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水性金屬防腐漆及其制備方法

文章出處：網(wǎng)責(zé)任編輯：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)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(shù)脂、有機(jī)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(yīng)用于建筑裝飾、石油化工、橋梁、船舶、集裝箱、機(jī)械、電纜、塑膠、冶煉等行業(yè)鋼鐵結(jié)構(gòu)的防腐保護(hù)。

水性金屬防腐漆及其制備方法

技術(shù)領(lǐng)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(shù)

金屬是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)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(xué)或電化學(xué)作用而被腐蝕破壞。因此，長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直致力于采用各種技術(shù)對(duì)金屬加以保護(hù)，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(jī)溶劑，容易對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染。而水性金屬防腐漆不僅對(duì)金屬材料提供了極佳的保護(hù)層，并且產(chǎn)品節(jié)能、低耗、環(huán)保，勢(shì)必將逐漸取代溶劑型金屬防腐漆，并得到長(zhǎng)足的發(fā)展。

但是，水性金屬防腐漆在技術(shù)上還存在許多問(wèn)題，長(zhǎng)期以來(lái)，水性金屬防腐漆除有利于環(huán)保之外，其他主要性能指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑型涂料，因此，近年來(lái)，水性金屬防腐漆的研究重點(diǎn)主要是盡量縮小與傳統(tǒng)溶劑型涂料在各項(xiàng)性能上的差距。

無(wú)機(jī)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(kāi)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(yīng)用，性能得到了不斷的改進(jìn)，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(jié)構(gòu)、自乳化聚合乳液制造技術(shù)制備出的納米級(jí)水性丙烯酸改性醇酸膠乳、納米級(jí)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(yīng)用于石油化工、冶金、五金交電、汽車(chē)、機(jī)車(chē)車(chē)輛、貨車(chē)、船舶等領(lǐng)域的防腐。

涂層與被保護(hù)金屬的附著力是選擇金屬防腐漆的最主要技術(shù)指標(biāo)，然而水性金屬防腐漆與鋼鐵結(jié)構(gòu)之間的附著力問(wèn)題卻是一個(gè)最難處理的問(wèn)題。水性金屬防腐漆的主體是有機(jī)產(chǎn)品，而鋼鐵結(jié)構(gòu)是無(wú)機(jī)產(chǎn)品，無(wú)機(jī)產(chǎn)品與有機(jī)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(jiǎn)單地將漆涂到鋼鐵結(jié)構(gòu)上，保護(hù)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(fèi)。

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(jié)構(gòu)之間的附著力問(wèn)題，提供一種新的水性金屬防腐漆，以延長(zhǎng)漆膜的使用年限。

本發(fā)明對(duì)國(guó)內(nèi)外大量乳液的性能特點(diǎn)，以及各種助劑之間的相互配合或相互影響進(jìn)行了分析研究，綜合各乳液的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)不同乳液之間的配合，以期增強(qiáng)水性金屬防腐漆對(duì)鋼鐵結(jié)構(gòu)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?jǐn)?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(shù)脂 120～160

有機(jī)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(shù)脂、有機(jī)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(jié)合力，又確保了產(chǎn)品成型后的光澤度，同時(shí)還兼顧了產(chǎn)品的成本，通過(guò)這幾種乳液的混合使用，使產(chǎn)品在保持低價(jià)位的情況下，性能達(dá)到最佳使用狀態(tài)，性?xún)r(jià)比更優(yōu)。水性氟碳樹(shù)脂是水性金屬防腐漆必不可少的原料之一，單獨(dú)使用水性氟碳樹(shù)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(jié)合力弱，不能單獨(dú)使用；而有機(jī)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(jié)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(yīng)的作用，適合的助劑都可以使用，在性能上并沒(méi)有明顯的區(qū)分。例如：

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

美國(guó)羅門(mén)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(mǎn)足本發(fā)明的使用要求；

在成膜助劑中，無(wú)論進(jìn)口的TEXANOL，還是國(guó)產(chǎn)的十二醇酯等產(chǎn)品，均可以達(dá)到使用要求；

本發(fā)明優(yōu)選的流變改性劑是美國(guó)羅門(mén)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(mén)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(xué)名稱(chēng)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(jī)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(rùn)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(yīng)。X-405擁有出眾的潤(rùn)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(duì)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(rùn)濕過(guò)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(chǔ)上，通過(guò)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(xì)度達(dá)到≤45um；

