CN115926557A

CN115926557A - 一种水性丙烯酸涂料及其制备方法和应用

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Publication number: CN115926557A
Application number: CN202310015508.8A
Authority: CN
Inventors: 朱作元; 侯凯华; 张鸿鹄
Original assignee: Jiangsu Dowill Paints Co ltd
Current assignee: Jiangsu Dowill Paints Co ltd
Priority date: 2023-01-04
Filing date: 2023-01-04
Publication date: 2023-04-07

Abstract

本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种水性丙烯酸涂料及其制备方法和应用。本发明提供了一种水性丙烯酸涂料，以质量百分含量计，包括以下组分；水性丙烯酸乳液40～50％；水性环氧树脂5～10％；水性有机膨润土0.3～1.0％；分散剂0.5～3％；颜填料5～25％；颜填料润湿剂0.5～2％；无机填料5～15％；防锈颜料5～10％；消泡剂0.2～2.0％；pH调节剂0.1～0.6％；增稠剂0.1～1.0％；杀菌剂0.1～0.5％；基材润湿剂0.1～0.5％；防闪锈助剂0.2～1.5％；紫外线吸收剂0.3～0.5％；成膜助剂1.5～3.5％；水5～18％。本发明提供的水性丙烯酸涂料具有优异的耐腐蚀性能。

Description

一种水性丙烯酸涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种水性丙烯酸涂料及其制备方法和应用。

背景技术

溶剂型防腐涂料，这类涂料最大的缺点就是污染环境、易燃易爆且对人体有害，因此开发水性防腐涂料将是涂料行业的焦点所在。

现有的应用广泛的水性防腐涂料主要包括水性无机富锌涂料、水性环氧涂料和水性丙烯酸涂料。对于水性无机富锌涂料和水性环氧涂料来说，主要应用在底漆中，对底材处理要求高，施工繁琐。而水性丙烯酸防腐涂料属于底面合一的涂料，对底材的要求不高。但是目前的水性丙烯酸防腐涂料的耐盐雾时间短(约为200～250h)，导致水性丙烯酸涂料依然存在耐腐蚀性能差的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性丙烯酸涂料及其制备方法和应用，本发明提供的水性丙烯酸涂料具有优异的耐腐性性能。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种水性丙烯酸涂料，以质量百分含量计，包括以下组分；

优选的，所述水性环氧树脂包括水性单组分丙烯酸改性环氧树脂。

优选的，所述防锈颜料包括三聚磷酸铝和/或磷酸锌。

优选的，所述分散剂包括非离子型分散剂。

优选的，所述增稠剂包括水性聚氨酯增稠剂。

优选的，所述基材润湿剂包括有机硅类润湿剂；

所述消泡剂包括有机硅类消泡剂。

本发明还提供了上述技术方案所述的水性丙烯酸涂料的制备方法，包括以下步骤：

将所述水性丙烯酸涂料包括的各组分进行混合，得到所述水性丙烯酸涂料。

优选的，所述混合包括：

将水性有机膨润土、分散剂、颜填料、颜填料润湿剂、无机填料、防锈颜料、部分消泡剂、部分pH调节剂和部分水第一混合，得到第一浆料；

将所述第一浆料和水性丙烯酸乳液、水性环氧树脂、成膜助剂、增稠剂、杀菌剂、基材润湿剂、防闪锈助剂、紫外线吸收剂、剩余pH调节剂、剩余消泡剂、剩余水第二混合。

优选的，所述部分消泡剂和剩余消泡剂的质量比为0.1～1.0：0.1～1.0；

所述部分pH调节剂和剩余pH调节剂的质量比为0.1～0.5：0.01～0.1；

所述部分水和剩余水的质量比为5～15：1～3。

本发明还提供了上述技术方案所述的水性丙烯酸涂料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的水性丙烯酸涂料作为防腐涂料的应用。

