水性金属防腐漆及其制备方法

文章出处：网责任编辑：作者：人气：-发表时间：2023-12-15 15:43:00

一种水性金属防腐漆，由去离子水、钛白粉、硅灰石粉、高岭土、水性氟碳树脂、有机硅乳液、纯丙乳液、己二酸二酰肼、成膜助剂等原料分散混合制备得到。本发明的水性金属防腐漆耐候性、耐水性、耐擦洗性能优越，粘接性能良好，有优异的附着力，可以带锈涂刷，施工范围广，可广泛应用于建筑装饰、石油化工、桥梁、船舶、集装箱、机械、电缆、塑胶、冶炼等行业钢铁结构的防腐保护。

水性金属防腐漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种金属防腐涂料，特别是涉及一种用于金属基材表面防腐处理的水性金属防腐漆。本发明还涉及该水性防腐漆的制备方法。

背景技术

金属是国民经济发展和国防建设不可缺少的重要工程材料，尤其是钢铁占有更大的比例。然而，金属材料很容易受环境介质的化学或电化学作用而被腐蚀破坏。因此，长期以来，人们一直致力于采用各种技术对金属加以保护，防止腐蚀的发生。

最有效、最常用的金属防腐蚀方法是在金属表面涂敷防腐蚀涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基体。

传统的防腐漆大多为溶剂型涂料，含有大量的挥发性有机溶剂，容易对周边环境造成严重污染。而水性金属防腐漆不仅对金属材料提供了极佳的保护层，并且产品节能、低耗、环保，势必将逐渐取代溶剂型金属防腐漆，并得到长足的发展。

但是，水性金属防腐漆在技术上还存在许多问题，长期以来，水性金属防腐漆除有利于环保之外，其他主要性能指标均远远不及传统的有机溶剂型涂料，因此，近年来，水性金属防腐漆的研究重点主要是尽量缩小与传统溶剂型涂料在各项性能上的差距。

无机富锌涂料是水性金属防腐漆的重要品种，将其用作底漆具有优异的防腐性能。近年开发成功的水性高模数硅酸钾、硅酸锂富锌涂料也已在工程上应用，性能得到了不断的改进，作为一种零VOC的环保型防腐漆，已被各行各业所接受。采用核壳结构、自乳化聚合乳液制造技术制备出的纳米级水性丙烯酸改性醇酸胶乳、纳米级水性氨基丙烯酸改性醇酸胶乳、水性环氧丙烯酸氨基微胶乳以及由这些胶乳制备的系列水性金属防腐漆，也已经广泛应用于石油化工、冶金、五金交电、汽车、机车车辆、货车、船舶等领域的防腐。

涂层与被保护金属的附着力是选择金属防腐漆的最主要技术指标，然而水性金属防腐漆与钢铁结构之间的附着力问题却是一个最难处理的问题。水性金属防腐漆的主体是有机产品，而钢铁结构是无机产品，无机产品与有机产品之间的粘接力不是很牢固，因此，目前的普通水性金属防腐漆只是简单地将漆涂到钢铁结构上，保护层不能持久，需要定期清除旧漆膜，重新涂刷防腐漆，存在很大的浪费。

发明内容

本发明的目的是解决水性金属防腐漆与钢铁结构之间的附着力问题，提供一种新的水性金属防腐漆，以延长漆膜的使用年限。

本发明对国内外大量乳液的性能特点，以及各种助剂之间的相互配合或相互影响进行了分析研究，综合各乳液的优点，通过不同乳液之间的配合，以期增强水性金属防腐漆对钢铁结构表面的附着力。

本发明的水性金属防腐漆是由下述重量分数的原料混合制备得到的：

去离子水 150～200

钛白粉 160～250

硅灰石粉 80～150

高岭土 40～60

水性氟碳树脂 120～160

有机硅乳液 40～80

纯丙乳液 180～250

己二酸二酰肼 2～5

丙二醇 20～25

分散剂 4～8

消泡剂 2～5

成膜助剂 20～50

流变改性剂 2～5

增稠剂 6～8

防腐剂 0.5～2

AMP-95 0.5～2

X-405 1～3

本发明的水性金属防腐漆是采用水性氟碳树脂、有机硅乳液和纯丙乳液配合使用的。使用上述混合乳液，既保证了防腐漆产品与金属材料表面的结合力，又确保了产品成型后的光泽度，同时还兼顾了产品的成本，通过这几种乳液的混合使用，使产品在保持低价位的情况下，性能达到最佳使用状态，性价比更优。水性氟碳树脂是水性金属防腐漆必不可少的原料之一，单独使用水性氟碳树脂，虽然可以得到高性能的产品，但其成本要大幅增加；纯丙乳液的光泽性虽然好，但其与金属材料表面的结合力弱，不能单独使用；而有机硅乳液的加入，则可以使上述两种乳液及各种填料之间更好的结合在一起，得到各方面性能均较佳的水性金属防腐漆。

