CN115160865A - 一种聚乙烯醇带锈涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚乙烯醇带锈涂料及其制备方法，属于有机高分子涂料技术领域。所述聚乙烯醇带锈涂料的原料包括：聚乙烯醇、水、成膜助剂、铁锈转化剂、缓蚀剂、颜料、其他助剂。其涂料工艺为先将铁锈转化剂涂于材料表面，等待15 min~30 min后，将乳液共混物涂刷在材料上，常温干燥完成制备该涂层。本发明将铁锈转化剂与乳液共混物分开涂抹，既保证了转化的程度和效率，也增加了存储的时间。本发明作为水性带锈涂料，涂层工艺简单易操作，降低了加工成本，时间成本，且适合大面积施工，本发明的施工操作方式多样，可适合多种场合和复杂环境下使用。
Description
技术领域
本发明属于有机高分子涂料技术领域，具体涉及一种聚乙烯醇带锈涂料及其制备方法。
背景技术
人类的日常生活离不开各种金属或合金的使用，但这些金属或合金大多在工作环境中不可避免地会发生腐蚀。腐蚀与地震、海啸等自然灾害一样，会对桥梁、管道、船舶、公共建筑、家用设备等造成不可逆转的破坏，不仅威胁公共安全，还会造成巨大的经济损失和环境污染。作为世界工业生产大国，我国每年的使用的钢材量居于世界前列，而腐蚀问题不可避免的发生在钢材上，对于直接暴露在腐蚀介质中的钢材，在腐蚀过程中表面会产生铁锈，会加速金属的腐蚀，从而造成更大的经济损失，对于已经发生腐蚀的材料的处理成为了当下的研究热点。
相较于传统对铁锈进行打磨处理，再涂抹涂料的方式，在涂装前必须将钢铁表面的铁锈清除干净，否则铁锈疏松的结构会影响涂层的形成，起不到良好的防腐效果，施工的难度和成本大方增加，且在处理涂层的过程中会产生额外的污染。针对这一问题设计出的水性带锈涂料，通过铁锈转化剂，使原本为疏松的铁锈物质转化为致密的结构，使其减小对涂层的影响，而使后续涂抹涂层紧密的结合在表面，起到最为经济有效的作用。例如，CN104311823A公开了了一种具有除锈防锈功能的聚苯胺乳液及制备方法，主要以苯胺、十二烷基苯磺酸、复合氧化剂、吐温-20、分散稳定剂、助乳化剂和等为原料，采用正向微乳法通过添加单宁酸作为掺杂剂制得的。具有易分散、能除锈防腐、而且水性成膜物互溶稳定性好等特点，可以直接应用于防腐涂料中作缓蚀防腐剂；CN111925680A中公开了一种水性带锈涂装底漆及其制备方法，以水性丙烯酸乳液、成膜助剂、水和其他助剂组成。该发明的底漆不再使用带重金属的防锈颜料，不使用含锌元素防锈颜料，更绿色环保；CN112724769A中公开了一种钢结构用水性带锈涂料及其制备方法，该水性带锈涂料施工工艺简单，无需复杂的除锈的工艺，只需将生锈钢铁表面稍稍打磨，便可涂刷，所形成的涂膜致密稳定，能隔绝空气和水，防止钢铁被进一步氧化。但这些水性带锈涂料都存在一定的缺陷，比如涂料中存在重金属物质，不能达到绿色环保的需要；或者对于锈层的转化条件较为苛刻，转化时间长导致涂料的性能下降；又或者涂层转化不够充分，内部依然会发生腐蚀；涂料成分混杂在一起，保存的时间较短。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚乙烯醇带锈涂料及其制备方法，将铁锈转锈剂与涂料进行分开涂刷的工艺，在保证涂料良好的防腐性能同时，可最大程度的提高涂料的存放时间。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种聚乙烯醇带锈涂料，原料按质量百分比包括：
聚乙烯醇 40-60%
水 30-45%
成膜助剂 1-2%
铁锈转化剂 4-6%
缓蚀剂 1-2%
颜料 3-5%
其他助剂 1-2%
所有原料的质量百分比之和为100%；
所述铁锈转化剂由2-氯甲基苯并咪唑、单宁酸和茶多酚组成。
进一步地，所述聚乙烯醇的数均分子量为2×105 g/mol。
更进一步地，所述聚乙烯醇的固体含量为50-70%，粘度为50-200CPS。
进一步地，所述成膜助剂为十二碳醇酯。