本发明提供了一种水性丙烯酸涂料，以质量百分含量计，包括以下组分；水性丙烯酸乳液40～50％；水性环氧树脂5～10％；水性有机膨润土0.3～1.0％；分散剂0.5～3％；颜填料5～25％；颜填料润湿剂0.5～2％；无机填料5～15％；防锈颜料5～10％；消泡剂0.2～2.0％；pH调节剂0.1～0.6％；增稠剂0.1～1.0％；杀菌剂0.1～0.5％；基材润湿剂0.1～0.5％；防闪锈助剂0.2～1.5％；紫外线吸收剂0.3～0.5％；成膜助剂1.5～3.5％；水5～18％。在本发明中，通过在水性丙烯酸涂料中添加水性环氧树脂，环氧树脂与底材本身具备良好的附着力，可以防止空气中的水分氧气等与钢铁接触，起到物理屏蔽作用；同时在与其他各组分的协同作用下，能够在底材表面形成一层致密的钝化膜，进一步阻碍水分和氧气接触底材，进而提高涂料的耐腐蚀性能。

具体实施方式

在本发明中，若无特殊说明，所有组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括水性丙烯酸乳液40～50％，进一步优选为42～48％，更优选为43～46％。在本发明中，所述水性丙烯酸乳液优选包括日本迪爱生DIC VONCOAT EC-740EF水性丙烯酸乳液、Coxcen 8768水性丙烯酸乳液和陶氏化学HG-100水性丙烯酸乳液中的一种或几种。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括水性环氧树脂5～10％，进一步优选为6～9％，更优选为7～8％。在本发明中，所述水性环氧树脂优选包括水性单组分丙烯酸改性环氧树脂。在本发明中，所述水性单组分丙烯酸改性环氧树脂的玻璃化温度优选为25～35℃。在本发明中，所述水性单组分丙烯酸改性环氧树脂的粒径优选为＞150nm。在本发明中，所述水性环氧树脂优选包括日本荒川MODEPICS 304C水性单组分环氧树脂和/或日本荒川MODEPICS 503水性单组分环氧树脂。在本发明中，所述水性环氧树脂的解封温度低，且易成膜；和水性丙烯酸乳液相结合，在混合的过程中不易出现破乳返粗现象，所形成的漆膜与钢铁材质本身具有良好的附着力进一步能够提高涂料的防腐性能。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括水性有机膨润土0.3～1.0％，进一步优选为0.3～0.8％，更优选为0.4～0.6％。在本发明中，所述水性有机膨润土优选包括海明斯LT有机膨润土和/或上海深竹化工的SN-T9350有机膨润土。在本发明中，所述水性有机膨润土能够起到防止涂料中颜填料沉降，防止涂料分水，进一步提高涂料体系的稳定性。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括分散剂0.5～3％，进一步优选为0.8～2.8％，更优选为1.0～2.5％。在本发明中，所述分散剂优选包括非离子型分散剂。在本发明中，所述分散剂优选包括迪高TEGO 755W分散剂、迪高TEGO 740W分散剂、毕克BYK-190分散剂、米克斯855W分散剂、德国明凌494分散剂、德国明凌490分散剂和SN-1790分散剂中的一种或几种。在本发明中，采用非离子型分散剂能够进一步提高对颜填料的润湿分散性；同时非离子型分散剂通过空间位阻作用可以有效防止颜填料粒子发生絮凝，提高涂料体系的稳定性。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括颜填料5～25％，进一步优选为10～20％，更优选为12～15％。本发明对所述颜填料的种类没有特殊的限定，按照所需的颜色进行选择即可。在本发明的具体实施例中，所述颜填料优选为四川龙蟒LOMON R-996钛白粉或合肥蓝途颜料有限公司生产的酞菁蓝。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括颜填料润湿剂0.5～2％，进一步优选为0.8～1.8％，更优选为1.0～1.5％。在本发明中，所述颜填料润湿剂优选为双子星非离子润湿剂。在本发明的具体实施例中，所述颜填料润湿剂优选包括美国气体化工生产的Surfynol 104E润湿剂。在本发明中，所述颜填料润湿剂不仅能够提高分散剂对颜填料的润湿能力，还可以有效抑制体系中气泡的产生，提高漆膜的致密性。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括无机填料5～15％，进一步优选为8～13％，更优选为10～12％。在本发明中，所述无机填料优选包括滑石粉、硫酸钡和碳酸钙中的一种或几种。在本发明的具体实施例中，所述无机填料具体是扬州砾金生产的硫酸钡。