CN113122078A - 一种带锈转锈水性金属底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种带锈转锈水性金属底漆，所述带锈转锈水性金属底漆包括聚偏二氯乙烯‑丙烯酸共聚物、单宁酸和缓蚀剂；其中，所述缓蚀剂选自膦酰基羟基乙酸、亚乙基二胺四甲叉膦酸的至少一种。本发明所公开的带锈转锈水性金属底漆产品不含烷基酚聚氧乙烯醚，低VOC，对环境友好；本发明主要通过聚偏二氯乙烯‑丙烯酸共聚物、转锈辅助剂和缓蚀剂三者协同作用，延缓金属的腐蚀，具有优异的耐湿热性，能有效增加底漆和金属表面的接触面积，增强底漆的附着能力。经带锈转锈水性金属底漆处理后的金属表面的锈层无需经过除锈处理，可直接带锈进行涂装。

Description

一种带锈转锈水性金属底漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体地涉及一种带锈转锈水性金属底漆及其制备方法。

背景技术

据统计，全世界每年因腐蚀而损失的金属约为金属年产量的20％以上，由此带来的经济损失约10000亿美元。我国每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的4％，超过了火灾、风灾和地震造成的损失的总和。至少达二百亿元。金属腐蚀导致的损失如此严重，特别是钢铁的防腐蚀日益引起人们的关注，其中防止金属腐蚀最有效、最常用的方法之一是在金属表面涂敷防腐蚀涂层。目前用于钢结构产品上的涂料主要采用有机溶剂型涂料，有机溶剂型涂料中含有大量挥发性有机化合物(简称VOC)，大多数VOC为易燃、易爆的有毒物质，其中包含有多种致癌物质，它会伤害人的肝脏、肾脏、大脑、神经系统，刺激眼睛和呼吸道，使皮肤过敏，使人产生头痛、咽痛与乏力，对人类生态环境造成了严重影响。随着各国环保法规对挥发性有机化合物的限制，目前涂料的研究主要向着绿色环保型涂料方向发展。作为环境友好型涂料的水性涂料，其中含有的VOC的含量非常低，因而钢结构产品的涂装将朝着环保的水性涂料方向发展，但是目前市场上常见的水性涂料涂装后形成的涂层还无法达到溶剂型涂料涂装后形成的涂层的性能要求，无法满足使用要求。

另外，在涂装过程中，由于钢结构产品属于易锈蚀产品，因而在对钢结构产品涂装前需对锈蚀的钢结构产品进行抛丸或喷砂等除锈处理，而后再对钢结构产品进行涂装，抛丸或喷砂处理会产生粉尘污染，施工环境十分恶劣，此外受施工条件限制，除锈后的钢结构产品如若不能及时涂装，则易出现二次生锈问题，这样就需再次对生锈的钢结构产品进行除锈处理，大大增加了施工人员的工作量，成本及能耗均较高。随着环保问题成为人们日益关注的焦点，世界各国相继制定了一系列环保法规、法律和准则，限制了含有机溶剂和重金属颜、填料的防锈涂料的应用，促使全球涂料业向低毒/无毒、对环境影响最小的方向发展。所以开发一种低VOC水性带锈转锈金属底漆的工作迫在眉睫。

带锈转锈涂料是一种可直接涂刷在存在一定残余锈蚀钢铁表面的重防腐涂料，它能使残锈稳定钝化或转化，从而将活泼的锈蚀产物转化为稳定无害的物质，并成为漆膜的一部分。带锈转锈涂料简化了传统涂料涂装前的表面处理程序，大大降低了涂装成本和对环境及施工人员的危害，其防锈性能也优于常规的防腐蚀涂料，目前低表面处理带锈转锈涂料及其配套中涂漆已成为重防腐涂料研究的热点和重点。

