CN112574638B - 一种化学键合型金属防腐水性涂料及其制备方法 - Google Patents

一种化学键合型金属防腐水性涂料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112574638B
CN112574638B CN202011238138.7A CN202011238138A CN112574638B CN 112574638 B CN112574638 B CN 112574638B CN 202011238138 A CN202011238138 A CN 202011238138A CN 112574638 B CN112574638 B CN 112574638B
Authority
CN
China
Prior art keywords
component
parts
water
coating
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011238138.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112574638A (zh
Inventor
袁爱群
付聪
黄增尉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Odyssey Chemicals Co ltd
Dragon Totem Technology Hefei Co ltd
Original Assignee
Guangxi University for Nationalities
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangxi University for Nationalities filed Critical Guangxi University for Nationalities
Priority to CN202011238138.7A priority Critical patent/CN112574638B/zh
Publication of CN112574638A publication Critical patent/CN112574638A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112574638B publication Critical patent/CN112574638B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/14—Polycondensates modified by chemical after-treatment
    • C08G59/1405—Polycondensates modified by chemical after-treatment with inorganic compounds
    • C08G59/1422—Polycondensates modified by chemical after-treatment with inorganic compounds containing phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08—Anti-corrosive paints
    • C09D5/10—Anti-corrosive paints containing metal dust
    • C09D5/103—Anti-corrosive paints containing metal dust containing Al
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08—Anti-corrosive paints
    • C09D5/10—Anti-corrosive paints containing metal dust
    • C09D5/106—Anti-corrosive paints containing metal dust containing Zn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/70—Additives characterised by shape, e.g. fibres, flakes or microspheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C08K2003/0812—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/08—Metals
    • C08K2003/0893—Zinc

Abstract

本发明公开了一种化学键合型金属防腐水性涂料及其制备方法，该制备方法与常规的物理共混不同，首先采用五价磷化合物与环氧树脂催化键合反应，得到无需分离催化剂的水溶性环氧树脂，与锰、镍盐再进行化学键合获得A组分，B组分由硫酸高铈对锌粉、铝粉进行化学键合钝化，再与磷铁粉、白炭黑等共混，然后A组分与B组分进一步共混键合，最后加入C组分增稠剂，获得一种水性环保型金属防腐涂料。该涂料在使用过程中，由于该涂料含磷基团能和金属基体进一步发生化学键合，从而具有较高的防腐性能，耐有机溶剂、耐蚀性良好，并且该涂料使用水为溶剂，减少了VOC排放，环保性能优异。

