本發(fā)明屬于金屬防腐蝕領(lǐng)域，具體涉及一種離子改進(jìn)型防腐蝕金屬水性漆及其制備方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的溶劑型漆中加進(jìn)了大量的有機(jī)溶劑如苯、甲苯、二甲苯等，大多為易燃易爆的有毒物質(zhì)，長(zhǎng)期吸入人體會(huì)導(dǎo)致疲勞、喪失記憶以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病，嚴(yán)重者可以致癌。有機(jī)揮發(fā)物直接排放到大氣中，在紫外線的輻射下會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧、形成酸雨，對(duì)大氣造成很嚴(yán)重的污染，被認(rèn)為是大氣污染的主要來源之一。隨著整個(gè)社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)和勞動(dòng)保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，世界各國(guó)相繼制定了限制 VOC 排放的法律法規(guī)。研究開發(fā)資源利用率高、環(huán)保無公害防腐漆（如水性防腐漆、高固體分漆、粉末漆等）以代替?zhèn)鹘y(tǒng)溶劑型防腐漆、以低毒或無毒的長(zhǎng)效防銹顏料（如磷酸鹽、鐵酸鹽、偏硼酸鹽、鋁酸鹽、硅酸鹽等）代替紅丹、鉻酸鹽等高毒防銹顏料已成為防腐漆的發(fā)展趨勢(shì)；

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程設(shè)施趨向于大型化、永久化，工程造價(jià)提高、維修難度加大，采用高防腐效果的半永久性或永久性的保護(hù)措施，可以大大降低因維修、重涂所造成的施工費(fèi)用。因此，以高性能的高檔漆代替低檔漆不但具有性能上的優(yōu)勢(shì)，而且具有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)現(xiàn)有樹脂進(jìn)行物理或化學(xué)改性、合成新的高性能樹脂、高聚物的合金化、這種新型漆具有耐陰極剝離性，可以對(duì)金屬起到很好的防腐保護(hù)效果；

與溶劑型漆相比，水性漆具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如 VOC 含量低、氣味低、不易燃燒、使用安全、可用水清洗等。因此人們將環(huán)氧樹脂進(jìn)行水性化處理，使之成為水性漆，來滿足更高的要求。數(shù)十年的研究開發(fā)和應(yīng)用實(shí)踐證明，水性環(huán)氧漆秉承了環(huán)氧樹脂的諸多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)鋼材、水泥的附著力優(yōu)異，收縮率低，對(duì)中等酸、堿和其他溶劑有良好的耐蝕性和抗?jié)B透性，能與各種樹脂、填料和助劑良好的混溶，配制成一系列常用的防腐蝕漆，可形成一個(gè)水性環(huán)氧防腐漆的體系；

但與溶劑型漆相比，水性漆的配方復(fù)雜，通常包含有多種無機(jī)添加劑，而這些無機(jī)添加劑會(huì)因?yàn)榕c樹脂的分散性差，影響到涂膜的穩(wěn)定性，導(dǎo)致涂膜的性能下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的中無機(jī)添加劑與樹脂的分散性差，造成涂膜的穩(wěn)定性差的問題，提供一種離子改進(jìn)型防腐蝕金屬水性漆及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種離子改進(jìn)型防腐蝕金屬水性漆，它是由重量比為20-25:1的a組份與固化劑組成的，所述的a組份是由下述重量份的原料制成的：

對(duì)甲基苯磺酸1-2、環(huán)氧樹脂170-200、石油磺酸鋇3-4、三氯氧磷4-6、硅酸鈉10-13、正硅酸乙酯27-30、2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨1-2、蓖麻酸鈣3-4、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、植物甾醇2-3、季戊四醇6-8。

所述的固化劑為甲基六氫鄰苯二甲酸酐。

一種離子改進(jìn)型防腐蝕金屬水性漆的制備方法，包括以下步驟：

（1）取對(duì)甲基苯磺酸，加入到其重量20-30倍的去離子水中，攪拌均勻；

（2）取蓖麻酸鈣，加入到其重量40-50倍的、70-76%的乙醇溶液中，攪拌均勻，加入正硅酸乙酯，在46-50℃下保溫?cái)嚢?-3小時(shí)，與上述對(duì)甲基苯磺酸的水溶液混合，緩慢升高溫度為80-90℃，保溫?cái)嚢?0-30分鐘，過濾，將沉淀水洗，常溫干燥，得羧基化硅溶膠；