作为一种性能优良的水性金属防腐漆，在其组成配方中所使用的一些辅料的选择并不是单一的，只要可以起到相应的作用，适合的助剂都可以使用，在性能上并没有明显的区分。例如：

分散剂可以选择美国罗门哈斯公司生产的1124、731A系列分散剂，以及日本株式会社生产的5040分散剂等；

美国罗门哈斯公司生产的DX-46、DX-48等消泡剂均可以作为本发明产品的消泡剂使用，而满足本发明的使用要求；

在成膜助剂中，无论进口的TEXANOL，还是国产的十二醇酯等产品，均可以达到使用要求；

本发明优选的流变改性剂是美国罗门哈斯公司生产的2020流平增稠剂，另外，WL-720聚氨酯流变改性剂、UN-641缔合型聚氨酯流变改性剂等产品也可以使用；

可供选择的增稠剂有罗门哈斯公司的TT-935、SCT275，深圳海川公司的963等产品，以及其他可用的增稠剂；

奥麒化工公司生产的PROXEL-AQ、PROXEL-XL2，以及其他公司生产的LXE等产品，都可以作为防腐剂添加到本发明的水性金属防腐漆中。

其他辅料中，AMP-95的化学名称为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，在本发明的水性金属防腐漆中主要用作pH值稳定剂。AMP-95是一种低分子量、高碱性、低气味、低挥发性的有机胺，可以赋于水性体系优异的pH值稳定性，并可显著提高漆膜性能。

作为润湿剂的X-405是一种水溶性的非离子表面活性剂，主要成分为壬基酚聚氧乙烯醚，并以70％活性物供应。X-405拥有出众的润湿性能，特别适用于乳胶漆色浆制备和其它水性色料体系，对改善乳液稳定性和乳胶漆体系的冻融稳定性十分有效，可以加速颜填料表面的润湿过程，提高分散效率。

采用上述配方得到的是白色的水性金属防腐漆，在此基础上，通过加入常规使用的各种颜填料，则可以得到不同颜色的水性金属防腐漆。

本发明的水性金属防腐漆制备方法包括以下步骤：

1).将己二酸二酰肼加入去离子水中，低速搅拌使其完全溶解；

2).依次加入丙二醇、分散剂、消泡剂、防腐剂和pH值稳定剂AMP-95，搅拌均匀；

3).在低速搅拌下，依次加入钛白粉、硅灰石粉、高岭土，高速分散60～75min，至浆料细度达到≤45um；

4).低速搅拌下，向浆料中依次加入水性氟碳树脂、有机硅乳液、纯丙乳液、成膜助剂，润湿剂X-405和消泡剂，以流变改性剂和增稠剂调整产品至合适的黏度，低速搅拌10～20min后得到产品。

本发明的水性金属防腐漆可以广泛应用于建筑装饰、石油化工、桥梁、船舶、集装箱、机械、电缆、塑胶、冶炼等行业钢铁结构的防腐保护。

本发明的水性金属防腐漆产品具有以下主要技术参数：

铅笔硬度(刮破)：3H；

附着力(划格间距1mm)：一级；

耐冲击性：50cm；

耐人工老化：5000h；

耐盐雾：≥3000h；

耐粘污性：反射系数下降率≤5％；

耐碱性(10％氨水溶液7d)：无变化；

耐溶剂性(侵入甲苯中7d)：无变化；

耐汽油性(200^#汽油中7d)：无变化；

耐水性(288h)：不起泡，不脱落；

涂膜耐冻融性(20次)：不起泡；

使用温度：-40℃～140℃；

理论涂布率：8～10m²/Kg。

本发明的水性金属防腐漆具有以下特点：

1.产品无毒、无环境污染，不燃、不爆，运输方便。

2.可直接施工于各种有锈、无锈、坚硬的氧化皮及旧漆膜的钢铁表面，对于形状复杂、除锈困难的大型钢结构件更显示出其独特的优越性。

3.常温下漆膜干燥时间快，结膜坚固，附着力强，耐酸碱，耐盐水及抗大气候，耐高温可达300℃，可在潮湿环境下施工，可与各种面漆配套使用。

4.漆膜机械强度高，韧性好，不开裂，耐温变性能好，耐化学品腐蚀、耐盐雾功能优异，适合于各种恶劣气候和复杂的强腐蚀环境。

5.涂刷面积大，每公斤可涂刷12m²左右，防腐效果和防腐寿命是一般溶剂型防锈漆的2倍以上，涂装成本可降低40％以上。

6.施工工序简单，减轻了劳动强度，降低了生产成本。

7.如产品黏度较大，用自来水即可调节，施工工具、设备、容器也可用自来水冲洗。

本发明的水性金属防腐漆最突出的优点是可以带锈涂刷、滚涂、浸涂、喷涂，可根据锈蚀情况，重锈重涂，轻锈轻涂。防锈处理后的钢铁结构具有20年以上超长耐久性，不粘尘，有自洁功能，几乎无须保养。