Description

一种化学键合型金属防腐水性涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性涂料合成技术领域，主要适用于金属防腐蚀，具体是一种化学键合型金属防腐水性涂料及其制备方法。
背景技术
目前为止，涂层仍是金属防腐蚀的有效手段之一。早期的达克罗涂层采用铬酐、锌粉、铝粉、润湿剂、分散剂、去离子水等原料，经混合搅拌后获得涂料，将其涂敷于金属表面，经过300℃左右烘烤后，在金属基体表面形成一层耐蚀性涂层,已经被广泛应用于汽车、桥梁、电力、铁路、船舶和家电行业。尽管达克罗涂层性能优异，但因其制备过程需要应用铬酐对锌粉、铝粉进行钝化处理，以致该涂层中含有六价铬或三价铬。随着环境保护的推进，无铬达克罗涂层作为锌铬涂层的更新换代产品已经受到行业普遍认可和接受，无铬达克罗涂层以水性涂料为理念，不使用有机溶剂，不含有毒的金属如镍、铅、钡和汞以及六价铬或三价铬，符合美国环保署(EPA)、美国职业安全和健康行政部门(OSHA)的相应规范和世界各大汽车制造厂商的标准要求,因此开发综合性能优异的无铬锌铬涂层是今后研究开发的重要方向。
CN 109722085 A公布了一种水性无铬达克罗涂料及其制备方法，A组分由锌粉、铝粉、润湿分散剂以及硅烷偶联剂组成；B组分由有机溶剂、水、乳化剂、二氧化硅以及相关助剂组成。将组分A和组分B混合，搅拌均匀，添加增稠剂而得，涂层经检验合格。
CN 106398521 B公布了一种水性无铬达克罗涂料及其制备方法和使用方法，A组分：将鳞片状锌粉和铝粉混合，再加入分散剂、有机溶剂、水、消泡剂，搅拌分散均匀；B组分：将高锰酸钾、硫酸氧钛、磷酸二氢铝、硼酸、钼酸铵、水混合溶解；C组分：有机硅水解液；D组分为增稠剂。将四组分按一定比例混合得到达克罗涂料，涂层经检验合格。
CN 106833044 A公布一种水性环保型金属防腐涂料及其制备方法，涂料由三组分混合而成，A组分：钝化的锌铝混合浆料30-40份，润湿剂40-70份；B组分：硅烷偶联剂10-15份，硼酸1-3份，去离子水40-60份；C组份为水溶性纤维素醚10-20份，涂层经达检验合格。
CN 105038440 B公布了一种聚四氟乙烯改性的无铬达克罗涂料及其复合涂层的制备方法，它包括金属浆料、无铬钝化剂、水、聚四氟乙烯悬浮液和相关助剂制成，涂层的耐蚀性和抗热震性优异。
CN 102277022 B一种水性无铬达克罗涂液及其制备方法，A组分由锌粉、铝粉、润湿分散剂、钝化剂、缓蚀剂和水组成；B组分由成膜剂、成型助剂和水组成；C组分为成膜助剂；D组分为增稠剂和水组成。
CN 106752904 A公布了一种有机硅树脂乳液改性无铬达克罗涂料、复合涂层及其制备方法。金属浆料45-55％、无铬钝化液5-10％、有机硅树脂乳液5-7％、水33-44％，相关助剂1-2％；本发明所述复合涂层具有优异的耐腐蚀性能与抗热震性能，更适用于高温环境。
CN 106497259 A报道了水性无铬达克罗－氟橡胶复合涂料及其制备方法，组成：氟橡胶乳液63-80％、金属粉0.66-25.32％、分散剂0.4-1.0％、消泡剂0.08-0.34％、溶剂0.4-2.0％、成膜助剂1.6-4.0％、固化剂4.0-12％。
尽管有了不少相关专利报道，但从专利技术内容看，仍存在以下问题：1.不同程度使用溶剂，与全球降低VOC排放的水性涂料理念有悖；2.涂层的各组分都是独立的，仅仅通过物理混合手段混合，无化学键合作用；3.通过加温固化在金属基体覆盖成膜，树脂与基体无化学键合力。
