CN112280390B - 一种污水处理池用单组分水性防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理池用单组分水性防腐涂料及其制备方法，包含以下重量份的成分：成膜物质30～50份、防腐颜料和填料35～47份、水10～20份以及助剂；所述成膜物质为有机硅改性苯丙乳液和/或有机硅改性纯丙乳液，其中含有0.5‑5.0wt％的有机硅单体、0.5‑2.0wt％的磷酸酯功能单体PAM‑200和0.2‑1.0wt％的乙烯基磺酸盐，所述防腐颜料和填料包括钛白粉、云母粉、石英粉、硫酸钡或重钙中的一种或几种的混合物。本发明不使用有机溶剂，因此在环保性、施工安全性和价格方面有着较大的优势，同时生产成本低、施工简便、节约能源、并具有良好的耐腐蚀性和耐久性。

Description

一种污水处理池用单组分水性防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种污水处理池用单组分水性防腐涂料及其制备方法。

背景技术

传统污水处理池防腐涂料主要是环氧煤沥青防腐涂料或环氧玻璃鳞片防腐涂料，在生产和施工过程中，会使用到大量的有机溶剂。污水处理池一般都是在几米或十几米深的地下，而它的污水循环系统是一种密闭的孔道结构，空气不够流通，因此施工过程中挥发释放出的大量有机溶剂对施工人员的身体健康造成很大的伤害，而且存在着很大的燃烧爆炸等安全隐患。随着各国环保法规对有机挥发物(VOC)的要求越来越高，溶剂型油漆的使用会受到很大的限制，只有水性环保涂料的推出才能适应社会对环保的要求。又因传统污水处理池防腐涂料主要使用环氧煤沥青防腐涂料或环氧玻璃鳞片等溶剂型涂料，其是一种双组份涂料，使用前还要按比例配置，很不方便。因此本发明针对性的研究出了一种水性环保的单组分污水处理池用防腐涂料替代传统溶剂型防腐涂料。

发明内容

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，提供一种污水处理池用单组分水性防腐涂料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种污水处理池用单组分水性防腐涂料，包含以下重量份的成分：成膜物质30～50份、防腐颜料和填料35～47份、水10～20份以及助剂；所述成膜物质为有机硅改性苯丙乳液和/或有机硅改性纯丙乳液，其中含有0.5-5.0wt％的有机硅单体、0.5-2.0wt％的磷酸酯功能单体PAM-200和0.2-1.0wt％的乙烯基磺酸盐，所述防腐颜料和填料包括钛白粉、云母粉、石英粉、硫酸钡或重钙中的一种或几种的混合物。

进一步的，所述有机硅改性苯丙乳液和/或有机硅改性纯丙乳液达到以下要求：乳液的玻璃化温度为15-35℃，固体含量为45-50wt％。

进一步的，所述防腐颜料和填料包括金红石型钛白粉3～5份、硫酸钡10～15份、石英粉20～25份和绢云母粉3～5份。

进一步的，所述助剂包括分散剂0.2～0.5份、消泡剂0.2～0.5份、润湿剂0.1-0.3份和稳定剂0.02～0.2份。

进一步的，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐，所述消泡剂为矿物油或有机硅消泡剂，所述润湿剂为不含AEPO的一种表面活性剂，所述稳定剂为羟乙基纤维素醚。

进一步的，所述助剂还包括多功能助剂0.05-0.2份、增稠剂0.2～0.5份、成膜助剂1.0-4.0份、防腐剂0.1～0.3份、防闪锈剂0.1～0.5份和流平剂0.1-0.3份。

进一步的，所述多功能助剂为AMP-95，所述增稠剂为丙烯酸缔合型增稠剂，所述成膜助剂为醇酯十二，所述防腐剂为卡松类防腐剂，所述防闪锈剂为磷酸盐类防闪锈剂，所述流平剂为聚氨酯类流平剂。

本发明提供的所述污水处理池用单组分水性防腐涂料的制备方法，包括下述的步骤：在搅拌下按顺序向水中加入以下组分并搅拌均匀：稳定剂、多功能助剂、分散剂、消泡剂、润湿剂、防腐颜料和填料、成膜物质、成膜助剂、防腐剂、增稠剂、流平剂以及防闪锈剂。

进一步的，加入防腐颜料和填料时转速调至500-600r/min，待颜料和填料全部加完后，提高转速至600-800r/min，研磨打浆30-50min，待浆料细度≤50μm后，降低搅拌速度至500-600r/min。

