CN117165161A - 一种单组分高渗透带锈防腐涂料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防腐涂料技术领域，尤其涉及一种单组分高渗透带锈防腐涂料及其制备方法与应用，该单组分高渗透带锈防腐涂料按重量份数计，由以下组分制备而成：聚氨酯预聚物30～50份、润湿溶剂30～50份、颜填料10～30份、除水增强剂10～20份、助剂1.75～5份；助剂包括：分散剂、触变剂、消泡剂；除水增强剂为噁唑烷和醛亚胺中的至少一种。通过对除水增强剂的选择及用量的限定、制备聚氨酯预聚物的多元醇分子量的选择、颜填料的选择，使涂层的固化时间加快，实干时间可控制至5小时以内，同时涂层的漆膜完整性有所提高，强度、耐磨性和硬度提高；通过对润湿溶剂种类的限定，使涂料铺展到基材表面的情况下更容易渗透到铁锈当中，从而提高涂层的带锈附着力与防腐性能。
Description
技术领域
本发明属于防腐涂料技术领域，具体涉及一种单组分高渗透带锈防腐涂料及其制备方法与应用。
背景技术
腐蚀是金属材料与周围环境的相互作用而引起的一种常见劣化行为，它可降低金属材料(尤其是钢结构)的机械及化学性能。为了减缓钢结构腐蚀速度，延长其使用寿命，涂层防护是目前最经济和有效的腐蚀防护方法。但优异的耐腐蚀性能需要涂层涂装前将钢材上的锈蚀产物清除干净。因为铁锈中往往含有水、Cl-等强腐蚀介质，它们能加速腐蚀反应的进程，而且疏松的铁锈还将导致漆膜与基材之间的附着力下降，从而使涂层易起皮、脱落。因此，除锈处理是涂装工艺的重要组成部分，对腐蚀防护的成败起着决定性作用。
然而，许多大型建筑、桥梁、船舶、信号塔等钢结构设施在维修过程中受施工条件的限制，难以机械化除锈，只能采用手工或电动工具进行。繁琐的工艺导致其涂料涂装过程常存在除锈质量差、除锈费用高等问题。因此，制备能够在锈蚀基底上直接施工的涂料是非常有必要的。
带锈防腐涂料可以直接涂装在无法除锈或者除锈不彻底的基材表面。该涂料可大幅降低现场施工作业的难度，且能有效避免现场施工除锈带来的粉尘污染和噪音污染等问题，减少了对人体的伤害。其中，渗透型带锈防腐涂料可通过自身优异的渗透性能，渗入铁锈内部，将加速腐蚀的铁锈包覆-固结为具有阻隔功能的防腐因子，从而使疏松易腐蚀的锈蚀表面转化为具有良好附着力的复合防护层。与其他常见的转化型带锈涂料、稳定型带锈涂料、水性带锈涂料等带锈防腐涂料相比，渗透型带锈防腐涂料因其制备原理简单、防护机制合理、防护效果良好(如带锈附着力高、耐腐蚀性好等)，目前它是行业内使用最广泛、防护效果最佳的带锈防腐涂料之一。但常规渗透型带锈防腐涂料一般通过在涂料体系中加入大量溶剂，赋予材料优异的渗透性，使其可快速渗入铁锈中，达到铁锈固定的目的。显然，体系中大量的有机溶剂使该类涂料施工过程存在严重环境污染及施工安全问题。另外，大量溶剂还使涂层干燥时间延长，施工周期长，无法满足一些紧迫工期的需求。特别是，对于常规单组分聚氨酯带锈涂料而言，其湿气固化机制还将进一步延长涂层的干燥时间(需要10小时以上)，且不具有可控性。而且涂料湿气固化过程还会产生二氧化碳，气体溢出过程也将使涂层形成缺陷，使其耐腐蚀性能下降。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种单组分高渗透带锈防腐涂料及其制备方法与应用，旨在改善现有的渗透型带锈防腐涂料渗透性不足、固化速度慢、涂层缺陷多等技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种单组分高渗透带锈防腐涂料，按重量份数计，由以下组分制备而成：聚氨酯预聚物30～50份、润湿溶剂30～50份、颜填料10～30份、除水增强剂10～20份、助剂1.75～5份；