发明内容
本发明的目的是为了克服水性无铬克罗达涂料存在缺陷及不足，首先在催化剂作用下，采用五价磷化合物对环树脂进行改性，得到无需分离催化剂的水溶性环氧树脂，与锰、镍盐进行化学键合获得A组分，B组分由硫酸高铈与钝化锌粉、铝粉化学键合钝化，再与磷铁粉、白炭黑等共混，然后A组分与B组分进一步共混键合，最后调节pH、粘度，从而获得一种水性环保型金属防腐涂料，该涂料A、B组分通过化学键合作用获得，还能和金属基体发生化学键合，具有较高的防腐性能，耐有机溶剂、耐蚀性良好，并且该涂料使用水为溶剂，减少了有机溶剂的使用，环保性能优异。
本发明的是这样实现的：
一种化学键合型金属防腐水性涂料，包括以下原料和重量份组成：包括A组分、B组分和C组分：
A组分：环氧树脂100份，键合物0.8-2.0份，有机溶剂200-350份，催化剂0.8-1.5份，水100-200份，碳酸盐混合物1.5-4份，pH调节剂适量；
B组分：混合金属粉100份，分散剂100份，钝化剂1.5-4.5份，磷铁粉10-20、白炭黑1-2份，水10-30份，聚乙二醇7-10份，六偏磷酸钠1.5份，OP-10 5-20份；
C组分：增稠剂1-5份。
进一步地，A组分中所述键合物为正五价磷化合物，能在短时间完成磷-环氧树脂的化学键合；键合物包括正磷酸、聚磷酸、焦磷酸、五氧化二磷中一种以上。
进一步地，A组分中所述有机溶剂包括丙酮、丁酮、甲基吡咯烷酮、无水乙醇中的一种。
进一步地，A组分中所述催化剂包括三聚磷酸二氢铝、磷钼酸、磷钨酸。
进一步地，A组分中所述加入水的用量为环氧树脂质量的1-2倍。
进一步地，A组分中所述碳酸盐为碳酸锰、碳酸镍的混合物，碳酸锰、碳酸镍的质量比为：1:0.5-3，加入总量为环氧树脂质量的1-4％。
进一步地，A组分中所述pH调节剂为有机胺如乙醇胺类、甲胺类。
进一步地，A组分中所述混合金属粉为锌粉、铝粉片状颗粒，锌粉、铝粉按照4-7:1混合。
进一步地，A组分中所述环氧树脂的环氧值为0.2～0.54mol/100g，环氧树脂包括E51(618)，E44(6101)，E20(0191)。
进一步地，B组分中所述分散剂为分子量190-420的聚乙二醇200或400。
进一步地，B组分中所述钝化剂为硫酸高铈。
进一步地，B组分中所述钝化剂硫酸高铈，硫酸高铈用量为锌粉、铝粉总质量的1-5％。
进一步地，B组分中所述锌粉替代剂磷铁粉加入量为锌粉质量的10-20％，增强剂白炭黑加入量为锌粉质量的0.5-2％。
进一步地，B组分中所述分散剂为聚乙二醇200或400(分子量190-420)、OP-10、六偏磷酸钠的质量加入量分别为锌粉质量的2-20％。
进一步地，C组分中所述增稠剂包括缔合型聚氨酯、羧甲基纤维钠CMC、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯增稠剂中一种以上，增稠剂的加入为A、B组分混合总质量的1-5％。
一种化学键合型金属防腐水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分制备：将原料环氧树脂和有机溶剂分别加入三口烧瓶反应器，控制低速搅拌，加热35±5℃混合溶解后，加入催化剂，再滴加正五价磷化合物和溶剂的混合液，升温至反应温度，回流反应一定时间，冷却至室温，加入水，高速搅拌一段时间，加入碳酸盐，低速搅拌下进一步化学键合，根据需要加入pH调节剂。
