CN110437707A - 一种新型水性锈转化涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型水性锈转化涂料及其制备方法，按重量份计，其原料组成包括水性环氧乳液30‑70份、锈转化剂5‑20份、渗透剂0.5‑5份、三聚磷酸铝5‑10份、硫酸钡10‑20份和功能助剂0.6‑5份；其中，所述水性环氧乳液为阳离子型水性酸性改性环氧乳液。本发明选用阳离子型水性酸性环氧乳液为成膜物质，与酸性锈转化剂相容性好；单组分常温固化，与改性水性丙烯酸体系相比，漆膜耐水及耐盐水性好、耐盐雾性能佳、附着力强、硬度高，贮存稳定性优异；锈转化率高，可与铁锈发生化学反应生成黑色致密稳定的鳌合物，从而达到化锈防锈稳锈的目的。

Description

一种新型水性锈转化涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型水性锈转化涂料及其制备方法，属于涂料领域。

背景技术

金属的腐蚀在造成巨大经济损失的同时，还消耗大量资源，加剧环境污染。为减少腐蚀损失，人们采取了很多措施，迄今为止，最普遍适用、经济有效的方法就是在金属表面涂刷防腐涂料来防止或减缓金属的腐蚀。为获得优良的综合性能，涂装前预处理至关重要，尤其是锈蚀的钢结构表面，必须把铁锈清理干净，否则铁锈的膨胀发展会降低漆膜的持久防护性能。

目前，国内主要采用手工、喷砂、抛丸、酸洗预处理除锈后再涂装的老工艺，漆膜防腐效果优良，但存在机械设备投资大、噪声粉尘污染严重、人力成本高、结构件死角施工效果不理想、酸洗易出现“过蚀”及“氢脆”等诸多缺陷。且传统溶剂型带锈涂装涂料VOC含量高，难以满足国家环保要求。因此，开发在一定的锈蚀表面能直接施工且具有较好防锈效果的水性锈转化涂料正成为涂料研发热点之一。

锈转化涂料亦称为反应型带锈涂料。利用涂料中有机酸、无机酸等锈转化剂与金属表面锈层反应生成惰性难溶的络合物、螯合物，再通过涂料中的树脂成膜物固化粘附这些络合物、螯合物固定在钢铁基材表面，形成化学性能稳定的致密保护层达到化锈防锈稳锈的目的。因锈转化剂呈酸性，锈转化涂料对成膜树脂耐酸性要求较高，选择合适的水性树脂成膜物成为制备水性锈转化涂料的关键。目前水性锈转化涂料一般采用单组分常温固化酸性丙烯酸或改性丙烯酸乳液体系为成膜物质，与酸性锈转化剂相容性好，贮存稳定性佳，锈转化效果良好。但该体系存在耐水性、耐盐水性、耐盐雾性能差，附着力低，漆膜硬度低等缺陷，限制了水性锈转化涂料的推广应用。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种挥发性有机物含量少、耐水及耐盐水性好、耐盐雾性能佳、附着力强、硬度高，贮存稳定性优异的新型水性锈转化涂料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种新型水性锈转化涂料，按重量份计，其原料组成包括水性环氧乳液30-70份、锈转化剂5-20份、渗透剂0.5-5份、三聚磷酸铝5-10份、硫酸钡10-20份和功能助剂0.6-5份；其中，所述水性环氧乳液为阳离子型水性酸性改性环氧乳液。

进一步地，所述阳离子型水性酸性改性环氧乳液可市购获得。

进一步地，按重量份计，其原料组成包括水性环氧乳液40-60份、锈转化剂8-16份、渗透剂1.5-3.5份、三聚磷酸铝6-8份、硫酸钡12-18份和功能助剂1.5-3.5份。

进一步地，所述锈转化剂由单宁酸及有机酸、无机酸组成。

进一步地，所述锈转化剂为单宁酸、植酸、没食子酸、柠檬酸、酒石酸、磷酸、铬酸、水杨酸、草酸、乳酸、碱金属亚铁氰化物、铬酸锶中的一种或几种。

进一步地，所述碱金属亚铁氰化物为亚铁氰化钾和/或亚铁氰化钠。

进一步地，所述渗透剂为异丙醇、丙三醇、山梨糖醇中的一种或几种。

进一步地，所述功能助剂包括润湿剂、消泡剂、流平剂、分散剂中的至少1种；优选地，按重量份计，所述功能助剂包括润湿剂0.3-2份、消泡剂0.1-1份、流平剂0.1-1份和分散剂0.1-1份。

