CN115651436A - 一种维保用水性锈蚀转化防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种维保用水性锈蚀转化防腐涂料及其制备方法。该防腐涂料组分以重量份计由以下组分构成:聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物40‑60,缓蚀剂0.5‑2,防锈颜料和填料25‑40,去离子水5‑10,锈蚀转化剂3‑9,助剂0.8‑5。配方中的防锈颜料含有的三聚磷酸根有很强的络合能力,能形成三聚磷酸铁保护层。咪唑啉磷酸酯缓蚀剂的加入,其疏水碳链能够屏蔽水向铁基体的“侵入”,从而起到抑制铁基体腐蚀的作用,减缓金属基体腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及一种维保用水性锈蚀转化防腐涂料。本发明也涉及一种维保用水性锈蚀转化防腐涂料的制备方法。
背景技术
为了解决带锈钢结构表面的防腐蚀和涂装问题,国内外已研制出了多种“转锈涂料”,这类涂料可以直接涂覆在生锈的钢铁表面,通过对锈层渗透、转化,起到保护作用,省去了除锈工作。其中水性的转锈涂料具有有机物挥发量(VOC)低、安全性高、环境友好等优点,且其中各项指标均符合环保发展要求,越来越受到人们的重视。目前常用的转锈剂有磷酸、单宁酸、亚铁氰化钾以及复配使用的磷酸-单宁酸、单宁酸-柠檬酸等。
例如专利CN112409873A公开了一种水性防腐转锈涂料的制备方法,所述水性防腐转锈涂料包含如下重量份的原料组分:水性防腐转锈乳液40-50份,消泡剂0.1-0.3份,分散剂0.5-1份,防闪锈剂0.1-0.5份,增稠剂0.2-1份,pH调节剂0.1-0.5份,润湿剂0.1-1份,颜填料20-30份,成膜助剂2-5份和去离子水10-20份。本发明提供的水性防腐转锈涂料,干燥快、初期耐水性优异、耐酸碱性,耐盐雾性能优异,用于已锈蚀的金属表面可不经过严格的除锈和表面处理直接涂装,非常适用于难以彻底表面处理的各种钢铁构件,具有广阔应用前景和发展潜力。
专利CN111440522A公开了一种带锈施工的水性锈蚀转化漆及其使用方法,包括由以下重量份原料组成:水6-11份、乳化剂5-6份、阴离子表面活性剂10-18份、碱金属磷酸盐10-18份、异噻唑啉酮5-9份、碳钛笼水性超支化树脂18-26份、硅灰石1-3份和乙氧基聚氨酯25-35份。本发明在金属产生锈面后,进行直接涂刷,将凹凸不平的锈面进行更深层次的锈面转化,不产生扬尘,且对人体无害,从而达到快速高效的锈面处理工艺,保护金属长期不产生锈的目的。
专利CN111218689A公开了一种钢铁表面锈蚀转化涂液,由转化乳液和钝化液搭配组合使用;转化乳液由以下原料按重量比制成:去离子水45-50%,明胶3-5%,羟甲基纤维素钠0.5-1.5%,工业磷酸20-28%,氧化铝2-5%,水性乳液8-15%,氨基磺酸4-7%,草酸1-3%,氯化锌1-2%,氯化锰0.5-1.5%,六次甲基四胺2.5-5%;钝化液由以下原料按重量比制成:去离子水45-55%,柠檬酸2-3%,聚乙二醇5-10%,三乙醇胺硼酸酯5-10%,葡萄糖12-20%,十二烷基苯磺酸钠10-15%;本发明具有使用方便,除锈效果好,能增强油漆附着力,提高防锈和抗腐蚀能力。
上述专利在使用过程中都存在一些问题,如酸性物质对环境和人体都有危害,而转锈效果又受酸的种类和浓度的影响,酸性较强转化后容易残留,影响涂层的长期防腐。
发明内容
基于上述技术问题,本发明目的是提供一种具有优异防腐性能的维保用锈蚀转化防腐涂料。本发明的目的还在于提供一种制备工艺简单、易于分散的锈蚀转化防腐涂料的制备方法。
实现本发明的目的技术方案是:
一种维保用锈蚀转化防腐涂料,它是一种常温固化单组分涂料,该涂料以重量份计由以下组分构成:聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物40-60,缓蚀剂0.5-2,防锈颜料和填料25-40,去离子水5-10,锈蚀转化剂3-9,助剂0.8-5。