(2)B组分制备：混合金属粉100份，常规除油后，无水乙醇洗涤，加入1:1乙二醇，硫酸高铈钝化剂，室温下低速搅拌3-4h进行化学钝化，加入锌粉替代剂、增强剂，加入分散剂，加水10-30份，继续搅拌20-30min。
(3)涂料制备：搅拌下，将A组分缓慢倒入B中得到100份涂料，高速搅拌20-30min，最后加入C组分混合均匀，即得到涂料。
进一步地，步骤(1)中所述回流反应的时间是2.5-3.5小时。
进一步地，步骤(1)中所述低速搅拌为250-450r/min。
进一步地，步骤(1)和(3)中所述高速搅拌为1500-1700r/min，反应温度为室温-60℃。
进一步地，步骤(3)中所述A、B组分质量比为：10-30:70-90。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明水溶性磷酸酯型环氧树脂是在催化剂作用下，使用含磷化合物对环氧树脂进行改性，反应时间缩短一半，制得含磷的水性环氧树脂，环氧树脂的转化率为90％以上。该水溶性磷酸酯型环氧树脂水溶性好，其乳液可储存6个月以上稳定不分层。
(2)本发明制备方法使用的催化剂无需分离，直接用作防锈增强剂或锌粉钝化剂。添加锌粉替代剂磷铁粉、增强剂白炭黑，节约了锌粉的用量，防腐蚀性好，成本低，由于含有磷，增强了与金属基体的附着力，涂层机械性能好。
(3)水溶性磷酸酯型环氧树脂不含有机溶剂，既具有通用环氧树脂成膜性好，粘结力强，耐高温、耐酸碱的特点，又具有烷基磷酸酯的平滑、阻燃、耐腐蚀、抗锈和磷酸酯盐消除静电的性能，在水中具有优异的分散性和作为阴离子表面活性剂的自乳化性、乳液稳定性好，可长期存放，其制造简单。
(4)本发明涂料可以采用浸涂、高压空气喷涂、静电喷涂、刷涂、滚(辊)涂的方法进行涂覆；涂装后涂膜可以自然干燥，也可以涂装后烘烤，加快干燥，烘烤温度为：70-100℃，烘烤时间为1小时、2小时、3小时或4小时不等。
具体实施方式
下面介绍本发明的具体实施例，实施例仅用于说明本发明，本发明的权限由权利要求所限定，基于本发明所能够变化、重组等方法得到的与本发明相关的技术，都在本发明的保护范围之内。
实施例1
1、A组分：分别将原料环氧树脂100份和丙酮150份加入三口烧瓶反应器，控制350r/min，加热30℃混合溶解后，加入磷钼酸1份，再滴加1份磷酸和50份丙酮的混合液，升温50℃，回流反应2.5h，冷却至室温，加入200份水，1450r/min下搅拌30min，加入1.5份碳酸锰、1.5份碳酸镍，搅拌下进一步化学键合，根据需要加入三乙醇胺调节pH。
2、B组分：锌粉、铝粉100份按照7:1比例混合，常规除油后，无水乙醇洗涤，加入1:1乙二醇，1.5份硫酸高铈，室温下350r/min搅拌3.5h进行化学钝化，加入10份磷铁粉，1份白炭黑，加水10份，继续搅拌20min，加入7份聚乙二醇。
3、搅拌下，按照1：9将A组分缓慢倒入B中得到100份涂料，1450r/min搅拌40min，加入C组分5份缔合型聚氨酯，调节粘度，即得到涂料。
实施例2
1、A组分：分别将原料环氧树脂100份和甲基吡咯烷酮200份加入三口烧瓶反应器，控制250r/min，加热35℃混合溶解后，加入三聚磷酸二氢铝1.5份，再滴加1.5份磷酸和100份甲基吡咯烷酮的混合液，升温60℃，回流反应3h，冷却至室温，加入120份水，1650r/min下搅拌20min,加入1.0份碳酸锰、0.7份碳酸镍，搅拌下进一步化学键合，根据需要加入三甲胺调节pH。
