專利名稱：高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂料技術(shù)，具體為一種高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于世界各國(guó)環(huán)保法規(guī)的限制，越來(lái)越多的溶劑型涂料體系正向水性涂料體系轉(zhuǎn)變。水性涂料具有生態(tài)環(huán)保、施工安全、常溫干燥優(yōu)點(diǎn)，但水性涂料也有缺點(diǎn)，如耐蝕性不如溶劑型涂料，這一缺點(diǎn)限制了水性涂料在國(guó)家重大工程上的應(yīng)用，如何提高水性涂料的耐蝕性是水性防腐蝕涂料亟待解決的問(wèn)題。使用鉻酸鹽的顏料可以明顯提高水性防腐蝕涂料的耐蝕性，但各國(guó)出臺(tái)的法規(guī)禁止使用這些有毒的鉻酸鹽顏料。在不使用有毒的鉻酸鹽顏料而達(dá)到溶劑型涂料的標(biāo)準(zhǔn)難度非常大，是水性涂料研究的重要方向。中國(guó)專利(公開號(hào)CN1432612)公開了一種提高空調(diào)換熱器熱交換效率和防腐性的水性涂料，它包括底漆涂料和面漆涂料，具有較好的耐鹽霧性能，但是需要290°C的高溫干燥才能成膜。中國(guó)專利(公開號(hào)CN101157818)報(bào)道了一種用于鋼帶的水性涂料，是由環(huán)氧改性聚酯樹脂、交聯(lián)劑、顏料、固化催化劑和水均勻混合而成。該水性涂料具有快速干燥，漆膜堅(jiān)硬，金屬附著力強(qiáng)。中國(guó)專利(公開號(hào)CN101278018)報(bào)道了一種使用于船舶、橋梁等的水性涂料，它含有水分散型乙烯基改性環(huán)氧酯樹脂和碳酸鈣的水性涂料組合物。其中，上述碳酸鈣是經(jīng)過(guò)了利用具有羧基的乙烯基類聚合物的鹽的處理的沉降碳酸鈣，且涂料組合物的固態(tài)成分中的含有比例為20 50體積％，涂料的顏料/總固態(tài)成分的體積比在50%以下。中國(guó)專利(公開號(hào)CN101851396A)報(bào)道了一種水性環(huán)氧酯樹脂組合物及其制備方法以及用其制備的水性涂料，所得漆膜的耐水性良好，樹脂和漆均具有很好的存儲(chǔ)穩(wěn)定性， 樹脂漆膜的干性較好，漆膜上強(qiáng)度較好。中國(guó)專利(公開號(hào)CN101942256A)報(bào)道了一種水性涂料，由下述重量百分比的原料制成水52 55%，十二烷基磺酸鈉0. 5 0. 7%，甲基丙烯酸甲酯20 25%，丙烯酸丁酯3 4.5%，丙烯酸異辛酯0 2%，丙烯酸1 1.5%，甲基丙烯酸丁酯10 15%，馬來(lái)酸二正丁酯1 2%，丙烯酸羥乙酯0.6 1%，衣康酸0.4 1%，氨水0.8 1%，消泡劑0. 1 0.2%，乙酸鈉0.05 0. 1%，防腐劑0. 1 0.2%，過(guò)硫酸鉀0. 1 0.2%。涂布后形成的涂層不僅光亮度高、堅(jiān)韌、抗爆裂性能優(yōu)秀，而且后續(xù)加工性能極佳，能快速高效地進(jìn)行燙金加工，燙金效果好只提及涂料制備方法，沒(méi)有提及耐蝕性能達(dá)到的水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了已有技術(shù)中存在的耐水性和耐腐蝕性差的兩大缺點(diǎn)，而提供了一種可在常溫條件下固化得到的高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料，由以下兩組分構(gòu)成
按重量份數(shù)計(jì)，組分一包括以下組分和含量水性樹脂20 89 (優(yōu)選為；35 75)；助劑 0. 5 5(優(yōu)選為0. 8 3)；著色顏料2 30 (優(yōu)選為4 25)；有機(jī)緩蝕劑0. 01 5 (優(yōu)選為0. 5 3)；防銹顏料2 50 (優(yōu)選為8 40)；填料 0. 5 20 (優(yōu)選為2 15)；水5 30 (優(yōu)選為8 20)；按重量份數(shù)計(jì)，組分二包括以下組分和含量固化劑 50 100 (優(yōu)選為60 100)；水0 50 (優(yōu)選為0 40)；組分一與組分二的配比為(100 1) (100 80)，優(yōu)選配比為(100 20) (100 60)。本發(fā)明所述的水性樹脂是指水性聚氨酯樹脂或水性環(huán)氧樹脂。本發(fā)明所述的有機(jī)緩蝕劑是硝基化合物，具體是一種含硝基的羧酸鹽，如間硝基月桂酸鈉(鉀)、對(duì)硝基月桂酸鈉(鉀)、間硝基軟脂酸鈉(鉀)、對(duì)硝基軟脂酸鈉(鉀)、間硝基硬脂酸鈉(鉀)、對(duì)硝基硬脂酸鈉(鉀)等。