进一步地，所述铁锈转化剂中2-氯甲基苯并咪唑、单宁酸和茶多酚的质量比为1：0.2：0.1。
进一步地，所述缓蚀剂为2-甲基苯并咪唑。
进一步地，所述其他助剂选自分散剂、流平剂、消泡剂或增稠剂。
更进一步地，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述流平剂为聚丙烯酸，所述消泡剂为丙烯酸六氟丁酯，所述增稠剂为聚醚型聚氨酯。
上述聚乙烯醇带锈涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备铁锈转化剂，称取2-氯甲基苯并咪唑、单宁酸、茶多酚，加入去离子水混合并搅拌15 min~30 min，制成浓度为65 g/l 的混合溶液，得到铁锈转化剂；
步骤2，制备涂料，将聚乙烯醇加入搅拌器中，低速搅拌至产生漩涡，再加入成膜助剂，进行搅拌，转速为100-300r/min，时长为0.5~1h，然后按顺序在体系中加入缓蚀剂、颜料及其他助剂，继续搅拌转速为100-300r/min，时长为10~15min，得到乳液共混物。
涂料工艺为：先将铁锈转化剂涂于材料表面，等待15 min~30 min后，将乳液共混物涂刷在材料上，常温干燥完成制备该涂层。
有益效果
（1）本发明的聚乙烯醇带锈涂料，所含有机溶剂较少，对环境危害低，符合绿色环保理念。
（2）本发明在涂料中添加了绿色环保缓蚀剂，提成了涂层的抗腐蚀性能。
（3）本发明的铁锈转化剂以2-氯甲基苯并咪唑为主，再加入单宁酸、茶多酚以保持活性，其转化的锈层更致密，钢材附着更紧密，涂层涂抹后耐蚀性和附着力明显提高。
（4）本发明的铁锈转化剂与涂料分开涂抹，既保证了转化的程度和效率，也增加了存储的时间。
（5）本发明作为水性带锈涂料，涂层工艺简单易操作，降低了加工成本，时间成本，且适合大面积施工，本发明的施工操作方式多样，可适合多种场合和复杂环境下使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。实施例中未注明具体条件的实验方法及未说明配方的试剂均为按照本领域常规条件。
实施例1
一种聚乙烯醇带锈涂料，涂料原料按质量百分比配比为：聚乙烯醇45%，水40%，成膜助剂1%，铁锈转化剂5%，缓蚀剂2%，颜料5%，其他助剂2%。
其中铁锈转缓蚀剂由2-氯甲基苯并咪唑、单宁酸和茶多酚组成，其质量比为1：0.2：0.1；缓蚀剂为2-甲基苯并咪唑；其他助剂分别为：分散剂为聚乙烯吡咯烷酮占0.5%；流平剂为聚丙烯酸占0.5%；消泡剂为丙烯酸六氟丁酯占0.5%，增稠剂为聚醚型聚氨酯占0.5%。
该涂料可快速完成铁锈转化，形成致密的防锈保护涂层。
实施例2
一种聚乙烯醇带锈涂料，涂料原料按质量百分比配比为：聚乙烯醇48%，水36%，成膜助剂2%，铁锈转化剂6%，缓蚀剂1%，颜料5%，其他助剂2%。
其中铁锈转缓蚀剂由2-氯甲基苯并咪唑、单宁酸和茶多酚组成，其质量比为1：0.2：0.1；缓蚀剂为2-甲基苯并咪唑；其他助剂分别为：分散剂为聚乙烯吡咯烷酮占0.5%；流平剂为聚丙烯酸占0.5%；消泡剂为丙烯酸六氟丁酯占0.5%，增稠剂为聚醚型聚氨酯占0.5%。
该涂料可快速完成铁锈转化，形成致密的防锈保护涂层。
实施例3
一种聚乙烯醇带锈涂料，涂料原料按质量百分比配比为：聚乙烯醇50%，水38%，成膜助剂2%，铁锈转化剂5%，缓蚀剂1%，颜料3%，其他助剂1%。
其中铁锈转缓蚀剂由2-氯甲基苯并咪唑、单宁酸和茶多酚组成，其质量比为1：0.2：0.1；缓蚀剂为2-甲基苯并咪唑；其他助剂分别为：分散剂为聚乙烯吡咯烷酮占0.25%；流平剂为聚丙烯酸占0.25%；消泡剂为丙烯酸六氟丁酯占0.25%，增稠剂为聚醚型聚氨酯占0.25%。
该涂料可快速完成铁锈转化，形成致密的防锈保护涂层。
实施例4
一种聚乙烯醇带锈涂料，涂料原料按质量百分比配比为：聚乙烯醇52%，水35%，成膜助剂2%，铁锈转化剂4%，缓蚀剂1%，颜料4%，其他助剂2%。