2、B组分：锌粉、铝粉100份按照6:1比例混合，常规除油后，无水乙醇洗涤，加入1:1乙二醇，2.5份硫酸高铈，室温下350r/min搅拌4h进行化学钝化，加入10份磷铁粉，0.5份白炭黑，加水15份，继续搅拌30min，加入1.5份六偏磷酸钠。
3、搅拌下，按照1.5：8.5将A组分缓慢倒入B中得到100份涂料，1650r/min搅拌30min，加入C组分1份CMC，调节粘度，即得到涂料。
实施例3
1、A组分：分别将原料环氧树脂100份和无水乙醇200份加入三口烧瓶反应器，控制300r/min，加热40℃混合溶解后，加入磷钨酸1.2份，再滴加1.2份磷酸和100份无水乙醇的混合液，升温50℃，回流反应3h，冷却至室温，加入150份水，1500r/min下搅拌30min,加入0.5份碳酸锰、1.5份碳酸镍，搅拌下进一步化学键合，根据需要加入二乙醇胺调节pH。
2、B组分：锌粉、铝粉100份按照5:1比例混合，常规除油后，无水乙醇洗涤，加入1:1乙二醇，3.5份硫酸高铈，室温下300r/min搅拌4h进行化学钝化，加入7份磷铁粉，1份白炭黑，加水10份，继续搅拌30min，加入2份OP-10。
3、搅拌下，按照2：8将A组分缓慢倒入B中得到100份涂料，1500r/min搅拌30min，加入C组分1.5份聚丙烯酰胺，调节粘度，即得到涂料。
实施例4
1、A组分：分别将原料环氧树脂100份和丁酮200份加入三口烧瓶反应器，控制450r/min，加热35℃混合溶解后，加入磷钼酸0.8份，再滴加0.8份磷酸和100份丁酮的混合液，升温60℃，回流反应3.5h，冷却至室温，加入170份水，1450r/min下35min，加入2份碳酸锰、1份碳酸镍，搅拌下进一步化学键合，根据需要加入甲胺调节pH。
2、B组分：锌粉、铝粉100份按照4:1比例混合，常规除油后，无水乙醇洗涤，加入1:1乙二醇，4.5份硫酸高铈，室温下450r/min搅拌4h进行化学钝化，加入5份磷铁粉，0.5份白炭黑，加水30份，继续搅拌30min，加入5份聚乙二醇。
3、搅拌下，按照3：7将A组分缓慢倒入B中得到100份涂料，1450r/min30min，加入C组分3.5份聚丙烯酸酯，调节粘度，即得到涂料。
实施例5
1、A组分：分别将原料环氧树脂100份和丙酮100份加入三口烧瓶反应器，控制250r/min，加热30℃混合溶解后，加入磷钼酸1.5份，再滴加1.6份磷酸和100份丙酮的混合液，升温55℃，回流反应3h，冷却至室温，加入130份水，1450r/min下35min，加入1份碳酸锰、2份碳酸镍，搅拌下进一步化学键合，根据需要加入甲胺调节pH。
2、B组分：锌粉、铝粉100份按照6:1比例混合，常规除油后，无水乙醇洗涤，加入1:1乙二醇，2份硫酸高铈，室温下450r/min搅拌4h进行化学钝化，加入12份磷铁粉，1.2份白炭黑，加水20份，继续搅拌30min，加入8份聚乙二醇。
3、搅拌下，按照2：8将A组分缓慢倒入B中得到100份涂料，1450r/min30min，加入C组分4.5份缔合型聚氨酯，调节粘度，即得到涂料。
对照例1(CN 106398521 B实例3)