有機(jī)緩蝕劑可以抵制由于涂料施工時(shí)的閃銹發(fā)生，與防銹顏料一起使用有協(xié)同防腐蝕作用。本發(fā)明所述的防銹顏料是指含鍶的磷酸鹽，或含鍶的磷酸鹽與含鋅的磷酸鹽、含鋁的磷酸鹽的混合物。含鍶的磷酸鹽，如德國(guó)HeiAach公司的HEUCOPHOS SRPP或 HEUCOPHOS SAPP等；含鋅的磷酸鹽，如正磷酸鋅或多聚磷酸鋅等；含鋁的磷酸鹽，如三聚磷酸鋁等。本發(fā)明中，防銹顏料在水中溶出后在涂層與金屬界面會(huì)形成磷化膜，起到防腐蝕作用。本發(fā)明所述的水性樹脂為脂肪族聚氨酯分散體。如Bayhydrol A 2427、A2457、 AXP 2469、A2470、AXP 2770、A2542、A2546、A2601、AXP 2645、A2646、A2651、AXP 2695、 A2058、A2139/2、A2227/1、A2290、U 241、U355、UXP2698、UXP2750、UXP2755、UXP2757、 UXP2766 或 U2841XP。本發(fā)明所述的固化劑為親水性聚異氰酸酯，親水性聚異氰酸酯如Bayhydur 3100>Bayhydur XP 2451/1、Bayhydur 401-70、Bayhydur 304>Bayhydur 305>Bayhydur XP 2700>Bayhydur XP 2487/U Bayhydur XP 2547>Bayhydur XP 2655 或 Bayhydur XP2759。所用助劑是水性涂料常用助劑，如潤(rùn)濕劑、分散劑、消泡劑、防沉劑、防霉劑、流平劑或成膜助劑等之一種或一種以上。所用著色顏料是水性涂料常用的著色顏料，如鈦白粉、氧化鋅、鋅鋇白、酞菁綠、甲苯胺紅或氧化鐵紅等；填料是水性涂料常用的填料，如重晶石粉、重體碳酸鈣、輕體碳酸鈣、 滑石粉沉淀硫酸鋇或石英砂等。本發(fā)明還提供了上述高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料的制備方法，其過(guò)程如下1)在容器中加入水性樹脂、水、助劑，利用高速分散機(jī)在300-500rpm分散5_10分鐘，再加入著色顏料、有機(jī)緩蝕劑、防銹顏料和填料，經(jīng)500-1000rpm分散20-30分鐘；
2)把上述物料進(jìn)行砂磨，砂磨時(shí)間為1-4小時(shí)，測(cè)試細(xì)度< 40 μ m后，出料，過(guò)濾， 包裝，制備成組分一；3)把固化劑加入到攪拌釜中，根據(jù)需要可以加入去離子水稀釋，也可以不用稀釋， 利用高速分散機(jī)在300-500rpm分散5_10分鐘，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分二 ；4)將組分二加入組分一中，攪拌均勻后噴涂、刷涂或浸涂在基材表面，常溫或加熱 (50-120°C )固化形成高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1、本發(fā)明高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料主要由水性樹脂、含鍶鹽防銹顏料等組成， 所用防銹顏料無(wú)毒；2、本發(fā)明高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料的成膜物質(zhì)使用水性樹脂，有利于環(huán)保；3、本發(fā)明高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料具有貯存穩(wěn)定性好，不易沉底等特點(diǎn)；4、本發(fā)明常溫或加熱固化形成高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂層，其耐水性和防腐性能
顯者提尚。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中除非特別指明外，所涉及的比例均為重量百分比或重量比。比較例1在攪拌釜中加入Bayhydrof A 2651水性脂肪族聚氨酯分散體450kg，再加入75kg 去離子水、5040分散劑4kg、BYK-028消泡劑^g、BYK-331流平劑^g、BENTONE Eff防沉劑 4kg，用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，再加入鈦白粉^0kg、800目滑石粉180kg，經(jīng) SOOrpm分散25分鐘，用砂磨機(jī)砂磨2小時(shí)，測(cè)試細(xì)度為25微米，過(guò)濾后出料，包裝，制備成