在其中一实施例中,所述的聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物为偏二氯乙烯(VDC)含量占单体总量的50—75%,甲基丙烯酸甲酯含量占单体总量的5—9%,丙烯酸丁酯含量占单体总量的10—14%,丙烯酸含量占单体总量的0.5—1.5%,其乳液固含量在50-60%之间。
在其中一实施例中,所述的防锈颜料选自磷酸锌、三聚磷酸铝中的至少一种;填料选自滑石粉、长石粉中的至少一种;所述的助剂选自分散剂、消泡剂、成膜助剂、触变剂、渗透剂中的至少一种。
在其中一实施例中,所述缓蚀剂为咪唑啉磷酸酯缓蚀剂,其特点含有N、P元素,具有的孤对电子可与Fe的空轨道形成配位吸附,同时咪唑啉分子中的含N杂环与铁基体形成大π键,从而牢固的吸附于铁基体表面。
在其中一实施例中,所述的防锈颜料选自磷酸锌、三聚磷酸铝中的至少任一种。填料选自碳酸钙、滑石粉、长石粉中的至少任一种。
所述的锈蚀转化剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和没食子酸酯化反应的合成产物,利用其中的酚羟基能够和铁离子配位生成稳定络合物的原理到达转锈防锈的目的。另外,甲基丙烯酸缩水甘油酯的分子量相对较小,形成的转锈剂更易渗透进入锈蚀层,与锈蚀层紧密结合,并发生反应,且其中含有的乙烯基双键,可以在涂料的使用过程中进行后固化,提升涂层的防腐性能。
所述的助剂为分散剂、消泡剂、触变剂、渗透剂中的一种或几种。分散剂如德国毕克化学公司的BYK-190,BYK192;触变剂如洛克伍德公司的有机膨润土1958,海明斯的DYCE膨润土等;消泡剂如德国毕克化学公司的BYK-025等。
一种维保用水性锈蚀转化防腐涂料的制备方法,包含以下步骤:
(1)没食子酸酯转锈剂的制备:
在四口烧瓶中加入配方量的甲基丙烯酸缩水甘油酯,升温至50℃后,在搅拌状态下加入没食子酸,对羟基苯甲醚,甲基咪唑,缓慢升温至100℃左右进行酯化反应,反应2-3小时后降温出料;
(2)浆料的制备
将分散剂,消泡剂加入到适量的去离子水中,搅拌均匀,然后依次加入滑石粉、磷酸锌和三聚磷酸铝等粉料,控制转速2000-2500rpm搅拌分散30-45min后,进行研磨分散,细度小于60μm出料,制得颜填料浆;
(3)锈蚀转化防腐涂料的制备
在清洁的容器中加入聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物乳液,然后在搅拌状态下依次加入咪唑啉磷酸酯缓蚀剂,没食子酸酯转锈剂和渗透剂,控制转速2000-2500rpm搅拌分散30-45min后,加入制备好的颜填料浆、成膜助剂,触变剂、渗透剂和去离子水,制得维保用锈蚀转化防腐涂料。
在其中一实施例中,该防腐涂料组分以重量份计由以下组分构成:聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物40-60,缓蚀剂0.5-2,防锈颜料和填料25-40,去离子水5-10,锈蚀转化剂3-9,助剂0.8-5。
在其中一实施例中,在所述聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物中,偏二氯乙烯(VDC)含量占单体总量的50—75%,甲基丙烯酸甲酯含量占单体总量的5—9%,丙烯酸丁酯含量占单体总量的10—14%,丙烯酸含量占单体总量的0.5—1.5%,其乳液固含量在50-60%之间。
在其中一实施例中,所述的缓蚀剂为咪唑啉磷酸酯,其特点含有N、P元素,具有的孤对电子可与Fe的空轨道形成配位吸附,同时咪唑啉分子中的含N杂环与铁基体形成大π键,从而牢固的吸附于铁基体表面。
在其中一实施例中,所述的防锈颜料选自磷酸锌、三聚磷酸铝中的至少一种;填料选自滑石粉、长石粉中的至少一种。
