鐵基材料水溶性功能防腐涂料及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵基材料水溶性功能防腐涂料及其制備方法和應用，包括基料25～30份，填料38～42份，防絮凝劑1～2份，有機防銹劑1～2份，表面活性劑0.5～1份，增稠劑0.5～1份和溶劑28～32份。制備時先在攪拌條件下將防絮凝劑、增稠劑和基料加入到溶劑中，充分攪拌后加入有機防銹劑和填料，分散后研磨至50微米以下，最后加入表面活性劑和剩余溶劑，然后過濾得到涂料成品。應用時通過改變涂料中除基料以外的其他成分的組分配比得到不同功能的多種涂料，然后依次涂刷形成功能梯度復合涂層。本發(fā)明的產(chǎn)品具有耐堿耐水性、涂層附著力好、韌性好、防腐性能優(yōu)異、環(huán)境友好等優(yōu)點。
【專利說明】鐵基材料水溶性功能防腐涂料及其制備方法和應用【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于涂裝【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種水溶性功能防腐涂料及其制備方法和應用。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的金屬表面涂裝領(lǐng)域中，由于溶劑型體系占絕對壟斷地位，大量揮發(fā)性有機化合物(VOC)排入大氣中，不僅造成空氣與水環(huán)境的污染，而且不利于人體健康和節(jié)能減排。為此，減少揮發(fā)性有機化合物(VOC)在空氣中的排放一直是涂料防蝕領(lǐng)域的首要議題
之一 O
[0003]涂料水性化是減少VOC含量的主要手段。因此，自20世紀80年代后期以來，水性防腐涂料得到了不斷發(fā)展。目前，水性防腐蝕涂料已在建筑裝飾、汽車、船舶、集裝箱制造、鐵路機車、航空航天、交通橋梁等領(lǐng)域廣泛應用。然而，水性涂料目前仍存在一些無法克服的技術(shù)難題，如水性涂料普遍存在固含量低的缺點，固含量低將使生產(chǎn)廠家的成本加大；水性涂料在涂裝過程中存在閃銹現(xiàn)象；水性涂料在生產(chǎn)加工與施工中，還易出現(xiàn)穩(wěn)泡、絮凝等現(xiàn)象；水性涂料對抗強機械作用力時的分散穩(wěn)定性差，分散微粒易被壓縮成固態(tài)微粒，使涂層產(chǎn)生麻點。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有良好的耐堿耐水性、涂層附著力好、韌性好、防腐性能優(yōu)異、VOC含量低、環(huán)境友好的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，還相應提供一種能耗降低、環(huán)境污染小、步驟簡單、成本低的鐵基材料水溶性功能防腐涂料的制備方法和應用。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種鐵基材料水溶性功能防腐涂料，主要由以下質(zhì)量份數(shù)的組分配制而成:
基料:25~30份，
填料(顏料):38~42份，
防絮凝劑:I~2份，
有機防銹劑:1~2份，
表面活性劑:0.5~1份，
增稠劑:0.5~1份，和 溶劑:28~32份。
[0006]上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，優(yōu)選的，所述基料主要由水性環(huán)氧樹脂E-44、水性聚氨酯樹脂、改性丙烯酸的三組分混合體和固化劑組成。
[0007]上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，優(yōu)選的，所述填料包括主還原劑、輔助還原劑、增強相和功能性添加劑，主還原劑包括活性炭基纖維、富鋅化合物和改性聚硅氧烷，輔助還原劑包括三聚磷酸鋁、磷酸鋅、鋅粉中的一種或兩種。選擇與上述活性炭基纖維能構(gòu)成增強體的無機通孔纖維(如硅灰石、氧化鋅纖維等)共同構(gòu)成增強相，可使涂層整體強度提升；選擇片層狀無機物(例如滑石粉與絹云母)配合使用作為功能性添加劑以提高涂層附著力。
[0008]上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，優(yōu)選的，所述防絮凝劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物。優(yōu)選的防絮凝劑為填料輔助劑，可避免上述填料配制過程中，由于比重偏析造成的不均勻現(xiàn)象。
[0009]上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，優(yōu)選的，所述有機防銹劑為二壬基萘磺酸鋇或苯甲酸鈉。