組分一。把Bayhydur XP沈55固化劑900kg加入到攪拌釜中，加入去離子水100kg，用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分二。然后按組分一組分二 = 100 20與組分二混合，攪拌均勻，噴涂在Q235鋼板上，常溫干燥7天。漆膜厚均為65士5 μ m。比較例2在攪拌釜中加入Bayhydrof A 2651水性脂肪族聚氨酯分散體450kg，再加入75kg 去離子水、5040分散劑4kg、BYK-028消泡劑^g、BYK-331流平劑^g、BENTONE Eff防沉劑 4kg，用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，再加入鈦白粉180kg、800目滑石粉^OkgJS SOOrpm分散25分鐘，用砂磨機(jī)砂磨2小時(shí)，測(cè)試細(xì)度為25微米，過(guò)濾后出料，包裝，制備成
組分一。把Bayhydur XP沈55固化劑900kg加入到攪拌釜中，加入去離子水100kg，用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分二。然后按組分一組分二 = 100 20與組分二混合，攪拌均勻，噴涂在Q235鋼板上，常溫干燥7天。漆膜厚均為65士5 μ m。比較例3在攪拌釜中加入Bayhydrof A 2651水性脂肪族聚氨酯分散體450kg，再加入75kg去離子水、5040分散劑4kg、BYK-028消泡劑^g、BYK-331流平劑^g、BENTONE Eff防沉劑4kg，用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，再加入鈦白粉50kg、800目滑石粉410kg，經(jīng) SOOrpm分散25分鐘，用砂磨機(jī)砂磨2小時(shí)，測(cè)試細(xì)度為25微米，過(guò)濾后出料，包裝，制備成
組分一。把Bayhydur XP沈55固化劑900kg加入到攪拌釜中，加入去離子水100kg，用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分二。然后按組分一組分二 = 100 20與組分二混合，攪拌均勻，噴涂在Q235鋼板上，常溫干燥7天。漆膜厚均為65士5 μ m。實(shí)施例1在攪拌釜中加入Bayhydrof A 2651水性脂肪族聚氨酯分散體450kg，再加入75kg 去離子水、5040分散劑4kg、BYK-028消泡劑^g、BYK-331流平劑^g、BENTONE Eff防沉劑 4kg，用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，再加入280kg鈦白粉、間硝基月桂酸鈉10kg、 SAPP防銹顏料80kg、800目滑石粉90kg，經(jīng)800rpm分散25分鐘，用砂磨機(jī)砂磨2小時(shí)，測(cè)試細(xì)度為25微米，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分一。把Bayhydur XP沈55固化劑900kg加入到攪拌釜中，加入去離子水100kg，用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分二。然后按組分一組分二 = 100 20與組分二混合，攪拌均勻，噴涂在Q235鋼板上，常溫(25°C )干燥7天。漆膜厚均為65士5 μ m。實(shí)施例2在攪拌釜中加入Bayhydrof A 2651水性脂肪族聚氨酯分散體450kg，再加入75kg 去離子水、5040分散劑4kg、BYK-028消泡劑^g、BYK-331流平劑^g、BENTONE Eff防沉劑 4kg，用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，再加入180kg鈦白粉、對(duì)硝基軟脂酸鈉^g、SAPP 防銹顏料250kg、800目滑石粉^kg,經(jīng)800rpm分散25分鐘，用砂磨機(jī)砂磨2小時(shí)，測(cè)試細(xì)度為25微米，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分一。把Bayhydur XP沈55固化劑900kg加入到攪拌釜中，加入去離子水100kg，用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分二。然后按組分一組分二 = 100 20與組分二混合，攪拌均勻，噴涂在Q235鋼板上，常溫干燥7天。漆膜厚均為65士5 μ m。實(shí)施例3在攪拌釜中加入Bayhydrof A 2651水性脂肪族聚氨酯分散體450kg，再加入75kg 去離子水、5040分散劑4kg、BYK-028消泡劑^g、BYK-331流平劑^g、BENTONE Eff防沉劑 4kg，用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，再加入50kg鈦白粉、對(duì)硝基硬脂酸鈉0. 