锌、磷酸锌等锌的腐蚀产物，这些腐蚀产物致密不导电，填满了防锈颜填料之间的缝隙，可以阻挡腐蚀性介质的透过。
氧化石墨烯具有较好的结构稳定性和化学惰性，其二维层状结构对腐蚀性物质有一定的屏蔽作用。另一方面因为加入锌粉作为牺牲阳极保护其它金属，锌粉量加入过多会导致涂层多孔，附着力下降，加入的锌粉量少会影响导电性，氧化石墨烯具有导电性，加入氧化石墨烯能够改善体系的整体导电性，减少锌粉的加入量。
云母粉是一种层状结构的硅酸盐，云母粉能够增加涂膜的致密性，降低腐蚀介质的渗透率，对腐蚀性介质起着屏蔽作用。
加入的附着力促进剂能够提高涂膜与金属基体表面之间的粘结力，避免涂层鼓泡甚至脱离金属基体表面。
本发明的进一步设置为：所述水性环氧树脂的制备方法为：按照质量份数称取10～20份环氧树脂分散在20～30份活性稀释剂AGE中，于50～70℃下分散至均一透明的液体；然后加入6～10份三乙醇胺与环氧树脂反应，加入pH调节剂至体系pH维持在7～8，再继续加入30～40份去离子水继续搅拌，得到水性环氧树脂。
通过采用上述技术方案，三乙醇胺的叔胺与环氧树脂发生开环反应，使环氧树脂分子链上接枝有亲水性的羟基，进而改善环氧树脂的亲水性。环氧树脂的交联密度大，可以降低水和氧的透过速率，有效减缓对基体的腐蚀速率。
本发明的进一步设置为：所述水性环氧固化剂的制备方法为：按照质量份数称取对苯二胺10～20份溶解在30～40份丙二醇甲醚中，搅拌至呈均一透明暗红色液体，搅拌状态中加入10～15份水性环氧树脂，加入pH调节剂至体系pH维持在7～8后再加入20～30份去离子水稀释，得到水性环氧固化剂。
通过采用上述技术方案，以对苯二胺作为水性环氧固化剂的胺类化合物，对苯二胺可以与氧化石墨烯的环氧基、羧基等官能团反应，进而能够连接氧化石墨烯和环氧树脂，形成致密的涂层结构。对苯二胺氮原子上的不对称电子与苯环上的π电子形成p-π共轭效应，使得氮原子周围的电子云密度降低，所制备出的水性环氧固化剂与环氧基开环速率慢，使得通过该方法制备的水性环氧固化剂的储存时长延长。
本发明的进一步设置为：所述pH调节剂为冰醋酸。
通过采用上述技术方案，冰醋酸为一元弱酸，用于中和反应体系中多余的碱，避免体系pH过大，影响体系中组分的稳定性。醋酸跟离子对涂膜比较温和，不会破坏涂膜。
本发明的进一步设置为：所述防锈颜填料至少包括磷酸锌和三聚磷酸铝中的一种。
通过采用上述技术方案，磷酸锌和三聚磷酸铝属于磷酸盐，磷酸盐解离产生的磷酸根可使金属表面钝化，引起引起阳极极化，而磷酸盐中的锌离子和铝离子在阴极反应生成难溶物引起阴极极化，如此提高涂膜的防锈能力。
本发明的进一步设置为：所述分散剂为聚羧酸铵盐。
通过采用上述技术方案，聚羧酸铵盐属于疏水性分散剂，聚羧酸铵盐吸附在防锈颜调料颗粒表面，通过电荷排斥和空间位阻排斥，使得防锈颜填料能够稳定分散，避免絮凝颗粒的形成。
本发明的进一步设置为：所述附着力促进剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷属于硅烷偶联剂，能够增加有机材料与无机材料之间的粘接能力，涂膜与基体之间的附着力增大后，能提高涂膜的抗气泡能力。
本发明的进一步设置为：所述抗划痕腐蚀助剂为玻璃粉。
通过采用上述技术方案,玻璃粉是一种无机类方体硬质超细颗粒粉末，具有粒径小、分散性好、透明度高、防尘效果好的优点，玻璃粉分散在涂料中，成膜后可增加涂料丰满度，能够阻止外界腐蚀因子侵蚀涂膜下层的基体，具有一定的抗刮性能。
本发明的进一步设置为：一种水性耐盐雾金油的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方量称取各组分备用；
步骤2，加入去离子水、水性环氧树脂，搅拌过程中依次加入锌粉、氧化石墨烯、防锈颜填料、云母粉以及分散剂搅拌均匀，混匀后再分散20～40分钟；
步骤3，将步骤2分散好的混合液研磨5～10分钟，再加入附着力促进剂、抗划痕腐蚀助剂、水性流平剂、水性消泡剂搅拌均匀；
步骤4，按照配方量向步骤3中加入水性环氧固化剂，混合均匀后200目纱网过滤，收集滤液包装即得水性耐盐雾金油。
