CN110885578A - 一种应用于钢结构的水性防锈涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢结构涂料技术领域，具体涉及一种应用于钢结构的水性防锈涂料及其制备方法。该涂料具体配方为：自交联丙烯酸酯乳液30～40份、水溶性三聚氰胺甲醛树脂3～5份、磷酸0.3～0.5份、氨三乙酸0.5～0.8份、硫代乙酰胺0.1～0.2份、1，2‑丙二醇5～8份、聚乙烯醇3～5份、改性碳纳米管2～3份、乙二胺四乙酸二钠1‑2份。本发明制备的防锈涂料施工方便，无需打磨除锈，喷涂后，附着力好，且转锈彻底，防腐能力好，涂膜光滑，无缩孔、橘皮等，耐冲击性能、耐水性及耐候性好；能够形成均一稳定的乳液，不分层，不沉淀，储存性好。
Description
技术领域
本发明属于钢结构涂料技术领域，具体涉及一种应用于钢结构的水性防锈涂料及其制备方法。
背景技术
建筑钢材由于强度高、韧性好，加上钢结构具有制作简便、施工工期短，适用于跨度大、高度高、承载重的结构等优点，使钢材在建筑业中得到了广泛应用。但是，钢结构耐腐蚀性、耐锈蚀性差。据不完全统计，每年由于腐蚀造成的经济损失约占国民经济总产值的4%以上。钢结构的腐蚀不仅造成经济损失，也给结构的安全带来隐患。
目前钢结构的防腐主要沿用喷砂或喷丸后进行涂装的传统工艺，过程繁琐且会造成资源的浪费。中国专利CN201410251086.5提供了一种耐候钢表面锈层稳定化处理，其采用磷酸-单宁酸乳酸体系，而磷酸型加入到涂料中后，涂膜遇水易泛白、粉化，且稳定性较差。而单宁酸型转化过程中锈层不稳定，且反应不充分，且会影响和涂层的结合力。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种应用于钢结构的水性防锈涂料。
本发明还提供了上述水性防锈涂料的制备方法。
本发明为了实现上述目的所采用的技术方案为：
本发明提供了一种应用于钢结构的水性防锈涂料，包括以下重量份原料：
自交联丙烯酸酯乳液 30～40份、水溶性三聚氰胺甲醛树脂3～5份、磷酸0.3～0.5份、氨三乙酸0.5～0.8份、硫代乙酰胺0.1～0.2份、1，2-丙二醇5～8份、聚乙烯醇3～5份、改性碳纳米管2～3份、乙二胺四乙酸二钠1-2份。
本发明所使用的改性碳纳米管通过以下方法制备而成：
（1）将碳纳米管置于酸中，超声处理40min，然后采用去离子水清洗至中性，干燥得预处理碳纳米管；
（2）将预处理碳纳米管中加入1，4-环己二胺、聚乙二醇搅拌形成均一的混合溶液；
（3）将混合溶液水浴加热至95-100℃，搅拌24h，冷却至室温，采用乙醇抽滤至滤液澄清，然后将产物真空干燥即可。
进一步的，所述碳纳米管的管径为20-30nm。
进一步的，所述酸为盐酸或硝酸。
进一步的，所述预处理碳纳米管、1，4-环己二胺的质量比为1：20-25。
进一步的，所述预处理碳纳米管和聚乙二醇的质量比为1：2-4。
进一步的，所述真空干燥的温度为60℃，干燥时间为12h。
本发明还提供了一种上述应用于钢结构的水性防锈涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将磷酸、氨三乙酸、硫代乙酰胺及1，2-丙二醇混合后搅拌均匀备用；
（2）自交联丙烯酸酯乳液、水溶性三聚氰胺甲醛树脂、乙二胺四乙酸二钠、改性碳纳米管及聚乙烯醇混合，然后搅拌均匀备用；
（3）将步骤（1）和步骤（2）得到的混合液进行混合后，搅拌均匀即可。
本发明的有益效果为：
（1）本发明制备的防锈涂料施工方便，无需打磨除锈，喷涂后，附着力好，且转锈彻底，防腐能力好，涂膜光滑，无缩孔、橘皮等，耐冲击性能、耐水性及耐候性好；