5kg, SAPP防銹顏料400kg、800目滑石粉9. 5kg,經(jīng)800rpm分散25分鐘，用砂磨機(jī)砂磨2小時(shí)， 測(cè)試細(xì)度為25微米，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分一。把Bayhydur XP沈55固化劑900kg加入到攪拌釜中，加入去離子水100kg，用高速分散機(jī)在400rpm分散10分鐘，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分二。然后按組分一組分二 = 100 20與組分二混合，攪拌均勻，噴涂在Q235鋼板上，常溫干燥7天。漆膜厚均為65士5 μ m。
實(shí)施例4在攪拌釜中加入Bayhydrof A XP沈95水性脂肪族聚氨酯分散體400kg，再加入 IlOkg去離子水、5040分散劑3kg、BI-(^8消泡劑2kg、BH31流平劑;3kg、BENT0NE Eff防沉劑^g，用高速分散機(jī)在450rpm分散8分鐘，再加入50kg鋅鋇白、間硝基月桂酸鈉10kg、 SAPP防銹顏料390kg、800目重晶石粉30kg，經(jīng)IOOOrpm分散20分鐘，用砂磨機(jī)砂磨1小時(shí)， 測(cè)試細(xì)度為觀微米，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分一。把Bayhydur XP沈55固化劑800kg加入到攪拌釜中，加入去離子水200kg，用高速分散機(jī)在300rpm分散10分鐘，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分二。然后按組分一組分二 = 100 40與組分二混合，攪拌均勻，噴涂在Q235鋼板上，常溫干燥7天。漆膜厚均為65士5 μ m。實(shí)施例5在攪拌釜中加入Bayhydrof A XP沈95水性脂肪族聚氨酯分散體700kg，再加入 IOOkg去離子水、5040分散劑^g、BYK-(^8消泡劑^g、BYK_331流平劑^g、BENT0NE Eff防沉劑^g，用高速分散機(jī)在500rpm分散5分鐘，再加入45kg鋅鋇白、對(duì)硝基軟脂酸鈉10kg、 SAPP防銹顏料100kg、800目重晶石粉25kg，經(jīng)500rpm分散30分鐘，用砂磨機(jī)砂磨4小時(shí)， 測(cè)試細(xì)度為20微米，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分一。把Bayhydur XP沈55固化劑700kg加入到攪拌釜中，加入去離子水300kg，用高速分散機(jī)在500rpm分散5分鐘，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分二。然后按組分一組分二 = 100 60與組分二混合，攪拌均勻，噴涂在Q235鋼板上，常溫干燥7天。漆膜厚均為65士5 μ m。聚氨酯涂層的性能評(píng)價(jià)涂層試樣的中性鹽霧試驗(yàn)采用日本須賀試驗(yàn)機(jī)株式會(huì)社的ST-IS0-3鹽霧試驗(yàn)機(jī)。NaCl溶液濃度為3. 5wt%,試驗(yàn)溫度為40士2°C，連續(xù)噴霧168小時(shí)，中性鹽霧試驗(yàn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB1771-79。在干燥后的涂層試板表面進(jìn)行交叉劃痕，鹽霧試驗(yàn)后根據(jù)劃痕處銹蝕蔓延的寬度評(píng)價(jià)涂層的防腐蝕性能。鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果見表1。由表1可以看出，實(shí)施例1 5用防銹顏料制備的涂層試樣的耐鹽霧性能明顯優(yōu)于比較例1 3的沒(méi)有防銹顏料的涂層試樣。表1涂層試樣的鹽霧試驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料，其特征在于，由以下兩組分構(gòu)成 按重量份數(shù)計(jì)，組分一包括以下組分和含量水性樹脂20 89 ； 助劑 0. 5 5 ； 著色顏料2 30 ； 有機(jī)緩蝕劑0. 01 5 ； 防銹顏料2 50 ； 填料 0. 5 20 ； 水5 30 ；按重量份數(shù)計(jì)，組分二包括以下組分和含量 固化齊 50 100 ； 水 0 50 ；組分一與組分二的配比為(100 1) (100 80)；防銹顏料是指含鍶的磷酸鹽，或含鍶的磷酸鹽與含鋅的磷酸鹽、含鋁的磷酸鹽的混合物。