一种水性无铬达克罗涂料及其制备方法和使用方法，A组分：将鳞片状锌粉和铝粉混合，再加入分散剂、有机溶剂、水、消泡剂，搅拌分散均匀；B组分：将高锰酸钾、硫酸氧钛、磷酸二氢铝、硼酸、钼酸铵、水混合溶解；C组分：有机硅水解液；D组分为增稠剂。四组分按一定比例混合得到达克罗涂料，涂层经检验合格。称取锌粉20.0g；铝粉5.0g；乙二醇16.0g；op-10 5.5g；水23.0g；消泡剂0.25g，机械搅拌，均匀分散，制成A组分，待用；称取高锰酸钾0.5g、硫酸氧钛0.35g、磷酸二氢铝11g、硼酸6.0g、钼酸铵0.25g、硝酸铈0.05g，水40g，超声溶解，制成B组分，待用；称取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷22g，水19g，甲醇6.0g，50℃水浴条件下，磁力搅拌至无色透明，再滴加1mol/L的稀盐酸2.0g，密封水解12小时，制成C组分，待用；称取非离子聚氨酯缔合型增稠剂15.0g和白炭黑3.0g，搅拌均匀，待用。四个组分按质量比4:3.5:2.5:1混合，具体制备方法：A组分在300rmp持续搅拌条件下，B组分以2滴/秒的速度滴加到A组分中，滴加完后，继续搅拌60min；再将C组份加入A、B混合组分中，继续搅拌30min；再将D组分加入A、B、C混合组分中，继续搅拌1.5h，即得到水性无铬达克罗涂料。
该法制备的涂料有以下不足：1.仍然使用有机溶剂与涂料发展低VOC排放相悖；2.钝化剂的组成复杂且酸性大，增加了钝化反应之外的副反应，给最后调节pH带来麻烦；3.成膜物质采用有机硅，价格昂贵，不利于平衡涂料的性价比，4.A、B、C、D四组份混合的涂层与金属基体只是物理附着，无化学键合力。涂层硬度不佳，测试的耐腐蚀性能指标偏少(见表1)。
对照例2(CN 102277022 B实例5)
一种水性无铬达克罗涂液及其制备方法，A组分：锌粉30g、铝粉5g、聚乙二醇30ml、乙醇30ml、蒸馏水20ml、植酸2.5ml、钼酸钠3g；B组分：氯化锰15g、硼酸1g、丁二酸1g、蒸馏水30ml组成；C组分：KH-56020ml；D组分：羟甲基纤维素0.3g、蒸馏水10ml。制备方法：1.将锌粉30g、铝粉5g、聚乙二醇30ml、乙醇30ml均匀混合后，加入10ml蒸馏水反应5～10mim；2.然后将蒸馏水10ml、植酸2.5ml、钼酸钠3g均匀混合，加入步骤1所制备的锌铝粉混合体系反应1～2h，制得A组分；3.将氯化锰15g、硼酸1g、丁二酸1g、蒸馏水30ml混合，制得B组分；4.将C组分加入到B组分中反应1～2h；5.羟甲基纤维素0.3g、蒸馏水10ml混合制得D组分；6.将步骤4制得的B、C混合体系与D组分同时加入到A组分中，制得最终涂液。
对照例2虽然采用水性配方，但是，1.采用植酸、钼酸钠为钝化剂，价格昂贵；2.成膜剂锰盐、成膜助剂为硅烷偶联剂，价格昂贵，成膜的质量远远不及有机树脂；3.涂层与金属基体无化学键合作用。涂层性能指标只测试三项(见表1)。
本涂料应用实施例
将上述涂料均匀涂敷在打磨后的3cm×5cm马口铁片上，待自然干燥后，90℃下烘烤15min，将其置于260-280℃的马弗炉中进行高温固化30min后，取出马口铁片，得到平整均匀涂层。按照达克罗涂层检验法测试方法进行性能测试，结果如表1。
表1金属防腐涂料应用性能测试结果
Figure BDA0002767479330000071
从上述金属防腐涂料应用性能测试结果可见，本发明的涂料具备以下优势：1.较低VOC排放；2.钝化剂只有一种，高效无副反应，钝化后形成的三价铈也是一种提高涂层耐蚀性的组分；3.成膜物质为磷酸与环氧树脂的化学键合物，价廉易得；同时采用磷铁粉部分替代昂贵的锌粉，还加入涂层增强剂，提高涂层性能的同时也降低了成本，因此具有高的性价比；4.成膜物质含有磷，易于与金属基体发生化学键合作用，再加上有机附着，结合力增强，保护作用更强。涂层硬度和耐冲击物理性能优异，耐腐蚀性能各项指标佳。