CN201310538722.8的发明专利中介绍了一种新型带锈转锈涂料，其将络合单体、高效阻隔单体及粘结单体经自由基共聚制备合成树脂乳液，再由合成树脂乳液制成涂料，其具有保护金属表面，附着力强，并生成新的稳定性的保护层，且节约成本和施工时间，环境污染也较小，耐气候老化、耐光老化以及耐化学腐蚀能力强等优点，然而对于存在活性有害杂质和厚度较大的锈层包覆起来具有一定的困难，容易发生返锈。CN201410151441.1的发明专利中介绍了一种耐候带锈转锈涂料，其具有环境污染小，耐气候老化、耐光老化和耐化学腐蚀能力强等特点，然而其转锈剂主要由磷酸组成，磷酸是强酸，它在溶解钢铁表面的铁锈后可能会进一步腐蚀锈层下面的铁；另外，含磷酸的产品的排放问题也值得关注，因为磷酸若排放至水中会引起富营养化，造成严重的环境污染。CN201410125837.9的发明专利中介绍了一种可带锈涂装的无溶剂环氧防锈涂料，其甲组分由环氧树脂、活性稀释剂、防锈颜填料、填料以及助剂组成，具有可提高涂层与带锈钢基材的附着能力、方法工艺简单，适宜工业化生产，可推广应用于其它重防腐部位等特点，但因其主要靠活性颜料水解产生的杂多酸根离子螯合锈层因此需要较长的时间才能达到锈层的稳定，同时涂膜的快速干燥对活性颜料作用的发挥有一定的限制。CN201711327754.8的发明专利中介绍了一种水性带锈转锈底漆涂料，其由A组份和B组份混合均匀而成，具有环保、附着力好、耐酸性、耐碱性、耐盐雾腐蚀以及使用寿命长的特点。但其添加成膜助剂及(重)铬酸盐，环保性差。CN201510645077.9的发明专利中介绍了一种环保低碳自转锈涂料，其由混合溶液和去离子水组成，其产品优点是：在涂装前无需对钢结构产品进行除锈，且涂装后形成的惰性涂层的性能达到溶剂型涂料形成的涂层的性能，满足使用需求。但其添加的物质亚硝酸钠，具有致癌性，不利于人体健康。

发明内容

本发明目的是提供一种带锈转锈水性金属底漆及其制备方法，满足国家对涂料从溶剂型向水性过度的总体要求，并克服现有水性技术中的不足。

本发明的一个技术目的在于提供一种带锈转锈水性金属底漆。

一种带锈转锈水性金属底漆，所述带锈转锈水性金属底漆包括聚偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物、单宁酸和缓蚀剂；

其中，所述缓蚀剂选自膦酰基羟基乙酸、亚乙基二胺四甲叉膦酸的至少一种。

进一步地，所述带锈转锈水性金属底漆还包括润湿剂、消泡剂、矿物质的至少一种。

进一步地，所述聚偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物的固含量为58-62wt％。

进一步地，所述润湿剂为炔二醇类润湿剂。

进一步地，所述消泡剂选自有机硅类、丙烯酸酯类、炔二醇类的至少一种。

进一步地，所述矿物质选自镁铁锂电气石粉、钙镁电气石粉、钠锰电气石粉、布格电气石粉的至少一种。

所述矿物质具有自发电极性，产生的静电场对金属离子和杂质具有吸附作用，配合转化效应，可以更好的保护金属基材。

进一步地，所述带锈转锈水性金属底漆包括质量分数如下的成分：

本发明的另一个技术目的在于提供上述带锈转锈水性金属底漆的制备方法，包括如下步骤：

S1.将单宁酸在水中分散，形成混合液；

S2.将聚偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物、缓蚀剂在水中混匀，然后加入所述混合液，分散。

进一步地，上述带锈转锈水性金属底漆的制备方法，还包括如下步骤：

S3.向所述步骤S2所得产物中加入矿物质，分散。

本发明有益效果在于：

(1)本发明所公开的带锈转锈水性金属底漆不添加致癌物亚硝酸盐，也不添加可挥发性VOC成膜助溶剂，并且也不添加产生反应气体并有强腐蚀性的磷酸。所得产品带锈转锈水性金属底漆不含烷基酚聚氧乙烯醚，具有低VOC、对环境友好的特点。

