CN114181601B - 一种水性金属防腐蚀涂料及其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水性金属防腐蚀涂料，其特征在于，按重量份计算，包括如下组分：含有超支化结构的水性树脂50‑75份；去离子水10‑25份；成膜助剂8‑10份；填料20‑30份。本发明还公开了其制备方法和应用。本发明利用具有创造性超支化结构的含有超支化结构的水性树脂配合具有创造性的涂料制备工艺的水性金属防腐蚀涂料。所制备的水性金属防腐蚀涂料具有锈转移功能，可以在钢结构表面带锈施工，大大减少了工程施工的难度和工人劳动强度，而且具有在C4甚至是C5‑M环境下的超强钢结构防腐蚀性能。

Description

一种水性金属防腐蚀涂料及其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及钢结构金属的防锈底漆制备领域，具体涉及一种水性金属防腐蚀涂料及其制备方法及应用。
背景技术
与油性防锈漆相比，水性防锈涂料由于具有不含有对人体有害的成分，如苯、甲醛等，而且在生产加工过程中也不会因有这些对人体健康和环境有害的化学物质，避免了严重的环境污染和生态破坏，因此在环保问题日益突出的今天，水性工业涂料的发展和成熟是一种必然的趋势。
但是由于目前水性树脂技术的限制，水性工业涂料仅仅是在一般工业领域得到应用，对于重防腐领域，特别是C4及以上环境，例如海工、海洋、重化工等领域，水性工业涂料目前尚难以满足钢结构的防腐蚀的要求。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于一种水性金属防腐蚀涂料及其制备方法及应用。利用具有创造性超支化结构的含有超支化结构的水性树脂配合具有创造性的涂料制备工艺的水性金属防腐蚀涂料。
所制备的水性金属防腐蚀涂料具有锈转移功能，可以在钢结构表面带锈施工，大大减少了工程施工的难度和工人劳动强度，而且具有在C4甚至是C5-M环境下的超强钢结构防腐蚀性能。
一种水性金属防腐蚀涂料，按重量份计算，包括如下组分：
Figure BDA0003421683800000011
所述含有超支化结构的水性树脂为粒径范围在15-100纳米水性聚氨酯和丙烯酸酯的共聚乳液，所述共聚乳液的玻璃化温度范围为40-60℃。
在本发明的一个优选实施例中，所述含有超支化结构的水性树脂当中，按重量份计算，包括如下组分：
Figure BDA0003421683800000021
在本发明的一个优选实施例中，所述含有超支化结构的水性树脂由如下制备方式制备：
将功能单体注入其他组分的混合物当中进行合成，整个合成过程需要3次温度调节，而且反应生产的聚合物树脂反复在管道反应器内循环，整个反应过程在8个小时内完成。
在本发明的一个优选实施例中，还添加有其他助剂，所述其他助剂为防闪锈剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、色浆、流变改性剂、防霉剂或杀菌剂中的任意一种或多种。
在本发明的一个优选实施例中，所述防闪锈剂为亚硝酸钠。
在本发明的一个优选实施例中，所述填料为金红石型钛白粉、沉淀硫酸钡、云母粉、硅微粉中的任意一种或几种。
在本发明的一个优选实施例中，所述成膜助剂为CS12、DBE、BDE、二丙二醇正丁醚、乙二醇单丁醚中的任意一种或几种。
在本发明的一个优选实施例中，所述分散剂为SN5040、CY540、DP518中的任意一种或几种；
所述的润湿剂为PE100、DOW405、H436中的任意一种或几种；
所述的消泡剂为A10、SPA202、D160中的任意一种或几种；
所述的流平剂为RM2020、A203中的任意一种或几种；
所述的流变改性剂为D105、R301、超细膨润土中的任意一种或几种；
所述的色浆为使用无机氧化铁颜料调配的色浆或有机颜料浆中的任意一种或几种；
所述的防霉剂为DF35。