所述助剂包括：分散剂、触变剂、消泡剂，所述除水增强剂为噁唑烷和醛亚胺中的至少一种。
普通涂料一般需要降低体系表面张力，从而使其易于铺展于基材表面；然而低表面张力却不利于材料在铁锈等多孔介质中渗透。因此，本发明通过引入特殊的润湿溶剂，使涂料在金属基材表面铺展的同时，还能更好地润湿渗透至铁锈的毛细孔中，增强了涂料从而提高涂层的带锈附着力与防腐性能；此外，本发明还通过引入噁唑烷和醛亚胺类除水增强剂与大气中的水分反应后生成胺(交联剂)，胺与聚氨酯预聚物中的NCO基团反应得到单组分聚脲树脂(交联固化)。除水增强剂的加入不仅可以解决单组分聚氨酯带锈涂料湿气固化过程二氧化碳溢出形成缺陷等问题，而且可以进一步提高涂层的交联密度和漆膜完整性，使涂层的力学性能以及耐溶剂性能提高。此外，该涂层还具有硬度高、耐磨性好的特点，对腐蚀性介质的阻隔能力、防腐能力强。
此外，除水增强剂的引入也缩短了涂料的固化时间，使涂层于5小时内即可实干，远快于传统的单组分聚氨酯带锈涂料。特别的，本方案中的除水增强剂用量需限制在10重量份以上，当其用量低于10重量份时，除水增强剂主要起常规的除水作用，参与上述反应的程度不强，无法形成较好的聚氨酯脲和聚脲交联网络，同时涂料的固化(实干)时间会延长至10-24h。
润湿溶剂可为植物油、芳烃溶剂油、烷烃溶剂油、柠檬酸三丁酯、石油加氢轻馏分、石油醚和矿物油中的至少一种，颜填料可为云母氧化铁、铝粉、锌粉、氧化铝、氧化锌、石墨烯、铝银浆、滑石粉、碳酸钙和硫酸钡中的至少一种。
其中，各原料的优选重量份为：聚氨酯预聚物30～50份，润湿溶剂30～40份，颜填料10～20份，除水增强剂10～20份，助剂1.75～4.75份；助剂中，分散剂0.25～2重量份，触变剂0.75～1.5重量份，消泡剂0.5～3重量份。
优选地，所述聚氨酯预聚物由异氰酸酯单体和多元醇反应得到，其中异氰酸酯占聚氨酯预聚物的30～90wt％；
所述异氰酸酯单体为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的至少一种；
所述多元醇为聚氧化丙烯醚多元醇、聚四氢呋喃多元醇、聚醚多元醇和聚烯烃多元醇中的至少一种。
聚氨酯预聚物由异氰酸酯单体和多元醇制备而成，制备工艺简单。通过调控不同异氰酸酯和多元醇可获得不同聚合度、支化度、硬度、反应活性、锁合程度等不同功能的聚氨酯预聚体，使生成的聚氨酯预聚物与其余原料反应时，可进一步改善涂料的漆膜完整性。
优选地，所述多元醇的分子量为800～2000。控制制备聚氨酯预聚物的多元醇分子量在上述范围，可以进一步缩短涂料的固化时间，同时，还可使涂料具有长期储存稳定性，涂料成品密封后的储存时间可长达1年以上。此外，采用上述分子量范围的多元醇制得的聚氨酯预聚物，在后续反应后获得的涂料也具有较高的硬度。
优选地，所述润湿溶剂为植物油或柠檬酸三丁酯中的至少一种；所述植物油为蓖麻油、生桐油、熟桐油、大豆油、花生油、橙油、菜籽油和环氧大豆油中的至少一种。
选用上述溶剂的客观原因是它们都是生物基溶剂，实现涂料在修复过程节能减排、低碳环保的重要途径。而且与传统的有机溶剂相比，本发明所涉及的溶剂毒性较低，涂装过程对大气与环境水没有负面影响，而且也能减少工人暴露于有害化学物质的风险。
主观原因是因为柠檬酸三丁酯和植物油具有优异的润湿性和合适的表面张力(35-50N/m)，能够使涂料在金属基材表面铺展的同时，还能使其更好地浸润到锈蚀的毛细孔中，增强涂料对铁锈的包覆效果，提高涂层的附着力和防腐性。此外，由于柠檬酸三丁酯和植物油的特殊结构，它们可以与涂层(脲基)紧密结合形成氢键，避免溶剂挥发的同时，还能使溶剂与树脂一体化，从而提高涂层致密程度，减少涂层因溶剂挥发所产生的缺陷，增强涂层耐腐蚀性能。最后，柠檬酸三丁酯和植物油具有优异的耐水性，能够有效地阻止金属与外界氧气、水分等物质的接触，减少锈蚀的风险。
