CN115948082B

CN115948082B - 一种用于金属制件的水性防锈涂料及其制备方法

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Publication number: CN115948082B
Application number: CN202210505501.XA
Authority: CN
Inventors: 刘正阳
Original assignee: Shoutou Technology Guangzhou Co ltd
Current assignee: Shoutou Technology Guangzhou Co ltd
Priority date: 2022-05-10
Filing date: 2022-05-10
Publication date: 2024-02-02
Anticipated expiration: 2042-05-10
Also published as: CN115948082A

Abstract

本发明涉及一种水性防锈涂料(IPC分类号：C09D175/06)，尤其涉及一种用于金属制件的水性防锈涂料及其制备方法。按重量份计，原料至少包含：聚羧酸钠盐1.0～2.0份，功能性填料25～35份，苯乙烯‑丙烯酸酯乳液60～80份，防闪锈剂0.5～1份，成膜剂3～10份，非离子型增稠剂0.2～2份，助剂0.3～4份，水10～20份。因此，本发明制备的用于金属制件的水性防锈涂料具备优异的耐碱性、耐擦洗性等综合性能，同时耐盐水性能，漆膜的致密度较佳，涂覆在金属表面，具有极佳的防锈效果。

Description

一种用于金属制件的水性防锈涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性防锈涂料(IPC分类号：C09D175/06)，尤其涉及一种用于金属制件的水性防锈涂料及其制备方法。

背景技术

金属材料以其优良的机械性能和工艺性能在材料领域占有重要的地位，但金属腐蚀也给人类社会造成巨大的损失，因此开发高性能的防腐涂料对其保护是最简单常用的方法。目前市场上的水性防腐涂料不仅防腐性能较差，而且其耐候性及耐腐蚀性不能满足现有市场的需求，使得涂料在长时间使用过程中易黄发，硬度不高，光泽差。

专利申请CN201710099445.3公开了一种防锈涂料，通过含硫代羰基的化合物，水分散性二氧化硅，亚硝酸盐，三正丁胺，次氮基三乙醇胺制备了一种具有优异的贮存稳定性，较少环境毒性，并具有优异的防锈能力的涂料，但是该涂料使用方法复杂，同时对环境具有一定的污染性，同时涂料的耐热，耐腐蚀，耐碱性均存在一定的不足。

因此，本发明制备的用于金属制件的水性防锈涂料具备优异的耐碱性、耐擦洗性等综合性能。同时耐盐水性能，漆膜的致密度较佳，涂覆在金属表面，具有极佳的防锈效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种用于金属制件的水性防锈涂料，按重量份计，原料至少包含：聚羧酸钠盐分散剂1.0～2.0份，功能性填料25～35份，纳米玻璃鳞片粉1-5份、还原石墨烯0.1-0.3份、丙烯酸复合分散乳液60～80份，防闪锈剂0.5～1份，成膜剂3～10份，复配型增稠剂0.2～2份，助剂0.3～4份，水10～20份。

作为一种优选的方案，所述聚羧酸钠盐分散剂为疏水改性后的聚羧酸钠盐。

作为一种优选的方案，所述功能性填料为水洗高岭土，改性纳米陶土，硫酸钡，滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、二氧化硅的一种或多种。

作为一种优选的方案，所述功能性填料为水洗高岭土，改性纳米陶土的混合物。

作为一种优选的方案，所述水洗高岭土，改性纳米陶土的重量比为(1～3)：1。

作为一种优选的方案，所述改性纳米陶土的制备方法为：将陶土与硅氧烷偶联剂混合，加热到30～50℃搅拌20～30min，再加入30～50％的硅微粉，高速分散，烘干粉碎成300～350目粉末，得到改性纳米陶土。

作为一种优选的方案，所述陶土，硅氧烷偶联剂，硅微粉的重量比为(40～60)：(3～6)：(30～50)。

作为一种优选的方案，所述陶土，硅氧烷偶联剂，硅微粉的重量比为50：4：40。

作为一种优选的方案，所述水洗高岭土为片状粉体。

作为一种优选的方案，所述水洗高岭土的粒径为3～5μm；

作为一种优选的方案，所述水洗高岭土，可市售，例如佛山市太合矿业有限公司的S-2水洗高岭土。

本发明通过水洗高岭土，改性纳米陶土的协同作用，并且当水洗高岭土，改性纳米陶土的重量比为(1～3)：1时，改善了功能性填料在水性防锈涂料中的分散性能，同时，改性纳米陶土的加入可以使有序列排列，并且形成致密的漆膜，从而增加了防锈涂料的耐热性能和耐酸碱性。本申请人推测：片状的水洗高岭土与改性纳米陶土作为填料的成分时，在水性防锈涂料中具有优异的分散性能，其粒径为300～350目的改性纳米陶土与粒径为3～5μm的水洗高岭土，在体系中可以紧密的贴合，形成一层致密的结构，从而提高了水性防锈涂料的耐热性能和耐酸碱性能。

