CN113150660A - 一种防锈的醇酸底漆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防锈的醇酸底漆，按照质量份数计算，其原料包括滑石粉5～10份、有机溶剂10～30份、膨润土0.3～0.8份、植物油20～30份、多元醇10～20份、多元酸10～15份，黄丹0.001～0.001份、金属盐5～10份；多元酸包括1,3,5‑苯三甲酸或其衍生物，且1,3,5‑苯三甲酸或其衍生物占多元酸的质量百分比不低于85％；金属盐包括钼盐、锰盐、钒盐、钨盐、锆盐中的至少一种。与传统的红丹防锈漆相比，本发明提供的防锈的醇酸底漆不需要依赖高含量的铅达到防锈的目的，其防锈活性成分可选自钼盐、锰盐、钒盐、钨盐、锆盐，这些金属盐，安全性得到显著的提高。

Description

一种防锈的醇酸底漆
技术领域
本发明属于化工涂料领域，具体地，涉及一种防锈的醇酸底漆。
背景技术
底漆，就是直接涂装在经过表面处理的本身部件表面上的第一道涂料，它是 整个涂层的开始。设计上要求底漆与底材应有良好的附着力，与上面的中涂或面 漆具有良好的配套性，还必须具备良好的防腐性、防锈性、耐油性、耐化学品性 和耐水性。
防锈底漆一般由醇酸树脂、防锈颜料、体质颜料、催干剂、有机溶剂等组成， 其防锈功能主要通过防锈颜料发挥作用。传统防锈油漆，虽有其优点，但需要以 破坏环境为代价，来获取自身效益。如红丹防锈漆，虽然防锈质量比较好，但由 于铅含量高，在施工和铲除旧的红丹漆及焊接时易产生毒物，对施工人员伤害大， 且难以治愈。被铲下的红丹漆或喷出洒落在地上的红丹漆，渗透在地里或流到江 河里会污染水质，且对人的身体不好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防锈的醇酸底漆，以提高防锈底漆的安全性、优 化防锈底漆的防锈效果。
根据本发明的一个方面，提供一种防锈的醇酸底漆：按照质量份数计算，其 原料包括滑石粉5～10份、有机溶剂10～30份、膨润土0.3～0.8份、植物油20～30 份、多元醇10～20份、多元酸10～15份，黄丹0.001～0.001份、金属盐5～10份； 多元酸包括1,3,5-苯三甲酸或其衍生物，且1,3,5-苯三甲酸或其衍生物占多元酸 的质量百分比不低于85％；金属盐包括钼盐、锰盐、钒盐、钨盐、锆盐中的至少 一种。1,3,5-苯三甲酸络合钼盐、锰盐、钒盐、钨盐、锆盐具有良好络合作用， 使金属颗粒规整有序地分散在漆料中，将该漆料涂装在钢材表面，能够性能均匀 密致的金属防锈膜，能够对钢材起到优异的防锈效果。同时，与传统的红丹防锈 漆相比，本发明提供的防锈的醇酸底漆不需要依赖高含量的铅达到防锈的目的， 其防锈活性成分可选自钼盐、锰盐、钒盐、钨盐、锆盐，使得具有防锈功能的底 漆的安全性得到显著的提高。另一方面，1,3,5-苯三甲酸中含有三个均匀分布的 羧基，能够作为醇酸缩聚的单体参与成酯反应，能够起到交联剂的作用，提高醇 酸树脂的交联度。
优选地，1,3,5-苯三甲酸为三嗪类1,3,5-苯三甲酸，其结构式为
Figure BDA0002887485430000021
本发明所采用的1,3,5-苯三甲酸属于三嗪类多元酸， 具有紫外吸收活性，一部分的三嗪类多元酸可以作为聚合单体与其它树脂单体发 生聚合酯化反应，从而将具有紫外吸收活性的三嗪环引入成膜树脂的分子结构中， 使三嗪环在漆料中均匀、稳定地分布，从而形成的漆料本身即具有优异的耐紫外 性能。
优选地，R1的结构为
Figure BDA0002887485430000022
和/或，R2的结构为
Figure BDA0002887485430000023
在具备上述分子结构的1,3,5-苯三甲酸中，苯环上位于 三嗪环邻位上得羟基与氮原子或氧原子形成一螯合环，在吸收紫外线辐射后，氢 键断裂发生分子异构，分子再将能量以无害的热能或其他能量形式散发出去，分 子重新复原，醇酸树脂的网状结构不会被破坏。
优选地，R11、R12、R13、R14中至少一个为羟基；R21、R22、R23、R24 中至少一个为羟基。可以采用间二苯酚取代卤代三嗪以制备具备上述分子结构的 三嗪类多元酸，作为原料的间二苯酚的邻位具备较高的反应活性，在取代反应中 能够提高在酚羟基的邻位上接枝三嗪环的几率，从而提高目标产物的产率。