[0010]上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，優(yōu)選的，所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚。
[0011]上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，優(yōu)選的，所述增稠劑為SJ-101。
[0012]上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，優(yōu)選的，所述溶劑為去離子水。
[0013]作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料的制備方法，包括以下步驟:在150r/min~400r/min攪拌條件下,依次將所述防絮凝劑、增稠劑和基料加入到部分(例如一半左右)的溶劑中，充分攪拌(一般5min~15min),然后加入所述的有機防銹劑和填料，分散后(一般20min)進行研磨，研磨至細度在50微米以下，最后加入所述表面活性劑和 剩余的溶劑，充分攪拌(一般20min)，然后過濾，得到鐵基材料水溶性功能防腐涂料成品。
[0014]作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料的應用，其特征在于，通過改變所述涂料中除基料以外的其他成分的組分配比得到不同功能的多種涂料，多種涂料包括底漆、面漆和過渡層，使用時依次分別涂裝底漆、過渡層和面漆，所述底漆為富含還原助劑層(即富含上述的主還原劑和輔助還原劑)，面漆為富含成膜質(zhì)、填料和阻隔組分層，過渡層為附著力增強層，形成功能梯度復合涂層，以更好地提升復合涂層的綜合性能，尤其是防腐能力。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明的核心成分是以復合改性后有機樹脂作為基料(優(yōu)選環(huán)氧樹脂、丙烯酸改性的水性聚氨酯樹脂PUER乳液作為基料)，并優(yōu)選具有活性微細炭基纖維與富鋅粉料的混合體構(gòu)成防腐涂料的填料的還原組成成分，使之與一種有機活性中間體(以改性聚硅氧烷類為選擇對象)組成具有持續(xù)還原性氣氛的絮狀填料，分散在涂料中營造水溶性功能防腐涂料的持續(xù)還原環(huán)境。
[0016]總的來說，本發(fā)明的鐵基材料水溶性功能防腐涂料具有以下優(yōu)點:具有良好的耐堿耐水性和耐油性，涂層附著力好，韌性好，防腐性能優(yōu)異；voc含量低，降低了能耗，減少了對環(huán)境的污染，屬于環(huán)境友好型涂料，產(chǎn)品性能達到國外先進水平，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益，應用前景廣闊。
【具體實施方式】
[0017]除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護范圍。
[0018]除有特別說明，本發(fā)明中用到的各種試劑、原料均為可以從市場上購買的商品或者可以通過公知的方法制得的產(chǎn)品。
[0019]本發(fā)明的【具體實施方式】為一種鐵基材料水溶性功能防腐涂料，主要由以下質(zhì)量份數(shù)的組分配制而成:
基料:25~30份，基料主要由水性環(huán)氧樹脂E-44、水性聚氨酯樹脂、改性丙烯酸的三組分混合體和固化劑組成；
填料(顏料):38~42份，填料包括主還原劑、輔助還原劑、增強相和功能性添加劑，主還原劑包括活性炭基纖維、富鋅化合物和改性聚硅氧烷，輔助還原劑包括三聚磷酸鋁、磷酸鋅、鋅粉中的一種或兩種，硅灰石或氧化鋅纖維與活性炭基纖維共同構(gòu)成增強相，功能性添加劑包括滑石粉與絹云母；
防絮凝劑:I~2份，防絮凝劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物；
有機防銹劑:1~2份，有機防銹劑為二壬基萘磺酸鋇或苯甲酸鈉；
表面活性劑:0.5~1份，表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚；
增稠劑:0.5~1份，增稠劑為SJ-101 ;和 去尚子水:28~32份。
[0020]上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料的制備方法,包括以下步驟:在150r/min~400r/min攪拌條件下，依次將防絮凝劑、增稠劑和基料加入到一半的溶劑中，充分攪拌(一般5min~15min),然 后加入有機防銹劑和填料,分散后進行研磨,研磨至細度在50微米以下，最后加入表面活性劑和剩余的溶劑，充分攪拌，然后過濾，得到鐵基材料水溶性功能防腐涂料成品。