作为一种优选的方案，所述丙烯酸复合分散乳液为苯乙烯-丙烯酸酯乳液和氟改性苯丙乳液的复配物；优选的，所述的苯乙烯-丙烯酸酯乳液和氟改性苯丙乳液的重量比为4-6：1。

进一步优选的，所述的苯乙烯-丙烯酸酯乳液和氟改性苯丙乳液的重量比为5：1。

作为一种优选的方案，所述苯乙烯-丙烯酸酯乳液，可市售，例如首牵科技的POLEEN P-6011。

作为一种优选的方案，所述氟改性苯丙乳液为自制，制备方法如下：

氟改性苯丙乳液为自制，制备方法包括如下步骤：

1)核预乳液A的制备：称取质量比为30:40:30水、苯乙烯、混合乳化剂(OP-10∶SDS的质量配合比为1∶3)置于装有机械搅拌器，氮气入口，冷凝器和移液管出口的四口烧瓶中进行预乳化；

2)壳预乳液B的制备：称取质量比为15：45：15：5:20水、丙烯酸丁酯、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、改性剂(甲基丙烯酸十二氟庚酯，GO4)以及剩余的混合乳化剂置于烧瓶中进行预乳化。

3)聚合反应：首先加入1/3核预乳液A于四口烧瓶中，升温至65℃后加入4mL引发剂(过硫酸铵)，待泛蓝光15min后滴加剩余A乳液并在60min内完成，然后保温30min，期间引发剂(过硫酸铵)每15min添加1滴；保温后，B乳液在130min内滴完，同样每15min滴加引发剂；升温85℃熟化30min，降温至50℃以下，采用氨水调节pH至7～8、去渣，即制得氟改性苯丙乳液。

作为一种优选的方案，所述的复配型增稠剂为非离子型增稠剂和羟乙基纤维素的复配物；优选的，所述的非离子型增稠剂和羟乙基纤维素的重量比为2：1。

作为一种优选的方案，所述防闪锈剂的pH为8.0～9.0；所述防闪锈剂的比重为1.0～1.2。

作为一种优选的方案，所述防闪锈剂可市售，例如海名斯的FA-179。

作为一种优选的方案，所述聚羧酸钠盐分散剂，防闪锈剂的重量比为(1～2)：(0.7～0.9)。

作为一种优选的方案，所述聚羧酸钠盐分散剂，防闪锈剂的重量比为(1～2)：0.8。

作为一种优选的方案，所述成膜剂为醇醚类化合物。

作为一种优选的方案，所述醇醚类化合物为丙二醇丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇丁醚、三丙二醇正丁醚的一种或多种。

作为一种优选的方案，所述成膜剂为二丙二醇丁醚。

作为一种优选的方案，所述非离子型增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂，可市售，例如首牵科技的RHEOMAX P-311PU。

作为一种优选的方案，所述助剂为铁红色浆。

作为一种优选的方案，所述铁红色浆，可市售，例如广东维络纳新材料有限公司。

本发明第二方面提供了一种用于金属制件的水性防锈涂料的制备方法，主要包括以下步骤：

(1)将聚羧酸钠盐分散剂，功能性填料，纳米玻璃鳞片粉、还原石墨烯、丙烯酸复合分散乳液，防闪锈剂混合搅拌均匀，高速分散并研磨至35μm细度以下；

(2)然后加入成膜剂，复配型增稠剂，助剂，水，在700～800r/min转速下高速分散10～15分钟，得到成品。

有益效果：

1.本发明通过水洗高岭土，改性纳米陶土的协同作用，并且当水洗高岭土，改性纳米陶土的重量比为(1～3)：1时，改善了功能性填料在水性防锈涂料中的分散性能，同时，改性纳米陶土的加入可以使有序列排列，并且形成致密的漆膜，从而增加了防锈涂料的耐热性能和耐酸碱性。

2.本发明通过采用疏水改性的聚羧酸钠盐分散剂，有效地提高了防锈涂料的耐盐水性能，同时还有助于改善漆膜的致密度，将漆膜在水中养护48小时都不起泡，漆膜表面不失光、不起皱、不生锈、不脱落。

3.本发明的通过采用固含量为45～60％，pH值为7.0～9.0的苯乙烯-丙烯酸酯乳液(POLEEN P-6011)和氟改性苯丙乳液的复配作用，尤其在其重量比为4-6：1的条件下，提高了水性防锈涂料的耐盐水性，耐碱性以及耐擦洗性能。