工业污水和生活污水中含有多种介质，如酸、碱、盐和有机物等，它们对钢筋混凝土结构会产生严重的腐蚀，污水中的氧气浓度经常处于变化之中，存在氧气浓度的差异，也会产生浓差电池腐蚀。为适应这种特殊环境的防腐需求，本发明人经过反复实验，选择的有机硅改性苯丙合成乳液或有机硅改性纯丙乳液中含有两种特殊功能单体：磷酸酯功能单体PAM-200和乙烯基磺酸钠，其本身对混凝土和金属有着良好的粘结力，它的成膜物具有很好的耐酸、碱、盐性能，而且其是一种绝缘体，因此对电池腐蚀具有很好的抵御能力，再通过选择合适的防腐颜料和填料以及合理的配方用量共同来提高涂膜的防腐蚀能力和各项力学性能。如：使用的金红石型钛白粉具有很好的耐酸性和耐碱性；石英粉具有非常好的耐水性、耐酸性以及提高涂膜的强度；绢云母粉具有很好的耐水、耐酸碱性并具有良好的耐候性。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

其一、本发明采用的是一种有机硅改性苯丙合成乳液与防腐颜料、填料以及各种助剂配置成的一种单组分水性防腐涂料；其介质为水，不使用有机溶剂，因此在环保性、施工安全性和价格方面有着较大的优势。同时生产成本低、施工简便、节约能源、并具有良好的耐腐蚀性和耐久性，是代替传统溶剂型污水处理池防腐涂料的良好选择。

其二、本发明采用特殊的有机硅改性苯丙合成乳液或有机硅改性纯丙乳液作为成膜物质，具有良好的粘结强度，同时选择合适的防腐颜料和填料，二者共同达到耐腐蚀性以及耐候耐久性等方面的性能。

其三、其是单组分涂料，施工简便，开桶即用，可采用毛刷刷涂、滚筒滚涂或喷枪喷涂的方式施工，可减轻施工者的劳动强度，提高施工效率，且施工过程中不会产生有毒有害的物质，对施工人员的健康不会造成影响。

其四、区别于传统环氧煤沥青类防腐涂料颜色为黑色，耐候性不佳，不能用于露天环境，本产品具有良好的耐候耐久性，且颜色可调，具有良好的装饰效果，也可用于金属防腐等领域。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本发明一个具体实施方式的污水处理池用单组分水性防腐涂料，包含以下重量份的成分：成膜物质30～50份、防腐颜料和填料35～47份、分散剂0.2～0.5份、消泡剂0.2～0.5份、润湿剂0.1-0.3份、稳定剂0.02～0.2份、多功能助剂0.05-0.2份、纯净水10～20份、增稠剂0.2～0.5份、成膜助剂1.0-4.0份、防腐剂0.1～0.3份、防闪锈剂0.1～0.5份、流平剂0.1-0.3份。

在一个优选实施例中，包含以下重量份的成分：成膜物质40份、防腐颜料和填料42份、分散剂0.3份、消泡剂0.3份、稳定剂0.05份、纯净水14.2份、多功能助剂0.05份、润湿剂0.2份、增稠剂0.3份、成膜助剂2.0份、防腐剂0.2份、防闪锈剂0.2份、流平剂0.2份。

在一个实施例中，所述有机硅改性苯丙合成乳液或有机硅改性纯丙乳液需要达到以下方面要求：乳液的玻璃化温度(Tg)为15-35℃，固体含量为45-50wt％，有机硅单体含量为0.5-5.0wt％，含有0.5-2.0wt％的磷酸酯功能单体PAM-200，含有0.2-1.0wt％的乙烯基磺酸钠，在达到上述要求下，其乳液对混凝土和金属具有良好的粘结力，耐水性、耐腐蚀性以及耐久性都非常好。其中有机硅单体的加入提高了乳液的耐水性和耐酸性，功能性单体PAM-200和乙烯基磺酸钠的加入提高了乳液的湿附着力和粘结力。磷酸酯功能单体PAM-200主要是促进金属和玻璃表面湿附着力单体，显著提高乳液的稳定性，还可以增强涂料的耐腐蚀性能；乙烯基磺酸钠是一种反应型表面活性剂，主要是提高乳液的机械稳定性和对金属盐的稳定性，并对乳液的耐水性有帮助。

下述实施例的有机硅改性纯丙乳液合成方法是：

(1)将23-27份的丙烯酸丁酯、22-25份的甲基丙烯酸甲酯、1-2份的甲基丙烯酸单体混合均匀；

(2)在反应釜中加入45-50份去离子水开动搅拌，再1.2份乙烯基磺酸钠和1.0份NP-10乳化剂、0.2份的过硫酸铵引发剂、1/4的混合单体搅拌15min并通氮气，然后升温至78-82℃，体系出现蓝光后继续保温30-4min；