Claims (4)

1.一种化学键合型金属防腐水性涂料，其特征在于，包括以下原料和重量份组成：包括A组分、B组分和C组分：
A组分：环氧树脂100份，键合物0.8-2.0份，有机溶剂200-350份，催化剂0.8-1.5份，水100-200份，碳酸盐混合物1.5-4份，pH调节剂适量；
B组分：混合金属粉100份，分散剂100份，钝化剂1.5-4.5份，磷铁粉10-20份，白炭黑1-2份，水10-30份，聚乙二醇7-10份，六偏磷酸钠1.5份，OP-10 5-20份；
C组分：增稠剂1-5份；
A组分中所述键合物为正五价磷化合物，能在短时间完成磷-环氧树脂的化学键合；键合物为正磷酸、聚磷酸、焦磷酸、五氧化二磷中一种以上；
A组分中所述有机溶剂为丙酮、丁酮、甲基吡咯烷酮、无水乙醇中的一种；
A组分中所述催化剂为三聚磷酸二氢铝、磷钼酸、磷钨酸中的一种；
A组分中所述加入水的用量为环氧树脂质量的1-2倍；
A组分中所述碳酸盐为碳酸锰和碳酸镍的混合物，碳酸锰与碳酸镍的质量比为1:0.5-3，加入总量为环氧树脂质量的1-4%；
A组分中所述pH调节剂为乙醇胺类或甲胺类；
A组分中所述混合金属粉为锌粉和铝粉片状颗粒，锌粉和铝粉按照4-7:1混合；
A组分中所述环氧树脂的环氧值为0.2-0.54mol/100g，环氧树脂为E5、E44、E20 中的一种；
B组分中所述分散剂为聚乙二醇200或400；
B组分中所述钝化剂为硫酸高铈；
B组分中所述分散剂、OP-10、六偏磷酸钠的质量加入量分别为锌粉质量的2-20%；
C组分中所述增稠剂为缔合型聚氨酯、羧甲基纤维钠CMC、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯中一种以上，增稠剂的加入量为A、B组分混合总质量的1-5%。
2.根据权利要求1所述化学键合型金属防腐水性涂料，其特征在于， B组分中所述钝化剂硫酸高铈，硫酸高铈用量为锌粉、铝粉总质量的1-5%。
3.根据权利要求1所述化学键合型金属防腐水性涂料，其特征在于，B组分中所述磷铁粉加入量为锌粉质量的10-20%，白炭黑加入量为锌粉质量的0.5-2%。
4.根据权利要求1所述一种化学键合型金属防腐水性涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）A组分制备：将原料环氧树脂和有机溶剂分别加入三口烧瓶反应器，控制低速搅拌，加热35±5℃混合溶解后，加入催化剂，再滴加正五价磷化合物和溶剂的混合液，升温至反应温度，回流反应一定时间，冷却至室温，加入水，高速搅拌一段时间，加入碳酸盐，低速搅拌下进一步化学键合，根据需要加入pH调节剂；
（2）B组分制备：混合金属粉100份，常规除油后，无水乙醇洗涤，加入1:1乙二醇，硫酸高铈钝化剂，室温下低速搅拌3-4h进行化学钝化，加入磷铁粉、白炭黑，加入分散剂，加水10-30份，继续搅拌20-30min；
（3）涂料制备：搅拌下，将A组分缓慢倒入B中得到100份涂料，高速搅拌20-30min，最后加入C组分混合均匀，即得到涂料；
步骤(1)中所述回流反应的时间是2.5-3.5小时；
步骤(1)中所述低速搅拌为250-450r/min；
步骤(1)和（3）中所述高速搅拌为1500-1700r/min，反应温度为50-60℃；
步骤(3)中所述A、B组分质量比为：10-30:70-90。
CN202011238138.7A 2020-11-09 2020-11-09 一种化学键合型金属防腐水性涂料及其制备方法 Active CN112574638B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011238138.7A CN112574638B (zh) 2020-11-09 2020-11-09 一种化学键合型金属防腐水性涂料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011238138.7A CN112574638B (zh) 2020-11-09 2020-11-09 一种化学键合型金属防腐水性涂料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112574638A CN112574638A (zh) 2021-03-30
CN112574638B true CN112574638B (zh) 2021-12-28