优选地，有机溶剂为二甲基二酰胺。在二甲基二酰胺中，1,3,5-苯三甲酸及 其衍生物能够发挥良好的金属络合效果。
优选地，按照质量份数计算，醇酸底漆的组分还包括催干剂0.8～1.2份，催 干剂由环烷酸铅、环烷酸锌和环烷酸钙按照环烷酸铅：环烷酸锌：环烷酸钙＝ 90:1～5:1～5的质量比复配而成。
优选地，金属盐包括钼酸铵。采用钼酸铵作为本发明提供的醇酸底漆中所含 有的金属盐，能够使醇酸底漆具备优异的防锈效果。
优选地，植物油为亚麻油。
优选地，上述防锈的醇酸底漆按照以下步骤制备按照如下方法制备：步骤一， 将金属盐和多元酸溶于有机溶剂中形成反应液，搅拌2～5小时，将反应液升温至 80～120℃，保温10～15小时，制得的浆料为组分A；步骤二，将植物油和多元醇 混合，得到组分B；步骤三，向组分B中加入组分A，使由此形成的反应体系中 的植物油、多元醇和多元酸作为聚合单体，依次经过醇解反应、交联共聚反应， 制得预制漆料；步骤四，将原料中剩余的物料添加到预制漆料中，混匀，过筛。 在步骤一中，利用含有1,3,5-苯三甲酸或其衍生物的多元酸络合金属盐从而使金 属颗粒有序、均匀地分布于组分A中。在步骤二中，以1,3,5-苯三甲酸或其衍生 物作为聚合单体，与其它树脂单体通过交联聚合形成具有一定网状结构的醇酸树 脂，以该醇酸树脂作为醇酸底漆的主要成膜物质。上述步骤中所采用的多元酸中 含有的1,3,5-苯三甲酸或其衍生物可以为多官能团化合物，其与金属盐形成络合 物后可以通过参与缩聚酯化反应，成为交联网络中的节点，使作为防锈活性组分 的金属盐均匀地分布在成膜组分中，所形成的漆料相容性好，质地均匀。
优选地，预制漆料按照以下步骤制备：S1.向所述组分B中通入CO2；S2. 使所述组分B升温至80～120℃，向所述组分B中加入所述黄丹；S3.使所述S2 形成的反应液升温至220～250℃，保温20～40分钟；S4.待所述S3形成的反应液 的温度降至180～210℃，向其中加入所述组分A，回流脱水1～3小时；S5.使所 述S4形成的反应液升温至220～250℃，保温2～5小时。作为主要聚合单体的植 物油、多元醇、多元酸按上述的投料比例、按照上述步骤所制得的醇酸树脂的软 硬段之比适宜，由该醇酸树脂所形成的漆膜能够兼具良好的韧性和硬度。
具体实施例方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中 的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分 的实施例，而不是全部的实施例。
以对羟基苯甲酸、三氯均三嗪、间二苯酚作为原料，按照如下合成路线制备 以下实施例中所采用的
Figure BDA0002887485430000041
(标记为：化合物 Ⅰ)：
Figure BDA0002887485430000051
以下实施例中涉及的涂料涂膜性能测试所采用的测试方法如表1所示。
表1涂料性能测试
Figure BDA0002887485430000052
Figure BDA0002887485430000061
实施例1
1.制备醇酸底漆
本实施例用于制备醇酸底漆的配方组成如表2所示，通过选择不同种类的多 元酸参与醇酸底漆的制备，以构建4组处理组，具体的标记及对应的设置方式为： 处理ⅠA，采用化合物Ⅰ作为表2提供的配方中的多元酸，参与醇酸底漆的配制； 处理ⅡA，采用2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪作为表2提供的配方中的多元 酸，参与醇酸底漆的配制；处理ⅢA，采用均苯三甲酸作为表2提供的配方中的 多元酸，参与醇酸底漆的配制；处理ⅣA，采用邻苯二甲酸酐作为表2提供的配 方中的多元酸，参与醇酸底漆的配制。
表2本实施例用于配制醇酸底漆的配方组成
Figure BDA0002887485430000062
Figure BDA0002887485430000071
各处理组分别根据表2完成用于制备醇酸底漆的备料工作后，按照以下步骤制备醇酸底漆：