(3)将剩余的混合单体加入3-5份的乙烯基三乙氧基硅烷和1-2份的磷酸酯功能单体PAM-200搅拌均匀，然后滴加进反应釜，并同步滴加0.2-0.3份的引发剂水溶液，3-4h滴加完毕，然后保温1h，降温至35-40℃，加入0.5-1.5份氨水，将体系调节至7.5-8.5，过滤出料，即得到有机硅改性丙烯酸乳液。

有机硅改性苯丙乳液的合成与之类似。

在一个实施例中，防腐颜料和填料为钛白粉、云母粉、石英粉、硫酸钡和重钙，或是几种粉料的混合物(其中防腐颜料为钛白粉和硫酸钡，防腐填料为石英粉和云母粉)，具有很好的耐腐蚀性以及耐候耐久性。在一个优选实施例中，防腐颜料和填料包括金红石型钛白粉3～5份、硫酸钡10～15份、石英粉20～25份、绢云母粉3～5份，更优选的，防腐颜料和填料包括金红石型钛白粉5份、1250目硫酸钡12份、1250目石英粉23份、1250目绢云母粉5份。

在一个优选实施例中，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐，所述消泡剂为矿物油或有机硅消泡剂，所述稳定剂为羟乙基纤维素醚，所述多功能助剂为AMP-95，所述润湿剂为不含AEPO的一种表面活性剂，APEO是烷基酚聚氧乙烯醚类化合物，其对环境有害。所述增稠剂为丙烯酸缔合型增稠剂，所述成膜助剂为醇酯十二，所述防腐剂为卡松类防腐剂，所述防闪锈剂为磷酸盐类防闪锈剂，所述流平剂为聚氨酯类流平剂。

本发明一个具体实施方式的污水处理池用单组分水性防腐涂料的制备方法，包含以下步骤：

(1)首先在搅拌(优选转速为200-350r/min)下，向水中缓慢加入稳定剂搅拌均匀，再加入多功能助剂搅拌3-5min，待罐内物料变透明，稳定剂充分溶解，粘度上升，再依次加入分散剂、消泡剂和润湿剂，保持搅拌3-5分钟；

(2)然后再缓慢加入防腐颜料和填料，适当调高转速至500-600r/min(不包含600r/min)，待颜料和填料全部加完后，提高转速至600-800r/min，高速分散进行打浆，时间约30-50min，待浆料细度≤50μm后，降低搅拌速度至500-600r/min(不包含600r/min)；低速搅拌有利于添加颜料和填料，中段高速分散是进行研磨打浆，有利于降低浆料的细度，后段降低转速是一个脱泡消泡的过程；

(3)加入有机硅改性苯丙合成乳液或有机硅改性纯丙乳液，500-700r/min搅拌均匀，再加入成膜助剂保持搅拌3-5min；

(4)加入防腐剂搅拌均匀，再缓慢加入用水稀释后的增稠剂，持续搅拌8-15min,提高产品的储存稳定性和施工性；

(5)最后加入流平剂和防闪锈剂，保持搅拌5-10min，即制得。

下述实施例中，分散剂为聚丙烯酸钠盐，消泡剂为矿物油消泡剂，稳定剂为羟乙基纤维素醚，多功能助剂为AMP-95，润湿剂为烷氧基聚乙二醇醚，增稠剂为丙烯酸缔合型增稠剂，成膜助剂为醇酯十二，防腐剂为卡松类防腐剂，防闪锈剂为磷酸盐类防闪锈剂，流平剂为聚氨酯类流平剂。

实施例1

本实施例的水性环保的单组分污水处理池用防腐涂料，包含以下重量份的成分：有机硅改性苯丙乳液44份、防腐颜料和填料(金红石型钛白粉5份、1250目硫酸钡12份、1250目石英粉23份、1250目绢云母粉5份)、分散剂0.5份、润湿剂0.2份、消泡剂0.4份、稳定剂0.1份、多功能助剂0.1份、纯净水11.6份、增稠剂0.2份、成膜助剂2.2份、防腐剂0.3份、防闪锈剂0.3份、流平剂0.1份。其中，有机硅改性苯丙乳液的玻璃化温度(Tg)为25℃，固体含量为48wt％，有机硅单体含量为4.3wt％，磷酸酯功能单体PAM-200含量1.0wt％，乙烯基磺酸钠含量0.5wt％。