一种水性金属防腐蚀涂料的制备方法：
将所述含有超支化结构的水性树脂、去离子水、成膜助剂、填料、其他助剂进行混合后分散研磨至细度在20μm以下，过滤放料，即可得到成品。
一种水性金属防腐蚀涂料的应用，所述应用为喷涂、刷涂或滚涂于带锈的钢结构金属表面，或涂覆于防锈底漆上面作为装饰性面漆。
本发明的有益效果在于：
利用具有创造性超支化结构的含有超支化结构的水性树脂配合具有创造性的涂料制备工艺的水性金属防腐蚀涂料。所制备的水性金属防腐蚀涂料具有锈转移功能，可以在钢结构表面带锈施工，大大减少了工程施工的难度和工人劳动强度，而且具有在C4甚至是C5-M环境下的超强钢结构防腐蚀性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的工作原理进行进一步阐述。
实施例1
首先制备含有超支化结构的水性树脂，按以下组分及总量分数准备原料：
Figure BDA0003421683800000031
将所述去离子水加入带搅拌的储罐内，在搅拌状态下预混合30分钟，用带流量计的输送泵以每分钟3升的速度注入带温度调节装置的管道反应器内。
在管道反应器的单体进入口处安装有引发剂滴入装置，引发剂使用过硫酸铵10％的水溶液。
在单体注入的同时，引发剂在第一个小时以每分钟0.2升的速度注入，反应聚合温度控制在90℃左右，如温度超过，则管道反应器的外壁通冷却水进行降温，待单体全部从混合罐内注入后，管道反应器外壁的冷却水通入。
将反应温度快速降到80℃左右，降温时间不长于10分钟，同时引发剂滴入速度降低到0.1升每分钟，反应3小时候，停止冷却水循环，管道反应器加热升温到95℃。
再次让聚合反应温度上升，仍然控制在90℃左右，同时加大引发剂的注入速度至0.2升每分钟，直至引发剂注入完毕，继续反应3小时。通入冷却水降温至80℃左右，保持这个温度继续反应1小时，自然降温1小时候放料。
水性涂料的制备工艺如下：
Figure BDA0003421683800000041
其他助剂适量添加，总的水性涂料含量为100％。
将合成好的特种超支化结构的水性树脂和各种助剂及填料、颜料按照前述比例加入涂料拉缸内，使用超高速乳化机进行高速分散和研磨，整个制备过程大概需要2小时，研磨至涂料细度在20μm以下，过滤放料，即可得到成品。
该涂料的基本性能如下表1所示：
表1
耐盐雾≥1500小时
耐水≥1000小时
附着力(划格法)0级
耐酸性(5％HCl)＞30天
耐碱性(5％NAHCO3)＞30天
实施例2
首先制备含有超支化结构的水性树脂，按以下组分及总量分数准备原料：
Figure BDA0003421683800000051
将所述去离子水加入带搅拌的储罐内，在搅拌状态下预混合30分钟，用带流量计的输送泵以每分钟3升的速度注入带温度调节装置的管道反应器内，在管道反应器的单体进入口处安装有引发剂滴入装置，引发剂使用过硫酸铵10％的水溶液。
在单体注入的同时，引发剂在第一个小时以每分钟0.2升的速度注入，反应聚合温度控制在90℃左右，如温度超过，则管道反应器的外壁通冷却水进行降温，待单体全部从混合罐内注入后，管道反应器外壁的冷却水通入，将反应温度快速降到80℃左右，降温时间不长于10分钟。
同时引发剂滴入速度降低到0.1升每分钟，反应3小时候，停止冷却水循环，管道反应器加热升温到95℃，再次让聚合反应温度上升，仍然控制在90℃左右，同时加大引发剂的注入速度至0.2升每分钟，直至引发剂注入完毕，继续反应3小时。
通入冷却水降温至80℃左右，保持这个温度继续反应1小时，自然降温1小时候放料。
水性涂料的制备工艺如下：
Figure BDA0003421683800000061
将合成好的特种超支化结构的水性树脂和各种助剂按照前述比例加入涂料拉缸内，使用一种特殊的超高速乳化机进行高速分散，整个制备过程大概需要1.5小时，涂料细度在10μm以下，过滤放料，即可得到成品。
该涂料的基本性能如下表2所示：
