CN110358394A - 一种水性聚合物互穿网络防腐涂料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性聚合物互穿网络防腐涂料及其制备方法，包括15‑25份去离子水、0.2‑0.5份消泡剂、2‑5份分散剂、0.4‑0.8份润湿剂、0.3‑0.6份触变剂、38‑55份缓蚀颜填料、6‑10份醇酸乳液、6‑10份环氧乳液和6‑10份水性氨基树脂。该防腐涂料解决了环氧乳液与羟基丙烯酸分散体易胶化的问题，以水替代有机溶剂，防腐涂料制备的水性聚合物互穿网络防腐涂料具有优异的耐候性、机械性能、施工性和耐介质性，其适用性更强。

Description

一种水性聚合物互穿网络防腐涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种防腐涂料，特别是一种水性聚合物互穿网络防腐涂料及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的发展和对环境保护意识的增强，人们对大型钢结构工程的防腐蚀提出了更高的要求，水性防腐涂料的制备与应用满足了市场的需求。水性防腐涂料即在性能上满足要求，又具有不燃不爆的特点，储存、运输和施工进程中消除了火灾危险性。以水替代有机溶剂，节约了有机溶剂的使用，缓解对石油资源的耗费，涂装应用的挥发性有机化合物(VOCs)减少一半以上。
目前水性防腐涂料产品体系成熟，按成膜物质区分：水性环氧涂料，水性聚氨酯涂料，水性丙烯酸涂料等。水性聚氨酯涂料的耐候性，机械性能，耐介质性优异，但是水性聚氨酯漆直接喷涂到基材上，总是存在初期耐水性差，必须在干燥环境中保养48小时以上，但是在实际的使用过程中无法保证水性聚氨酯漆干燥48小时在进行下一步操作。
因此，开发一种性能优异的水性聚合物互穿网络防腐涂料成为目前本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种水性聚合物互穿网络防腐涂料，该涂料具有优异的耐候性、机械性能、施工性和耐介质性，其适用性更强。
本发明的另一个目的在于提供一种水性聚合物互穿网络防腐涂料的制备方法。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
本发明提供了一种水性聚合物互穿网络防腐涂料，包括下述按照质量比为A组分:B组分:C组分＝10:(1-3):(2-4)比例混合的原料：
A组份
B组分
异氰酸酯 10-30；
C组分
羟基丙烯酸分散体 20-40。
进一步，所述醇酸乳液为水性醇酸乳液包括如下质量比的原料：
预乳液Ⅰ：30-50份去离子水、0.5-0.7份乳化剂、35-40份丙烯酸酯单体；
预乳液Ⅱ：8-12份去离子水、0.2-0.4份乳化剂和8-12份松香；
预引发剂Ⅲ：1-3份去离子水、0.05-0.10份引发剂，0.01-0.03份NaHCO3；
其中，乳化剂为MOA-9P和十二烷基磺酸钠中的一种或几种；引发剂为APS；丙烯酸酯单体为HPA、ST、MAA、BA和GMA中的一种或几种。
进一步，所述乳化剂为MOA-9P和十二烷基磺酸钠中的一种或几种；
所述引发剂为APS和NaHCO3中的一种或几种；
丙烯酸单体为HPA、ST、MAA、BA和GMA中的一种或几种。
进一步，所述消泡剂为tego901W和tego902W中的一种或几种；
所述分散剂为BYK190和BYK194N中的一种或几种；
所述润湿剂为BYK381、BYK349和tego4100中的一种或几种。
进一步，所述缓蚀颜填料为磷酸锌、三聚磷酸铝、锌铬黄、锶铬黄、氧化铁红、铁钛粉、甲基苯骈三氮唑、钛白粉和碳黑中的一种或几种。
进一步，所述环氧乳液为空气化学AR555乳液或瀚森6520乳液中的一种。
进一步，所述水性氨基树脂为氰特747或三木5847中的一种。
进一步，所述触变剂为BYK420或德谦299中的一种。
进一步，所述羟基丙烯酸分散体为万华2033或拜耳的A145中的一种。