优选地，所述颜填料为片状颜填料和球状颜填料复配而成，所述片状颜填料和所述球状颜填料的质量比为1：1-2；片状颜填料采用微米级，球状颜填料采用纳米级，形成的微纳结构颜填料可使获得的带锈涂料性能更佳。
所述片状颜填料包括滑石粉、碳酸钙和硫酸钡中的至少一种，所述球状颜填料包括铝粉、锌粉中的至少一种。
本方案中的颜填料还可选择片状结构的颜填料与球状结构的颜填料复配，如采用滑石粉、碳酸钙和硫酸钡等片状惰性填料结合球状锌粉等活性填料实现结构型的互补，填料结构球/层之间形成复合，球状填料填充到片状材料堆积的缝隙当中，形成更加严密的结构，提高涂层机械性能和涂层的抗离子渗透能力，防腐性能更强，同时，也可以进一步提高漆膜完整性。
更优选地，按重量份数计，所述聚氨酯预聚物30～40份，润湿溶剂30～40份，颜填料10～20份，除水增强剂10～18份，助剂2～4.75；
所述助剂中，分散剂0.5～1重量份，触变剂0.75～1重量份，消泡剂0.5～3重量份。原料的含量控制在上述范围时，获得的涂料综合性能更佳。
优选地，所述除水增强剂为Incozol 2、Incozol 4、Incozol EH、Incozol LV、Aldirez BH和Aldirez A中的至少一种；
所述分散剂为BYK-108、BYK-110、BYK-116、BYK-163、BYK-180、BYK-190和BYK-9076中的至少一种；
所述触变剂为聚酰胺腊、有机膨润土、石棉和气相二氧化硅中的至少一种；
所述消泡剂为BYK-088、BYK-141、BYK-057、BYK-065、BYK-A530、BYK-A555和BYK-1790中的至少一种。
除此之外，本发明还提出一种单组分高渗透带锈防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在惰性气体保护下，异氰酸酯单体和多元醇于70～80℃下反应1～2小时，得到聚氨酯预聚物；
(2)于密封条件下，将聚氨酯预聚物、润湿溶剂、除水增强剂在常温下混合均匀；
(3)于密封条件下，将颜填料和助剂加入步骤(2)的混合原料中，混合均匀，得到单组分高渗透带锈防腐涂料。
以往单组分聚氨酯带锈涂料制备过程需要使用少量噁唑烷和醛亚胺等除水剂与颜填料混合，以去除其体系中的微量水分，使其与聚氨酯预聚物混合时，不会发生反应，从而提高涂料的稳定性。该过程中颜填料先与除水剂混合除水，后将树脂与除水后的颜填料混合制备涂料。
而本发明专利使用噁唑烷与醛亚胺类化合物的目的不仅是为了提高涂料的储存稳定性，另一个更重要的目的是为了加快涂料固化速度，减少涂层缺陷、增强涂层耐磨性与耐化学腐蚀性能。与现有技术相比，本发明除了对除水增强剂的结构及用量进行调控外，还限定了涂料的制备工艺，将树脂与除水增强剂优先混合，然后加入颜填料。在该制备过程中，树脂与除水增强剂均可与颜填料中的微量水分反应，在两者的竞争作用下，体系中的聚氨酯预聚物适量减少，但除水增强剂却可稳定留存于涂料体系中。当涂装时，除水增强剂在湿气作用下优先分解出伯胺/醇胺，它们能与聚氨酯预聚物快速交联为聚脲，从而触发性地大幅提高涂料固化速度，且避免了聚氨酯预聚物在湿气作用下产生二氧化碳，以防形成涂层缺陷。
本发明还提出一种上述任一项单组分高渗透带锈防腐涂料在防腐领域中的应用，所述单组分高渗透带锈防腐涂料的实干时间≤5h。上述涂料涂刷于锈蚀后的基体后，实干时间可以控制在5小时以内。
与现有技术相比，本发明的单组分高渗透带锈防腐涂料具有以下有益效果：