本实施例的防腐涂料的制备方法为：

①首先在生产罐加入纯净水，再开启高速分散机，以转速200-350r/min进行搅拌，然后缓慢加入稳定剂搅拌均匀，再加入多功能助剂搅拌3min，待罐内物料变透明，粘度上升，再依次加入分散剂、消泡剂和润湿剂，保持搅拌3分钟；②然后再缓慢加入防腐颜料和填料，添加颜料和填料时查看搅拌机旋涡情况，适当调高转速至500-600r/min(不包含600r/min)，待颜料和填料全部加完后，开启刮壁副机，提高转速至600-800r/min，高速分散进行打浆，时间约30-50min，用刮板细度计测细度，待浆料细度≤50μm后，降低搅拌速度至500-600r/min(不包含600r/min)；③加入有机硅改性苯丙合成乳液，500-700r/min搅拌均匀，再加入成膜助剂保持搅拌3min；④加入防腐剂搅拌均匀，再缓慢加入用水1：1稀释后的增稠剂，持续搅拌10min；⑤最后加入流平剂和防闪锈剂，保持搅拌5min；⑥检测、过滤、包装。

实施例2

本实施例的水性环保的单组分污水处理池用防腐涂料，包含以下重量份的成分：有机硅改性纯丙乳液40份、防腐颜料和填料(金红石型钛白粉5份、1250目硫酸钡12份、1250目石英粉23份、1250目绢云母粉5份)、分散剂0.3份、润湿剂0.2份、消泡剂0.3份、稳定剂0.1份、多功能助剂0.05份、纯净水14.2份、增稠剂0.25份、成膜助剂2.0份、防腐剂0.2份、防闪锈剂0.2份、流平剂0.2份。其中，有机硅改性纯丙乳液的玻璃化温度32(Tg)为℃，固体含量为48wt％，有机硅单体含量为4.6wt％，磷酸酯功能单体PAM-200含量1.0wt％，乙烯基磺酸钠含量0.5wt％。

本实施例的防腐涂料的制备方法为：

①首先在生产罐加入纯净水，再开启高速分散机，以转速200-350r/min进行搅拌，然后缓慢加入稳定剂搅拌均匀，再加入多功能助剂搅拌3min，待罐内物料变透明，粘度上升，再依次加入分散剂、消泡剂和润湿剂，保持搅拌3分钟；②然后再缓慢加入防腐颜料和填料，添加颜料和填料时查看搅拌机旋涡情况，适当调高转速至500-600r/min(不包含600r/min)，待颜料和填料全部加完后，开启刮壁副机，提高转速至600-800r/min，高速分散进行打浆，时间约30-50min，用刮板细度计测细度，待浆料细度≤50μm后，降低搅拌速度至500-600r/min(不包含600r/min)；③加入有机硅改性纯丙乳液，500-700r/min搅拌均匀，再加入成膜助剂保持搅拌3min；④加入防腐剂搅拌均匀，再缓慢加入用水1：1稀释后的增稠剂，持续搅拌10min；⑤最后加入流平剂和防闪锈剂，保持搅拌5min；⑥检测、过滤、包装。

实施例3

本实施例的水性环保的单组分污水处理池用防腐涂料，包含以下重量份的成分：有机硅改性苯丙合成乳液37份、防腐颜料和填料(金红石型钛白粉5份、1250目硫酸钡12份、1250目石英粉23份、1250目绢云母粉5份)、分散剂0.4份、消泡剂0.4份、稳定剂0.1份、纯净水14.0份、多功能助剂0.1份、润湿剂0.2份、增稠剂0.2份、成膜助剂2.0份、防腐剂0.2份、防闪锈剂0.2份、流平剂0.2份。其中，有机硅改性苯丙合成乳液的玻璃化温度(Tg)为28℃，固体含量为50wt％，有机硅单体含量为3.8wt％，磷酸酯功能单体PAM-200含量1.0wt％，乙烯基磺酸钠含量0.5wt％。

本实施例的防腐涂料的制备方法为：

①首先在生产罐加入纯净水，再开启高速分散机，以转速200-350r/min进行搅拌，然后缓慢加入稳定剂搅拌均匀，再加入多功能助剂搅拌3min，待罐内物料变透明，粘度上升，再依次加入分散剂、消泡剂和润湿剂，保持搅拌3分钟；②然后再缓慢加入防腐颜料和填料，添加颜料和填料时查看搅拌机旋涡情况，适当调高转速至500-600r/min(不包含600r/min)，待颜料和填料全部加完后，开启刮壁副机，提高转速至600-800r/min，高速分散进行打浆，时间约30-50min，用刮板细度计测细度，待浆料细度≤50μm后，降低搅拌速度至500-600r/min(不包含600r/min)；③加入有机硅改性苯丙合成乳液，500-700r/min搅拌均匀，再加入成膜助剂保持搅拌3min；④加入防腐剂搅拌均匀，再缓慢加入用水1：1稀释后的增稠剂，持续搅拌10min；⑤最后加入流平剂和防闪锈剂，保持搅拌5min；⑥检测、过滤、包装。