通过采用上述技术方案，该制备方法，工艺简单、操作方便、且各组分能够均匀分散。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.水性环氧树脂在腐蚀初期可以屏蔽水、氧气、氯离子等腐蚀性物质接触金属基底表面，从而实现对金属基体的防护。加入的锌粉，锌作为活泼性金属，当腐蚀性物质接触到金属基体时，锌粉逐渐被溶解使得金属得到保护。锌粉被腐蚀溶解一段时间后，会沉积出氧化锌、氢氧化锌、碱式碳酸锌、磷酸锌等锌的腐蚀产物，这些腐蚀产物致密不导电，填满了防锈颜填料之间的缝隙，可以阻挡腐蚀性介质的透过；
2.氧化石墨烯具有较好的结构稳定性和化学惰性，其二维层状结构对腐蚀性物质有一定的屏蔽作用。另一方面因为加入锌粉作为牺牲阳极保护其它金属，锌粉量加入过多会导致涂层多孔，附着力下降，加入的锌粉量少会影响导电性，氧化石墨烯具有导电性，加入氧化石墨烯能够改善体系的整体导电性，减少锌粉的加入量；
3.以对苯二胺作为水性环氧固化剂的胺类化合物，对苯二胺可以与氧化石墨烯的环氧基、羧基等官能团反应，进而能够连接氧化石墨烯和环氧树脂，形成致密的涂层结构。对苯二胺氮原子上的不对称电子与苯环上的π电子形成p-π共轭效应，使得氮原子周围的电子云密度降低，所制备出的水性环氧固化剂与环氧基开环速率慢，使得通过该方法制备的水性环氧固化剂的储存时长延长。
附图说明
图1是本发明的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
实施例1
表1实施例1的一种水性耐盐雾金油的各组分及其质量
如图1，该水性耐盐雾金油的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方量称取各组分备用；
步骤2，加入去离子水、水性环氧树脂，搅拌过程中依次加入锌粉、氧化石墨烯、磷酸锌、云母粉以及聚羧酸铵盐搅拌均匀，混匀后再分散20分钟；
步骤3，将步骤2分散好的混合液研磨5分钟，再加入乙烯基三乙氧基硅烷、玻璃粉、聚醚改性聚硅氧烷类流平剂、聚醚改性有机硅类消泡剂搅拌均匀；
步骤4，按照配方量向步骤3中加入水性环氧固化剂，混合均匀后200目纱网过滤，收集滤液包装即得水性耐盐雾金油。
其中，水性环氧树脂的制备方法为：称取10kg环氧树脂分散在20kg活性稀释剂AGE中，于50℃下分散至均一透明的液体；然后加入6kg三乙醇胺与环氧树脂反应，加入冰醋酸使体系pH维持在7～8，再继续加入30kg去离子水继续搅拌，得到水性环氧树脂。
水性环氧固化剂的制备方法为：称取对苯二胺10kg溶解在30kg丙二醇甲醚中，搅拌至呈均一透明暗红色液体，搅拌状态中加入10kg水性环氧树脂，加入冰醋酸使体系pH维持在7～8后再加入20kg去离子水稀释，得到水性环氧固化剂。
实施例2
表2实施例2的一种水性耐盐雾金油的各组分及其质量
该水性耐盐雾金油的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方量称取各组分备用；
步骤2，加入去离子水、水性环氧树脂，搅拌过程中依次加入锌粉、氧化石墨烯、三聚磷酸铝、云母粉以及聚羧酸铵盐搅拌均匀，混匀后再分散30分钟；
步骤3，将步骤2分散好的混合液研磨8分钟，再加入乙烯基三甲氧基硅烷、玻璃粉、聚醚改性聚硅氧烷类流平剂、聚醚改性有机硅类消泡剂搅拌均匀；
步骤4，按照配方量向步骤3中加入水性环氧固化剂，混合均匀后200目纱网过滤，收集滤液包装即得水性耐盐雾金油。
其中，水性环氧树脂的制备方法为：称取20kg环氧树脂分散在30kg活性稀释剂AGE中，于70℃下分散至均一透明的液体；然后加入8kg三乙醇胺与环氧树脂反应，加入冰醋酸使体系pH维持在7～8，再继续加入35kg去离子水继续搅拌，得到水性环氧树脂。
水性环氧固化剂的制备方法为：称取对苯二胺20kg溶解在35kg丙二醇甲醚中，搅拌至呈均一透明暗红色液体，搅拌状态中加入15kg水性环氧树脂，加入冰醋酸使体系pH维持在7～8后再加入30kg去离子水稀释，得到水性环氧固化剂。
实施例3
表3实施例3的一种水性耐盐雾金油的各组分及其质量
该水性耐盐雾金油的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方量称取各组分备用；
