CN111876006A - 一种水性涂料用抗闪锈剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性涂料用抗闪锈剂及其制备方法，由咪唑啉离子液体、三氮唑离子液体、季铵盐离子液体、有机磷酸盐、炔醇和去离子水以20‑60∶20‑60∶20‑60∶4‑25∶4‑25∶1000的质量比复配而成。本发明容易在金属表面形成均匀致密的吸附膜，有效防止金属表面的电化学腐蚀，起到抑制腐蚀的作用。本发明应用于水性涂料中，抗闪锈性能好且用量少，只需添加0.7‑1.2wt％的抗闪锈剂即可保证金属表面不会出现锈点。

Description

一种水性涂料用抗闪锈剂及其制备方法
技术领域
本发明属于有机材料技术领域，具体涉及一种水性涂料用抗闪锈剂及其制备方法。
背景技术
水性涂料是国标明确规定的五大绿色涂料产品之一，具有环境危害小、施工方便、安全性好和易于储存运输的特点。但在钢铁表面使用水性涂料时，由于干燥过程中有水和氧气的存在极易在钢铁表面发生腐蚀，即闪锈。尤其是在高碳钢或者铸铁件上涂刷水性涂料，闪锈问题很难避免。因此，在水性涂料中加入抗闪锈剂是解决金属涂装过程中产生闪锈问题的重要方法。
现有技术主要是使用亚硝酸盐作为抗闪锈剂，具有良好的抗闪锈效果，然而亚硝酸盐属于有毒致癌的物质，不满足环境友好型涂料的发展趋势，在欧美国家已被明确限制加入到某些品种的涂料中。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种水性涂料用抗闪锈剂。
本发明的另一目的在于提供上述水性涂料用抗闪锈剂的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种水性涂料组合物。
本发明的技术方案如下：
一种水性涂料用抗闪锈剂，由咪唑啉离子液体、三氮唑离子液体、季铵盐离子液体、有机磷酸盐、炔醇和去离子水以20-60∶20-60∶20-60∶4-25∶4-25∶1000的质量比复配而成，其中，咪唑啉离子液体为[CTA][Cl]和/或[CTA][NSA]，三氮唑离子液体为[BTA][Cl]和/或[BTA][NSA]，季铵盐离子液体为[DSA][Cl]和/或[DSA][NSA]。
上述咪唑啉离子液体为[CTA][Cl]和[CTA][NSA]的结构式如下：
Figure BDA0002589955050000011
上述三氮唑离子液体为[BTA][Cl]和[BTA][NSA]中的结构式如下：
Figure BDA0002589955050000021
上述季铵盐离子液体为[DSA][Cl]和[DSA][NSA]中的结构式如下：
Figure BDA0002589955050000022
在本发明的一个优选实施方案中，所述炔醇为丙炔醇和/或1，4-丁炔二醇。
在本发明的一个优选实施方案中，所述有机磷酸盐为羟基乙叉二膦酸四钠和/或氨基三甲叉膦酸四钠。
在本发明的一个优选实施方案中，所述咪唑啉离子液体、三氮唑离子液体、季铵盐离子液体、有机磷酸盐、炔醇和去离子水的质量比为20-50∶20-50∶20-50∶5-20∶5-205∶1000。
在本发明的一个优选实施方案中，所述有机磷酸盐和炔醇的质量比为1∶1。
在本发明的一个优选实施方案中，所述咪唑啉离子液体、三氮唑离子液体和季铵盐离子液体的质量比为1∶1∶1。
上述水性涂料用抗闪锈剂的制备方法，包括：将所述炔醇和有机磷酸盐依次加入到去离子水中，于0-100℃下搅拌0.1-3h，再依次添加所述咪唑啉离子液、三氮唑离子液体和季铵盐离子液体，于0-100℃下搅拌0.1-3h，即成。
本发明的另一技术方案如下：
一种水性涂料组合物，包括上述水性涂料用抗闪锈剂和水性涂料基体。