本发明进而提供了一种水性聚合物互穿网络防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)取15-25份去离子水、0.2-0.5份消泡剂、2-5份分散剂、0.4-0.8份润湿剂、0.3-0.6份触变剂混合，800r/min分散15-20min得到混合物Ⅰ；
2)低速搅拌100r/min下，逐步将缓蚀颜填料20-55份加入混合物Ⅰ中，800r/min分散20-25min，进入砂磨机研磨至细度≤25μm，得到混合物Ⅱ；
3)低速搅拌100r/min下，逐步将7-10份醇酸乳液、7-10份环氧乳液、7-10份水性氨基树脂加入混合物Ⅱ中，用去离子水调节黏度后得到A组份；
4)将10-30份异氰酸酯分装为B组份；
5)将20-40份羟基丙烯酸分散体分装即得C组分；
6)然后将A组份、B组份和C组分按比例分装即可。
所述醇酸乳液采用如下方法制备而成：
①按照质量比向容器中加入30-50份去离子水、0.5-0.7份乳化剂和35-40份丙烯酸酯单体，在300r/min分散30min制成乳白色预乳液Ⅰ；按照质量比向容器中加入8-12份去离子水、0.2-0.4份乳化剂和8-12份松香，在300r/min分散30min制成淡黄色的乳液预乳液Ⅱ；按照质量向容器中加入1-3份去离子水、0.05-0.10份引发剂和0.01-0.03份NaHCO3，在300r/min分散30min制成预引发剂Ⅲ；
②向容器中通入氮气，向容器中加入1/3的预乳液Ⅰ温度加热至75-80℃并保持，在100r/min搅拌下，同步加入1/10的预引发剂Ⅲ，变蓝后，再开始滴加剩余2/3预乳液Ⅰ，2-4小时滴加完；
③滴加完预乳液Ⅰ后，同步滴加预乳液Ⅱ和剩余的9/10的预引发剂Ⅲ，滴加完后保持温度30min，降温至室温后用氨水调节pH值，即得到醇酸乳液。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
本发明通过水性环氧乳液与水性六亚甲基二异氰酸酯，水性醇酸树脂与水性六亚甲基二异氰酸酯，水性改性醇酸乳液与水性六亚甲基二异氰酸酯，羟基丙烯酸乳液与水性六亚甲基二异氰酸酯，等4种物质相互贯穿、相互缠绕的聚合物涂膜，其抗冲击性、柔韧性、干燥时间、附着性等指标均有较大幅度提高，综合性能更好，涂膜性能超过水性环氧树脂涂料HG/T 4759-2014，水性醇酸树脂涂料HG/T 4847-2015，水性聚氨酯涂料HG/T 4761-2014等标准，大大拓宽了其应用领域。采用本发明方法解决了环氧乳液与羟基丙烯酸分散体易胶化的现象；聚氨酯的耐水性从48小时无异常，提高到168小时无异常；以水替代有机溶剂，防腐涂料制备、涂装应用的挥发性有机化合物(VOCs)减少80％以上。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明水性聚合物互穿网络防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)取15-25份去离子水、0.2-0.5份消泡剂(tego901W、tego902W)、2-5份分散剂(BYK190、BYK194N)、0.4-0.8份润湿剂(BYK381、BYK349、tego4100)、0.3-0.6份触变剂(BYK420、德谦299)混合，800r/min分散15-20min得到混合物Ⅰ；
2)低速搅拌下，逐步将20-55份缓蚀颜填料(磷酸锌、三聚磷酸铝、锌铬黄、锶铬黄、氧化铁红、铁钛粉、甲基苯骈三氮唑、钛白粉、碳黑)加入混合物Ⅰ中，800r/min分散20-25min，进入砂磨机研磨至细度≤25μm，得到混合物Ⅱ；
3)低速搅拌下，逐步将7-10份醇酸乳液、7-10份环氧乳液(空气化学AR555乳液、瀚森6520乳液)、7-10份水性氨基树脂(氰特747、三木5847)加入混合物Ⅱ中，用去离子水调节黏度后得到A组份；
其中，醇酸乳液为水性醇酸乳液，采用如下方法制备而成：
