水性金屬防腐漆及其制備方法

文章出處：網(wǎng)責任編輯：作者：人氣：-發(fā)表時間：2023-12-15 15:43:00

一種水性金屬防腐漆，由去離子水、鈦白粉、硅灰石粉、高嶺土、水性氟碳樹脂、有機硅乳液、純丙乳液、己二酸二酰肼、成膜助劑等原料分散混合制備得到。本發(fā)明的水性金屬防腐漆耐候性、耐水性、耐擦洗性能優(yōu)越，粘接性能良好，有優(yōu)異的附著力，可以帶銹涂刷，施工范圍廣，可廣泛應用于建筑裝飾、石油化工、橋梁、船舶、集裝箱、機械、電纜、塑膠、冶煉等行業(yè)鋼鐵結構的防腐保護。

水性金屬防腐漆及其制備方法

技術領域

本發(fā)明涉及一種金屬防腐涂料，特別是涉及一種用于金屬基材表面防腐處理的水性金屬防腐漆。本發(fā)明還涉及該水性防腐漆的制備方法。

背景技術

金屬是國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設不可缺少的重要工程材料，尤其是鋼鐵占有更大的比例。然而，金屬材料很容易受環(huán)境介質(zhì)的化學或電化學作用而被腐蝕破壞。因此，長期以來，人們一直致力于采用各種技術對金屬加以保護，防止腐蝕的發(fā)生。

最有效、最常用的金屬防腐蝕方法是在金屬表面涂敷防腐蝕涂層，以隔絕腐蝕介質(zhì)與金屬基體。

傳統(tǒng)的防腐漆大多為溶劑型涂料，含有大量的揮發(fā)性有機溶劑，容易對周邊環(huán)境造成嚴重污染。而水性金屬防腐漆不僅對金屬材料提供了極佳的保護層，并且產(chǎn)品節(jié)能、低耗、環(huán)保，勢必將逐漸取代溶劑型金屬防腐漆，并得到長足的發(fā)展。

但是，水性金屬防腐漆在技術上還存在許多問題，長期以來，水性金屬防腐漆除有利于環(huán)保之外，其他主要性能指標均遠遠不及傳統(tǒng)的有機溶劑型涂料，因此，近年來，水性金屬防腐漆的研究重點主要是盡量縮小與傳統(tǒng)溶劑型涂料在各項性能上的差距。

無機富鋅涂料是水性金屬防腐漆的重要品種，將其用作底漆具有優(yōu)異的防腐性能。近年開發(fā)成功的水性高模數(shù)硅酸鉀、硅酸鋰富鋅涂料也已在工程上應用，性能得到了不斷的改進，作為一種零VOC的環(huán)保型防腐漆，已被各行各業(yè)所接受。采用核殼結構、自乳化聚合乳液制造技術制備出的納米級水性丙烯酸改性醇酸膠乳、納米級水性氨基丙烯酸改性醇酸膠乳、水性環(huán)氧丙烯酸氨基微膠乳以及由這些膠乳制備的系列水性金屬防腐漆，也已經(jīng)廣泛應用于石油化工、冶金、五金交電、汽車、機車車輛、貨車、船舶等領域的防腐。

涂層與被保護金屬的附著力是選擇金屬防腐漆的最主要技術指標，然而水性金屬防腐漆與鋼鐵結構之間的附著力問題卻是一個最難處理的問題。水性金屬防腐漆的主體是有機產(chǎn)品，而鋼鐵結構是無機產(chǎn)品，無機產(chǎn)品與有機產(chǎn)品之間的粘接力不是很牢固，因此，目前的普通水性金屬防腐漆只是簡單地將漆涂到鋼鐵結構上，保護層不能持久，需要定期清除舊漆膜，重新涂刷防腐漆，存在很大的浪費。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決水性金屬防腐漆與鋼鐵結構之間的附著力問題，提供一種新的水性金屬防腐漆，以延長漆膜的使用年限。