（3）取三氯氧磷，加入到其重量20-30倍的去離子水中，攪拌均勻，加入季戊四醇，送入到反應(yīng)釜中，加入石油磺酸鋇，升高溫度為140-150℃，保溫?cái)嚢?0-40分鐘，出料，冷卻至常溫，得磷化酯溶液；

（4）取氨丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量5-7倍的無水乙醇中，攪拌均勻，加入上述磷化酯溶液，磁力攪拌10-20分鐘，蒸餾除去乙醇，得氨化磷酸酯；

（5）取2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨，加入到其重量70-90倍的去離子水中，加入植物甾醇，攪拌均勻，得離子分散液；

（6）取上述羧基化硅溶膠，與上述氨化磷酸酯混合，超聲3-5分鐘，升高溫度為60-70℃，加入上述離子分散液，保溫?cái)嚢?-4小時(shí)，得離子改性防腐分散液；

（7）將環(huán)氧樹脂、硅酸鈉混合，加入到上述離子改性防腐分散液中，1600-2000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0-30分鐘，即得所述a組份；

（8）將a組份與固化劑混合，攪拌均勻，涂覆到金屬基材表面，在110-120℃下保溫固化120-130分鐘，即可。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明采用正硅酸乙酯為前驅(qū)體，將得到的溶膠通過對(duì)甲基苯磺酸處理，得到羧基化溶膠，然后將三氯氧磷的水解液與季戊四醇混合酯化，再通過氨丙基三乙氧基硅烷處理，得到氨化的磷酸酯，將羧基化溶膠、氨化的磷酸酯混合，通過在離子液體2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨的分散中進(jìn)行交聯(lián)，得到表面有機(jī)化的復(fù)合物溶液，最后將環(huán)氧樹脂分散其中，得到分散性良好的水性環(huán)氧分散液；

本發(fā)明加入的二氧化硅粒子具有合適的納米尺寸，能夠降低漆膜的孔徑，面對(duì)腐蝕介質(zhì)滲透時(shí)能夠產(chǎn)生較好的阻隔性能，從而提高了漆膜對(duì)金屬的防腐蝕保護(hù)性能，與石油磺酸鋇、硅酸鈉、磷酸酯一起起到了很好的協(xié)同防腐蝕性能；

本發(fā)明將二氧化硅通過羧基化后與氨基磷酸酯交聯(lián)，使其表面充分有機(jī)化，提高了其在環(huán)氧樹脂中的分散性，同時(shí)加入的離子液體2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨進(jìn)一步改善了各物料間的相容性，有效的提高了成品涂膜的穩(wěn)定性強(qiáng)度，提高了對(duì)金屬基材的保護(hù)性。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種離子改進(jìn)型防腐蝕金屬水性漆，它是由重量比為25:1的a組份與甲基六氫鄰苯二甲酸酐組成的，所述的a組份是由下述重量份的原料制成的：

對(duì)甲基苯磺酸2、環(huán)氧樹脂200、石油磺酸鋇4、三氯氧磷6、硅酸鈉13、正硅酸乙酯30、2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨2、蓖麻酸鈣4、氨丙基三乙氧基硅烷3、植物甾醇3、季戊四醇8。

一種離子改進(jìn)型防腐蝕金屬水性漆的制備方法，包括以下步驟：

（1）取對(duì)甲基苯磺酸，加入到其重量30倍的去離子水中，攪拌均勻；

（2）取蓖麻酸鈣，加入到其重量50倍的、76%的乙醇溶液中，攪拌均勻，加入正硅酸乙酯，在50℃下保溫?cái)嚢?小時(shí)，與上述對(duì)甲基苯磺酸的水溶液混合，緩慢升高溫度為90℃，保溫?cái)嚢?0分鐘，過濾，將沉淀水洗，常溫干燥，得羧基化硅溶膠；

（3）取三氯氧磷，加入到其重量30倍的去離子水中，攪拌均勻，加入季戊四醇，送入到反應(yīng)釜中，加入石油磺酸鋇，升高溫度為150℃，保溫?cái)嚢?0分鐘，出料，冷卻至常溫，得磷化酯溶液；