1.引入噁唑烷和醛亚胺类除水增强剂并限制除水增强剂的添加量为10份-20份，使除水增强剂在大气中的水分作用下优先分解出伯胺/醇胺，它们与聚氨酯预聚物快速交联为聚脲，从而触发性地大幅提高涂料固化速度，特别是实干时间，可加快至5h以内，远快于传统的带锈涂料。同时，聚氨酯预聚物也会直接与水分发生反应，形成竞争体系，避免了直接暴露在大气中产生二氧化碳，形成涂层缺陷的情况，提高了涂层的交联密度和漆膜完整性，使涂层具有较优的力学性能以及耐溶剂性能，涂层的硬度高、耐磨性好，对腐蚀离子的阻隔能力强，防腐能力强。
2.本方案控制制备聚氨酯预聚物的多元醇分子量在800-2000，可以进一步缩短涂料的固化(实干)时间。
3.颜填料选择片状颜填料与球状颜填料复配，实现结构型的互补，球状填料填充到片状材料堆积的缝隙当中，形成更加严密的结构，提高涂层机械性能和涂层的抗离子渗透能力，防腐性能更强，同时也可以进一步提高漆膜完整性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本方案的单组分高渗透带锈防腐涂料制备过层中加入除水增强剂后的涂层反应机理图，其中A为聚氨酯预聚体、B为除水增强剂；
图2为本方案的单组分高渗透带锈防腐涂料(添加有除水增强剂)的漆膜完整度电镜照片；
图3为本方案实施例8-2的片状颜填料和球状颜填料复配时获得的涂层EIS测试图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
一种单组分高渗透带锈防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在惰性气体保护下，异氰酸酯单体和多元醇于70～80℃下反应1～2小时，得到聚氨酯预聚物，其中，异氰酸酯占聚氨酯预聚物的30～90wt％；
其中，所述异氰酸酯单体为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的至少一种；
所述多元醇为聚氧化丙烯醚多元醇、聚四氢呋喃多元醇、聚醚多元醇和聚烯烃多元醇中的至少一种，所述多元醇的分子量为800～2000；
(2)于密封条件下，将30～50份聚氨酯预聚物、30～50份润湿溶剂、10～20份除水增强剂在常温下混合均匀；
其中，所述润湿溶剂为植物油或柠檬酸三丁酯中的至少一种；所述植物油为蓖麻油、生桐油、熟桐油、大豆油、花生油、橙油、菜籽油和环氧大豆油中的至少一种；所述除水增强剂为噁唑烷和醛亚胺中的至少一种；具体为Incozol 2、Incozol 4、Incozol EH、IncozolLV、Aldirez BH和Aldirez A中的至少一种；
(3)于密封条件下，将10～30份颜填料和1.75～5份助剂加入步骤(2)的混合原料中，混合均匀，得到单组分高渗透带锈防腐涂料。
所述颜填料为片状颜填料和球状颜填料复配而成，所述片状颜填料和所述球状颜填料的质量比为1：1-2；所述片状颜填料包括滑石粉、碳酸钙和硫酸钡中的至少一种，所述球状颜填料包括铝粉和锌粉中的至少一种；
从电镜图片可以看出片状与球状结构互补型颜填料具有更加致密的形貌结构，降低了涂层的孔隙率，从附图3中的EIS测试图可以看出片状与球状结构互补型颜填料提高了涂层的耐离子渗透性，提高耐腐蚀性能。
所述助剂包括分散剂、触变剂、消泡剂，所述分散剂为BYK-108、BYK-110、BYK-116、BYK-163、BYK-180、BYK-190和BYK-9076中的至少一种；所述触变剂为聚酰胺腊、有机膨润土、石棉和气相二氧化硅中的至少一种；所述消泡剂为BYK-088、BYK-141、BYK-057、BYK-065、BYK-A530、BYK-A555和BYK-1790中的至少一种。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。(下述实施例在密封条件下进行各个步骤)