在其中一实施例中,所述的锈蚀转化剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯和没食子酸酯化反应的合成产物,利用其中的酚羟基能够和铁离子配位生成稳定络合物的原理到达转锈防锈的目的,同时酯化反应的合成产物分子量较小,更加利于渗透和吸附,可以与锈层紧密的结合并进行反应,提升锈蚀转化效果和防腐性能;所述的助剂为分散剂、消泡剂、成膜助剂、触变剂、渗透剂中的一种或几种。
在其中一实施例中,浆料的制备过程中,控制转速2000-2500rpm,研磨分散细度要求小于60μm。
本发明的维保用锈蚀转化防腐涂料利用多元酚化合物取代传统的转锈体系,没食子酸结构中含有的酚羟基,能够与金属离子配位产生稳定的络合物,酯化反应的合成产物分子量较小,更加利于渗透和吸附,没食子酸酯转锈剂可以与锈层紧密的结合并进行反应,对基材进行钝化,形成不溶的网状络合物,将铁锈转化成涂层的稳定部分,使基材与腐蚀环境隔离,从而有效阻止锈蚀的发展。
本发明采用的聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物其良好的封闭性和干燥性确保涂层的防腐蚀性能优异,同时采用的咪唑啉磷酸酯缓蚀剂,进一步促进锈蚀转化后牢固的吸附于基体表面,提升涂层附着力,而缓蚀剂分子中的疏水碳链能够屏蔽水向铁基体的“侵入”,从而起到抑制铁基体腐蚀的作用,减缓金属基体腐蚀。
本发明以多元酚化合物取代传统的转锈体系,选择没食子酸为原料,没食子酸结构中含有一个羧基及三个羟基,利用羧基和环氧基酯化反应的原理,制备没食子酸酯,其中含有的酚羟基,能够与金属离子配位产生稳定的络合物。选用聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物为主要成膜物,并配合缓蚀剂,成膜助剂,转锈剂和渗透剂等,制备一种维保用锈蚀转化防腐涂料。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述,但不局限于此。
实施例与对比例所用原材料除另有说明外均为市售工业品,可通过商业渠道购得。
实施例1制备锈蚀转化防腐涂料A1、A2、A3和A4
(1)配方
本发明维保用锈蚀转化防腐涂料中,在100质量分中,聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物40-60,咪唑啉磷酸酯缓蚀剂0.5-2,防锈颜料和填料25-40,去离子水5-10,锈蚀转化剂3-9,助剂0.8-5。
表1没食子酸酯转锈剂的制备
在四口烧瓶中加入配方量的甲基丙烯酸缩水甘油酯,升温至50℃后,在搅拌状态下加入没食子酸,对羟基苯甲醚,甲基咪唑,缓慢升温至100度左右进行酯化反应,反应2-3小时后降温出料。
表2维保用锈蚀转化防腐涂料浆料配方
浆料制备工艺:
将分散剂,消泡剂加入到适量的去离子水中,搅拌均匀,然后依次加入滑石粉、磷酸锌和三聚磷酸铝等粉料,控制转速2000-2500rpm搅拌分散30-45min后,进行研磨分散,细度小于60μm出料,制得颜填料浆。
表3维保用锈蚀转化防腐涂料配方
维保用锈蚀转化防腐涂料制备工艺:
在清洁的容器中加入聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物乳液,然后在搅拌状态下依次加入咪唑啉磷酸酯缓蚀剂,锈蚀转化剂和渗透剂,控制转速2000-2500rpm搅拌分散30-45min后,加入制备好的颜填料浆、触变剂和去离子水,制得维保用锈蚀转化防腐涂料,A1、A2、A3、A4。
检测本发明维保用锈蚀转化防腐涂料性能
(一)检测方法
①柔韧性按GB/T1731-1993测定,试板为马口铁板,膜厚23±3μm;
②冲击试验按GB/T1732-1993,试板为马口铁板,膜厚23±3μm;
③拉开法附着力测试按GB/T5210-2006,试板为带锈蚀的钢板,膜厚90~120μm;
④耐盐雾试验按GB/T1771-2007,试板为带锈蚀的钢板,膜厚90~120μm;
(二)检测结果见表4
表4