（4）取氨丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量7倍的無水乙醇中，攪拌均勻，加入上述磷化酯溶液，磁力攪拌20分鐘，蒸餾除去乙醇，得氨化磷酸酯；

（5）取2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨，加入到其重量90倍的去離子水中，加入植物甾醇，攪拌均勻，得離子分散液；

（6）取上述羧基化硅溶膠，與上述氨化磷酸酯混合，超聲5分鐘，升高溫度為70℃，加入上述離子分散液，保溫?cái)嚢?小時(shí)，得離子改性防腐分散液；

（7）將環(huán)氧樹脂、硅酸鈉混合，加入到上述離子改性防腐分散液中， 2000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0分鐘，即得所述a組份；

（8）將a組份與甲基六氫鄰苯二甲酸酐混合，攪拌均勻，涂覆到金屬基材表面，在120℃下保溫固化130分鐘，即可。

實(shí)施例2

一種離子改進(jìn)型防腐蝕金屬水性漆，它是由重量比為20:1的a組份與甲基六氫鄰苯二甲酸酐組成的，所述的a組份是由下述重量份的原料制成的：

對(duì)甲基苯磺酸1、環(huán)氧樹脂170、石油磺酸鋇3、三氯氧磷4、硅酸鈉10、正硅酸乙酯27、2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨1、蓖麻酸鈣3、氨丙基三乙氧基硅烷2、植物甾醇2、季戊四醇6。

一種離子改進(jìn)型防腐蝕金屬水性漆的制備方法，包括以下步驟：

（1）取對(duì)甲基苯磺酸，加入到其重量20倍的去離子水中，攪拌均勻；

（2）取蓖麻酸鈣，加入到其重量40倍的、70%的乙醇溶液中，攪拌均勻，加入正硅酸乙酯，在46℃下保溫?cái)嚢?小時(shí)，與上述對(duì)甲基苯磺酸的水溶液混合，緩慢升高溫度為80℃，保溫?cái)嚢?0分鐘，過濾，將沉淀水洗，常溫干燥，得羧基化硅溶膠；

（3）取三氯氧磷，加入到其重量20倍的去離子水中，攪拌均勻，加入季戊四醇，送入到反應(yīng)釜中，加入石油磺酸鋇，升高溫度為140℃，保溫?cái)嚢?0分鐘，出料，冷卻至常溫，得磷化酯溶液；

（4）取氨丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量5倍的無水乙醇中，攪拌均勻，加入上述磷化酯溶液，磁力攪拌10分鐘，蒸餾除去乙醇，得氨化磷酸酯；

（5）取2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨，加入到其重量70倍的去離子水中，加入植物甾醇，攪拌均勻，得離子分散液；

（6）取上述羧基化硅溶膠，與上述氨化磷酸酯混合，超聲3分鐘，升高溫度為60℃，加入上述離子分散液，保溫?cái)嚢?小時(shí)，得離子改性防腐分散液；

（7）將環(huán)氧樹脂、硅酸鈉混合，加入到上述離子改性防腐分散液中，1600轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0分鐘，即得所述a組份；

（8）將a組份與固化劑混合，攪拌均勻，涂覆到金屬基材表面，在110℃下保溫固化120分鐘，即可。

性能測(cè)試：

將本發(fā)明的制備的漆膜在3.5wt%的氯化鈉溶液中浸泡3天，測(cè)得漆膜的剪切強(qiáng)度為19-24MPa；在10wt%的鹽酸溶液中浸泡3天，測(cè)得漆膜的剪切強(qiáng)度為19-22MPa；在10wt%的氫氧化鈉溶液中浸泡3天，測(cè)得漆膜的剪切強(qiáng)度為18-21MPa；

對(duì)比例：

將傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂漆在金屬基材表面形成的漆膜在3.5wt%的氯化鈉溶液中浸泡3天，測(cè)得漆膜的剪切強(qiáng)度為10-12MPa；在10wt%的鹽酸溶液中浸泡3天，測(cè)得漆膜的剪切強(qiáng)度為9-12MPa；在10wt%的氫氧化鈉溶液中浸泡3天，測(cè)得漆膜的剪切強(qiáng)度為9-11MPa。

可以看出本發(fā)明的漆膜具有更好的穩(wěn)定性強(qiáng)度。