步骤一，将钼酸铵和化合物Ⅰ溶于DMF形成反应液，搅拌3小时，将反应 液升温至100℃，保温12小时，制得的浆料为A组分；
步骤二，向二甲苯中添加亚麻油和三羟甲基丙烷，混合至均匀，制备组分B：
步骤三，配制预制漆料：
S1.向组分B中持续通入CO2；
S2.在搅拌条件下，使组分B升温至100℃，向其中加入黄丹；
S3.使S2形成的反应液升温至230℃，保温0.5小时；
S4.待S3形成的反应液的温度降至200℃，在800r/min的搅拌下，向反应液 中缓慢加入组分A，回流脱水1.5小时；
S5.使反应液升温至230℃，保温3小时左右，至酸值达到25mgKOH/g以下， 粘度(涂-4,25℃)达到100～200s，得到预制漆料；
S6.待所得预制漆料的温度降至80℃以下，过筛，备用。
步骤三，调漆：
将预制漆料与滑石粉、膨润土混匀，过筛，包装。
2.涂料性能测试
对本实施例各处理组所配制的金属闪光漆进行性能测试，需要进行涂膜性能 测试的项目按照国家标准《GB/T1727漆膜一般制备法》制备涂膜样板，进行相 应的测试。测试结果如表3所示。在本实施例所设置的4组处理组中，处理ⅠA 和处理ⅢA制备的醇酸底漆的漆料质地明显更均匀，漆料中没有出现明显的团聚 物或沉淀物，由此所形成的漆膜也明显更为光滑平整，所具备的防腐蚀性能也更 加优异。导致上述情况的原因可能是，处理ⅠA和处理ⅢA用于制备醇酸树脂的 多元酸都具有1,3,5-苯三甲酸的结构，具有该结构的多元酸能够与钼酸铵形成配 合物，有利于钼酸铵在漆料中的均匀分散，减少团聚物或沉淀物的产生，而钼酸 铵作为漆料中的活性防腐蚀物料，其均匀分散有利于提高醇酸底漆的防腐蚀性能。 处理ⅠA和处理ⅡA用于制备醇酸树脂的多元酸中皆含有三嗪环结构，三嗪类物 质的使用提高了醇酸底漆的硬度，然而，通过综合比对处理ⅠA和处理ⅡA的醇 酸底漆的性能指标，两者在耐冲击性和耐紫外特性上依然存在明显的差别，与处 理ⅡA相比，处理ⅠA所采用的多元酸具有更多的成膜官能团，所形成的漆膜的 交联度更高，有利于提高漆膜的耐冲击性，另一方面，化合物Ⅰ的应用也能够有 效地提高漆料的耐紫外特性。
表3实施例1的涂料性能测试
Figure BDA0002887485430000081
实施例2
本实施例以实施例1的处理ⅠA所采用的醇酸底漆配方以及制漆操作步骤为 基础，按照以下方式构建本实施例的3组处理组：处理ⅠB，采用的醇酸底漆配 方以及制漆操作步骤与实施例1的处理ⅠA严格保持一致；处理ⅡB，参照实施 例1的处理ⅠA所采用的配方和制漆操作步骤制备醇酸底漆，与处理ⅠA构成的 区别仅在于，采用相同质量份数的二甲苯替换DMF用于配制制漆过程中应用的 组分A；处理ⅢB，参照实施例1的处理ⅠA所采用的配方和制漆操作步骤制备 醇酸底漆，与处理ⅠA构成的区别仅在于，采用相同质量份数的醋酸丁酯替换 DMF用于配制制漆过程中应用的组分A。
2.涂料性能测试
对本实施例各处理组所配制的金属闪光漆进行性能测试，需要进行涂膜性能 测试的项目按照国家标准《GB/T1727漆膜一般制备法》制备涂膜样板，进行相 应的测试。测试结果如表4所示。用于配制组分A的容易也会对醇酸底漆的性 能产生一定的影响，本实施例通过设置3组处理组制备醇酸底漆，采用DMF作 为制备组分A的有机溶剂，有利于钼酸铵在组分A中的分散，进而使醇酸底漆 体现出更为优异的耐冲击性和耐腐蚀性。
表4实施例2的涂料性能测试
Figure BDA0002887485430000091
实施例3
1.制备醇酸底漆
本实施例以实施例1的处理ⅠA所采用的醇酸底漆配方以及制漆操作步骤为 基础，按照以下方式构建本实施例的3组处理组：处理ⅠC，采用的醇酸底漆配 方以及制漆操作步骤与实施例1的处理ⅠA严格保持一致；处理ⅡC，参照实施 例1的处理ⅠA所采用的配方和制漆操作步骤制备醇酸底漆，与处理ⅠA构成的 区别仅在于，采用10.2份(质量份数)的硝酸铁替换原配方中8.3份(质量份数) 的钼酸铵，用于配制制漆过程中应用的组分A；处理ⅢC，参照实施例1的处理 ⅠA所采用的配方和制漆操作步骤制备醇酸底漆，与处理ⅠA构成的区别仅在于， 采用10.7份(质量份数)的钨酸铵替换原配方中8.3份(质量份数)的钼酸铵， 用于配制制漆过程中应用的组分A。