进一步地，所述润湿剂为有机硅聚醚共聚物。

进一步地，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物乳液。

进一步地，所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物。

进一步地，所述分散剂为聚氧乙烯醚类分散剂。

如上所述的新型水性锈转化涂料的制备方法，包括如下步骤：

按配方称取三聚磷酸铝、硫酸钡和功能助剂，加水，研磨，获得固相物细度≤20μm的浆料；

其中，水的添加量为三聚磷酸铝重量的1.5-6倍；

将所述浆料与水性环氧乳液、锈转化剂、渗透剂混合均匀，优选为机械搅拌混匀，获得新型水性锈转化涂料。

优选地，所述水为去离子水。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明以水为分散介质，价格低、气味小、无污染，贮存、运输及使用过程中既安全又环保，应用性能好，施工工艺简单，施工工具可以直接用水冲洗；

(2)选用阳离子型水性酸性改性环氧乳液为成膜物质，与酸性锈转化剂相容性好，两者协同作用，可实现锈层的良好转化；单组分常温固化，与改性水性丙烯酸体系相比，漆膜耐水及耐盐水性好、耐盐雾性能佳、附着力强、硬度高，贮存稳定性优异；

(3)选用单宁酸及有机酸、无机酸作锈转化剂，配制锈转化型涂料，与锈层发生化学反应生成惰性难溶的络合物、螯合物，形成化学性能稳定的致密保护层，达到化锈防锈稳锈的目的。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器设备等均可通过市场购买或可通过现有方法自制得到。

实施例1

称取5g三聚磷酸铝，15g硫酸钡，0.3g润湿剂(DC67)，0.3g消泡剂(tego902w)，0.1g流平剂(TEGO450)，0.1g分散剂(德谦FN265)，以及10g去离子水提前研磨至细度≤20um备用。称取30g阳离子型水性酸性改性环氧乳液，5g锈转化剂单宁酸，3g渗透剂异丙醇以及提前研磨备用的颜填料浆料，机械搅拌混至均匀。

测试样板制备：均匀涂装在去除浮锈的生锈钢板上，常温固化完全后室温条件下养护一周，测试性能。

实施例2

称取10g三聚磷酸铝，10g硫酸钡，1g润湿剂(DC67)，0.1g消泡剂(tego902w)，0.5g流平剂(TEGO450)，1g分散剂(德谦FN265)，以及30g去离子水提前研磨至细度≤20um备用。称取50g阳离子型水性酸性改性环氧乳液，10g锈转化剂(6g单宁酸和4g植酸)，0.5g渗透剂丙三醇以及提前研磨备用的颜填料浆料，机械搅拌混至均匀。

测试样板制备：均匀涂装在去除浮锈的生锈钢板上，常温固化完全后室温条件下养护一周，测试性能。

实施例3：

称取10g三聚磷酸铝，20g硫酸钡，1g润湿剂(DC67)，1g消泡剂(tego902w)，0.5g流平剂(TEGO450)，0.8g分散剂(德谦FN265)，以及50g去离子水提前研磨至细度≤20um备用。称取70g阳离子型水性酸性改性环氧乳液，10g锈转化剂(8g单宁酸和2g磷酸)，5g渗透剂丙三醇以及提前研磨备用的颜填料浆料，机械搅拌混至均匀。

测试样板制备：均匀涂装在去除浮锈的生锈钢板上，常温固化完全后室温条件下养护一周，测试性能。

实施例4：

称取8g三聚磷酸铝，15g硫酸钡，2g润湿剂(DC67)，0.5g消泡剂(tego902w)，1g流平剂(TEGO450)，1g分散剂(德谦FN265)，以及40g去离子水提前研磨至细度≤20um备用。称取70g阳离子型水性酸性改性环氧乳液，20g锈转化剂(14g单宁酸和6g没食子酸)，4g渗透剂山梨糖醇以及提前研磨备用的颜填料浆料，机械搅拌混至均匀。

测试样板制备：均匀涂装在去除浮锈的生锈钢板上，常温固化完全后室温条件下养护一周，测试性能。

实施例5：

称取8g三聚磷酸铝，18g硫酸钡，1g润湿剂(DC67)，0.6g消泡剂(tego902w)，0.6g流平剂(TEGO450)，0.6g分散剂(德谦FN265)，以及40g去离子水提前研磨至细度≤20um备用。称取60g阳离子型水性酸性改性环氧乳液，15g锈转化剂单宁酸，5g渗透剂异丙醇以及提前研磨备用的颜填料浆料，机械搅拌混至均匀。

测试样板制备：均匀涂装在去除浮锈的生锈钢板上，常温固化完全后室温条件下养护一周，测试性能。

对比例1：

称取8g三聚磷酸铝，18g硫酸钡，1g润湿剂DC67，0.6g消泡剂tego902w，0.6g流平剂TEGO450，0.6g分散剂德谦FN265，以及40g去离子水提前研磨至细度≤20um备用。称取60g水性酸性丙烯酸乳液，15g锈转化剂单宁酸，5g渗透剂异丙醇以及提前研磨备用的颜填料浆料，机械搅拌混至均匀。