4.本发明中通过限定聚羧酸钠盐分散剂，防闪锈剂的重量比为(1～2)：0.8，避免金属制件的表面发生电化学作用，从而提高了金属制件的防锈能力，同时也降低对水的敏感性，易形成钝化性，从而改进了耐候的性能。

5.本发明制备的用于金属制件的水性防锈涂料具备优异的耐碱性、耐擦洗性等综合性能，同时耐盐水性能，漆膜的致密度较佳，涂覆在金属表面，具有极佳的防锈效果。

具体实施方式

实施例

实施例1

本发明的实施例1提供了一种用于金属制件的水性防锈涂料，按重量份计，原料包含：聚羧酸钠盐分散剂1.5份，功能性填料30份，纳米玻璃鳞片粉2份、还原石墨烯0.2份、丙烯酸复合分散乳液70份，防闪锈剂0.7份，成膜剂8份，复配型增稠剂1份，助剂2份，水15份。

所述聚羧酸钠盐分散剂为疏水改性后的聚羧酸钠盐，购买自首牵科技的DISPERSC-20N。

所述功能性填料为水洗高岭土，改性纳米陶土的混合物。所述水洗高岭土，改性纳米陶土的重量比为2：1。

所述改性纳米陶土的制备方法为：将陶土与硅氧烷偶联剂混合，加热到40℃搅拌25min，再加入40％的硅微粉，高速分散，烘干粉碎成320目粉末，得到改性纳米陶土。

所述陶土，硅氧烷偶联剂，硅微粉的重量比为50：4：40。

所述陶土购买自灵寿县辰洋矿产品有限公司；所述硅氧烷偶联剂购买自KH560；所述硅微粉购买自凤阳县东升石英砂有限公司。

所述水洗高岭土为片状粉体；所述水洗高岭土的粒径为4μm；所述水洗高岭土，购买自佛山市太合矿业有限公司的S-2水洗高岭土。

所述的丙烯酸复合分散乳液为重量比为5：1的苯乙烯-丙烯酸酯乳液和氟改性苯丙乳液。

所述苯乙烯-丙烯酸酯乳液，购买自首牵科技的POLEEN P-6011。

所述氟改性苯丙乳液为自制，制备方法如下：

氟改性苯丙乳液为自制，制备方法包括如下步骤：

所述防闪锈剂购买自海名斯的FA-179。

所述成膜剂为醇醚类化合物；所述成膜剂为二丙二醇丁醚。

所述复配型增稠剂为非离子型增稠剂和羟乙基纤维素的复配物；其重量比为2：1；

所述的非离子聚氨酯缔合型增稠剂，购买自首牵科技的RHEOMAX P-311PU；

所述的羟乙基纤维素为亚什兰纤维素NATROSOL 250HBR。

所述助剂为铁红色浆，购买自广东维络纳新材料有限公司。

本实施例1提供了一种用于金属制件的水性防锈涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1))将聚羧酸钠盐分散剂，功能性填料，纳米玻璃鳞片粉、还原石墨烯、丙烯酸复合分散乳液，防闪锈剂混合搅拌均匀，高速分散并研磨至35μm细度以下；

(2)然后加入成膜剂，复配型增稠剂，助剂，水，在750r/min转速下高速分散12分钟，得到成品。

实施例2

本发明的实施例2提供了一种用于金属制件的水性防锈涂料，按重量份计，原料包含：聚羧酸钠盐分散剂2份，功能性填料35份，纳米玻璃鳞片粉5份、还原石墨烯0.1份、丙烯酸复合分散乳液80份，防闪锈剂1份，成膜剂5份，复配型增稠剂2份，助剂3.5份，水20份。

所述陶土，硅氧烷偶联剂，硅微粉的重量比为50：4：40。

所述苯乙烯-丙烯酸酯乳液，购买自首牵科技的POLEEN P-6011。

氟改性苯丙乳液为自制，制备方法包括如下步骤：

所述防闪锈剂购买自海名斯的FA-179。

所述成膜剂为醇醚类化合物；所述成膜剂为二丙二醇丁醚。

所述的羟乙基纤维素为亚什兰纤维素NATROSOL 250HBR。

所述助剂为铁红色浆，购买自广东维络纳新材料有限公司。

本实施例2提供了一种用于金属制件的水性防锈涂料的制备方法，包括以下步骤：

对比例1

对比例1的具体实施方式同实施例1；不同的是，对比例1中所述功能性填料为水洗高岭土。

对比例2

对比例2的具体实施方式同实施例1；不同的是所述丙烯酸复合分散乳液为苯乙烯-丙烯酸酯乳液。

对比例3

对比例3的具体实施方式同实施例1；不同的是所述复配型增稠剂为非离子型增稠剂。

性能测试：

将实施例1～2和对比例1～3制备的水性防锈涂料涂刷到钢铁制件(30mm×30mm×5mm)，涂刷的厚度为0.5mm，进行耐盐水性，划格试验和耐碱性，耐酸性的测试。