[0021]上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料進行應用時，通過改變涂料中除基料以外的其他成分的組分配比得到不同功能的多種涂料，多種涂料包括底漆、面漆和過渡層，使用時依次分別涂裝底漆、過渡層和面漆，底漆為富含還原助劑層，面漆為富含成膜質(zhì)、填料和阻隔組分層，過渡層為附著力增強層，形成功能梯度復合涂層，以更好地提升復合涂層的綜合性能，尤其是防腐能力。
[0022]為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合較佳的實施例對本發(fā)明作更全面、細致地描述，但本發(fā)明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。
[0023]實施例1:
一種本發(fā)明的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，其底漆包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:
基料:26份，基料主要由8份水性環(huán)氧樹脂E-44、ll份水性聚氨酯樹脂、5份改性丙烯酸的三組分混合體和2份固化劑組成；
填料(顏料):42份，填料包括21份主還原劑、10份輔助還原劑、9份硅灰石和2份功能性添加劑，主還原劑包括9份活性炭基纖維、9份富鋅化合物和3份改性聚硅氧烷，輔助還原劑為5份三聚磷酸鋁、5份鋅粉，功能性添加劑包括1份滑石粉和1份絹云母；
防絮凝劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物:1份；
有機防銹劑為二壬基萘磺酸鋇:1份；
表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚:0.5份；
增稠劑為SJ-101:0.5份；和 去離子水:29份。
[0024]上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料的制備方法,包括以下步驟:在150r/min攪拌條件下，依次將萘磺酸鹽甲醛縮合物、增稠劑SJ-1Ol和基料加入到15份的溶劑去離子水中，充分攪拌5min,然后在350r/min條件下加入有機防銹劑二壬基萘磺酸鋇和填料,分散20min后進行研磨，研磨至細度在50微米以下，最后加入表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚和剩余的溶劑去離子水，充分攪拌，然后過濾，得到鐵基材料水溶性功能防腐涂料成品。
[0025]上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料進行應用時，通過改變涂料中除基料以外的其他成分的組分配比得到不同功能的多種涂料，多種涂料包括底漆、面漆和過渡層，使用時依次分別在馬口鐵片上涂裝底漆、過渡層和面漆，底漆為富含還原助劑層，面漆為富含成膜質(zhì)、填料和阻隔組分層，過渡層為附著力增強層，形成功能梯度復合涂層，以更好地提升復合涂層的綜合性能，尤其是防腐能力。檢驗涂膜的外觀、柔韌性、附著力、耐沖擊性、耐水性、耐堿性、耐中性鹽霧性等性能。由檢測結(jié)果可知，本實施例制備的水溶性功能防腐涂料以及使用的涂裝方法提升了涂層的綜合性能，涂料綠色環(huán)保，涂層平整，無明顯顆粒；柔韌性為2mm ;附著力為2級；耐沖擊性為48kg.cm ;耐水性浸水72h無異常；耐堿性(5%Na0H, 7d)無變化；耐中性鹽霧性為500小時板面無起泡、不生銹。
[0026]實施例2:
一種本發(fā)明的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，其過渡層包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:基料:26份，基料主要由8份水性環(huán)氧樹脂E-44、ll份水性聚氨酯樹脂、5份改性丙烯酸的三組分混合體和2份固化劑組成；
填料(顏料):41份，填料包括25份主還原劑、4份輔助還原劑、8份硅灰石和4份功能性添加劑，主還原劑包括8份活性炭基纖維、12份富鋅化合物和5份改性聚硅氧烷，輔助還原劑為三聚磷酸鋁；硅灰石與活性炭基纖維共同構(gòu)成增強相，功能性添加劑包括2份滑石粉和2份絹云母； 防絮凝劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物:1份；
有機防銹劑為二壬基萘磺酸鋇:1份；
表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚:0.5份；
增稠劑為SJ-101:0.5份；和 去離子水:30份。
[0027]本實施例的鐵基材料水溶性功能防腐涂料的制備方法和應用效果與實施例1基本相同，制備時僅僅是原料的配方及用量稍有差別。
[0028]實施例3:
一種本發(fā)明的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，其面漆包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:
基料:26份，基料主要由8份水性環(huán)氧樹脂E-44、ll份水性聚氨酯樹脂、5份改性丙烯酸的三組分混合體和2份固化劑組成；
填料(顏料):40份，填料包括22份主還原劑、4份輔助還原劑、10份硅灰石和4份功能性添加劑，主還原劑包括8份活性炭基纖維、9份富鋅化合物和5份改性聚硅氧烷，輔助還原劑為三聚磷酸鋁，硅灰石與活性炭基纖維共同構(gòu)成增強相，功能性添加劑包括2份滑石粉和2份絹云母；
防絮凝劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物:1份；
有機防銹劑為二壬基萘磺酸鋇:2份；
表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚:0.5份；增稠劑為SJ-101:0.5份；和 去離子水:30份。
[0029]本實施例的鐵基材料水溶性功能防腐涂料的制備方法和應用效果與實施例1基本相同，制備時僅僅是原料的配方及用量稍有差別。
[0030]實施例4:
一種本發(fā)明的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，其底漆包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:
基料:28份，基料主要由9份水性環(huán)氧樹脂E-44、10份水性聚氨酯樹脂、7份改性丙烯酸的三組分混合體和2份固化劑組成；
填料(顏料):40份，填料包括21份主還原劑、10份輔助還原劑、7份硅灰石和2份功能性添加劑，主還原劑包括6份活性炭基纖維、12份富鋅化合物和3份改性聚硅氧烷，輔助還原劑為4份三聚磷酸鋁、6份鋅粉，功能性添加劑包括1份滑石粉和1份絹云母；
防絮凝劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物:1份；
有機防銹劑為二壬基萘磺酸鋇:1份；
表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚:0.5份；
增稠劑為SJ-101:0.5份；和 去離子水:29份。
[0031]上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料的制備方法,包括以下步驟:在150r/min攪拌條件下，依次將萘磺酸鹽甲醛縮合物、增稠劑SJ-101和基料依次加入到14份的溶劑去離子水中，充分攪拌5min,然后在350r/min條件下加入有機防銹劑苯甲酸鈉和填料,分散20min后進行研磨，研磨至細度在50微米以下，最后加入表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚和剩余的溶劑去離子水，充分攪拌，然后過濾，得到鐵基材料水溶性功能防腐涂料成品。
[0032]上述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料進行應用時，通過改變涂料中除基料以外的其他成分的組分配比得到不同功能的多種涂料，多種涂料包括底漆、面漆和過渡層，使用時依次分別在馬口鐵片上涂裝底漆、過渡層和面漆，底漆為富含還原助劑層，面漆為富含成膜質(zhì)、填料和阻隔組分層，過渡層為附著力增強層，形成功能梯度復合涂層，以更好地提升復合涂層的綜合性能，尤其是防腐能力。檢驗涂膜的外觀、柔韌性、附著力、耐沖擊性、耐水性、耐堿性、耐中性鹽霧性等性能。由檢測結(jié)果可知，本實施例制備的水溶性功能防腐涂料以及使用的涂裝方法提升了涂層的綜合性能，涂料綠色環(huán)保，涂層平整，無明顯顆粒；柔韌性為2mm ;附著力為I級；耐沖擊性為50kg.cm ;耐水性浸水72h無異常；耐堿性(5%Na0H, 7d)無變化；耐中性鹽霧性為500小時板面無起泡、不生銹。
[0033]實施例5:
一種本發(fā)明的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，其過度層包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:基料:28份，基料主要由9份水性環(huán)氧樹脂E-44、10份水性聚氨酯樹脂、7份改性丙烯酸的三組分混合體和2份固化劑組成；
填料(顏料):39份，填料包括23份主還原劑、4份輔助還原劑、10份硅灰石和2份功能性添加劑，主還原劑包括10份活性炭基纖維、8份富鋅化合物和5份改性聚硅氧烷，輔助還原劑為磷酸鋅；硅灰石與活性炭基纖維共同構(gòu)成增強相，功能性添加劑包括1份滑石粉和I份絹云母；
防絮凝劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物:1份；有機防銹劑為二壬基萘磺酸鋇:1份；