测试样板制备：均匀涂装在去除浮锈的生锈钢板上，常温固化完全后室温条件下养护一周，测试性能。

对比例2：

称取8g三聚磷酸铝，18g硫酸钡，1g润湿剂DC67，0.6g消泡剂tego902w，0.6g流平剂TEGO450，0.6g分散剂德谦FN265，以及40g去离子水提前研磨至细度≤20um备用。称取60g水性酸性偏氯乙烯改性丙烯酸乳液，15g锈转化剂单宁酸，5g渗透剂异丙醇以及提前研磨备用的颜填料浆料，机械搅拌混至均匀。

测试样板制备：均匀涂装在去除浮锈的生锈钢板上，常温固化完全后室温条件下养护一周，测试性能。

对比例3：

称取8g三聚磷酸铝，18g硫酸钡，1g润湿剂DC67，0.6g消泡剂tego902w，0.6g流平剂TEGO450，0.6g分散剂德谦FN265，以及40g去离子水提前研磨至细度≤20um备用。称取60g水性酸性苯丙乳液，15g锈转化剂单宁酸，5g渗透剂异丙醇以及提前研磨备用的颜填料浆料，机械搅拌混至均匀。

测试样板制备：均匀涂装在去除浮锈的生锈钢板上，常温固化完全后室温条件下养护一周，测试性能。

各实施例及对比例性能测试数据如表1所示：

表1各实施例及对比例性能测试数据表

检测项目	检测方法	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1	对比例2	对比例3
										漆膜颜色	目视	深黑	深黑	深黑	深黑	深黑	深黑	浅黑	浅黑
铅笔硬度/H	GB/T6739-2006	4	4	4	4	4	1	2	2
										附着力/MPa	GB/T5210-2006	8.9	7.6	9.1	8.3	7.6	4.1	3.4	2.8
耐水性/h	GB/T1733-1993	450	510	440	490	530	24	80	60
										耐盐水性/h	5％NaCl	310	270	282	290	320	20	48	36
耐盐雾性/h	GB/T1771-2007	168	198	168	176	210	24	36	24

由表1可知，本申请的水性锈转化涂料的铅笔硬度、附着力、耐水性、耐盐水性及耐盐雾性明显优于对比例的锈转化涂料，且漆膜外观呈深黑色，表明锈转化率高，阳离子型水性酸性改性环氧乳液与锈转化剂相容性好，两者协同作用效果明显。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或不同实施例中的技术特征之间也可进行组合，实施步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其他变化，为了简明并没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、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 (10)

1.一种新型水性锈转化涂料，其特征在于，按重量份计，其原料组成包括水性环氧乳液30-70份、锈转化剂5-20份、渗透剂0.5-5份、三聚磷酸铝5-10份、硫酸钡10-20份和功能助剂0.6-5份；其中，所述水性环氧乳液为阳离子型水性酸性改性环氧乳液。

2.根据权利要求1所述的新型水性锈转化涂料，其特征在于，按重量份计，其原料组成包括水性环氧乳液40-60份、锈转化剂8-16份、渗透剂1.5-3.5份、三聚磷酸铝6-8份、硫酸钡12-18份和功能助剂1.5-3.5份。

3.根据权利要求1所述的新型水性锈转化涂料，其特征在于，所述锈转化剂为单宁酸、植酸、没食子酸、柠檬酸、酒石酸、磷酸、铬酸、水杨酸、草酸、乳酸、碱金属亚铁氰化物、铬酸锶中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的新型水性锈转化涂料，其特征在于，所述渗透剂为异丙醇、丙三醇、山梨糖醇中的一种或几种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的新型水性锈转化涂料，其特征在于，所述功能助剂包括润湿剂、消泡剂、流平剂、分散剂中的至少1种；优选地，按重量份计，所述功能助剂包括润湿剂0.3-2份、消泡剂0.1-1份、流平剂0.1-1份和分散剂0.1-1份。

6.根据权利要求5所述的新型水性锈转化涂料，其特征在于，所述润湿剂为有机硅聚醚共聚物。

7.根据权利要求5所述的新型水性锈转化涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物乳液。

8.根据权利要求5所述的新型水性锈转化涂料，其特征在于，所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物。

9.根据权利要求5所述的新型水性锈转化涂料，其特征在于，所述分散剂为聚氧乙烯醚类分散剂。

10.如权利要求1-9任一项所述的新型水性锈转化涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按配方称取三聚磷酸铝、硫酸钡和功能助剂，加水，研磨，获得固相物细度≤20μm的浆料；

其中，水的添加量为三聚磷酸铝重量的1.5-6倍；

将所述浆料与水性环氧乳液、锈转化剂、渗透剂混合均匀，获得新型水性锈转化涂料。