①按照质量比向容器中加入30-50份去离子水、0.5-0.7份乳化剂(MOA-9P或十二烷基磺酸钠)和35-40份丙烯酸酯单体(丙烯酸羟丙酯HPA、苯乙烯ST、甲基丙烯酸MAA、苯甲醇BA、甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA)，在300r/min分散30min制成乳白色预乳液Ⅰ；按照质量比向容器中加入8-12份去离子水、0.2-0.4份乳化剂(MOA-9P、K12)和8-12份松香，在300r/min分散3 0min制成淡黄色的乳液预乳液Ⅱ；按照质量向容器中加入1-3份去离子水、0.05-0.10份引发剂(硫酸铵APS)0.01-0.03份NaHCO3在300r/min分散30min制成预引发剂Ⅲ；
②向容器中通入氮气，向容器中加入1/3的预乳液Ⅰ温度加热至75-80℃并保持，在100r/min搅拌下，同步加入1/10的预引发剂Ⅲ，变蓝后，再开始滴加剩余2/3预乳液Ⅰ，2-4小时滴加完；
③滴加完预乳液Ⅰ后，同步滴加预乳液Ⅱ和剩余的9/10的预引发剂Ⅲ，滴加完后保持温度30min，降温至室温后用氨水调节pH值至7.5，即得到醇酸乳液。
4)将10-30份异氰酸酯分装为B组份；
5)将20-40份羟基丙烯酸分散体(万华2033或拜耳的A145)分装即得C组分；
6)然后将A组份、B组份和C组分按10:(1-3):(2-4)比例分装即可。
下面通过具体实施例来进一步说明本发明。
以下原料均以重量份数计。
实施例1：黑色
A组分总计为100份：
A:B:C＝10:2:3
制备方法为：
加甲组份(色漆组分)制备工艺如下：
1)取所需量的去离子水加入分散罐中，所需的消泡剂、分散剂、润湿剂、触变剂加入其中，1200r/min分散15-20min,得到混合物Ⅰ；
2)低速搅拌下，逐步将定量的缓蚀颜填料加入混合物Ⅰ，1200r/min分散20-25min，分散完毕，进入砂磨机进行研磨至细度≤25μm，得到混合物Ⅱ。
3)低速搅拌下，逐步将定量的醇酸乳液，环氧乳液，水性聚酯树脂，加入混合物Ⅱ中，搅拌均匀，使用触变剂调整粘度，达到要求得到A组分。
其中，醇酸乳液为水性醇酸乳液，采用如下方法制备而成：
①按照质量比向容器中加入40份去离子水、0.6份乳化剂MOA-9P和37份丙烯酸酯单体HPA，在300r/min分散30min制成乳白色预乳液Ⅰ；按照质量比向容器中加入10份去离子水、0.3份乳化剂MOA-9P和10份松香，在300r/min分散3 0min制成淡黄色的乳液预乳液Ⅱ；按照质量向容器中加入2份去离子水、0.08份引发剂APS、0.02份NaHCO3在300r/min分散30min制成预引发剂Ⅲ；
②向容器中通入氮气，向容器中加入1/3的预乳液Ⅰ温度加热至78℃，并保持，在100r/min搅拌下，同步加入1/10的预引发剂Ⅲ，变蓝后，再开始滴加剩余2/3预乳液Ⅰ，2小时滴加完；
③滴加完预乳液Ⅰ后，同步滴加预乳液Ⅱ和剩余的9/10的预引发剂Ⅲ，滴加完后保持温度30min，降温至室温后用氨水调节pH值至8.0，即得到醇酸乳液。
4)使用时，将A组份、B组分和C组分按配方比例混合均匀，熟化约10min后，该涂料可采用刷涂，滚涂和喷涂施工，即得到可湿气固化的丙烯酸改性聚硅氧烷涂料涂层。
推荐用喷涂施工，在25℃，50％湿度的环境下保养7天，所制备的涂料性能见表1。
实施例2：铁红色
A组分总计为100份：
A:B:C＝10:1.5:2.5
制备方法同实施例1，其中，醇酸乳液为水性醇酸乳液，采用如下方法制备而成：
①按照质量比向容器中加入50份去离子水、0.5份乳化剂K12和35份丙烯酸酯单体ST，在300r/min分散30min制成乳白色预乳液Ⅰ；按照质量比向容器中加入12份去离子水、0.4份乳化剂十二烷基磺酸钠K12和8份松香，在300r/min分散3 0min制成淡黄色的乳液预乳液Ⅱ；按照质量向容器中加入3份去离子水、0.10份引发剂APS、0.01份NaHCO3在300r/min分散30min制成预引发剂Ⅲ；
②向容器中通入氮气，向容器中加入1/3的预乳液Ⅰ温度加热至80℃并保持，在100r/min搅拌下，同步加入1/10的预引发剂Ⅲ，变蓝后，再开始滴加剩余2/3预乳液Ⅰ，4小时滴加完；
