CN114316724A - 一种水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料，按重量份数计算，包括以下组分：水性丙烯酸改性醇酸树脂30～50份、水性氨基树脂6～10份，乙二醇单丁醚5～20份、改性介孔二氧化硅2～5份、分散剂0.5～1份、流平剂0.5～1份、成膜助剂0.5～1份、消泡剂0.05～1份、去离子水10～25份。该涂料具有优异的防腐蚀性能，且对环境友好无污染物排放。
Description
技术领域
本发明涉及水性工业涂料领域，具体地，涉及一种水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展和生活水平的提高，在涂料领域，人们对于涂料的环保性能越来越重视，水性涂料是目前工业涂料领域研究发展的一个重要方向。每年因保护不当造成的金属腐蚀给国民经济带来巨大损失也造成了大量的资源浪费。纳米材料以其特有的小尺寸效应、量子效应和表面界面效应，在涂料中得到了广泛的应用。将纳米水性涂料应用于金属防腐蚀领域，通过进一步研究提升其防腐性能，在保护金属节约资源的同时又有助于环境保护。。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料及其制备方法，能够用于增强金属的耐腐蚀性能且对环境友好。
根据本发明的一个方面，提供一种水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料，按重量份数计算，包括以下组分：水性丙烯酸改性醇酸树脂30～50份、水性氨基树脂6～10份，乙二醇单丁醚5～20份、改性介孔二氧化硅2～5份、分散剂0.5～1份、流平剂0.5～1份、成膜助剂0.5～1份、消泡剂0.05～1份、去离子水10～25份。
优选地，水性丙烯酸改性醇酸树脂通过以下方式制备得到：
S1；将醇酸树脂加热到120～130℃，滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯和部分引发剂的混合物，滴加的时间为4～5h；
S2：滴加完成后，保温1h；
S3：滴加余下的引发剂，后保温1h；
S4：降温至70～80℃，加入乙二醇单丁醚，得水性丙烯酸改性醇酸树脂。
优选地，醇酸树脂通过以下方式制备得到：
S1：将脂肪酸、顺丁烯二酸酐、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸和回流二甲苯投入反应釜中，升温到180℃保温1h；
S2：以10℃/h的升温速率均匀升温至220～230℃，保温酯化，至酸值为16～20mgKOH/g后，降温真空抽去回流二甲苯，降温后加入乙二醇丁醚，稀释得醇酸树脂。
优选地，改性介孔二氧化硅为烷氧基化的介孔二氧化硅。
优选地，上述烷氧基化的介孔二氧化硅通过介孔二氧化硅与硅烷偶联剂反应制备得到。
优选地，改性介孔二氧化硅的粒径为100～300nm。
优选地，水性氨基树脂选自高亚氨基型高甲醚化三聚氰胺甲醛树脂、高亚氨基型三聚氰胺甲醛树脂、甲醇丁醇高醚化三聚氰胺甲醛树脂、六甲氧基甲基三聚氰胺甲醛树脂中的至少一种。
优选地，流平剂为有机硅、丙烯酸类中的至少一种。
优选地，成膜助剂为丁基卞醇乙酸酯、乙二醇丁醚醇酸脂、乙二醇苯醚、丙二醇丙醚中的至少一种。
优选地，消泡剂为有机硅类消泡剂。
根据本发明的另一个方面，提供一种水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：将部分的水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性氨基树脂，乙二醇单丁醚、去离子水和改性介孔二氧化硅超声分散均匀，调节PH；
S2：加入余量的水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性氨基树脂，二醇单丁醚分散剂、去离子水，并加入消泡剂、流平剂、成膜助剂高速搅拌均匀，调节PH，得水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料。
优选地，上述调节PH为7～8。
本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料，其中水性丙烯酸改性醇酸树脂与基材有良好的附着力，与基材结合接触紧密，能够隔绝空气和水分，增强了涂料的耐腐蚀能力和耐候性，通过水性丙烯酸改性并且使涂料更易干，能够缩短施工周期。