2.性能测试
对本实施例的处理ⅠC、处理ⅡC和处理ⅢC制备的醇酸底漆进行性能测试， 需要进行涂膜性能测试的项目按照国家标准《GB/T1727漆膜一般制备法》制备 涂膜样板，进行相应的测试。测试结果如表5所示。综合涂料的各项性能指标对 比结果，在本实施例所设置的3组处理组中，处理ⅠC和处理ⅡC制备的醇酸底 漆明显优于处理ⅡC制备的醇酸底漆，造成上述差别的原因可能在于，与硝酸铁 相比，钼酸铵和钨酸铵与化合物Ⅰ的不同种类的金属盐对醇酸树脂Ⅰ亲和能力更 强，所形成络合物的稳定性最佳，使得由此形成的漆膜更加密致、强韧。
表5实施例2的涂料性能测试
Figure BDA0002887485430000101
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽 管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可 以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质 和范围。

Claims (10)

1.一种防锈的醇酸底漆，其特征在于：按照质量份数计算，其原料包括滑石粉5～10份、有机溶剂10～30份、膨润土0.3～0.8份、植物油20～30份、多元醇10～20份、多元酸10～15份，黄丹0.001～0.001份、金属盐5～10份；
所述多元酸包括1,3,5-苯三甲酸或其衍生物，且所述1,3,5-苯三甲酸或其衍生物占所述多元酸的质量百分比不低于85％；
所述金属盐包括钼盐、锰盐、钒盐、钨盐、锆盐中的至少一种。
2.如权利要求1所述防锈的醇酸底漆，其特征在于：所述1,3,5-苯三甲酸为三嗪类1,3,5-苯三甲酸，其结构式为
Figure FDA0002887485420000011
3.如权利要求2所述防锈的醇酸底漆，其特征在于：
所述R1的结构为
Figure FDA0002887485420000012
和/或，
所述R2的结构为
Figure FDA0002887485420000021
4.如权利要求3所述防锈的醇酸底漆，其特征在于：
所述R11、所述R12、所述R13、所述R14中至少一个为羟基；
所述R21、所述R22、所述R23、所述R24中至少一个为羟基。
5.如权利要求1所述防锈的醇酸底漆，其特征在于：所述有机溶剂为二甲基二酰胺。
6.如权利要求1所述防锈的醇酸底漆，其特征在于：按照质量份数计算，所述醇酸底漆的组分还包括催干剂0.8～1.2份，所述催干剂由环烷酸铅、环烷酸锌和环烷酸钙按照环烷酸铅：环烷酸锌：环烷酸钙＝90:1～5:1～5的质量比复配而成。
7.如权利要求6所述防锈的醇酸底漆，其特征在于：所述金属盐包括钼酸铵。
8.如权利要求1所述防锈的醇酸底漆，其特征在于：所述植物油为亚麻油。
9.如权利要求1～8任一项所述防锈的醇酸底漆，其特征在于，按照如下方法制备：
步骤一，将所述金属盐和所述多元酸溶于有机溶剂中形成反应液，搅拌2～5小时，将所述反应液升温至80～120℃，保温10～15小时，制得的浆料为组分A；
步骤二，将所述植物油和所述多元醇混合，得到组分B；
步骤三，向所述组分B中加入所述组分A，使由此形成的反应体系中的所述植物油、所述多元醇和所述多元酸作为聚合单体，依次经过醇解反应、交联共聚反应，制得预制漆料；
步骤四，将所述原料中剩余的物料添加到所述预制漆料中，混匀，过筛。
10.如权利要求9所述防锈的醇酸底漆，其特征在于，所述预制漆料按照以下步骤制备：
S1.向所述组分B中通入CO2；
S2.使所述组分B升温至80～120℃，向所述组分B中加入所述黄丹；
S3.使所述S2形成的反应液升温至220～250℃，保温20～40分钟；
S4.待所述S3形成的反应液的温度降至180～210℃，向其中加入所述组分A，回流脱水1～3小时；
S5.使所述S4形成的反应液升温至220～250℃，保温2～5小时。
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