本發(fā)明對國內(nèi)外大量乳液的性能特點，以及各種助劑之間的相互配合或相互影響進行了分析研究，綜合各乳液的優(yōu)點，通過不同乳液之間的配合，以期增強水性金屬防腐漆對鋼鐵結構表面的附著力。

本發(fā)明的水性金屬防腐漆是由下述重量分數(shù)的原料混合制備得到的：

去離子水 150～200

鈦白粉 160～250

硅灰石粉 80～150

高嶺土 40～60

水性氟碳樹脂 120～160

有機硅乳液 40～80

純丙乳液 180～250

己二酸二酰肼 2～5

丙二醇 20～25

分散劑 4～8

消泡劑 2～5

成膜助劑 20～50

流變改性劑 2～5

增稠劑 6～8

防腐劑 0.5～2

AMP-95 0.5～2

X-405 1～3

本發(fā)明的水性金屬防腐漆是采用水性氟碳樹脂、有機硅乳液和純丙乳液配合使用的。使用上述混合乳液，既保證了防腐漆產(chǎn)品與金屬材料表面的結合力，又確保了產(chǎn)品成型后的光澤度，同時還兼顧了產(chǎn)品的成本，通過這幾種乳液的混合使用，使產(chǎn)品在保持低價位的情況下，性能達到最佳使用狀態(tài)，性價比更優(yōu)。水性氟碳樹脂是水性金屬防腐漆必不可少的原料之一，單獨使用水性氟碳樹脂，雖然可以得到高性能的產(chǎn)品，但其成本要大幅增加；純丙乳液的光澤性雖然好，但其與金屬材料表面的結合力弱，不能單獨使用；而有機硅乳液的加入，則可以使上述兩種乳液及各種填料之間更好的結合在一起，得到各方面性能均較佳的水性金屬防腐漆。

作為一種性能優(yōu)良的水性金屬防腐漆，在其組成配方中所使用的一些輔料的選擇并不是單一的，只要可以起到相應的作用，適合的助劑都可以使用，在性能上并沒有明顯的區(qū)分。例如：

分散劑可以選擇美國羅門哈斯公司生產(chǎn)的1124、731A系列分散劑，以及日本株式會社生產(chǎn)的5040分散劑等；

美國羅門哈斯公司生產(chǎn)的DX-46、DX-48等消泡劑均可以作為本發(fā)明產(chǎn)品的消泡劑使用，而滿足本發(fā)明的使用要求；

在成膜助劑中，無論進口的TEXANOL，還是國產(chǎn)的十二醇酯等產(chǎn)品，均可以達到使用要求；

本發(fā)明優(yōu)選的流變改性劑是美國羅門哈斯公司生產(chǎn)的2020流平增稠劑，另外，WL-720聚氨酯流變改性劑、UN-641締合型聚氨酯流變改性劑等產(chǎn)品也可以使用；

可供選擇的增稠劑有羅門哈斯公司的TT-935、SCT275，深圳海川公司的963等產(chǎn)品，以及其他可用的增稠劑；

奧麒化工公司生產(chǎn)的PROXEL-AQ、PROXEL-XL2，以及其他公司生產(chǎn)的LXE等產(chǎn)品，都可以作為防腐劑添加到本發(fā)明的水性金屬防腐漆中。

其他輔料中，AMP-95的化學名稱為2-氨基-2-甲基-1-丙醇，在本發(fā)明的水性金屬防腐漆中主要用作pH值穩(wěn)定劑。AMP-95是一種低分子量、高堿性、低氣味、低揮發(fā)性的有機胺，可以賦于水性體系優(yōu)異的pH值穩(wěn)定性，并可顯著提高漆膜性能。

作為潤濕劑的X-405是一種水溶性的非離子表面活性劑，主要成分為壬基酚聚氧乙烯醚，并以70％活性物供應。X-405擁有出眾的潤濕性能，特別適用于乳膠漆色漿制備和其它水性色料體系，對改善乳液穩(wěn)定性和乳膠漆體系的凍融穩(wěn)定性十分有效，可以加速顏填料表面的潤濕過程，提高分散效率。