4).低速攪拌下，向漿料中依次加入水性氟碳樹(shù)脂、有機(jī)硅乳液、純丙乳液、成膜助劑，潤(rùn)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(yīng)用于建筑裝飾、石油化工、橋梁、船舶、集裝箱、機(jī)械、電纜、塑膠、冶煉等行業(yè)鋼鐵結(jié)構(gòu)的防腐保護(hù)。

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

鉛筆硬度(刮破)：3H；

附著力(劃格間距1mm)：一級(jí)；

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(wú)變化；

耐溶劑性(侵入甲苯中7d)：無(wú)變化；

耐汽油性(200^#汽油中7d)：無(wú)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(diǎn)：

1.產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)環(huán)境污染，不燃、不爆，運(yùn)輸方便。

2.可直接施工于各種有銹、無(wú)銹、堅(jiān)硬的氧化皮及舊漆膜的鋼鐵表面，對(duì)于形狀復(fù)雜、除銹困難的大型鋼結(jié)構(gòu)件更顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性。

3.常溫下漆膜干燥時(shí)間快，結(jié)膜堅(jiān)固，附著力強(qiáng)，耐酸堿，耐鹽水及抗大氣候，耐高溫可達(dá)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(jī)械強(qiáng)度高，韌性好，不開(kāi)裂，耐溫變性能好，耐化學(xué)品腐蝕、耐鹽霧功能優(yōu)異，適合于各種惡劣氣候和復(fù)雜的強(qiáng)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(jiǎn)單，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)成本。

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

本發(fā)明的水性金屬防腐漆最突出的優(yōu)點(diǎn)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(jié)構(gòu)具有20年以上超長(zhǎng)耐久性，不粘塵，有自潔功能，幾乎無(wú)須保養(yǎng)。

同時(shí)，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(jìn)行刷涂、滾涂和噴涂，施工時(shí)應(yīng)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(shí)漆膜可達(dá)到一定的厚度，在最大程度上保護(hù)鋼鐵部件。

具體實(shí)施方式

實(shí)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?jǐn)嚢瑁来渭尤?30g902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(cè)細(xì)度≤45um，將轉(zhuǎn)速降低至800轉(zhuǎn)/min，依次加入120g水性氟碳樹(shù)脂、60g有機(jī)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(rùn)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(duì)產(chǎn)品的黏度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整速度要慢，以防止黏度過(guò)大。調(diào)好黏度后，將水補(bǔ)足至200mL，低速攪拌10～20min，取樣檢測(cè)，合格后包裝入庫(kù)。

實(shí)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?jǐn)嚢?，依次加?80g 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(wú)大顆粒，檢測(cè)細(xì)度≤45um，降低轉(zhuǎn)速至800轉(zhuǎn)/min，依次加入150g水性氟碳樹(shù)脂、50g有機(jī)硅乳液、180g純丙乳液和25g成膜助劑TEXNOL，在加入一種原料后，應(yīng)先攪拌3～5min，再加入下一原料。最后加入1.5g潤(rùn)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(duì)產(chǎn)品的黏度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整速度要慢，以防止黏度過(guò)大。調(diào)好黏度后，將水補(bǔ)足至200mL，低速攪拌10～20min，取樣檢測(cè)，合格后包裝入庫(kù)。

本實(shí)施例產(chǎn)品顏色為綠色，可用于戶(hù)內(nèi)戶(hù)外，尤其適于門(mén)窗的防腐涂刷。

實(shí)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?jǐn)嚢?，依次加?00g902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(wú)大顆粒，檢測(cè)細(xì)度≤45um，降低轉(zhuǎn)速至800轉(zhuǎn)/min，依次加入160g水性氟碳樹(shù)脂、40g有機(jī)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(rùn)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(duì)產(chǎn)品的黏度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整速度要慢，以防止黏度過(guò)大。調(diào)好黏度后，將水補(bǔ)足至200mL，低速攪拌10～20min，取樣檢測(cè)，合格后包裝入庫(kù)。

本實(shí)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?jǐn)?shù)的原料混合制備得到：