CN111925680A - 一种水性带锈涂装底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性带锈涂装底漆及其制备方法，以重量份数计，该底漆包括：水性丙烯酸乳液70‑95份、成膜助剂1.5‑6份、水5‑30份和其他助剂0.3‑8份。本发明的底漆不再使用带重金属的防锈颜料，不再使用含锌元素防锈颜料，更绿色环保；本发明的底漆不再使用单宁酸之类有机酸，不会在漆膜中有任何游离形式的酸性物质残留；本发明的底漆附着力优异，附着力测试0级(见划格试验)，解决了锈转化涂料附着力较差的问题。在盐雾1000h后测试附着力仍为0级(见盐雾1000h后划格试验)。

Description

一种水性带锈涂装底漆及其制备方法

技术领域

本发明属于金属底漆涂料技术领域，更具体地，涉及一种水性带锈涂装底漆及其制备方法。

背景技术

目前市场对带锈涂装主要有以下三种解决方案：(1)油性环氧或聚氨酯带锈涂装底漆。优点：已广泛长期应用，工艺成熟，性能稳定。缺点：污染很大，不符合环保要求。(2)水性双组分带锈涂装底漆。优点：环保，性能与油性环氧底漆相当，快干，基本不改变原有生产节奏。缺点：价格较高，具有磷酸锌盐，铬等重金属离子，容易造成重金属土壤污染，需要配合使用锈转化剂才能起到锈转化作用，锈斑处在高湿热环境下易出现附着力变差，易剥落的问题。(3)水性单组份丙烯酸锈转化涂料，优点：价格低廉，可使用单宁酸来促进转锈剂起到锈转化作用。缺点：附着力极差，作用不稳定，容易螯合渗透固化不完全等。

例如CN104893504A公开了一种低表面高渗透带锈底漆，该发明是一种水性类的双组分环氧类带锈涂装底漆，且具有乙二醇醚类有毒有害溶剂，具有铬，锌等重金属元素，含有碱性闪锈抑制剂，其带锈防腐机理为树脂与铁锈形成共价方式包裹铁锈。CN201711327754.8公开了一种水性带锈转锈底漆涂料，该申请为一种水性双组分环氧类带锈锈转化涂料，含有较多的有机酸盐，无机酸盐，且含有锌，铬等重金属盐，防腐机理为锈转化剂与铁锈螯合，磷酸盐类物质提供水解后钝化金属作用。CN201910639428.3公开了一种新型水性锈转化涂料及其制备方法，该申请为一种单组份阳离子型环氧酯类反应型锈转化涂料，其中锈转化剂为单宁酸、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。具有较多的有机酸和无机酸，重金属等，有污染环境风险。生产过程中需要研磨工序，工艺复杂。CN201610154870.3公开了一种具有铁锈转化功能的自修复涂层，该申请是一种双组分环氧类涂料，该申请为使用封装转化剂来达到铁锈转化目的，使用缓蚀剂来钝化金属表面目的，该申请是利用高分子微球或纳米容器封装聚合剂来达到自修复目的，工艺复杂，成本较高。CN201710648608.9公开了一种机械冷却通风塔风机叶片用水性自修复涂料，该申请为风机叶片设计的一套水性双组分环氧和双组分聚氨酯涂料，含有硝酸铈，具有自修复性能，但无法带锈涂装；该发明制造成本较高，施工复杂，价格高昂。该申请的自修复机理为活性液体环氧在活性元素铈的协同下达到流动性形成自修复作用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高附着力、具有优异的可随温度变化的自修复性的带锈涂装防腐底漆，并且该底漆具有良好的耐腐蚀性和耐盐雾性。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种水性带锈涂装底漆，以重量份数计，该底漆包括：水性丙烯酸乳液70-95份、成膜助剂1.5-6份、水5-30份和其他助剂0.3-8份。

本发明的另一方面提供一种上述底漆的制备方法，该制备方法包括：将水性丙烯酸乳液、成膜助剂、水和其他助剂混合均匀，得到所述水性带锈涂装底漆。

本发明的技术方案具有如下有益效果：

1)本发明的底漆中的纳米级乳液粒子能够在水和润湿剂极性基团的帮助下快速渗透底材的锈点，与锈点接触后，电离产生的路易斯酸可与发生原电池化学反应产生路易斯碱的铁锈发生离子交换反应形成有机金属螯合物，起到钝化锈蚀点作用，渗透作用强，能快速包裹锈点，逐渐腐蚀转化锈点，并能同时与未锈蚀金属表面也形成完整的钝化层，从而阻隔了锈蚀的继续发生。