（2）本发明制备的涂料稳定性好，能够形成均一稳定的乳液，不分层，不沉淀，储存性好。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的解释和说明。
实施例1
一种应用于钢结构的水性防锈涂料，配方为：自交联丙烯酸酯乳液 30份、水溶性三聚氰胺甲醛树脂5份、磷酸0.3份、氨三乙酸0.7份、硫代乙酰胺0.2份、1，2-丙二醇8份、聚乙烯醇5份、改性碳纳米管3份、乙二胺四乙酸二钠1份。
所述改性碳纳米管通过以下方法制备而成：
（1）将10g碳纳米管置于80mL盐酸中，超声处理40min，然后采用去离子水清洗至中性，干燥得预处理碳纳米管；
（2）按照每g预处理碳纳米管中加入20g的1，4-环己二胺、2g的聚乙二醇搅拌形成均一的混合溶液；
（3）将混合溶液水浴加热至95-100℃，搅拌24h，冷却至室温，采用乙醇抽滤至滤液澄清，然后将产物在60℃下真空干燥12h即可。
涂料制备方法如下：
（1）将磷酸、氨三乙酸、硫代乙酰胺及1，2-丙二醇混合后搅拌均匀备用；
（2）自交联丙烯酸酯乳液、水溶性三聚氰胺甲醛树脂、乙二胺四乙酸二钠、改性碳纳米管及聚乙烯醇混合，然后搅拌均匀备用；
（3）将步骤（1）和步骤（2）得到的混合液进行混合后，搅拌均匀即可。
实施例2
一种应用于钢结构的水性防锈涂料，配方为：自交联丙烯酸酯乳液 35份、水溶性三聚氰胺甲醛树脂3份、磷酸0.5份、氨三乙酸0.5份、硫代乙酰胺0.1份、1，2-丙二醇8份、聚乙烯醇3份、改性碳纳米管2份、乙二胺四乙酸二钠2份。
所述改性碳纳米管通过以下方法制备而成：
（1）将10g碳纳米管置于80mL盐酸中，超声处理40min，然后采用去离子水清洗至中性，干燥得预处理碳纳米管；
（2）按照每g预处理碳纳米管中加入23g的1，4-环己二胺、3g的聚乙二醇搅拌形成均一的混合溶液；
（3）将混合溶液水浴加热至95-100℃，搅拌24h，冷却至室温，采用乙醇抽滤至滤液澄清，然后将产物在60℃下真空干燥12h即可。
涂料制备方法同实施例1。
实施例3
一种应用于钢结构的水性防锈涂料，配方为：自交联丙烯酸酯乳液 40份、水溶性三聚氰胺甲醛树脂4份、磷酸0.4份、氨三乙酸0.8份、硫代乙酰胺0.2份、1，2-丙二醇8份、聚乙烯醇4份、改性碳纳米管3份、乙二胺四乙酸二钠1份。
所述改性碳纳米管通过以下方法制备而成：
（1）将10g碳纳米管置于80mL盐酸中，超声处理40min，然后采用去离子水清洗至中性，干燥得预处理碳纳米管；
（2）按照每g预处理碳纳米管中加入25g的1，4-环己二胺、4g的聚乙二醇搅拌形成均一的混合溶液；
（3）将混合溶液水浴加热至95-100℃，搅拌24h，冷却至室温，采用乙醇抽滤至滤液澄清，然后将产物在60℃下真空干燥12h即可。
涂料制备方法同实施例1。
对比例1
一种应用于钢结构的水性防锈涂料，配方为：自交联丙烯酸酯乳液 35份、水溶性三聚氰胺甲醛树脂3份、磷酸0.5份、氨三乙酸0.5份、硫代乙酰胺0.1份、1，2-丙二醇8份、聚乙烯醇3份、碳纳米管（不进行改性）2份、乙二胺四乙酸二钠2份。
制备方法同实施例2。
对比例2（氨三乙酸采用单宁酸替代）
一种应用于钢结构的水性防锈涂料，配方为：自交联丙烯酸酯乳液 35份、水溶性三聚氰胺甲醛树脂3份、磷酸0.5份、单宁酸0.5份、硫代乙酰胺0.1份、1，2-丙二醇8份、聚乙烯醇3份、改性碳纳米管2份、乙二胺四乙酸二钠2份。
改性碳纳米管制备方法同实施例1。
涂料制备方法同实施例1。
对比例3（不加入硫代乙酰胺）
一种应用于钢结构的水性防锈涂料，配方为：自交联丙烯酸酯乳液 35份、水溶性三聚氰胺甲醛树脂3份、磷酸0.5份、氨三乙酸0.5份、1，2-丙二醇8份、聚乙烯醇3份、改性碳纳米管2份、乙二胺四乙酸二钠2份。