(2)本发明主要通过聚偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物、单宁酸和缓蚀剂三者协同作用，延缓金属的腐蚀，并且与金属表面的锈层发生转化反应，从而生成一种螯合物。该螯合物对湿气具有极低的阻隔性，且具有优异的耐湿热性，能有效增加底漆和金属表面的接触面积，增强底漆的附着能力。经带锈转锈水性金属底漆处理后的金属表面的锈层无需经过除锈处理，可直接带锈进行涂装。

具体实施方式

本发明实施例所记载的内容中，除非特别说明，所有成分均为市售常见材料。

本发明实施例和对比例中所用聚偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物牌号为Permax 805，固含量为58-62wt％，pH值为1-3；

所用润湿剂为炔二醇类润湿剂，牌号为Surfynol 104E；

所用消泡剂为聚硅氧烷类有机硅消泡剂，牌号为BYK-024；

所用单宁酸，牌号为TA-81；

所用缓蚀剂为膦酰基羟基乙酸，牌号为HPA-156；

所用矿物质为电气石粉，牌号为DQF-2000；

实施例1

一种带锈转锈水性金属底漆包括质量分数如下的成分：

所述带锈转锈水性金属底漆的制备方法，包括如下步骤：

S1.在高速分散机中，按上述质量分数，将单宁酸溶于一部分的去离子水(约占去离子水总质量的1/2)中，40-45℃下分散20min至透明状态，形成混合液；

S2.在高速分散机中，按上述质量分数，将聚偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物、缓蚀剂、润湿剂、消泡剂溶于剩余质量的去离子水中分散20min，然后加入所述混合液，分散15min；

S3.按上述质量分数，向步骤S2所得产物中加入电气石粉，继续分散30min，得到最终产物。

实施例2

一种带锈转锈水性金属底漆包括质量分数如下的成分：

所述带锈转锈水性金属底漆的制备方法，包括如下步骤：

S1.在高速分散机中，按上述质量分数，将单宁酸溶于一部分的去离子水(约占去离子水总质量的1/2)中，40-45℃下分散20min至透明状态，形成混合液；

S2.在高速分散机中，按上述质量分数，将聚偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物、缓蚀剂、润湿剂、消泡剂溶于剩余质量的去离子水中分散20min，然后加入所述混合液，分散15min；

S3.按上述质量分数，向步骤S2所得产物中加入电气石粉，继续分散30min，得到最终产物。

实施例3

一种带锈转锈水性金属底漆包括质量分数如下的成分：

所述带锈转锈水性金属底漆的制备方法，包括如下步骤：

S1.在高速分散机中，按上述质量分数，将单宁酸溶于一部分的去离子水(约占去离子水总质量的1/2)中，40-45℃下分散20min至透明状态，形成混合液；

S2.在高速分散机中，按上述质量分数，将聚偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物、缓蚀剂、润湿剂、消泡剂溶于剩余质量的去离子水中分散20min，然后加入所述混合液，分散15min；

S3.按上述质量分数，向步骤S2所得产物中加入电气石粉，继续分散30min，得到最终产物。

实施例4

一种带锈转锈水性金属底漆包括质量分数如下的成分：

所述带锈转锈水性金属底漆的制备方法，包括如下步骤：

S1.在高速分散机中，按上述质量分数，将单宁酸溶于一部分的去离子水(约占去离子水总质量的1/2)中，40-45℃下分散20min至透明状态，形成混合液；

S2.在高速分散机中，按上述质量分数，将聚偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物、缓蚀剂、润湿剂、消泡剂溶于剩余质量的去离子水中分散20min，然后加入所述混合液，分散15min；