③滴加完预乳液Ⅰ后，同步滴加预乳液Ⅱ和剩余的9/10的预引发剂Ⅲ，滴加完后保持温度30min，降温至室温后用氨水调节pH值为6.8，即得到醇酸乳液。
推荐用喷涂施工，在25℃，50％湿度的环境下保养7天，所制备的涂料性能指标见表1。
实施例3：白色
A组分总计为100份：
A:B:C＝10:3:4
制备方法同实施例1，其中，醇酸乳液为水性醇酸乳液，采用如下方法制备而成：
①按照质量比向容器中加入30份去离子水、0.7份乳化剂MOA-9P和40份丙烯酸酯单体MAA，在300r/min分散30min制成乳白色预乳液Ⅰ；按照质量比向容器中加入8份去离子水、0.2份乳化剂MOA-9P和12份松香，在300r/min分散3 0min制成淡黄色的乳液预乳液Ⅱ；按照质量向容器中加入1份去离子水、0.05份引发剂APS、0.03份NaHCO3在300r/min分散30min制成预引发剂Ⅲ；
②向容器中通入氮气，向容器中加入1/3的预乳液Ⅰ温度加热至75℃并保持，在100r/min搅拌下，同步加入1/10的预引发剂Ⅲ，变蓝后，再开始滴加剩余2/3预乳液Ⅰ，2小时滴加完；
③滴加完预乳液Ⅰ后，同步滴加预乳液Ⅱ和剩余的9/10的预引发剂Ⅲ，滴加完后保持温度30min，降温至室温后用氨水调节pH值为7.0，即得到醇酸乳液。
推荐用喷涂施工，在25℃，50％湿度的环境下保养7天，所制备的涂料性能指标见表1。
实施例4：氧化铁黄
A组分总计为100份：
A:B:C＝10:1:2
制备方法同实施例1，其中，醇酸乳液为水性醇酸乳液，采用如下方法制备而成：
①按照质量比向容器中加入45份去离子水、0.7份乳化剂MOA-9P和38份丙烯酸酯单体BA，在300r/min分散30min制成乳白色预乳液Ⅰ；按照质量比向容器中加入10份去离子水、0.3份乳化剂和10份松香，在300r/min分散3 0min制成淡黄色的乳液预乳液Ⅱ；按照质量向容器中加入2份去离子水、0.07份引发剂APS、0.02份NaHCO3在300r/min分散30min制成预引发剂Ⅲ；
②向容器中通入氮气，向容器中加入1/3的预乳液Ⅰ温度加热至78℃，并保持，在100r/min搅拌下，同步加入1/10的预引发剂Ⅲ，变蓝后，再开始滴加剩余2/3预乳液Ⅰ，3小时滴加完；
③滴加完预乳液Ⅰ后，同步滴加预乳液Ⅱ和剩余的9/10的预引发剂Ⅲ，滴加完后保持温度30min，降温至室温后用氨水调节pH值为7.8，即得到醇酸乳液。
推荐用喷涂施工，在25℃，50％湿度的环境下保养7天，所制备的涂料具体指标见表1。
表1实施例1-4涂料性能
从以上实验结果可见，本发明方法制备的水性聚合物互穿网络防腐涂料的性能已经超过水性环氧涂料HG/T4597-2014、水性醇酸涂料HG/T4847-2015与水性聚氨酯涂料水性环氧树脂防腐涂料HG/T4597-2014、水性醇酸树脂涂料HG/T4847-2015与水性聚氨酯涂料HG/T4761-2014单一的一种涂料，该涂料具备复合性能，其不挥发物含量≥60％，表干≤2h，实干≤24h，耐弯曲性≤1mm，耐冲击性50cm，附着力不小于6.7MPa，环氧乳液的加入可以进一步提高附着力，醇酸乳液、环氧乳液、水性氨基树脂的加入，提高了耐水性，耐酸碱性、耐中性盐雾性。可以证明本发明方法制备的水性聚合物互穿网络防腐涂料是一种性能优良的水性防腐涂料。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水性聚合物互穿网络防腐涂料，其特征在于，包括下述按照质量比为A组分:B组分:C组分＝10:(1-3):(2-4)比例混合的原料：
A组份
B组分
异氰酸酯 10-30；
C组分
羟基丙烯酸分散体 20-40。
2.根据权利要求1所述的一种水性聚合物互穿网络防腐涂料，其特征在于，所述醇酸乳液为水性醇酸乳液包括如下质量比的原料：
预乳液Ⅰ：30-50份去离子水、0.5-0.7份乳化剂、35-40份丙烯酸酯单体；
预乳液Ⅱ：8-12份去离子水、0.2-0.4份乳化剂和8-12份松香；