Family

ID=75122540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011238138.7A Active CN112574638B (zh) 2020-11-09 2020-11-09 一种化学键合型金属防腐水性涂料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112574638B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113199021B (zh) * 2021-04-09 2022-12-13 宁波职业技术学院 一种建筑材料用高性能镁合金复合粉体及其制备方法
CN114059055A (zh) * 2021-11-12 2022-02-18 常州硕和机械有限公司 一种汽车空调压缩机表面防腐处理的方法
CN115287642B (zh) * 2022-07-11 2023-12-05 重庆艾普防腐技术有限公司 一种水性富锌漆用锌/铝粉析氢抑制钝化剂及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1293590A1 (en) * 2001-04-24 2003-03-19 Nikko Materials Company, Limited Water-based treating agent for metal surface
CN107964351A (zh) * 2017-09-28 2018-04-27 永星化工(上海)有限公司 一种水性复合锌铝防腐涂料

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3800376B2 (ja) * 1997-10-24 2006-07-26 大日本塗料株式会社 亜鉛末含有水系組成物

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1293590A1 (en) * 2001-04-24 2003-03-19 Nikko Materials Company, Limited Water-based treating agent for metal surface
CN107964351A (zh) * 2017-09-28 2018-04-27 永星化工(上海)有限公司 一种水性复合锌铝防腐涂料

Also Published As

Publication number Publication date
CN112574638A (zh) 2021-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112574638B (zh) 一种化学键合型金属防腐水性涂料及其制备方法
CN101747825B (zh) 一种环保无溶剂带水带锈防腐涂料
CN101258266B (zh) 用于处理金属表面的低温固化的不含铬的组合物以及使用该组合物的金属板
CN101525505A (zh) 一种水性复合鳞片状锌铝重防腐涂料及其制备方法
CN114410221B (zh) 一种低温固化环保型水性无铬锌铝涂料制备方法
CN102409325A (zh) 环保型耐腐蚀无铬化学转化液及化学转化膜的制备方法
CN102618133A (zh) 一种金属用耐高温和强耐蚀的水性烤漆及其制备方法
CN1290940C (zh) 一种耐蚀性能提高了的金属防腐涂料
CN106833044A (zh) 一种水性环保型金属防腐涂料及其制备方法
CN105885644B (zh) 一种防锈涂料及其制备方法
CN108912952B (zh) 一种液体石油树脂改性的水性环氧重防腐底漆及其制备方法
CN109778159A (zh) 一种以磷钼酸作为钝化剂的无铬锌铝防腐涂料
CN111334146B (zh) 一种长效防腐的水性冷涂锌涂料及其制备方法
CN110343412A (zh) 多磷酸铝钙防锈颜料及其制备方法
CN104356938A (zh) 一种无铬水性金属防腐涂料及制备方法
CN105017921B (zh) 一种油性改水性环氧防锈底漆及其制备方法
CN101619196B (zh) 一种不含苯类溶剂的耐高温无机硅酸锌车间底漆及其制备方法
CN109722085A (zh) 一种水性无铬达克罗涂料及其制备方法
CN111117311A (zh) 一种含有硼酸酯和/或铝酸酯的水性锌铝涂料
CN116445078A (zh) 一种用于汽车紧固件的无铬防腐涂层及其制备方法
CN102838929B (zh) 纳米改性无铬锌铝涂料及其制备方法
CN113445035B (zh) 一种锌粉的钝化方法
CN103613967A (zh) 一种新型磁性环氧底漆及其制备方法
CN103602214A (zh) 一种环氧磁漆及其制备方法
CN110982385A (zh) 一种蓄热储罐内防腐专用耐温涂料

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230909

Address after: 100000 rooms 1801b, 1802a and 1802b, 18 / F, building 19, Wangjing Dongyuan seventh district, Chaoyang District, Beijing

Patentee after: Beijing Odyssey Chemicals Co.,Ltd.

Address before: 230000 floor 1, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province

Patentee before: Dragon totem Technology (Hefei) Co.,Ltd.

Effective date of registration: 20230909

Address after: 230000 floor 1, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province

Patentee after: Dragon totem Technology (Hefei) Co.,Ltd.

Address before: 530006 No.188, Daxue East Road, Nanning City, Guangxi Zhuang Autonomous Region

Patentee before: GUANGXI UNIVERSITY FOR NATIONALITIES