同时，本发明的水性金属防腐漆不用经常性地清除旧漆膜，只需除去油污与将要脱落的漆膜，就可以重涂，施工期短，综合成本低。

本发明的防腐漆可以进行刷涂、滚涂和喷涂，施工时应加水调整，以便施工，加水量视具体情况而定。每公斤防腐漆最多可涂刷12m²左右，但涂刷面积6m²左右最佳，此时漆膜可达到一定的厚度，在最大程度上保护钢铁部件。

具体实施方式

实施例1

将2.5g己二酸二酰肼加入180mL去离子水中，以600转/min的转速低速搅拌3～5min，使其完全溶解，依次加入20g丙二醇、6g分散剂5040、1.5g消泡剂DX-48、1g防腐剂PROXEL-AQ和1gpH值稳定剂AMP-95，低速搅拌5～10min后，维持搅拌，依次加入230g902钛白粉、100g硅灰石粉和50g高岭土，以1500转/min高速分散60～75min，检测细度≤45um，将转速降低至800转/min，依次加入120g水性氟碳树脂、60g有机硅乳液、200g纯丙乳液和20g成膜助剂TEXNOL，每加入一种原料后，先搅拌3～5min，再加入下一原料。最后加入1.5g润湿剂X-405、1.5g消泡剂DX-48，用3g2020流平增稠剂和适量SCT-275增稠剂对产品的黏度进行调整，调整速度要慢，以防止黏度过大。调好黏度后，将水补足至200mL，低速搅拌10～20min，取样检测，合格后包装入库。

实施例2

将3g己二酸二酰肼加入到180mL去离子水中，以600转/min的转速低速搅拌3～5min，使其完全溶解后，依次加入25g丙二醇、8g分散剂1124、2g消泡剂DX-48、2g防腐剂LEX和0.5gpH值稳定剂AMP-95，低速搅拌5～10min，维持搅拌，依次加入180g 902钛白粉、150g硅灰石粉.50g高岭土和60g酞菁绿色浆，然后以1500转/min的转速高速分散60～75min，至无大颗粒，检测细度≤45um，降低转速至800转/min，依次加入150g水性氟碳树脂、50g有机硅乳液、180g纯丙乳液和25g成膜助剂TEXNOL，在加入一种原料后，应先搅拌3～5min，再加入下一原料。最后加入1.5g润湿剂X-405、2g消泡剂DX-48，用2gWL-720聚氨酯流变改性剂和适量963增稠剂与水按照1∶1的比例混合后，对产品的黏度进行调整，调整速度要慢，以防止黏度过大。调好黏度后，将水补足至200mL，低速搅拌10～20min，取样检测，合格后包装入库。

本实施例产品颜色为绿色，可用于户内户外，尤其适于门窗的防腐涂刷。

实施例3

将4.0g己二酸二酰肼加入到150mL去离子水中，以600转/min的转速低速搅拌3～5min，使其完全溶解后，依次加入20g丙二醇、5g分散剂731A、2.5g消泡剂DX-46、2g防腐剂PROXEL-XL2和1gpH值稳定剂AMP-95，低速搅拌5～10min，维持搅拌，依次加入200g902钛白粉、80g硅灰石粉、60g高岭土和70g铁红色浆，然后以1500转/min的转速高速分散60～75min，至无大颗粒，检测细度≤45um，降低转速至800转/min，依次加入160g水性氟碳树脂、40g有机硅乳液、250g纯丙乳液、40g成膜助剂十二醇酯，加入一种原料搅拌3～5min后再加入下一原料。最后加入2g润湿剂X-405、2.5g消泡剂DX-46，以2g2020流平增稠剂和适量TT-935增稠剂与水按照1∶1的比例混合，对产品的黏度进行调整，调整速度要慢，以防止黏度过大。调好黏度后，将水补足至200mL，低速搅拌10～20min，取样检测，合格后包装入库。

本实施例产品颜色为铁红色，与目前使用的铁红油漆颜色一致。

1.一种水性金属防腐漆，由下述重量分数的原料混合制备得到：