实施例1
(1)将20重量份多亚甲基多苯基多异氰酸酯、10重量份聚氧化丙烯醚多元醇(重均分子量为2000)在惰性气体保护下于80℃下反应1.5小时得到聚氨酯预聚物；
(2)向聚氨酯预聚物中加入30重量份矿物油和15重量份Incozol 2，于常温下使用高速分散机(其中高速分散机的转速为150，下述实施例均一致)混合搅拌均匀；
(3)再向步骤(2)中的原料中加入10重量份云母氧化铁、1重量份气相二氧化硅、0.5重量份BYK-108和0.25重量份BYK-088，在常温下使用高速分散机(其中高速分散机的转速为150)混合搅拌均匀，得到单组分高渗透带锈防腐涂料。
实施例2
(1)将20重量份多亚甲基多苯基多异氰酸酯、20重量份二苯甲烷-4,4′-二异氰酸酯、10重量份聚氧化丙烯醚多元醇(重均分子量为1000)在惰性气体保护下于75℃下反应1.5小时得到聚氨酯预聚物；
(2)向聚氨酯预聚物中加入30重量份矿物油、20重量份石油醚和20重量份Incozol2，于常温下使用高速分散机混合搅拌均匀；
(3)再向步骤(2)中的原料中加入10重量份云母氧化铁、20重量份铝粉、4重量份气相二氧化硅、0.5重量份BYK-108、0.5重量份BYK-088，在常温下使用高速分散机混合搅拌均匀，得到单组分高渗透带锈防腐涂料。
实施例3
(1)将10重量份多亚甲基多苯基多异氰酸酯、10重量份二苯甲烷-4,4′-二异氰酸酯、10重量份聚氧化丙烯醚多元醇(重均分子量为1500)在惰性气体保护下于70℃下反应2小时得到聚氨酯预聚物；
(2)向聚氨酯预聚物中加入10重量份矿物油、20重量份石油醚、10重量份Incozol2、10重量份Aldirez A，于常温下使用高速分散机混合搅拌均匀；
(3)再向步骤(2)中的原料中加入10重量份铝粉、4重量份气相二氧化硅、0.5重量份BYK-108、0.5重量份BYK-088，在常温下使用高速分散机混合搅拌均匀，得到单组分高渗透带锈防腐涂料。
实施例4
(1)将20重量份多亚甲基多苯基多异氰酸酯、10重量份异佛尔酮二异氰酸酯、20重量份聚氧化丙烯醚多元醇(重均分子量为2000)在惰性气体保护下于80℃下反应1小时得到聚氨酯预聚物；
(2)向聚氨酯预聚物中加入30重量份矿物油，13重量份Incozol EH，于常温下使用高速分散机混合搅拌均匀；
(3)再向步骤(2)中的原料中加入10重量份铝银浆、0.75重量份气相二氧化硅、2重量份BYK-108、2重量份BYK-088，在常温下使用高速分散机混合搅拌均匀，得到单组分高渗透带锈防腐涂料。
实施例5
(1)将10重量份环己烷二亚甲基二异氰酸酯、10重量份异佛尔酮二异氰酸酯、10重量份聚烯烃多元醇(重均分子量为1000)在惰性气体保护下于75℃下反应1.5小时得到聚氨酯预聚物；
(2)向聚氨酯预聚物中加入20重量份矿物油，20重量份非环烷烃溶剂油(80号溶剂油)、15重量份Incozol EH、5重量份Aldirez A，于常温下使用高速分散机混合搅拌均匀；
(3)再向步骤(2)中的原料中加入10重量份铝银浆、10重量份铝粉、1.5重量份气相二氧化硅、0.25重量份BYK-108、0.5重量份BYK-088，在常温下使用高速分散机混合搅拌均匀，得到单组分高渗透带锈防腐涂料。
对比例1
本对比例的各项参数和制备步骤均与实施例2保持一致，区别仅在于，采用除噁唑烷和醛亚胺的其他常规除水剂，具体如下表：
| 除水剂种类 | |
| 对比例1-1 | 甲苯磺酰异氰酸酯 |
| 对比例1-2 | 氧化钙 |
| 对比例1-3 | 原甲酸三乙酯 |
对比例2