本发明涂料中添加的改性介孔二氧化硅，烷基改性介孔二氧化硅更便于在涂料中分散均匀，不团聚。介孔二氧化硅上的羟基活性基团能够与涂层中的羟基交联，分散于涂层的三维网状中，增加了涂层的致密性，隔绝了空气、水分、电解质等，增强了涂层的耐腐蚀性能。另一方面，由于介孔二氧化硅的具有中空的孔洞，也一定程度上给电解质离子在涂层中的传输增加了阻力，能够减慢腐蚀的发生。
本发明提供的水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料制备方法制备得到的涂料具有操作简单、介孔二氧化硅分散均匀稳定，具有优异的耐腐蚀性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供一种水性氨基纳米耐腐蚀工业涂料，按重量份数计算，由以下组分组成：水性丙烯酸改性醇酸树脂30份、高亚氨基型三聚氰胺甲醛树脂6份，乙二醇单丁醚5份、改性介孔二氧化硅2份、0.5份BYK101、HY-5030有机硅流平剂0.8份、乙二醇苯醚0.8份、0.05份BYK302、去离子水10份。其中改性介孔二氧化硅由介孔二氧化硅(粒径为100nm)与KH550反应得到。
本实施例提供的水性丙烯酸改性醇酸树脂通过以下方式制备：
(1)制备醇酸树脂
S1：将脂肪酸、顺丁烯二酸酐、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸和回流二甲苯投入反应釜中，升温到180℃保温1h；
S2：以10℃/h的升温速率均匀升温至220～230℃，保温酯化，至酸值为16～20mgKOH/g后，降温真空抽去回流二甲苯，降温后加入乙二醇丁醚，稀释得醇酸树脂。
(2)制备水性丙烯酸改性醇酸树脂
S1；将醇酸树脂加热到120～130℃，滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯和部分引发剂的混合物，滴加的时间为4～5h；
S2：滴加完成后，保温1h；
S3：滴加余下的引发剂，后保温1h；
S4：降温至70～80℃，加入乙二醇单丁醚，得所述水性丙烯酸改性醇酸树脂。
本实施例提供的水性氨基纳米耐腐蚀工业涂料通过以下方式制备得到：
S1：将部分的水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性氨基树脂，乙二醇单丁醚、去离子水和改性介孔二氧化硅超声分散均匀，调节PH至8；
S2：加入余量的水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性氨基树脂，二醇单丁醚分散剂、去离子水，并加入消泡剂、流平剂、成膜助剂高速搅拌均匀，调节PH至8，得水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料。
实施例2
本实施例提供一种水性氨基纳米耐腐蚀工业涂料，按重量份数计算，由以下组分组成：水性丙烯酸改性醇酸树脂50份、高亚氨基型三聚氰胺甲醛树脂10份，乙二醇单丁醚20份、改性介孔二氧化硅5份、1份BYK101、HY-5030有机硅流平剂1份、乙二醇苯醚1份、1份BYK302、去离子水25份。其中改性介孔二氧化硅由介孔二氧化硅(粒径为200nm)与KH550反应得到。本实施例中的水性丙烯酸改性醇酸树脂的制备方法、涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种水性氨基纳米耐腐蚀工业涂料，按重量份数计算，由以下组分组成：水性丙烯酸改性醇酸树脂45份、高亚氨基型三聚氰胺甲醛树脂8份，乙二醇单丁醚15份、改性介孔二氧化硅3份、0.5份BYK101、HY-5030有机硅流平剂0.8份、乙二醇苯醚0.5份、0.5份BYK302、去离子水20份。其中改性介孔二氧化硅由介孔二氧化硅(粒径为300nm)与KH550反应得到。本实施例中的水性丙烯酸改性醇酸树脂的制备方法、涂料的制备方法与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于采用二氧化硅颗粒(粒径为100nm)代替介孔二氧化硅(粒径为100nm)与硅烷偶联剂反应制备改性二氧化硅。
本对比例提供的水性氨基纳米耐腐蚀工业涂料通过以下方式制备得到：
S1：将部分的水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性氨基树脂，乙二醇单丁醚、去离子水和改性二氧化硅超声分散均匀，调节PH至8；
S2：加入余量的水性丙烯酸改性醇酸树脂、水性氨基树脂，二醇单丁醚分散剂、去离子水，并加入消泡剂、流平剂、成膜助剂高速搅拌均匀，调节PH至8，得水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于改性介孔二氧化硅的粒径为400nm。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于改性介孔二氧化硅的粒径为50nm。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于用醇酸树脂代替水性丙烯酸改性醇酸树脂。