所述改性碳纳米管通过以下方法制备而成：
（1）将10g碳纳米管置于80mL盐酸中，超声处理40min，然后采用去离子水清洗至中性，干燥得预处理碳纳米管；
（2）按照每g预处理碳纳米管中加入23g的1，4-环己二胺、3g的聚乙二醇搅拌形成均一的混合溶液；
（3）将混合溶液水浴加热至95-100℃，搅拌24h，冷却至室温，采用乙醇抽滤至滤液澄清，然后将产物在60℃下真空干燥12h即可。
涂料制备方法同实施例1。
对比例4
一种应用于钢结构的水性防锈涂料，配方为：自交联丙烯酸酯乳液 35份、水溶性三聚氰胺甲醛树脂3份、磷酸0.5份、氨三乙酸0.5份、硫代乙酰胺0.1份、1，2-丙二醇8份、聚乙烯醇3份、乙二胺四乙酸二钠2份。
涂料制备方法同实施例1。
效果实施例1
将带锈的45#钢板水枪清洗后，将表面晾干，然后刷涂或者喷涂本发明实施例及对比例制备的涂料，室温下进行喷涂，涂膜厚度控制在80μm，对涂膜进行性能检测，检测方法具体如下：
外观：通过目测观察；
干燥时间：GB1728进行检测；
硬度：按照GB/T6739进行检测；
具体检测结果见表1。
表1
检测涂膜的附着力、耐冲击性及储存稳定性，具体结果见表2。
表2
将实施例1-3及对比例1-4制备的防锈涂料进行电化学试验，测试其腐蚀电流密度，同时，将涂覆涂料的钢结构在3.5%氯化钠溶液中浸泡20d后，进行阻抗值检测，具体结果见表3。
表3
Claims (8)
1.一种应用于钢结构的水性防锈涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：
自交联丙烯酸酯乳液 30～40份、水溶性三聚氰胺甲醛树脂3～5份、磷酸0.3～0.5份、氨三乙酸0.5～0.8份、硫代乙酰胺0.1～0.2份、1，2-丙二醇5～8份、聚乙烯醇3～5份、改性碳纳米管2～3份、乙二胺四乙酸二钠1-2份。
2.根据权利要求1所述的水性防锈涂料，其特征在于，所述改性碳纳米管通过以下方法制备而成：
（1）将碳纳米管置于酸中，超声处理40min，然后采用去离子水清洗至中性，干燥得预处理碳纳米管；
（2）将预处理碳纳米管中加入1，4-环己二胺、聚乙二醇搅拌形成均一的混合溶液；
（3）将混合溶液水浴加热至95-100℃，搅拌24h，冷却至室温，采用乙醇抽滤至滤液澄清，然后将产物真空干燥即可。
3.根据权利要求2所述的水性防锈涂料，其特征在于，所述碳纳米管的管径为20-30nm。
4.根据权利要求2所述的水性防锈涂料，其特征在于，所述酸为盐酸或硝酸。
5.根据权利要求2所述的水性防锈涂料，其特征在于，所述预处理碳纳米管、1，4-环己二胺的质量比为1：20-25。
6.根据权利要求2或5所述的水性防锈涂料，其特征在于，所述预处理碳纳米管和聚乙二醇的质量比为1：2-4。
7.根据权利要求2-6任一项所述的水性防锈涂料，其特征在于，所述真空干燥的温度为60℃，干燥时间为12h。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的水性防锈涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将磷酸、氨三乙酸、硫代乙酰胺及1，2-丙二醇混合后搅拌均匀备用；
（2）自交联丙烯酸酯乳液、水溶性三聚氰胺甲醛树脂、乙二胺四乙酸二钠、改性碳纳米管及聚乙烯醇混合，然后搅拌均匀备用；
（3）将步骤（1）和步骤（2）得到的混合液进行混合后，搅拌均匀即可。
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