其中铁锈转缓蚀剂由2-氯甲基苯并咪唑、单宁酸和茶多酚组成，其质量比为1：0.2：0.1；缓蚀剂为2-甲基苯并咪唑；其他助剂分别为：分散剂为聚乙烯吡咯烷酮占0.5%；流平剂为聚丙烯酸占0.5%；消泡剂为丙烯酸六氟丁酯占0.5%，增稠剂为聚醚型聚氨酯占0.5%。
该涂料可快速完成铁锈转化，形成致密的防锈保护涂层。
实施例5
一种聚乙烯醇带锈涂料，涂料原料按质量百分比配比为：聚乙烯醇54%，水33%，成膜助剂2%，铁锈转化剂4%，缓蚀剂1%，颜料4%，其他助剂2%。
其中铁锈转缓蚀剂由2-氯甲基苯并咪唑、单宁酸和茶多酚组成，其质量比为1：0.2：0.1；缓蚀剂为2-甲基苯并咪唑；其他助剂分别为：分散剂为聚乙烯吡咯烷酮占0.5%；流平剂为聚丙烯酸占0.5%；消泡剂为丙烯酸六氟丁酯占0.5%，增稠剂为聚醚型聚氨酯占0.5%。
该涂料可快速完成铁锈转化，形成致密的防锈保护涂层。
实施例6
一种聚乙烯醇带锈涂料，涂料原料按质量百分比配比为：聚乙烯醇55%，水30%，成膜助剂2%，铁锈转化剂6%，缓蚀剂1%，颜料5%，其他助剂1%。
其中铁锈转缓蚀剂由2-氯甲基苯并咪唑、单宁酸和茶多酚组成，其质量比为1：0.2：0.1；缓蚀剂为2-甲基苯并咪唑；其他助剂分别为：分散剂为聚乙烯吡咯烷酮占0.25%；流平剂为聚丙烯酸占0.25%；消泡剂为丙烯酸六氟丁酯占0.25%，增稠剂为聚醚型聚氨酯占0.25%。
该涂料可快速完成铁锈转化，形成致密的防锈保护涂层。
Claims (10)
1.一种聚乙烯醇带锈涂料，其特征在于：原料按质量百分比包括：
聚乙烯醇 40-60%
水 30-45%
成膜助剂 1-2%
铁锈转化剂 4-6%
缓蚀剂 1-2%
颜料 3-5%
其他助剂 1-2%
所有原料的质量百分比之和为100%；
所述铁锈转化剂由2-氯甲基苯并咪唑、单宁酸和茶多酚组成。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯醇带锈涂料，其特征在于：所述聚乙烯醇的数均分子量为2×105 g/mol。
3.根据权利要求2所述的聚乙烯醇带锈涂料，其特征在于：所述聚乙烯醇的固体含量为50-70%，粘度为50-200CPS。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯醇带锈涂料，其特征在于：所述成膜助剂为十二碳醇酯。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯醇带锈涂料，其特征在于：所述铁锈转化剂中2-氯甲基苯并咪唑、单宁酸和茶多酚的质量比为1：0.2：0.1。
6.根据权利要求1所述的聚乙烯醇带锈涂料，其特征在于：所述缓蚀剂为2-甲基苯并咪唑。
7.根据权利要求1所述的聚乙烯醇带锈涂料，其特征在于：所述其他助剂选自分散剂、流平剂、消泡剂或增稠剂。
8.根据权利要求6所述的聚乙烯醇带锈涂料，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述流平剂为聚丙烯酸，所述消泡剂为丙烯酸六氟丁酯，所述增稠剂为聚醚型聚氨酯。
9.权利要求1至7任一项所述的聚乙烯醇带锈涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，制备铁锈转化剂，称取2-氯甲基苯并咪唑、单宁酸、茶多酚，加入去离子水混合并搅拌15 min~30 min，制成浓度为65 g/l 的混合溶液，得到铁锈转化剂；
步骤2，制备涂料，将聚乙烯醇加入搅拌器中，低速搅拌至产生漩涡，再加入成膜助剂，进行搅拌，转速为100-300r/min，时长为0.5~1h，然后按顺序在体系中加入缓蚀剂、颜料及其他助剂，继续搅拌转速为100-300r/min，时长为10~15min，得到乳液共混物。
10.权利要求1至7任一项所述的聚乙烯醇带锈涂料在制备防锈保护涂层中的应用，其特征在于：所述应用是先将铁锈转化剂涂于材料表面，等待15 min~30 min后，再将乳液共混物涂刷在材料上，常温干燥完成制备该涂层。
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