表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚:0.5份；
增稠劑為SJ-101:0.5份；和 去離子水:30份。
[0034]本實施例的鐵基材料水溶性功能防腐涂料的制備方法和應用效果與實施例2基本相同，制備時僅僅是原料的配方及用量稍有差別。
[0035]實施例6:
一種本發(fā)明的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，其面漆包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分:
基料:28份，基料主要由9份水性環(huán)氧樹脂E-44、10份水性聚氨酯樹脂、7份改性丙烯酸的三組分混合體和2份固化劑組成；
填料(顏料):38份，填料包括21份主還原劑、5份輔助還原劑、8份硅灰石和4份功能性添加劑，主還原劑包括8份活性炭基纖維、8份富鋅化合物和5份改性聚硅氧烷，輔助還原劑為三聚磷酸鋁，硅灰石與活性炭基纖維共同構(gòu)成增強相，功能性添加劑包括2份滑石粉和2份絹云母；
防絮凝劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物:1份；
有機防銹劑為二壬基萘磺酸鋇:2份； 表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚:0.5份；
增稠劑為SJ-101:0.5份；和 去離子水:30份。
[0036]本實施例的鐵基材料水溶性功能防腐涂料的制備方法和應用效果與實施例2基本相同，制備時僅僅是原料的配方及用量稍有差別。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵基材料水溶性功能防腐涂料，主要由以下質(zhì)量份數(shù)的組分配制而成: 基料:25~30份， 填料:38~42份， 防絮凝劑:1~2份， 有機防銹劑:1~2份， 表面活性劑:0.5~1份， 增稠劑:0.5~1份，和 溶劑:28~32份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，其特征在于:所述基料主要由水性環(huán)氧樹脂E-44、水性聚氨酯樹脂、改性丙烯酸的三組分混合體和固化劑組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，其特征在于:所述填料包括主還原劑、輔助還原劑、增強相和功能性添加劑，主還原劑包括活性炭基纖維、富鋅化合物和改性聚硅氧烷，輔助還原劑包括三聚磷酸鋁、磷酸鋅、鋅粉中的一種或兩種，硅灰石或氧化鋅纖維與活性炭基纖維共同構(gòu)成增強相，功能性添加劑包括滑石粉與絹云母。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，其特征在于:所述防絮凝劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，其特征在于:所述有機防銹劑為二壬基萘磺酸鋇或苯甲酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，其特征在于:所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，其特征在于:所述增稠劑為SJ-101。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料，其特征在于:所述溶劑為去離子水。
9.一種如權(quán)利要求1~8中任一項所述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料的制備方法，包括以下步驟:在150r/min~400r/min攪拌條件下,依次將所述防絮凝劑、增稠劑和基料加入到部分的溶劑中，充分攪拌，然后加入所述的有機防銹劑和填料，分散后進行研磨，研磨至細度在50微米以下，最后加入所述表面活性劑和剩余的溶劑，充分攪拌，然后過濾，得到鐵基材料水溶性功能防腐涂料成品。
10.一種如權(quán)利要求1~8中任一項所述的鐵基材料水溶性功能防腐涂料的應用，其特征在于，通過改變所述涂料中除基料以外的其他成分的組分配比得到不同功能的多種涂料，多種涂料包括底漆、面漆和過渡層，使用時依次分別涂裝底漆、過渡層和面漆，所述底漆為富含還原助劑層，面漆為富含成膜質(zhì)、填料和阻隔組分層，過渡層為附著力增強層，形成功能梯度復合涂層。
【文檔編號】C09D175/04GK104017478SQ201410262652
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】馮芳, 楊捷 申請人:長沙恒大環(huán)?？萍加邢薰?br>