2.按照權(quán)利要求1所述的高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料，其特征在于，水性樹脂優(yōu)選范圍為35 75，防銹顏料優(yōu)選范圍為8 40，有機(jī)緩蝕劑優(yōu)選范圍為0. 5 3。
3.按照權(quán)利要求1所述的高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料，其特征在于，組分一與組分二的優(yōu)選配比為(100 20) (100 60)。
4.按照權(quán)利要求1所述的高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料，其特征在于，水性樹脂是指水性聚氨酯樹脂或水性環(huán)氧樹脂。
5.按照權(quán)利要求1所述的高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料，其特征在于，水性樹脂是脂肪族聚氨酯分散體。
6.按照權(quán)利要求1所述的高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料，其特征在于，有機(jī)緩蝕劑是含硝基的羧酸鹽。
7.按照權(quán)利要求6所述的高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料，其特征在于，有機(jī)緩蝕劑是間硝基月桂酸鈉、間硝基月桂酸鉀、對(duì)硝基月桂酸鈉、對(duì)硝基月桂酸鉀、間硝基軟脂酸鈉、間硝基軟脂酸鉀、對(duì)硝基軟脂酸鈉、對(duì)硝基軟脂酸鉀、間硝基硬脂酸鈉、間硝基硬脂酸鉀、對(duì)硝基硬脂酸鈉或?qū)ο趸仓徕洝?br> 8.按照權(quán)利要求1所述的高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料，其特征在于，固化劑為親水性聚異氰酸酯。
9.按照權(quán)利要求1 8之一所述的高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料的制備方法，其特征在于，該方法過(guò)程如下1)在容器中加入水性樹脂、水、助劑，利用高速分散機(jī)在300-500rpm分散5-10分鐘，再加入著色顏料、有機(jī)緩蝕劑、防銹顏料和填料，經(jīng)500-1000rpm分散20-30分鐘；2)把上述物料進(jìn)行砂磨，砂磨時(shí)間為1-4小時(shí)，測(cè)試細(xì)度≤40 μ m后，出料，過(guò)濾，包裝， 制備成組分一；3)把固化劑加入到攪拌釜中，根據(jù)需要加入去離子水稀釋，利用高速分散機(jī)在 300-500rpm分散5_10分鐘，過(guò)濾后出料，包裝，制備成組分二 ；4)將組分二加入組分一中，攪拌均勻后噴涂、刷涂或浸涂在基材表面，常溫或加熱固化形成高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂層。
全文摘要
本發(fā)明涉及涂料技術(shù)，具體為一種高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料及其制備方法。該涂料由組分一和組分二構(gòu)成，按重量份數(shù)計(jì)，組分一包括以下組分和含量水性樹脂20～89；助劑0.5～5；著色顏料2～30；有機(jī)緩蝕劑0.01～5；防銹顏料2～50；填料0.5～20；水5～30；按重量份數(shù)計(jì)，組分二包括以下組分和含量固化劑50～100；水0～50；組分一與組分二的配比為(100∶1)～(100∶80)。將組分二加入組分一中，常溫或加熱固化形成高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂層，其耐水性和防腐性能顯著提高。本發(fā)明高性能水性無(wú)毒防腐蝕涂料主要由水性樹脂、含鍶鹽防銹顏料等組成，所用防銹顏料無(wú)毒，成膜物質(zhì)使用水性樹脂，有利于環(huán)保，并且具有貯存穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09D5/08GK102559026SQ201110381679
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者劉福春, 史洪微, 常春, 柯偉, 王震宇, 胡妹, 陳群, 韓恩厚 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所, 江蘇榮昌化工有限公司