采用上述配方得到的是白色的水性金屬防腐漆，在此基礎上，通過加入常規(guī)使用的各種顏填料，則可以得到不同顏色的水性金屬防腐漆。

本發(fā)明的水性金屬防腐漆制備方法包括以下步驟：

1).將己二酸二酰肼加入去離子水中，低速攪拌使其完全溶解；

2).依次加入丙二醇、分散劑、消泡劑、防腐劑和pH值穩(wěn)定劑AMP-95，攪拌均勻；

3).在低速攪拌下，依次加入鈦白粉、硅灰石粉、高嶺土，高速分散60～75min，至漿料細度達到≤45um；

4).低速攪拌下，向漿料中依次加入水性氟碳樹脂、有機硅乳液、純丙乳液、成膜助劑，潤濕劑X-405和消泡劑，以流變改性劑和增稠劑調(diào)整產(chǎn)品至合適的黏度，低速攪拌10～20min后得到產(chǎn)品。

本發(fā)明的水性金屬防腐漆可以廣泛應用于建筑裝飾、石油化工、橋梁、船舶、集裝箱、機械、電纜、塑膠、冶煉等行業(yè)鋼鐵結構的防腐保護。

本發(fā)明的水性金屬防腐漆產(chǎn)品具有以下主要技術參數(shù)：

鉛筆硬度(刮破)：3H；

附著力(劃格間距1mm)：一級；

耐沖擊性：50cm；

耐人工老化：5000h；

耐鹽霧：≥3000h；

耐粘污性：反射系數(shù)下降率≤5％；

耐堿性(10％氨水溶液7d)：無變化；

耐溶劑性(侵入甲苯中7d)：無變化；

耐汽油性(200^#汽油中7d)：無變化；

耐水性(288h)：不起泡，不脫落；

涂膜耐凍融性(20次)：不起泡；

使用溫度：-40℃～140℃；

理論涂布率：8～10m²/Kg。

本發(fā)明的水性金屬防腐漆具有以下特點：

1.產(chǎn)品無毒、無環(huán)境污染，不燃、不爆，運輸方便。

2.可直接施工于各種有銹、無銹、堅硬的氧化皮及舊漆膜的鋼鐵表面，對于形狀復雜、除銹困難的大型鋼結構件更顯示出其獨特的優(yōu)越性。

3.常溫下漆膜干燥時間快，結膜堅固，附著力強，耐酸堿，耐鹽水及抗大氣候，耐高溫可達300℃，可在潮濕環(huán)境下施工，可與各種面漆配套使用。

4.漆膜機械強度高，韌性好，不開裂，耐溫變性能好，耐化學品腐蝕、耐鹽霧功能優(yōu)異，適合于各種惡劣氣候和復雜的強腐蝕環(huán)境。

5.涂刷面積大，每公斤可涂刷12m²左右，防腐效果和防腐壽命是一般溶劑型防銹漆的2倍以上，涂裝成本可降低40％以上。

6.施工工序簡單，減輕了勞動強度，降低了生產(chǎn)成本。

7.如產(chǎn)品黏度較大，用自來水即可調(diào)節(jié)，施工工具、設備、容器也可用自來水沖洗。

本發(fā)明的水性金屬防腐漆最突出的優(yōu)點是可以帶銹涂刷、滾涂、浸涂、噴涂，可根據(jù)銹蝕情況，重銹重涂，輕銹輕涂。防銹處理后的鋼鐵結構具有20年以上超長耐久性，不粘塵，有自潔功能，幾乎無須保養(yǎng)。

同時，本發(fā)明的水性金屬防腐漆不用經(jīng)常性地清除舊漆膜，只需除去油污與將要脫落的漆膜，就可以重涂，施工期短，綜合成本低。

本發(fā)明的防腐漆可以進行刷涂、滾涂和噴涂，施工時應加水調(diào)整，以便施工，加水量視具體情況而定。每公斤防腐漆最多可涂刷12m²左右，但涂刷面積6m²左右最佳，此時漆膜可達到一定的厚度，在最大程度上保護鋼鐵部件。