对比例1

与实施例1不同之处仅在于采用的有机硅改性苯丙乳液中不含磷酸酯功能单体PAM-200。

对比例2

与实施例1不同之处仅在于采用的有机硅改性苯丙乳液中不含乙烯基磺酸钠。

对比例3

与实施例1不同之处仅在于不添加防腐颜料和填料。

将上述实施例和对比例的防腐涂料进行性能检测，结果见表1。

表1

通过以上实施例所制备出来的水性污水处理池防腐涂料各方面性能优异，干燥基面粘结强度＞2.5MPa,潮湿基面粘结强度＞1.0MPa，拉伸强度＞3.0MPa，断裂伸长率＞100％，耐10％硫酸、耐10％氢氧化钠和饱和氯化钠168h无异常，综合性能优于传统溶剂型防腐涂料，可完全代替传统环氧沥青防腐涂料应用于污水处理池方面的防腐和防护。已经在两个污水处理池项目中进行使用，通过将近一年的观察，未发现异常情况，总体性能可满足使用要求。

本发明的涂料是单组份自干型涂料，施工便利，开桶即可施工，可用有气或无气喷涂的方式进行大面积喷涂施工，能减轻施工者的劳动强度，提高施工效率。其是水性涂料在施工成膜过程中也不会释放有机溶剂，对施工人员的健康不会造成伤害，并且不会有燃烧爆炸等安全风险。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种污水处理池用单组分水性防腐涂料，其特征在于，包含以下重量份的成分：成膜物质30～50份、防腐颜料和填料35～47份、水10～20份以及助剂；所述成膜物质为有机硅改性苯丙乳液和/或有机硅改性纯丙乳液，所述有机硅改性苯丙乳液和/或有机硅改性纯丙乳液的制备原料包括0.5-5.0wt%的有机硅单体、0.5-2.0wt%的磷酸酯功能单体PAM-200和0.2-1.0wt%的乙烯基磺酸盐，所述原料的质量比相对于有机硅改性苯丙乳液和/或有机硅改性纯丙乳液；所述防腐颜料和填料包括钛白粉、云母粉、石英粉、硫酸钡或重钙中的一种或几种的混合物；所述有机硅改性苯丙乳液和/或有机硅改性纯丙乳液的玻璃化温度为15-35℃，固体含量为45-50wt%。

2.根据权利要求1所述的污水处理池用单组分水性防腐涂料，其特征在于，所述防腐颜料和填料包括金红石型钛白粉3~5份、硫酸钡10~15份、石英粉20~25份和绢云母粉3～5份。

3.根据权利要求1所述的污水处理池用单组分水性防腐涂料，其特征在于，所述助剂包括分散剂0.2～0.5份、消泡剂0.2～0.5份、润湿剂0.1-0.3份和稳定剂0.02～0.2份。

4.根据权利要求3所述的污水处理池用单组分水性防腐涂料，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐，所述消泡剂为矿物油或有机硅消泡剂，所述润湿剂为不含AEPO的一种表面活性剂，所述稳定剂为羟乙基纤维素醚。

5.根据权利要求3所述的污水处理池用单组分水性防腐涂料，其特征在于，所述助剂还包括多功能助剂0.05-0.2份、增稠剂0.2～0.5份、成膜助剂1.0-4.0份、防腐剂0.1～0.3份、防闪锈剂0.1～0.5份和流平剂0.1-0.3份。

6.根据权利要求5所述的污水处理池用单组分水性防腐涂料，其特征在于，所述多功能助剂为AMP-95，所述增稠剂为丙烯酸缔合型增稠剂，所述成膜助剂为醇酯十二，所述防腐剂为卡松类防腐剂，所述防闪锈剂为磷酸盐类防闪锈剂，所述流平剂为聚氨酯类流平剂。

7.一种权利要求5所述污水处理池用单组分水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括下述的步骤：在搅拌下按顺序向水中加入以下组分并搅拌均匀：稳定剂、多功能助剂、分散剂、消泡剂、润湿剂、防腐颜料和填料、成膜物质、成膜助剂、防腐剂、增稠剂、流平剂以及防闪锈剂。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，加入防腐颜料和填料时转速调至500-600r/min，待颜料和填料全部加完后，提高转速至600-800r/min，研磨打浆30-50min，待浆料细度≤50μm后，降低搅拌速度至500-600r/min。