由表4可见,对比A1,随着没食子酸酯转锈剂用量的增加到6%,A2的转锈效果明显提升,同时其他性能也明显提高。A3在没食子酸酯转锈剂用量不变的情况下,增加磷酸酯缓蚀剂用量至3%,其附着力和耐盐雾性能表现更加优异。A4随着没食子酸酯转锈剂用量进一步增加至9%,耐盐雾性能出现了下降。说明配方最佳的没食子酸酯转锈剂用量在4-6%左右。本发明得到的维保用锈蚀转化防腐涂料具有优异的物理机械性能、防腐性能和锈蚀转化能力;没食子酸酯转锈剂的加入不仅提高了锈蚀转化能力,同时提升了涂层的耐盐雾性能。
实施例2制备锈蚀转化防腐涂料A5、A6和A7
(1)配方
本发明维保用锈蚀转化防腐涂料中,在100质量分中,聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物40-60,咪唑啉磷酸酯缓蚀剂0.5-2,防锈颜料和填料25-40,去离子水5-10,锈蚀转化剂3-9,助剂0.8-5。
表5没食子酸酯转锈剂的制备
在四口烧瓶中加入配方量的甲基丙烯酸缩水甘油酯,升温至50℃后,在搅拌状态下加入没食子酸,对羟基苯甲醚,甲基咪唑,缓慢升温至100度左右进行酯化反应,反应2-3小时后降温出料。
表6维保用锈蚀转化防腐涂料浆料配方
浆料制备工艺:
将分散剂,消泡剂加入到适量的去离子水中,搅拌均匀,然后依次加入滑石粉、磷酸锌和三聚磷酸铝等粉料,控制转速2000-2500rpm搅拌分散30-45min后,进行研磨分散,细度小于60μm出料,制得颜填料浆。
表7维保用锈蚀转化防腐涂料配方
维保用锈蚀转化防腐涂料制备工艺:
在清洁的容器中分别加入聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物乳液,丙烯酸转锈乳液和苯丙乳液,然后在搅拌状态下依次加入咪唑啉磷酸酯缓蚀剂,锈蚀转化剂和渗透剂,控制转速2000-2500rpm搅拌分散30-45min后,加入制备好的颜填料浆、触变剂和去离子水,制得维保用锈蚀转化防腐涂料,A5、A6、A7。检测本发明维保用锈蚀转化防腐涂料性能
(一)检测方法
①柔韧性按GB/T1731-1993测定,试板为马口铁板,膜厚23±3μm;
②冲击试验按GB/T1732-1993,试板为马口铁板,膜厚23±3μm;
③拉开法附着力测试按GB/T5210-2006,试板为带锈蚀的钢板,膜厚90~120μm;
④耐盐雾试验按GB/T1771-2007,试板为带锈蚀的钢板,膜厚90~120μm;
(二)检测结果见表8
表8
由表8可见,对比A5,使用丙烯酸转锈乳液作为成膜树脂的A6虽然转锈效果不错,但是其涂层附着力和耐盐雾性能明显较差,而使用常规苯丙乳液作为成膜树脂的A7同样也是性能方面较差。这说明本发明采用的聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物乳液以其良好的封闭性,干燥性在主体树脂的选择上有独特的优势。本发明得到的维保用锈蚀转化防腐涂料具有优异的物理机械性能、防腐性能和锈蚀转化能力;聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物乳液的加入不仅提高了涂层的耐冲击和附着力,同时提升了涂层的耐盐雾性能。
本发明以没食子酸酯为转锈剂,采用聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物为基料,磷酸锌、三聚磷酸铝为防锈颜料,添加其他填料和助剂制备了水性锈蚀转化防腐涂料。其中没食子酸酯作为转锈剂的主要作用是和铁锈反应,使其转化为稳定的络合物,起到隔离和保护的作用。主体成膜树脂形成保护层给予固定,主体树脂可把底材和涂层结合成牢固的整体,阻挡腐蚀介质的入侵。配方中的防锈颜料含有的三聚磷酸根有很强的络合能力,能形成三聚磷酸铁保护层。咪唑啉磷酸酯缓蚀剂的加入,其疏水碳链能够屏蔽水向铁基体的“侵入”,从而起到抑制铁基体腐蚀的作用,减缓金属基体腐蚀。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型,而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