在本发明中，所述无机填料能够提高体系的质量固体份，保证喷涂膜厚。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括防锈颜料5～10％，进一步优选为6～9％，更优选为7～8％。在本发明中，所述防锈颜料优选包括三聚磷酸铝和/或磷酸锌。在本发明中的具体实施例中，所述防锈颜料具体是德国海博ZMP磷酸锌在本发明中，所述防锈颜料的磷酸根离子能够更好的和各种金属离子进行螯合，在被涂物表面形成强的钝化膜，对被涂物的腐蚀具有很强的抑制作用和抗起泡性能。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括消泡剂0.2～2.0％，进一步优选为0.5～1.8％，更优选为1.0～1.5％。在本发明中，所述消泡剂优选为有机硅消泡剂；所述有机硅消泡剂优选包括赢创TEGO901W消泡剂和/或德国毕克BYK1789消泡剂。在本发明中，所述有机硅类消泡剂，可以有效消除机械搅拌中产生的气泡，从而消除漆膜中针孔，提高漆膜致密性，进一步阻碍水分和氧气接触底材。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括pH调节剂0.1～0.6％，进一步优选为0.2～0.5％，更优选为0.3～0.4％。在本发明中，所述pH调节剂优选包括2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP-95)和/或N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括增稠剂0.1～1.0％，进一步优选为0.2～0.8％，更优选为0.5～0.6％。在本发明中，所述增稠剂优选包括水性聚氨酯增稠剂。在本发明中，所述增稠剂优选包括海明斯德谦RHEOLATE 299增稠剂、美国陶氏DOWRM-8W增稠剂和美国陶氏DOW RM-12W增稠剂中的一种或几种。在本发明中，采用水性聚氨酯增稠剂能够改变涂料流变性能，改善体系粘度，提高涂料施工性能。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括杀菌剂0.1～0.5％，进一步优选为0.2～0.4％，更优选为0.3％。在本发明中，所述杀菌剂优选包括托尔化学生产的ACTICIDE EG-CT杀菌剂、ACTICIDE EG-CONC杀菌剂、ACTICIDE DB20杀菌剂和ACTICIDE MBS杀菌剂中的一种或几种。在本发明中，所述杀菌剂能够有效抑制体系中霉菌的产生，保证涂料贮存中不产生霉变。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括基材润湿剂0.1～0.5％，进一步优选为0.2～0.4％，更优选为0.3％。在本发明中，所述基材润湿剂优选包括有机硅类润湿剂。在本发明中，所述基材润湿剂优选包括YTGR4160润湿剂、巴斯夫BASF 3323润湿剂和迪高TEGO TWIN-4100润湿剂中的一种或几种。在本发明中，所述基材润湿剂能够降低漆料的动静态表面张力来对基材润湿，以达到漆膜表面的控制能力，杜绝漆膜产生油缩、缩边、针孔等现象。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括防闪锈助剂0.2～1.5％，进一步优选为0.5～1.2％，更优选为0.5～1.0％。在本发明中，所述防闪锈助剂优选包括美国海克斯HALOX HPM CP1000防闪锈剂、美国海克斯HALOX 515防闪锈剂和海明斯德谦FA179防闪锈剂中的一种或几种。在本发明中，所述防闪锈剂能够提升阴极反映电位差，使氢氧根离子在金属表层的还原反应遇阻而具有缓蚀功效；同时还可以在金属表层产生化学物质膜，维护金属材料，除此之外还会继续消化吸收水里的溶氧，缓解金属材料的腐蚀。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括紫外线吸收剂0.3～0.5％，进一步优选为0.3～0.4％。在本发明中，所述紫外线吸收剂包优选括巴斯夫Tinuvin292紫外线吸收剂和/或巴斯夫Tinuvin1130紫外吸收剂。在本发明中，所述紫外线吸收剂可以提高漆膜耐老化能力，延缓漆膜出现粉化、失光、变色等不良现象。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括成膜助剂1.5～3.5％，进一步优选2.0～3.0％，更优选为2.2～2.5％。本发明中，所述成膜助剂优选包括醇酯十二和/或二丙二醇丁醚(DPNB)。在本发明中，所述成膜助剂主要为辅助树脂层膜，防止漆膜出现龟裂等不良现象。