本对比例的各项参数和制备步骤均与实施例2保持一致，区别仅在于，对除水增强剂的用量进行调整，具体的调整如下表：
| 除水增强剂用量 | |
| 对比例2-1 | 1份 |
| 对比例2-2 | 3份 |
| 对比例2-3 | 5份 |
| 对比例2-4 | 7份 |
| 对比例2-5 | 9份 |
| 对比例2-6 | 12份 |
| 对比例2-7 | 15份 |
| 对比例2-8 | 18份 |
注：上表中未提及到的其他原料用量保持不变。
对比例3
本对比例的各项参数和制备步骤均与实施例2保持一致，区别仅在于，原料的加入顺序不同，先将除水增强剂-Incozol 2与其他原料如颜填料等混合，完全脱除水分后，再加入聚氨酯预聚物。
将实施例1-5及对比例1-3制得的带锈防腐涂料涂在70*150cm钢板和马口铁上，再进行各项性能检测，具体检测结果如下表所示：
注：(1)使用NDJ-5S旋转粘度计测试涂料的粘度，25℃；(2)涂料实干时间测试方法参照GB/T 1728-1979；(3)涂料柔韧性测试方法参照GB/T 1731-1993；(4)涂料硬度测试方法参照GB/T 6739-2006；(5)涂料磨耗测试方法参照GB/T 5478-2008，CS-17，载荷1000g，1000rad，60r/min；(6)涂料附着力测试方法参照GB/T 5210-2006；(7)涂料接触角测试方法参照GB/T 30447-2013；(8)涂料耐盐雾测试方法参照GB/T 1765-1979；(9)涂料贮存稳定性测试方法参照GB 6753.3-86。
由实施例1-3的测试结果可知，本发明的涂料可直接涂刷在生锈或腐蚀的钢铁基材上，实现优良的防腐防护效果，带锈防腐涂料具有附着力高、表面容忍性强的特点，柔韧性测试数据为2mm；同时，带锈防腐涂料还具有优异的耐盐雾性能，材料的贮存稳定性大幅提高，固化速度增加，实干时间可控制在5h以内。
由实施例4-5的测试结果可知，当各原料的用量限定在优选范围时(聚氨酯预聚物30～50份，润湿溶剂30～40份，颜填料10～20份，除水增强剂10～20份，助剂1.75～4.75份；助剂中，分散剂0.25～2重量份，触变剂0.75～1.5重量份，消泡剂0.5～3重量份)，制得的带锈防腐涂料性能更佳，特别是涂料的硬度、耐磨性和带锈附着力均有所提高。
由实施例1与对比例1的检测结果可知，当选用其他类型的除水剂时，涂层的硬度下降、附着力变弱、磨耗值变大、防腐性能下降。由实施例1与对比例2的检测结果可知，当除水剂的用量低于10重量份时，涂料的实干时间延长至10h，固化时间大幅增加，涂层的硬度有一定下降、附着力有一定变弱、磨耗值有一定变大、防腐性能差别不大。由实施例1与对比例3的检测结果可知，先将除水剂与颜填料混合除水后，再添加聚氨酯预聚物时，涂层的粘度较大，且储存稳定性不佳。
实施例6
本实施例的各项参数和制备步骤均与实施例5保持一致，区别仅在于，步骤(1)中多元醇的重均分子量不同，具体如下表：
| 多元醇的重均分子量 | |
| 实施例5 | 1000 |
| 实施例6-1 | 800 |
| 实施例6-2 | 2000 |
| 实施例6-3 | 3000 |
| 实施例6-4 | 4000 |
| 实施例6-5 | 5000 |
| 实施例6-6 | 8000 |
将实施例6制得的带锈防腐涂料涂在70*150cm钢板和马口铁上，再进行各项性能检测，具体检测结果如下表所示：
由实施例6的测试结果可知，当多元醇的分子量逐渐变大时，涂料粘度会增大，实干时间也会延长，涂层整体机械性能下降，涂层变软，防腐能力下降，储存稳定性下降。
实施例7
本实施例的各项参数和制备步骤均与实施例5保持一致，区别仅在于，润湿溶剂的种类不同，具体如下表：
| 润湿溶剂种类 | |