2)本发明的底漆不再使用带重金属的防锈颜料，不再使用含锌元素防锈颜料，更绿色环保。

3)本发明的底漆不再使用单宁酸之类有机酸，不会在漆膜中有任何游离形式的酸性物质残留。

4)本发明的底漆附着力优异，附着力测试0级(见划格试验)，解决了锈转化涂料附着力较差的问题。在盐雾1000h后测试附着力仍为0级(见盐雾1000h后划格试验)。

5)本发明的底漆在35℃以上温度下包裹在漆膜中的丙烯酸微型胶粒展出的活性支链在遇漆膜破损与划伤时会在分子间作用力和氢键作用下自行运动迁移到破损位置，重新发生分子链的纠缠并覆盖底材，并与底材缔合成金属络合物，不仅具有自修复功能还能重新形成防腐性。

6)本发明的底漆生产工艺简单易操作，大范围的降低了人工成本，时间成本，极适合大规模生产。

7)本发明的施工工艺简单，极适合大面积施工，本发明的施工操作方式多样，可适合多种场合和复杂环境下使用。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的待测试样的漆膜划痕图片。

图2示出了根据本发明的一个实施例的划痕试样在50℃下保温24h后的图片。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明的一方面提供一种水性带锈涂装底漆，以重量份数计，该底漆包括：水性丙烯酸乳液70-95份、成膜助剂1.5-6份、水5-30份和其他助剂0.3-8份。

本发明中，所述成膜助剂优选为3-6重量份。

根据本发明，优选地，所述水性丙烯酸乳液能够在水性环境下电离出路易斯酸，所述水性丙烯酸乳液的PH为2-4；

所述水性丙烯酸乳液优选为由苯乙烯和丙烯酸酯共聚而成的阴离子型聚合物丙烯酸乳液；所述水性丙烯酸乳液的乳液粒径优选小于1μm。

本发明中，所述水性丙烯酸乳液的固体含量为45-55％。

本发明中，所述水性丙烯酸乳液能够通过商购获得，优选选自巴德富的RS-718A，蓝德堡的MT-718A和奇想青晨的超支化丙烯酸乳液中的至少一种。

使用了主体为纳米级带活泼性基团的苯乙烯/丙烯酸酯共聚而成的阴离子型聚合物的丙烯酸乳液，在水性体系中，纳米级乳液粒子能够随润湿助剂极性基团的牵引下快速与底材锚纹接触，与裸露的未产生锈迹的钢铁表面通过极性基团的氢键作用紧密结合，起酸性螯合作用的基团与钢铁表面锚定并形成一层钝化层，从而达到保护金属底材的目的。

根据本发明，优选地，以重量份数计，所述其他助剂包括：消泡剂0.05-1.0份、润湿剂0.05-3.0份、流平剂0.05-1.0份、杀菌剂0.1-0.5份和增稠剂0.05-2.5份。

本发明中，消泡剂优选为0.05-0.5重量份、润湿剂优选为0.05-0.5重量份、流平剂优选为0.05-0.5重量份和增稠剂优选为1-2.5重量份。

根据本发明，优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂、有机聚合物消泡剂和矿物油类消泡剂中的至少一种。

根据本发明，优选地，所述润湿剂为丙烯酸高分子聚合物类润湿剂、聚醚改性有机硅类润湿剂和有机改性聚二甲基硅氧烷类润湿剂中的至少一种；优选为聚醚改性有机硅类润湿剂。

根据本发明，优选地，所述流平剂为聚丙烯酸酯流平剂、改性丙烯酸流平剂、有机硅类流平剂和氟碳化合物类流平剂中的至少一种。所述有机硅类流平剂优选为聚醚改性有机硅类流平剂。

本发明的杀菌剂能够选用本领域技术人员常规采用的杀菌剂，优选地，所述杀菌剂为卡松类杀菌剂；进一步优选为索尔公司生产的MBS和/或温克公司生产的KTL。

根据本发明，优选地，所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂和/或纤维素类增稠剂。

根据本发明，优选地，所述成膜助剂选自醇酯类成膜助剂、醇醚类成膜助剂和醇醚酯类成膜助剂中的至少一种；例如为醇酯类成膜助剂和醇醚类成膜助剂的组合、醇酯类成膜助剂和醇醚酯类成膜助剂的组合、醇醚类成膜助剂和醇醚酯类成膜助剂的组合或者醇醚类、醇酯类和醇醚酯类成膜助剂的组合。