以质量百分含量计，本发明提供的水性丙烯酸涂料包括水5～18％，进一步优选为8～15％，更优选为10～12％。

在本发明中，所述水性丙烯酸涂料的pH值优选为8～9。

在本发明中，所述混合优选包括：

本发明将水性有机膨润土、分散剂、颜填料、颜填料润湿剂、无机填料、防锈颜料、部分消泡剂、部分pH调节剂和部分水第一混合，得到第一浆料。

在本发明中，所述第一混合优选包括：

将水性有机膨润土和部分水一级混合，得到一级浆料；

将所述一级浆料和颜填料、分散剂二级混合，得到二级浆料；

将所述二级浆料和颜料润湿剂、无机填料、防锈颜料、部分消泡剂、部分pH调节剂三级混合。

在本发明中，所述一级混合的过程优选为：

在搅拌的条件下，将所述水性有机膨润土添加到部分水中。

在本发明中，所述搅拌的转速优选为500～700rpm，时间优选为15～20min。本发明对所述添加的速度没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。

在本发明中，所述二级混合的过程优选为：

在搅拌的条件下，将所述颜填料和分散剂添加到所述一级浆料中。

在本发明中，所述搅拌的转速优选为500～800rpm，进一步优选为600～700rpm；时间优选为10～15min。

在本发明中，所述三级混合优选包括依次进行搅拌和研磨。在本发明中，所述搅拌的转速优选为500～800rpm，进一步优选为600～700rpm；时间优选为10～15min。在本发明中，所述砂磨的转速优选为500～600rpm，时间优选为1～1.5h。在本发明中，所述砂磨采用的锆珠的粒径优选为1.8～2.2mm。在本发明中，所述砂磨的球料比优选为1.5～2.5。在本发明中，所述砂磨优选在砂磨机中进行。

在本发明中，所述第一浆料中的物料的粒径优选为≤30μm。

得到所述第一浆料后，本发明将所述第一浆料和水性丙烯酸乳液、水性环氧树脂、成膜助剂、增稠剂、杀菌剂、基材润湿剂、防闪锈助剂、紫外线吸收剂、剩余pH调节剂、剩余消泡剂、剩余水第二混合。在本发明中，所述第二混合优选在搅拌的条件下进行；所述搅拌的转速优选为400～500rpm；时间优选为15～20min。

在本发明中，所述部分消泡剂和剩余消泡剂的质量比优选为0.1～1.0：0.1～1.0，进一步优选为0.2～0.9：0.2～0.9，更优选为0.3～0.8：0.3～0.8。

在本发明中，所述部分pH调节剂和剩余pH调节剂的质量比优选为0.1～0.5：0.01～0.1，进一步优选为0.2～0.4：0.02～0.09，更优选为0.2～0.3：0.03～0.08。

在本发明中，所述部分水和剩余水的质量比优选为5～15：1～3，进一步优选为6～13：1～2，更优选为8～12：1～2。

本发明还提供了上述技术方案所述的水性丙烯酸涂料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的水性丙烯酸涂料作为防腐涂料的应用。本发明对所述应用的具体实施方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式进行即可。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种水性丙烯酸涂料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

在转速为500rpm的搅拌下，将0.5kg水性有机膨润土(海明斯LT)添加到9kg水中，搅拌20min得到一级浆料；

在转速为600rpm的搅拌下，将18kg钛白粉(四川龙蟒LOMON R-996)和2kg分散剂(毕克化学BYK190)添加到上述一级浆料中，搅拌15min得到二级浆料；

将1kg颜料润湿剂(空气化工Surfynol 104E)、6kg无机填料(扬州砾金硫酸钡)、8kg防锈颜料(德国海博ZMP磷酸锌)、0.8kg消泡剂(赢创TEGO 901W)、0.2kg pH调节剂(安格斯AMP-95)和上述得到的二级浆料在转速为600rpm下搅拌10min，然后添加到砂磨机中(其中锆珠的粒径为1.8mm，球料比为2.0)，在600rpm的转速下砂磨60min，得到第一浆料(其中物料细度≤30μm)；