步骤2，加入去离子水、水性环氧树脂，搅拌过程中依次加入锌粉、氧化石墨烯、磷酸锌、云母粉以及聚羧酸铵盐搅拌均匀，混匀后再分散40分钟；
步骤3，将步骤2分散好的混合液研磨10分钟，再加入乙烯基三甲氧基硅烷、玻璃粉、聚醚改性聚硅氧烷类流平剂、聚醚改性有机硅类消泡剂搅拌均匀；
步骤4，按照配方量向步骤3中加入水性环氧固化剂，混合均匀后200目纱网过滤，收集滤液包装即得水性耐盐雾金油。
其中，水性环氧树脂的制备方法为：称取15kg环氧树脂分散在30kg活性稀释剂AGE中，于60℃下分散至均一透明的液体；然后加入10kg三乙醇胺与环氧树脂反应，加入冰醋酸使体系pH维持在7～8，再继续加入40kg去离子水继续搅拌，得到水性环氧树脂。
水性环氧固化剂的制备方法为：称取对苯二胺15kg溶解在40kg丙二醇甲醚中，搅拌至呈均一透明暗红色液体，搅拌状态中加入13kg水性环氧树脂，加入冰醋酸使体系pH维持在7～8后再加入25kg去离子水稀释，得到水性环氧固化剂。
实施例4
表4实施例4的一种水性耐盐雾金油的各组分及其质量
该水性耐盐雾金油的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方量称取各组分备用；
步骤2，加入去离子水、水性环氧树脂，搅拌过程中依次加入锌粉、氧化石墨烯、磷酸锌、三聚磷酸铝、云母粉以及聚羧酸铵盐搅拌均匀，混匀后再分散30分钟；
步骤3，将步骤2分散好的混合液研磨8分钟，再加入乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、玻璃粉、聚醚改性聚硅氧烷类流平剂、聚醚改性有机硅类消泡剂搅拌均匀；
步骤4，按照配方量向步骤3中加入水性环氧固化剂，混合均匀后200目纱网过滤，收集滤液包装即得水性耐盐雾金油。
其中水性环氧树脂的制备方法及水性环氧固化剂的制备方法均同实施例3。
实施例5
表5实施例5的一种水性耐盐雾金油的各组分及其质量
该水性耐盐雾金油的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方量称取各组分备用；
步骤2，加入去离子水、水性环氧树脂，搅拌过程中依次加入锌粉、氧化石墨烯、磷酸锌、三聚磷酸铝、云母粉以及聚羧酸铵盐搅拌均匀，混匀后再分散30分钟；
步骤3，将步骤2分散好的混合液研磨8分钟，再加入乙烯基三乙氧基硅烷、玻璃粉、聚醚改性聚硅氧烷类流平剂、聚醚改性有机硅类消泡剂搅拌均匀；
步骤4，按照配方量向步骤3中加入水性环氧固化剂，混合均匀后200目纱网过滤，收集滤液包装即得水性耐盐雾金油。
其中水性环氧树脂的制备方法及水性环氧固化剂的制备方法均同实施例3。
实施例6
表6实施例6的一种水性耐盐雾金油的各组分及其质量
该水性耐盐雾金油的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方量称取各组分备用；
步骤2，加入去离子水、水性环氧树脂，搅拌过程中依次加入锌粉、氧化石墨烯、磷酸锌、三聚磷酸铝、云母粉以及聚羧酸铵盐搅拌均匀，混匀后再分散30分钟；
步骤3，将步骤2分散好的混合液研磨8分钟，再加入乙烯基三乙氧基硅烷、玻璃粉、聚醚改性聚硅氧烷类流平剂、聚醚改性有机硅类消泡剂搅拌均匀；
步骤4，按照配方量向步骤3中加入水性环氧固化剂，混合均匀后200目纱网过滤，收集滤液包装即得水性耐盐雾金油。
其中水性环氧树脂的制备方法及水性环氧固化剂的制备方法均同实施例3。
对比例1
表7对比例1的一种水性耐盐雾金油的各组分及其质量
该水性耐盐雾金油的制备方法与实施例5的区别在于，步骤2中未加入锌粉，其它同实施例5。
对比例2
表8对比例2的一种水性耐盐雾金油的各组分及其质量
该水性耐盐雾金油的制备方法与实施例5的区别在于，步骤2中未加入氧化石墨烯，其它同实施例5。
对比例3
表9对比例3的一种水性耐盐雾金油的各组分及其质量
该水性耐盐雾金油的制备方法与实施例5的区别在于，步骤2中未加入锌粉和氧化石墨烯，其它同实施例5。
下面对实施例1～实施例6及对比例1～对比例3制备的水性耐盐雾金油做进一步的性能测试，检测性能包括以下方面：
盐雾性能测试：按照GB/T1771-91标准进行测定；