| 实施例5 | 20重量份矿物油，20重量份非环烷烃溶剂油 |
| 实施例7-1 | 40重量份植物油-桐油 |
| 实施例7-2 | 40重量份柠檬酸三丁酯 |
| 实施例7-3 | 40重量份丁酮 |
将实施例7制得的带锈防腐涂料涂在70*150cm钢板和马口铁上，再进行各项性能检测，具体检测结果如下表所示：
由实施例7的测试结果可知，当润湿溶剂的种类不同时，选用桐油作为润湿溶剂时，由于桐油可以与空气中的氧气发生氧化反应缩短涂层的实干时间，同时还能使涂层具有更加优异的力学性能和防腐性能；选用柠檬酸三丁酯作为润湿溶剂时，可使涂料在金属基材表面铺展的同时，还能使其更好地浸润到锈蚀的毛细孔中，增强涂料对铁锈的包覆效果，提高涂层的附着力和防腐性。而采用传统的润湿溶剂如丁酮时，尽管其具有易挥发的物理特性，但是溶剂挥发后涂层的表面将存在大量气孔，导致涂层不平整，因此，涂层的附着力将会显著降低、涂层防腐能力下降。
实施例8
本实施例的各项参数和制备步骤均与实施例5保持一致，区别仅在于，颜填料的种类不同，具体如下表：
| 颜填料种类 | |
| 实施例5 | 10重量份铝银浆、10重量份铝粉 |
| 实施例8-1 | 10重量份片状碳酸钙、10重量份球状锌粉 |
| 实施例8-2 | 6重量份片状硫酸钡、14重量份球状铝粉 |
| 实施例8-3 | 10重量份石墨烯、10重量份锌粉 |
将实施例8制得的带锈防腐涂料涂在70*150cm钢板和马口铁上，再进行各项性能检测，具体检测结果如下表所示：
由实施例8的测试结果可知，当颜填料采用片状颜填料和球状颜填料复配时，获得的涂层具有更好的涂膜完整度，因此，检测数据中的硬度较高，磨耗值较低、防腐能力提高。
由实施例8-4的测试结果可知，颜填料还可由石墨烯和牺牲型颜填料(铝粉或锌粉)复配，铝粉、锌粉等金属颜填料优先发生氧化反应，生成致密的氧化铝氧化锌保护膜，其与具有特殊结构的石墨烯复配后，可显著增强涂层的耐盐雾能力。
实施例9
(1)将10重量份异佛尔酮二异氰酸酯、10重量份苯二亚甲基异氰酸酯、20重量份聚醚多元醇(重均分子量为1000)在惰性气体保护下于75℃下反应1.5小时得到聚氨酯预聚物；
(2)向聚氨酯预聚物中加入15重量份生桐油、15重量份熟桐油、15重量份AldirezA，于常温下使用高速分散机混合搅拌均匀；
(3)再向步骤(2)中的原料中加入10重量份片状滑石粉、10重量份球状锌粉、1重量份气相二氧化硅、0.85重量份BYK-108、0.75重量份BYK-088，在常温下使用高速分散机混合搅拌均匀，得到单组分高渗透带锈防腐涂料。
实施例10
(1)将10重量份环己烷二亚甲基二异氰酸酯、10重量份4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯、10重量份聚烯烃多元醇(重均分子量为1000)在惰性气体保护下于75℃下反应1.5小时得到聚氨酯预聚物；
(2)向聚氨酯预聚物中加入12重量份柠檬酸三丁酯、20重量份环氧大豆油、18重量份Incozol LV，于常温下使用高速分散机混合搅拌均匀；
(3)再向步骤(2)中的原料中加入6重量份片状硫酸钡、14重量份球状铝粉、1重量份气相二氧化硅、1重量份BYK-163、0.5重量份BYK-065，在常温下使用高速分散机混合搅拌均匀，得到单组分高渗透带锈防腐涂料。
将实施例9-10制得的带锈防腐涂料涂在70*150cm钢板和马口铁上，再进行各项性能检测，具体检测结果如下表所示：