在本发明的一个优选实施方案中，所述水性涂料用抗闪锈剂的含量为0.1-1wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述水性涂料基体为丙烯酸涂料、环氧树脂涂料、醇酸涂料和聚氨酯涂料中的至少一种。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过将“绿色”的离子液体与其他特定助剂进行复配，能够克服传统抗闪锈剂毒性大、对环境和人体有害的缺点，达到绿色环保的要求。
2、本发明容易在金属表面形成均匀致密的吸附膜，有效防止金属表面的电化学腐蚀，起到抑制腐蚀的作用。
3、本发明应用于水性涂料中，抗闪锈性能好且用量少，只需添加0.7-1.2wt％的抗闪锈剂即可保证金属表面不会出现锈点。
4、本发明的制备方法合成过程简单，生产成本低，有利于其工业推广。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
将20g的1，4-丁炔二醇与20g的羟基乙叉二膦酸四钠依次加入到1L的去离子水中，于25℃下搅拌0.5h，再依次添加50g的[CTA][Cl]、50g的[BTA][NSA]和50g的[DSA][Cl]，于25℃下搅拌0.5h，即得水性涂料用抗闪锈剂。
实施例2
将10g的丙炔醇与10g的羟基乙叉二膦酸四钠依次加入到1L的去离子水中，于25℃下搅拌0.5h，再依次添加25g的[CTA][NSA]、25g的[BTA][Cl]和25g的[DSA][Cl]，于25℃下搅拌0.5h，即得水性涂料用抗闪锈剂。
实施例3
将5g的1，4-丁炔二醇与5g的氨基三甲叉膦酸四钠依次加入到1L的去离子水中，于25℃下搅拌0.5h，再依次添加45g的[CTA][NSA]、45g的[BTA][Cl]和45g的[DSA][Cl]，于25℃下搅拌0.5h，即得水性涂料用抗闪锈剂。
实施例4
将20g的1，4-丁炔二醇与20g的羟基乙叉二膦酸四钠依次加入到1L的去离子水中，于25℃下搅拌0.5h，再依次添加50g的[CTA][Cl]、50g的[BTA][NSA]和50g的[DSA][Cl]，于25℃下搅拌0.5h，即得水性涂料用抗闪锈剂。
实施例5
将15g的1，4-丁炔二醇与15g的羟基乙叉二膦酸四钠依次加入到1L的去离子水中，于50℃下搅拌2h，再依次添加40g的[CTA][NSA]、40g的[BTA][NSA]和40g的[DSA][Cl]，于60℃下搅拌2h，即得水性涂料用抗闪锈剂。
实施例6
将10g的1，4-丁炔二醇与10g的氨基三甲叉膦酸四钠依次加入到1L的去离子水中，于80℃下搅拌1h，再依次添加35g的[CTA][Cl]、35g的[BTA][NSA]和35g的[DSA][Cl]，于40℃下搅拌3h，即得水性涂料用抗闪锈剂。
对比例1
将1g的丙炔醇与1g的羟基乙叉二膦酸四钠依次加入到1L的去离子水中，于25℃下搅拌0.5h，再依次添加5g的[CTA][Cl]、5g的[BTA][NSA]和5g的[DSA][NSA]，于25℃下搅拌0.5h，即得水性涂料用抗闪锈剂。
对比例2
将5g的1，4-丁炔二醇与5g的氨基三甲叉膦酸四钠依次加入到1L的去离子水中，于25℃下搅拌0.5h，再依次添加1g的[CTA][NSA]、1g的[BTA][NSA]和1g的[DSA][NSA]，于25℃下搅拌0.5h，即得水性涂料用抗闪锈剂。
对比例3
将5g的丙炔醇与5g的氨基三甲叉膦酸四钠依次加入到1L的去离子水中，于0℃下搅拌0.5h，再依次添加1g的[CTA][NSA]、1g的[BTA][Cl]和1g的[DSA][NSA]，于100℃下搅拌3h，即得水性涂料用抗闪锈剂。
对比例4
将3g的丙炔醇与3g的氨基三甲叉膦酸四钠依次加入到1L的去离子水中，于50℃下搅拌2h，再依次添加2g的[CTA][Cl]、2g的[BTA][Cl]和2g的[DSA][NSA]，于70℃下搅拌1h，即得水性涂料用抗闪锈剂。
对比例5
将5g的1，4-丁炔二醇与5g的氨基三甲叉膦酸四钠依次加入到1L的去离子水中，于30℃下搅拌3h，再依次添加1g的[CTA][Cl]、1g的[BTA][Cl]和1g的[DSA][Cl]，于0℃下搅拌0.5h，即得水性涂料用抗闪锈剂。
对比例6