具體實施方式

實施例1

將2.5g己二酸二酰肼加入180mL去離子水中，以600轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速低速攪拌3～5min，使其完全溶解，依次加入20g丙二醇、6g分散劑5040、1.5g消泡劑DX-48、1g防腐劑PROXEL-AQ和1gpH值穩(wěn)定劑AMP-95，低速攪拌5～10min后，維持攪拌，依次加入230g902鈦白粉、100g硅灰石粉和50g高嶺土，以1500轉(zhuǎn)/min高速分散60～75min，檢測細度≤45um，將轉(zhuǎn)速降低至800轉(zhuǎn)/min，依次加入120g水性氟碳樹脂、60g有機硅乳液、200g純丙乳液和20g成膜助劑TEXNOL，每加入一種原料后，先攪拌3～5min，再加入下一原料。最后加入1.5g潤濕劑X-405、1.5g消泡劑DX-48，用3g2020流平增稠劑和適量SCT-275增稠劑對產(chǎn)品的黏度進行調(diào)整，調(diào)整速度要慢，以防止黏度過大。調(diào)好黏度后，將水補足至200mL，低速攪拌10～20min，取樣檢測，合格后包裝入庫。

實施例2

將3g己二酸二酰肼加入到180mL去離子水中，以600轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速低速攪拌3～5min，使其完全溶解后，依次加入25g丙二醇、8g分散劑1124、2g消泡劑DX-48、2g防腐劑LEX和0.5gpH值穩(wěn)定劑AMP-95，低速攪拌5～10min，維持攪拌，依次加入180g 902鈦白粉、150g硅灰石粉.50g高嶺土和60g酞菁綠色漿，然后以1500轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速高速分散60～75min，至無大顆粒，檢測細度≤45um，降低轉(zhuǎn)速至800轉(zhuǎn)/min，依次加入150g水性氟碳樹脂、50g有機硅乳液、180g純丙乳液和25g成膜助劑TEXNOL，在加入一種原料后，應先攪拌3～5min，再加入下一原料。最后加入1.5g潤濕劑X-405、2g消泡劑DX-48，用2gWL-720聚氨酯流變改性劑和適量963增稠劑與水按照1∶1的比例混合后，對產(chǎn)品的黏度進行調(diào)整，調(diào)整速度要慢，以防止黏度過大。調(diào)好黏度后，將水補足至200mL，低速攪拌10～20min，取樣檢測，合格后包裝入庫。

本實施例產(chǎn)品顏色為綠色，可用于戶內(nèi)戶外，尤其適于門窗的防腐涂刷。

實施例3

將4.0g己二酸二酰肼加入到150mL去離子水中，以600轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速低速攪拌3～5min，使其完全溶解后，依次加入20g丙二醇、5g分散劑731A、2.5g消泡劑DX-46、2g防腐劑PROXEL-XL2和1gpH值穩(wěn)定劑AMP-95，低速攪拌5～10min，維持攪拌，依次加入200g902鈦白粉、80g硅灰石粉、60g高嶺土和70g鐵紅色漿，然后以1500轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速高速分散60～75min，至無大顆粒，檢測細度≤45um，降低轉(zhuǎn)速至800轉(zhuǎn)/min，依次加入160g水性氟碳樹脂、40g有機硅乳液、250g純丙乳液、40g成膜助劑十二醇酯，加入一種原料攪拌3～5min后再加入下一原料。最后加入2g潤濕劑X-405、2.5g消泡劑DX-46，以2g2020流平增稠劑和適量TT-935增稠劑與水按照1∶1的比例混合，對產(chǎn)品的黏度進行調(diào)整，調(diào)整速度要慢，以防止黏度過大。調(diào)好黏度后，將水補足至200mL，低速攪拌10～20min，取樣檢測，合格后包裝入庫。

本實施例產(chǎn)品顏色為鐵紅色，與目前使用的鐵紅油漆顏色一致。

1.一種水性金屬防腐漆，由下述重量分數(shù)的原料混合制備得到：