粘度测试：按照GB/T9269-2009标准进行测定；
干燥时间：喷涂在相同的工件上，在130℃下测定完全烤干的时间；
冲击强度：在铁片上喷涂水性耐盐雾金油、烤干，然后将铁片置于涂膜冲击实验仪上，将1千克的冲击块移至50厘米位置，松手放开，冲击块冲击涂膜，若涂膜未见碎裂，则视为合格，否则不合格；
柔韧性测试：参照GB1731-79标准测试；
附着力测试(划格法)：参照GBT9286-1998，将水性耐盐雾金油喷涂于铁片上，烤干，利用百格刀在涂膜上划出百格，用毛刷将涂膜粉末扫除，而后用胶粘带进行试验测试；
涂膜硬度测试：将涂料喷涂于铁片上，烤干，置于硬度测定仪试板夹内，三棱铅笔的铅笔芯分为H、2H及3H硬度铅笔，将一端铅笔芯削成长方体，放入铅笔硬度测定仪的铅笔插槽中，调整好仪器，摇动摇轮，不同硬度的铅笔划过涂膜，直至试到不伤涂膜的铅笔为止，此铅笔的硬度即代表所测涂膜的硬度；
涂膜光泽度测试：用60°光泽度仪按照GB/T1743-89标准测定。
表10性能测试结果
根据表10性能测试结果，实施例1～实施例6的耐盐雾性均优于对比例1～3，说明不加入锌粉和氧化石墨烯，会使得金油的耐盐雾性降低。其中对比例3的耐盐雾性能最差，说明加入的锌粉与氧化石墨烯在提高耐盐雾性能上有重要的协同作用，通过对比例1与对比例2说明，锌粉对提高金油的耐盐雾性起主要作用。另外本发明的水性耐盐雾金油除了耐盐雾性能外其它性能也很优异。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并非对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种水性耐盐雾金油，其特征在于：按照质量份数计包括如下组分：水性环氧树脂40～50份、水性环氧固化剂4～5份、锌粉50～60份、氧化石墨烯2～5份、防锈颜填料10～15份、云母粉3～5份、分散剂0.2～0.4份、附着力促进剂4～6份、抗划痕腐蚀助剂1～2份、水性流平剂0.2～0.4份、水性消泡剂0.3～0.5份以及去离子水20～25份。
2.根据权利要求1所述的水性耐盐雾金油，其特征在于：所述水性环氧树脂的制备方法为：按照质量份数称取10～20份环氧树脂分散在20～30份活性稀释剂AGE中，于50～70℃下分散至均一透明的液体；然后加入6～10份三乙醇胺与环氧树脂反应，加入pH调节剂至体系pH维持在7～8，再继续加入30～40份去离子水继续搅拌，得到水性环氧树脂。
3.根据权利要求2所述的水性耐盐雾金油，其特征在于：所述水性环氧固化剂的制备方法为：按照质量份数称取对苯二胺10～20份溶解在30～40份丙二醇甲醚中，搅拌至呈均一透明暗红色液体，搅拌状态中加入10～15份水性环氧树脂，加入pH调节剂至体系pH维持在7～8后再加入20～30份去离子水稀释，得到水性环氧固化剂。
4.根据权利要求3所述的水性耐盐雾金油，其特征在于：所述pH调节剂为冰醋酸。
5.根据权利要求1所述的水性耐盐雾金油，其特征在于：所述防锈颜填料至少包括磷酸锌和三聚磷酸铝中的一种。
6.根据权利要求1所述的水性耐盐雾金油及其制备方法，其特征在于：所述分散剂为聚羧酸铵盐。
7.根据权利要求1所述的水性耐盐雾金油，其特征在于：所述附着力促进剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的水性耐盐雾金油，其特征在于：所述抗划痕腐蚀助剂为玻璃粉。
9.一种根据权利要求1～8任一项所述的水性耐盐雾金油的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方量称取各组分备用；
步骤2，加入去离子水、水性环氧树脂，搅拌过程中依次加入
锌粉、氧化石墨烯、防锈颜填料、云母粉以及分散剂搅拌均匀，混匀后再分散20～40分钟；
步骤3，将步骤2分散好的混合液研磨5～10分钟，再加入附着力促进剂、抗划痕腐蚀助剂、水性流平剂、水性消泡剂搅拌均匀；
步骤4，按照配方量向步骤3中加入水性环氧固化剂，混合均匀后200目纱网过滤，收集滤液包装即得水性耐盐雾金油。
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