S3.按上述质量分数，向步骤S2所得产物中加入电气石粉，继续分散30min，得到产物。

实施例5

实施例5与实施例1的原料种类、原料质量分数、制备方法均相同，唯一区别在于不添加矿物质。

对比例1

对比例1与实施例1的原料种类、原料质量分数、制备方法均相同，唯一区别在于对比例1不添加单宁酸。

对比例2

对比例2与实施例1的原料种类、原料质量分数、制备方法均相同，唯一区别在于对比例2不添加缓蚀剂。

对比例3

对比例3与实施例1的原料种类、原料质量分数、制备方法均相同，唯一区别在于对比例3不添加单宁酸、缓蚀剂以及矿物质。

测试例

对实施例1-5和对比例1-3中所得样品，进行如下测试，

其中，样品的

干燥时间测试参照国家标准GB/T1728-79；

划格法附着力性能测试参照国家标准GB/T9286-1998；

耐水性能测试参照国家标准GB/T1733-1993；

耐碱以及耐盐水性能测试参照国家标准GB/T1763-1989；

耐打磨性能参照国家标准GB/T1770-1979；

耐盐雾性能参照国家标准GB/T1771-2007。

所得结果如下表1所示。

表1实施例1-5、对比例1-3中样品的性能参数

由表1可知，本发明主要成膜物为聚偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物，可提供良好的附着力。若缺少单宁酸、缓蚀剂中，缺少任何一种或多种，都会对最终性能形成影响。单宁酸可参与铁锈的化学反应；缓蚀剂可有效保护基材表面，防止与水接触后发生进一步的腐蚀。进一步地，本发明中的矿物质具有自发电极性，产生的静电场对金属离子和杂质具有吸附作用。各种物质协同作用，配合成膜物质，延缓金属的腐蚀，并且与金属表面的锈层发生转化反应，从而生成一种螯合物，对湿气具有极低的阻隔性，具有优异的耐湿热性，能有效增加底漆和金属表面的接触面积，增强底漆的附着能力。经带锈转锈水性金属底漆处理后的金属表面的锈层无需经过除锈处理，可直接带锈进行涂装。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本发明作出任何形式上和实质上的限制。本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更改、修饰与演变的同等变化均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所做的任何等同变化的更改、修饰与演变等均在本发明的由权利要求界定的范围内。

Claims (9)

1.一种带锈转锈水性金属底漆，其特征在于，所述带锈转锈水性金属底漆包括聚偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物、单宁酸和缓蚀剂；

其中，所述缓蚀剂选自膦酰基羟基乙酸、亚乙基二胺四甲叉膦酸的至少一种。

2.根据权利要求1所述带锈转锈水性金属底漆，其特征在于，所述带锈转锈水性金属底漆还包括润湿剂、消泡剂、矿物质的至少一种。

3.根据权利要求1所述带锈转锈水性金属底漆，其特征在于，所述聚偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物的固含量为58-62wt％。

4.根据权利要求2所述带锈转锈水性金属底漆，其特征在于，所述润湿剂为炔二醇类润湿剂。

5.根据权利要求2所述带锈转锈水性金属底漆，其特征在于，所述消泡剂选自有机硅类、丙烯酸酯类、炔二醇类的至少一种。

6.根据权利要求2所述带锈转锈水性金属底漆，其特征在于，所述矿物质选自镁铁锂电气石粉、钙镁电气石粉、钠锰电气石粉、布格电气石粉的至少一种。

7.根据权利要求2所述带锈转锈水性金属底漆，其特征在于，所述带锈转锈水性金属底漆包括质量分数如下的成分：

8.根据权利要求1-7任一项所述带锈转锈水性金属底漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将单宁酸在水中分散，形成混合液；

S2.将聚偏二氯乙烯-丙烯酸共聚物、缓蚀剂在水中混匀，然后加入所述混合液，分散。

9.根据权利要求8所述带锈转锈水性金属底漆的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S3.向所述步骤S2所得产物中加入矿物质，分散。