预引发剂Ⅲ：1-3份去离子水、0.05-0.10份引发剂，0.01-0.03份NaHCO3；
其中，乳化剂为MOA-9P和十二烷基磺酸钠中的一种或几种；所述引发剂为APS；丙烯酸酯单体为HPA、ST、MAA、BA和GMA中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种水性聚合物互穿网络防腐涂料，其特征在于，
所述消泡剂为tego901W和tego902W中的一种或几种；
所述分散剂为BYK190和BYK194N中的一种或几种；
所述润湿剂为BYK381、BYK349和tego4100中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种水性聚合物互穿网络防腐涂料，其特征在于，所述缓蚀颜填料为磷酸锌、三聚磷酸铝、锌铬黄、锶铬黄、氧化铁红、铁钛粉、甲基苯骈三氮唑、钛白粉和碳黑中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种水性聚合物互穿网络防腐涂料，其特征在于，所述环氧乳液为空气化学AR555乳液或瀚森6520乳液中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种水性聚合物互穿网络防腐涂料，其特征在于，所述水性氨基树脂为氰特747或三木5847中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种水性聚合物互穿网络防腐涂料，其特征在于，所述触变剂为BYK420或德谦299中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种水性聚合物互穿网络防腐涂料，其特征在于，所述羟基丙烯酸分散体为万华2033或拜耳的A145中的一种。
9.一种权利要求1-8任一项所述的水性聚合物互穿网络防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)取15-25份去离子水、0.2-0.5份消泡剂、2-5份分散剂、0.4-0.8份润湿剂、0.3-0.6份触变剂混合，800r/min分散15-20min得到混合物Ⅰ；
2)低速搅拌100r/min下，逐步将缓蚀颜填料20-55份加入混合物Ⅰ中，800r/min分散20-25min，进入砂磨机研磨至细度≤25μm，得到混合物Ⅱ；
3)低速搅拌100r/min下，逐步将7-10份醇酸乳液、7-10份环氧乳液、7-10份水性氨基树脂加入混合物Ⅱ中，用去离子水调节黏度后得到A组份；
4)将10-30份异氰酸酯分装为B组份；
5)将20-40份羟基丙烯酸分散体分装即得C组分；
6)然后将A组份、B组份和C组分按比例分装即可。
10.根据权利要求9所述的水性聚合物互穿网络防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述醇酸乳液为水性醇酸乳液，采用如下方法制备而成：
①按照质量比向容器中加入30-50份去离子水、0.5-0.7份乳化剂和35-40份丙烯酸酯单体，在300r/min分散30min制成乳白色预乳液Ⅰ；按照质量比向容器中加入8-12份去离子水、0.2-0.4份乳化剂和8-12份松香，在300r/min分散30min制成淡黄色的预乳液Ⅱ；按照质量比向容器中加入1-3份去离子水、0.05-0.10份引发剂，0.01-0.03份NaHCO3在300r/min分散30min制成预引发剂Ⅲ；
②向容器中通入氮气，向容器中加入1/3的预乳液Ⅰ温度加热至75-80℃，在100r/min搅拌下，同步加入1/10的预引发剂Ⅲ，变蓝后，再开始滴加剩余2/3预乳液Ⅰ，2-4小时滴加完；
③滴加完预乳液Ⅰ后，同步滴加预乳液Ⅱ和剩余的9/10的预引发剂Ⅲ，滴加完后保持温度30min，降温至室温后用氨水调节pH值，即得到醇酸乳液。
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