将43kg水性丙烯酸乳液(日本迪爱生DIC VONCOAT EC-740EF)、8kg水性环氧树脂(日本荒川MODEPICS 304C)、2kg成膜助剂(陶氏化学DPNB)、0.03kg pH调节剂(安格斯AMP-95)、0.2kg增稠剂(陶氏RM-12W)、0.3kg消泡剂(赢创TEGO 901W)、0.2kg杀菌剂(托尔化学ACTICIDE EG-CT)、0.3kg基材润湿剂(赢创TEGO4100)、0.6kg防闪锈助剂(海明斯德谦FA179)、1.37kg水和上述得到的第一浆料，在400rpm的转速下搅拌20min，得到水性丙烯酸涂料。

实施例2

在转速为500rpm的搅拌下，将0.6kg水性有机膨润土(上海深竹化工SN T9350)添加到9kg水中，搅拌20min得到一级浆料；

在转速为600rpm的搅拌下，将2.5kg钛白粉(四川龙蟒LOMON R-996)、2.8kg酞菁蓝(合肥蓝途颜料有限公司)和2.5kg分散剂(上海深竹化工SN-1790)添加到上述一级浆料中，搅拌15min得到二级浆料；

将1kg颜料润湿剂(空气化工Surfynol 104E)、12kg无机填料(扬州砾金滑石粉)、9kg防锈颜料(德国海博ZMP)、0.9kg消泡剂(赢创TEGO901W)、0.2kg pH调节剂(安格斯AMP-95)和上述得到的二级浆料在转速为600rpm下搅拌10min，然后添加到砂磨机中(其中锆珠的粒径为1.8mm，球料比为2.0)，在600rpm的转速下砂磨60min，得到第一浆料(其中物料细度≤30μm)；

将46kg水性丙烯酸乳液(陶氏化学HG-100)、9kg水性环氧树脂(日本荒川MODEPICS503)、2kg成膜助剂(陶氏化学TEXANOL)、0.03kg pH调节剂(安格斯AMP-95)、0.1kg增稠剂(海明斯德谦RHEOLATE 299)、0.3kg消泡剂(赢创TEGO 901W)、0.2kg杀菌剂(托尔化学ACTICIDE MBS)、0.3kg基材润湿剂(BASF 3323)、0.6kg防闪锈助剂(HALOX CP1000)、1.37kg水和上述得到的第一浆料，在400rpm的转速下搅拌20min，得到水性丙烯酸涂料。

性能测试

对实施例1、2得到的水性丙烯酸涂料进行性能测试；

测试方法：

其中测试2和3选用马口铁板，测试4和5选用软钢板，试板尺寸为150mm*70mm*(0.3～0.5)mm，其表面处理按照GB/T9721进行；测试6、7和8选用喷砂钢板，试板尺寸为150mm*70mm*(1.6～2.0)mm，喷砂等级为SA2.5；

试板制作条件如表1所示；

表1试板制作条件

测试结果如表2所示；

表2实施例1、2得到的水性丙烯酸涂料的性能测试结果

从表2可以看出，本发明提供的水性丙烯酸涂具有很好的耐腐性性能、耐候性能和力学性能。

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims

1.一种水性丙烯酸涂料，其特征在于，以质量百分含量计，包括以下组分；

2.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述水性环氧树脂包括水性单组分丙烯酸改性环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述防锈颜料包括三聚磷酸铝和/或磷酸锌。

4.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述分散剂包括非离子型分散剂。

5.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述增稠剂包括水性聚氨酯增稠剂。

6.根据权利要求1所述的水性丙烯酸涂料，其特征在于，所述基材润湿剂包括有机硅类润湿剂；

所述消泡剂包括有机硅类消泡剂。

7.权利要求1～6任一项所述的水性丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混合包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述部分消泡剂和剩余消泡剂的质量比为0.1～1.0：0.1～1.0；

所述部分水和剩余水的质量比为5～15：1～3。

10.权利要求1～6任一项所述的水性丙烯酸涂料或权利要求7～9任一项所述的制备方法制备得到的水性丙烯酸涂料作为防腐涂料的应用。