(1)耐盐水性：依据HG/T 4758-2014中的标准进行耐盐水性能。在3％NaCl溶液中浸泡96个小时观察水性防锈涂料在耐盐水性测试之后的状态。

(2)耐酸性：将涂有水性防锈涂料的钢铁制件浸于3％盐酸水溶液中，观察水性防锈涂料的状态。

(3)耐碱性：将涂有水性防锈涂料的钢铁制件浸于3％氢氧化钠水溶液中，观察水性防锈涂料的状态。

(4)划格试验：依据HG/T 4758-2014进行测试。

性能测试结果：

表1是实施例1～2和对比例1～3所制备水性防锈涂料的性能测试结果。

表1

Claims

1.一种用于金属制件的水性防锈涂料，其特征在于，按重量份计，原料至少包含：聚羧酸钠盐分散剂1.0~2.0份，功能性填料25~35份，纳米玻璃鳞片粉1-5份、还原石墨烯0.1-0.3份、丙烯酸复合分散乳液60~80份，防闪锈剂0.5~1份，成膜剂3~10份，复配型增稠剂0.2~2份，助剂0.3~4份，水10~20份；

所述功能性填料为水洗高岭土，改性纳米陶土的混合物；所述水洗高岭土，改性纳米陶土的重量比为（1~3）：1；所述水洗高岭土为片状粉体；所述水洗高岭土的粒径为3~5μm；

所述复配型增稠剂为非离子型增稠剂和羟乙基纤维素的复配物；所述的非离子型增稠剂和羟乙基纤维素的重量比为2：1；所述非离子型增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂；所述的羟乙基纤维素为亚什兰纤维素NATROSOL250HBR；所述助剂为铁红色浆；

所述丙烯酸复合分散乳液为苯乙烯-丙烯酸酯乳液和氟改性苯丙乳液的复配物；

所述改性纳米陶土的制备方法为：将陶土与硅氧烷偶联剂混合，加热到30~50℃搅拌20~30min，再加入30~50%的硅微粉，高速分散，烘干粉碎成300~350目粉末，得到改性纳米陶土；

氟改性苯丙乳液为自制，制备方法包括如下步骤：

1）核预乳液A的制备：称取质量比为30:40:30水、苯乙烯、混合乳化剂置于装有机械搅拌器，氮气入口，冷凝器和移液管出口的四口烧瓶中进行预乳化；

2）壳预乳液B的制备：称取水、丙烯酸丁酯、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、改性剂以及混合乳化剂置于烧瓶中进行预乳化；

3）聚合反应：首先加入1/3核预乳液A于四口烧瓶中，升温至65℃后加入4mL引发剂，待泛蓝光15min后滴加剩余A乳液并在60min内完成，然后保温30min，期间引发剂每15min添加1滴；保温后，B乳液在130min内滴完，同样每15min滴加引发剂；升温85℃熟化30min，降温至50℃以下，采用氨水调节pH至7～8、去渣，即制得氟改性苯丙乳液；

所述混合乳化剂为OP-10与SDS，OP-10与SDS的质量比为1∶3；

所述改性剂为甲基丙烯酸十二氟庚酯，GO4；

所述引发剂为过硫酸铵；

所述水、丙烯酸丁酯、丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、改性剂的质量比为15：45：15：5：20。

2.根据权利要求1所述的用于金属制件的水性防锈涂料，其特征在于，所述聚羧酸钠盐分散剂为疏水改性后的聚羧酸钠盐。

3.根据权利要求1所述的用于金属制件的水性防锈涂料，其特征在于，所述的苯乙烯-丙烯酸酯乳液和氟改性苯丙乳液的重量比为4-6：1。

4.根据权利要求1所述的用于金属制件的水性防锈涂料，其特征在于，所述聚羧酸钠盐分散剂，防闪锈剂的重量比为（1~2）：（0.7~0.9）。

5.根据权利要求1所述的用于金属制件的水性防锈涂料，其特征在于，所述成膜剂为醇醚类化合物。

6.根据权利要求5所述的用于金属制件的水性防锈涂料，其特征在于，所述醇醚类化合物为丙二醇丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单丙醚、二丙二醇丁醚、三丙二醇正丁醚的一种或多种。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的用于金属制件的水性防锈涂料的制备方法，其特征在于，步骤包括：

（1）将聚羧酸钠盐分散剂，功能性填料，纳米玻璃鳞片粉、还原石墨烯、丙烯酸复合分散乳液，防闪锈剂混合搅拌均匀，高速分散并研磨至35um细度以下；

（2）然后加入成膜剂，复配型增稠剂，助剂，水，在700~800r/min转速下高速分散10~15分钟，得到成品。