由实施例9-10的测试结果可知，当各原料的用量限定在最优选范围(聚氨酯预聚物30～40份，润湿溶剂30～40份，颜填料10～20份，除水增强剂10～18份，助剂2～4.75；所述助剂中，分散剂0.5～1重量份，触变剂0.75～1重量份，消泡剂0.5～3重量份)，并同步限定了多元醇的分子量、润湿溶剂的种类、颜填料的种类后，获得的涂料在实干时间较短的同时，固化后的涂层硬度更高、附着力更大、磨耗值更低、防腐性能更好。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种单组分高渗透带锈防腐涂料，其特征在于，按重量份数计，由以下组分制备而成：聚氨酯预聚物30～50份、润湿溶剂30～50份、颜填料10～30份、除水增强剂10～20份、助剂1.75～5份；
所述助剂包括：分散剂、触变剂、消泡剂，所述除水增强剂为噁唑烷和醛亚胺中的至少一种。
2.根据权利要求1所述一种单组分高渗透带锈防腐涂料，其特征在于，所述除水增强剂为Incozol 2、Incozol 4、Incozol EH、Incozol LV、Aldirez BH和Aldirez A中的至少一种。
3.根据权利要求1所述一种单组分高渗透带锈防腐涂料，其特征在于，所述聚氨酯预聚物由异氰酸酯单体和多元醇反应得到，其中异氰酸酯占聚氨酯预聚物的30～90wt％；
所述异氰酸酯单体为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的至少一种；
所述多元醇为聚氧化丙烯醚多元醇、聚四氢呋喃多元醇、聚醚多元醇和聚烯烃多元醇中的至少一种。
4.根据权利要求3所述一种单组分高渗透带锈防腐涂料，其特征在于，所述多元醇的分子量为800～2000。
5.根据权利要求1所述一种单组分高渗透带锈防腐涂料，其特征在于，所述润湿溶剂为植物油或柠檬酸三丁酯中的至少一种；
所述植物油为蓖麻油、生桐油、熟桐油、大豆油、花生油、橙油、菜籽油和环氧大豆油中的至少一种。
6.根据权利要求1所述一种单组分高渗透带锈防腐涂料，其特征在于，所述颜填料为片状颜填料和球状颜填料复配而成，所述片状颜填料和所述球状颜填料的质量比为1：1-2，所述片状颜填料包括滑石粉、碳酸钙和硫酸钡中的至少一种，所述球状颜填料包括铝粉和锌粉中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种单组分高渗透带锈防腐涂料，其特征在于，按重量份数计，所述聚氨酯预聚物30～40份，润湿溶剂30～40份，颜填料10～20份，除水增强剂10～18份，助剂2～4.75；
所述助剂中，分散剂0.5～1重量份，触变剂0.75～1重量份，消泡剂0.5～3重量份。
8.根据权利要求1所述一种单组分高渗透带锈防腐涂料，其特征在于，所述分散剂为BYK-108、BYK-110、BYK-116、BYK-163、BYK-180、BYK-190和BYK-9076中的至少一种；
所述触变剂为聚酰胺腊、有机膨润土、石棉和气相二氧化硅中的至少一种；
所述消泡剂为BYK-088、BYK-141、BYK-057、BYK-065、BYK-A530、BYK-A555和BYK-1790中的至少一种。
9.权利要求1～8任一项所述一种单组分高渗透带锈防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在惰性气体保护下，异氰酸酯单体和多元醇于70～80℃下反应1～2小时，得到聚氨酯预聚物；
(2)于密封条件下，将聚氨酯预聚物、润湿溶剂、除水增强剂在常温下混合均匀；
(3)于密封条件下，将颜填料和助剂加入步骤(2)中混合均匀，得到单组分高渗透带锈防腐涂料。
10.一种权利要求1～8任一项所述一种单组分高渗透带锈防腐涂料在防腐领域中的应用，其特征在于，所述单组分高渗透带锈防腐涂料的实干时间≤5h。
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