本发明得到的维保用锈蚀转化防腐涂料具有优异的物理机械性能、防腐性能和锈蚀转化能力。
Claims (10)
1.一种维保用水性锈蚀转化防腐涂料,该防腐涂料组分以重量份计由以下组分构成:聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物40-60,缓蚀剂0.5-2,防锈颜料和填料25-40,去离子水5-10,锈蚀转化剂3-9,助剂0.8-5。
2.根据权利要求1所述的维保用水性锈蚀转化防腐涂料,其特征在于:在所述聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物中,偏二氯乙烯含量占单体总量的50—75%,甲基丙烯酸甲酯含量占单体总量的5—9%,丙烯酸丁酯含量占单体总量的10—14%,丙烯酸含量占单体总量的0.5—1.5%,其乳液固含量在50-60%之间。
3.根据权利要求1所述的维保用水性锈蚀转化防腐涂料,其特征在于:所述的防锈颜料选自磷酸锌、三聚磷酸铝中的至少一种;填料选自滑石粉、长石粉中的至少一种;所述的助剂选自分散剂、消泡剂、成膜助剂、触变剂、渗透剂中的至少一种;所述缓蚀剂为咪唑啉磷酸酯缓蚀剂。
4.一种维保用水性锈蚀转化防腐涂料的制备方法,包含以下步骤:
(1)没食子酸酯转锈剂的制备:
在四口烧瓶中加入配方量的甲基丙烯酸缩水甘油酯,升温至50℃后,在搅拌状态下加入没食子酸,对羟基苯甲醚,甲基咪唑,缓慢升温至100℃左右进行酯化反应,反应2-3小时后降温出料;
(2)浆料的制备
将分散剂,消泡剂加入到适量的去离子水中,搅拌均匀,然后依次加入滑石粉、磷酸锌和三聚磷酸铝等粉料,控制转速2000-2500rpm搅拌分散30-45min后,进行研磨分散,细度小于60μm出料,制得颜填料浆;
(3)锈蚀转化防腐涂料的制备
在清洁的容器中加入聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物乳液,然后在搅拌状态下依次加入咪唑啉磷酸酯缓蚀剂,没食子酸酯转锈剂和渗透剂,控制转速2000-2500rpm搅拌分散30-45min后,加入制备好的颜填料浆、成膜助剂,触变剂、渗透剂和去离子水,制得维保用锈蚀转化防腐涂料。
5.根据权利要求4所述的维保用水性锈蚀转化防腐涂料的制备方法,其特征在于:该防腐涂料组分以重量份计由以下组分构成:聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物40-60,缓蚀剂0.5-2,防锈颜料和填料25-40,去离子水5-10,锈蚀转化剂3-9,助剂0.8-5。
6.根据权利要求4所述的维保用水性锈蚀转化防腐涂料的制备方法,其特征在于:在所述聚偏二氯乙烯丙烯酸酯共聚物中,偏二氯乙烯含量占单体总量的50—75%,甲基丙烯酸甲酯含量占单体总量的5—9%,丙烯酸丁酯含量占单体总量的10—14%,丙烯酸含量占单体总量的0.5—1.5%,其乳液固含量在50-60%之间。
7.根据权利要求4所述的维保用水性锈蚀转化防腐涂料的制备方法,其特征在于:所述的缓蚀剂为咪唑啉磷酸酯。
8.根据权利要求4所述的维保用水性锈蚀转化防腐涂料的制备方法,其特征在于:所述的防锈颜料选自磷酸锌、三聚磷酸铝中的至少一种;填料选自滑石粉、长石粉中的至少一种。
9.根据权利要求4所述的维保用水性锈蚀转化防腐涂料的制备方法,其特征在于:所述的助剂选自分散剂、消泡剂、成膜助剂、触变剂、渗透剂中的至少一种。
10.根据权利4-9任一项所述的维保用水性锈蚀转化防腐涂料的制备方法,其特征在于:浆料的制备过程中,控制转速2000-2500rpm,研磨分散细度小于60μm。
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