所述醇酯类成膜助剂优选为十二碳醇酯、十六碳醇酯和十八碳醇酯中的至少一种；例如为十二碳醇酯和十六碳醇酯的组合、十二碳醇酯和十八碳醇酯的组合、十六碳醇酯和十八碳醇酯的组合或者十二碳醇酯、十六碳醇酯和十八碳醇酯的组合。

所述醇醚类成膜助剂优选为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的至少一种；例如为丙二醇丁醚和丙二醇甲醚的组合、丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚的组合、丙二醇丁醚和二丙二醇丁醚的组合、丙二醇甲醚和二丙二醇甲醚的组合、丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚的组合或者二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚的组合。

所述醇醚酯类成膜助剂优选为乙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯和二乙二醇丁醚醋酸酯中的至少一种。例如为如乙二醇丁醚醋酸酯和二丙二醇甲醚醋酸酯的组合、乙二醇甲醚醋酸酯和二丙二醇甲醚醋酸酯的组合、丙二醇丁醚醋酸酯和二丙二醇甲醚醋酸酯的组合、乙二醇丁醚醋酸酯和二乙二醇丁醚醋酸酯的组合、乙二醇甲醚醋酸酯和二乙二醇丁醚醋酸酯的组合、丙二醇丁醚醋酸酯和二乙二醇丁醚醋酸酯的组合等。

本发明的另一方面提供上述底漆的制备方法，该制备方法包括：将水性丙烯酸乳液、成膜助剂、水和其他助剂混合均匀，得到所述水性带锈涂装底漆。

本发明中，优选地，先将水性丙烯酸乳液进行过滤，然后再与其他原料进行混合。

作为优选方案：本发明的制备方法包括如下步骤：

(1)将水性丙烯酸乳液用200目滤网进行过滤，然后加入搅拌釜中，低速转动，至有轻微漩涡；

(2)然后向步骤(1)所得物料中投入成膜助剂，充分搅匀，形成均匀相；

(3)再次按序向步骤(2)所得物料中投入消泡剂，润湿剂，流平剂和增稠剂，充分分散搅拌均匀；

(4)最后加入配方量中的纯水，搅拌混合。

进一步优选地，步骤(1)中，低速转动的转速控制为100-300r/min；步骤(2)中，搅匀的转速控制为100-500r/min，时长控制为10-15min；步骤(3)中，混合分散搅拌时长控制为15-30min。

本发明的底漆能够应用于因技术条件无法喷砂打磨处理钢材至sa2.5级的情况，在钢铁表面仍残有锈斑的情况下可直接使用，无空气污染，无毒害，无重金属污染危险。更具体的，本发明的底漆属于锈转化，带锈涂装体系的一款涂料发明。

本发明的底漆为能够用于保护锈蚀后但又不能完全除锈后涂装作业的钢结构建筑上的一种带锈涂装底漆，填补了在单组份带锈涂装领域的市场空白，满足国家及行业的环保要求。

本发明的水性带锈涂装底漆用于已有锈迹的钢铁表面，清除浮灰杂志的情况下，无需对底材过细打磨，而后在规定时间在本发明的底漆漆膜表面施工水性环氧防腐底漆，水性环氧或聚氨酯云铁中间漆，水性丙烯酸面漆，水性聚氨酯面漆中的一种或连续施工其中几种涂层。

以下通过实施例进一步说明本发明：

以下各实施例所用的水性丙烯酸乳液能够在水性环境下电离出路易斯酸，所述水性丙烯酸乳液的PH为2-4，其为由苯乙烯和丙烯酸酯共聚而成的阴离子型聚合物丙烯酸乳液，且乳液粒径小于1μm，固含量为45-55％，购自巴德富集团公司，牌号为718A；聚醚改性有机硅类润湿剂购自普为上海新材料公司，牌号138；有机硅类流平剂为聚醚改性有机硅类流平剂，购自普为上海新材料公司，牌号6308；聚氨酯类增稠剂购自陶氏化学公司，牌号RM-8w；有机聚合物消泡剂购自德国赢创公司，牌号TEGO Foamex830。