表2
耐盐雾≥1000小时
耐水≥1000小时
耐候性(人工老化)≥3000小时
附着力(划格法)0级
耐酸性(5％HCl)＞30天
耐碱性(5％NAHCO3)＞30天
由表1或2的数据可知，本发明的涂料能够满足钢结构的防腐蚀的要求。
分别选取国际知名品牌乳液A、国内知名品牌乳液B和国内知名品牌乳液C及将实施例1当中合成好的特种超支化结构的水性树脂和各种助剂及填料、颜料按照前述比例加入涂料拉缸内，进行高速分散和研磨，整个制备过程大概需要2小时，涂料细度研磨至20μm以下，过滤放料，即可得到成品。
涂料的基本性能对比如下表3所示：
表3
国际A 国内B 国内C 实施例1
耐盐雾(小时) 500 240 96 ≥1500
耐水性(小时) 300 120 48 ≥1000
附着力(划格法) 0级 1级 1级 0级
耐酸性(5％HCl) 100小时 48小时 24小时 ＞30天
耐碱性(5％NAHCO3) 96小时 24小时 - ＞30天
耐候性(人工老化) 1000小时 500小时 500小时 ＞2000小时
可见本发明的耐盐雾、耐水性、耐酸性、耐碱性以及耐候性均有显著提升。

Claims (9)

1.一种水性金属防腐蚀涂料，其特征在于，按重量份计算，包括如下组分：
Figure FDA0003800696870000011
所述含有超支化结构的水性树脂为粒径范围在15-100纳米水性聚氨酯和丙烯酸酯的共聚乳液，所述共聚乳液的玻璃化温度范围为40-60℃；
所述含有超支化结构的水性树脂当中，按重量份计算，包括如下组分：
Figure FDA0003800696870000012
2.如权利要求1所述的一种水性金属防腐蚀涂料，其特征在于，所述含有超支化结构的水性树脂由如下制备方式制备：
将功能单体注入其他组分的混合物当中进行合成，整个合成过程需要3次温度调节，而且反应生产的聚合物树脂反复在管道反应器内循环，整个反应过程在8个小时内完成。
3.如权利要求1所述的一种水性金属防腐蚀涂料，其特征在于，还添加有其他助剂，所述其他助剂为防闪锈剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、色浆、流变改性剂、防霉剂或杀菌剂中的任意一种或多种。
4.如权利要求3所述的一种水性金属防腐蚀涂料，其特征在于，所述防闪锈剂为亚硝酸钠。
5.如权利要求3所述的一种水性金属防腐蚀涂料，其特征在于，所述填料为金红石型钛白粉、沉淀硫酸钡、云母粉、硅微粉中的任意一种或几种。
6.如权利要求3所述的一种水性金属防腐蚀涂料，其特征在于，所述成膜助剂为CS12、DBE、BDE、二丙二醇正丁醚、乙二醇单丁醚中的任意一种或几种。
7.如权利要求3所述的一种水性金属防腐蚀涂料，其特征在于，所述分散剂为SN5040、CY540、DP518中的任意一种或几种；
所述的润湿剂为PE100、DOW405、H436中的任意一种或几种；
所述的消泡剂为A10、SPA202、D160中的任意一种或几种；
所述的流平剂为RM2020、A203中的任意一种或几种；
所述的流变改性剂为D105、R301、超细膨润土中的任意一种或几种；
所述的色浆为使用无机氧化铁颜料调配的色浆或有机颜料浆中的任意一种或几种；
所述的防霉剂为DF35。
8.如权利要求3-7当中任一项所述的一种水性金属防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于：
将所述含有超支化结构的水性树脂、去离子水、成膜助剂、填料、其他助剂进行混合后分散研磨至细度在20μm以下，过滤放料，即可得到成品。
9.如权利要求1-7当中任一项所述的一种水性金属防腐蚀涂料的应用，其特征在于，所述应用为喷涂、刷涂或滚涂于带锈的钢结构金属表面，或涂覆于防锈底漆上面作为装饰性面漆。
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