将2g的1，4-丁炔二醇与1g的羟基乙叉二膦酸四钠依次加入到1L的去离子水中，于35℃下搅拌0.5h，再依次添加3g的[CTA][Cl]、3g的[BTA][Cl]和3g的[DSA][Cl]，于90℃下搅拌1h，即得水性涂料用抗闪锈剂。
实施例7
抗闪锈性能测试的具体操作方法如下：
(1)向1000g丙烯酸乳液中加入10g实施例1-6和对比例1-6所得的水性涂料用抗闪锈剂、40g的醇脂十二成膜助剂和60g去离子水，25℃下搅拌30min，得到涂覆剂，作为测试组；
(2)向1000g丙烯酸乳液中加入40g的醇脂十二成膜助剂和60g去离子水，25℃下搅拌30min，得到涂覆剂，作为对照组；
(3)准备10cm(长)×8cm(宽)的普通碳钢，用磨光机除掉钢板表面的氧化层，在碳钢表面均匀涂覆一层步骤(1)和(2)中制得的涂覆剂，水平放置48h后观察涂层表面有无锈点，然后将碳钢浸泡在丁酮溶剂中去除掉表面涂覆剂，再观察碳钢表面有无锈点。
测试结果如下表：
Figure BDA0002589955050000051
Figure BDA0002589955050000061
从本发明实施例和对比例的测定结果可看出：在实施例1至6中加入有大量的离子液体，在抗闪锈测试中涂层表面和碳钢表面均未出现锈点；在对比例1至6中加入有少量的离子液体，在抗闪锈测试中涂层表面和碳钢表面均出现了少量的锈点；在对照组中未加入离子液体，在抗闪锈测试中涂层表面和碳钢表面均出现了大量的锈点。测试结果说明加入的离子液体起到了抗闪锈的作用，解决了水性涂料使用过程中碳钢与水和氧气隔绝的问题。本发明的水性涂料用抗闪锈剂用于水性涂料中具有良好的抗闪锈效果。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种水性涂料用抗闪锈剂，其特征在于：由咪唑啉离子液体、三氮唑离子液体、季铵盐离子液体、有机磷酸盐、炔醇和去离子水以20-60∶20-60∶20-60∶4-25∶4-25∶1000的质量比复配而成，其中，咪唑啉离子液体为[CTA][C1]和/或[CTA][NSA]，三氮唑离子液体为[BTA][C1]和/或[BTA][NSA]，季铵盐离子液体为[DSA][C1]和/或[DSA][NSA]。
2.如权利要求1所述的一种水性涂料用抗闪锈剂，其特征在于：所述炔醇为丙炔醇和/或1，4-丁炔二醇。
3.如权利要求1所述的一种水性涂料用抗闪锈剂，其特征在于：所述有机磷酸盐为羟基乙叉二膦酸四钠和/或氨基三甲叉膦酸四钠。
4.如权利要求1所述的一种水性涂料用抗闪锈剂，其特征在于：所述咪唑啉离子液体、三氮唑离子液体、季铵盐离子液体、有机磷酸盐、炔醇和去离子水的质量比为20-50∶20-50∶20-50∶5-20∶5-20∶1000。
5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的一种水性涂料用抗闪锈剂，其特征在于：所述有机磷酸盐和炔醇的质量比为1∶1。
6.如权利要求1至4中任一权利要求所述的一种水性涂料用抗闪锈剂，其特征在于：所述咪唑啉离子液体、三氮唑离子液体和季铵盐离子液体的质量比为1∶1∶1。
7.权利要求1至6中任一权利要求所述的水性涂料用抗闪锈剂的制备方法，其特征在于：包括：将所述炔醇和有机磷酸盐依次加入到去离子水中，于0-100℃下搅拌0.1-3h，再依次添加所述咪唑啉离子液、三氮唑离子液体和季铵盐离子液体，于0-100℃下搅拌0.1-3h，即成。
8.一种水性涂料组合物，其特征在于：包括权利要求1至6中任一权利要求所述的水性涂料用抗闪锈剂和水性涂料基体。
9.如权利要求8所述的一种水性涂料组合物，其特征在于：所述水性涂料用抗闪锈剂的含量为0.1-1wt％。
10.如权利要求8或9所述的一种水性涂料，其特征在于：所述水性涂料基体为丙烯酸涂料、环氧树脂涂料、醇酸涂料和聚氨酯涂料中的至少一种。
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