实施例1-3

实施例1-3制备的水性带锈涂装底漆的具体配方见表1，表1中各组分的用量均指重量份。

表1

名称	实施例1	实施例2	实施例3
				水性丙烯酸乳液	80	85	80
成膜助剂1	0.8	0.8	0.8
				成膜助剂2	4.6	5.0	4.6
聚醚改性有机硅类润湿剂	0.3	0.3	0.3
				杀菌剂	0.2	0.2	0.2
有机硅类流平剂	0.2	0.2	0.2
				聚氨酯类增稠剂	1.3	2.3	2.3
有机聚合物消泡剂	0.1	0.15	0.15
				纯水	12.7	6.25	11.65

其中，表1中的成膜助剂1为DPM(二丙二醇甲醚)，成膜助剂2为TEXANOL(十二碳醇酯)。

以上实施例1-3所提供的水性带锈涂装底漆的具体制备方法如下：

(1)将水性丙烯酸乳液用200目滤网进行过滤去除杂质，然后加入搅拌釜中，以200r/min的速度低速转动至有轻微漩涡；

(2)然后向步骤(1)所得物料中投入成膜助剂1和成膜助剂2，在转速为300r/min的速度下搅拌15min，充分搅匀，形成均匀相；

(3)再次按序向步骤(2)所得物料中投入消泡剂，润湿剂，杀菌剂，流平剂和增稠剂，在转速为300r/min的速度下搅拌25min；

(4)最后加入配方量中的纯水，搅拌混合，得到所述水性带锈涂装底漆。

测试例1

按照HG/T 5173-2017《带锈涂装用水性底漆》行业标准对实施例1-3进行测试，具体测试结果见表2。

表2

测试例2

对实施例1的水性带锈涂装底漆进行可随温度变化的自修复性的测试，具体测试方法为：先在漆膜上进行划痕，然后将划痕试样在50℃下保温24h后观看划痕修复情况。

如图1所示，为待测试样的漆膜划痕图片；如图2所示，为划痕试样在50℃下保温24h后的图片，从图中可见漆膜划痕已逐渐缩小愈合，说明本发明的水性带锈涂装底漆具有良好的可随温度变化的自修复性。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种水性带锈涂装底漆，其特征在于，以重量份数计，该底漆包括：水性丙烯酸乳液70-95份、成膜助剂1.5-6份、水5-30份和其他助剂0.3-8份。

2.根据权利要求1所述的底漆，其中，所述水性丙烯酸乳液能够在水性环境下电离出路易斯酸，所述水性丙烯酸乳液的PH为2-4；

所述水性丙烯酸乳液优选为由苯乙烯和丙烯酸酯共聚而成的阴离子型聚合物丙烯酸乳液；所述水性丙烯酸乳液的乳液粒径优选小于1μm。

3.根据权利要求1所述的底漆，其中，以重量份数计，所述其他助剂包括：消泡剂0.05-1.0份、润湿剂0.05-3.0份、流平剂0.05-1.0份、杀菌剂0.1-0.5份和增稠剂0.05-2.5份。

4.根据权利要求3所述的底漆，其中，所述消泡剂为有机硅消泡剂、有机聚合物消泡剂和矿物油类消泡剂中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的底漆，其中，所述润湿剂为丙烯酸高分子聚合物类润湿剂、聚醚改性有机硅类润湿剂和有机改性聚二甲基硅氧烷类润湿剂中的至少一种；优选为聚醚改性有机硅类润湿剂。

6.根据权利要求3所述的底漆，其中，所述流平剂为聚丙烯酸酯流平剂、改性丙烯酸流平剂、有机硅类流平剂和氟碳化合物类流平剂中的至少一种。

7.根据权利要求3所述的底漆，其中，所述杀菌剂为卡松类杀菌剂。

8.根据权利要求3所述的底漆，其中，所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂和/或纤维素类增稠剂。

9.根据权利要求1所述的底漆，其中，所述成膜助剂选自醇酯类成膜助剂、醇醚类成膜助剂和醇醚酯类成膜助剂中的至少一种；

所述醇酯类成膜助剂优选为十二碳醇酯、十六碳醇酯和十八碳醇酯中的至少一种；

所述醇醚类成膜助剂优选为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的至少一种；

所述醇醚酯类成膜助剂优选为乙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯和二乙二醇丁醚醋酸酯中的至少一种。

10.权利要求1-9中任意一项所述的底漆的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：将水性丙烯酸乳液、成膜助剂、水和其他助剂混合均匀，得到所述水性带锈涂装底漆。

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