对实施例1～3和对比例1～4制备得到的涂料进行性能测试，结果如表1所示。
表1涂料的性能测试结果
从表1数据分析可得：本发明实施例1～3制备得到的涂料性能优越，对基材附着力强，具有期显著的防腐蚀能力，具有较好的耐酸溶液、耐碱溶液、耐盐雾性能。对比例1用实心改性纳米二氧化硅代替改性介孔二氧化硅，实心改性纳米二氧化硅的比表面积较介孔二氧化硅的比表面积小，其与基材的附着力下降，并且其对电解质在涂层中的传输阻碍较小，相应地，防耐酸碱溶液、耐盐雾性也下降。而对比例2和对比例3中改性介孔二氧化硅的粒径过大或过小都不利于涂层的防腐蚀能力。对比例4中用醇酸树脂代替丙烯酸改性醇酸树脂，也导致涂层的防腐蚀能力下降。
上述实施例仅例示性的说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉本技术的人员皆可以在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行改变或修饰。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍然应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料，其特征在于，按重量份数计算，包括以下组分：水性丙烯酸改性醇酸树脂30～50份、水性氨基树脂6～10份，乙二醇单丁醚5～20份、改性介孔二氧化硅2～5份、分散剂0.5～1份、流平剂0.5～1份、成膜助剂0.5～1份、消泡剂0.05～1份、去离子水10～25份。
所述水性丙烯酸改性醇酸树脂通过以下方式制备得到：
S1；将醇酸树脂加热到120～130℃，滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯和部分引发剂的混合物，滴加的时间为4～5h；
S2：滴加完成后，保温1h；
S3：滴加余下的引发剂，滴加完毕后保温1h；
S4：降温至70～80℃，加入乙二醇单丁醚，得所述水性丙烯酸改性醇酸树脂。
2.如权利要求1所述的水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料，其特征在于，所述改性介孔二氧化硅为烷氧基化的介孔二氧化硅。
3.如权利要求2所述的水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料，其特征在于，所述改性介孔二氧化硅的粒径为100～300nm。
4.如权利要求1所述的水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料，其特征在于，所述水性氨基树脂选自高亚氨基型高甲醚化三聚氰胺甲醛树脂、高亚氨基型三聚氰胺甲醛树脂、甲醇丁醇高醚化三聚氰胺甲醛树脂、六甲氧基甲基三聚氰胺甲醛树脂中的至少一种。
5.如权利要求1所述的水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料，其特征在于，所述流平剂为有机硅、丙烯酸类中的至少一种。
6.如权利要求1所述的水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料，其特征在于，所述成膜助剂为丁基卞醇乙酸酯、乙二醇丁醚醇酸脂、乙二醇苯醚、丙二醇丙醚中的至少一种。
7.如权利要求1所述的水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
8.一种如权利要求1所述的水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：将部分的所述水性丙烯酸改性醇酸树脂、所述水性氨基树脂，所述乙二醇单丁醚、所述去离子水和所述改性介孔二氧化硅超声分散均匀，调节PH；
S2：加入余量的所述水性丙烯酸改性醇酸树脂、所述水性氨基树脂，所述二醇单丁醚分散剂、所述去离子水，并加入所述消泡剂、所述流平剂、所述成膜助剂高速搅拌均匀，调节PH，得所述水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料。
9.如权利要求8所述的水性氨基耐腐蚀纳米工业涂料的制备方法，其特征在于，在所述S2中，调节PH为7～8。
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