專利名稱：堿式硅鉻酸鉛防銹漆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵材料的防銹漆，尤其是一種堿式硅鉻酸鉛防銹漆。該漆作為底漆，對(duì)于鋼材的附著力強(qiáng)，對(duì)于聚氨酯面漆的層間附著性優(yōu)良，其屬于以有機(jī)化合物為基料的組合漆料。
目前市場(chǎng)上經(jīng)常銷售的防銹漆有以醇酸樹(shù)脂，或以氯化橡膠，或以酚醛樹(shù)脂，或以蓖麻油預(yù)聚物等為基料的防銹漆。這些防銹漆雖然已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但還不能適應(yīng)某些特殊場(chǎng)合的要求漆膜附著力要求強(qiáng)，耐化學(xué)介質(zhì)能力要強(qiáng)，干燥要迅速耐候性要強(qiáng)。這就是在水、汽、鹽、霧、日光等綜合影響的海洋環(huán)境中的艦船甲板上，鉆井平臺(tái)上，海航燈塔上等場(chǎng)合。這些場(chǎng)合防銹要求高，上述所列的幾種防銹漆都不能勝任這防銹要求高的場(chǎng)合。醇酸等基料底漆對(duì)于鋼鐵材料的附著力較差，其使用壽命較短，特別對(duì)于一些聚氨酯面漆的層間附著力較差，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)龜裂或脫落現(xiàn)象。上述防銹漆中雖然含有防銹填充顏料，如紅丹、氧化鐵紅、鋅黃等。其中氧化鐵紅的防銹效果較差，鋅黃僅起化學(xué)防銹作用。僅有紅丹的防銹性能較好，但紅丹所含的鉛氧化物高達(dá)100%，其鉛毒性大;而且紅丹的密度也較大(9.1克/厘米3)。由紅丹配合上述醇酸等基料而制成的防銹漆。該漆貯存穩(wěn)定性差，極易沉底結(jié)塊。這種紅丹防銹漆對(duì)自然環(huán)境引起的底材熱脹冷縮的變化的適應(yīng)性也很差，漆膜的使用壽命較短。
本發(fā)明的目的就是要克服上述防銹漆的缺陷。制備一種防銹性能優(yōu)異，兼有物理化學(xué)防銹功能，漆膜的物理性能優(yōu)良，貯存穩(wěn)定，毒性低，耐化學(xué)介質(zhì)，耐候性強(qiáng)的漆料。該漆作為底漆使用，要能適應(yīng)振動(dòng)環(huán)境和能承受金屬熱脹冷縮的的變化而不開(kāi)裂不脫落，從而達(dá)到保護(hù)鋼鐵材料表面的目的。
本發(fā)明的任務(wù)是如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的篩選出一種堿式硅鉻酸鉛防銹漆。該漆是由漆漿和預(yù)聚物液，按一定比例配制而成，一般現(xiàn)使用，現(xiàn)配漆。其中漆漿的組成為組成分質(zhì)量百分比環(huán)氧樹(shù)脂3-40堿式硅鉻酸鉛(BLSC)10-70片狀填料0-40顏填料0-40煤焦瀝青0-20助劑0-5溶劑10-50將組成漆漿的上述各組分，依次投入球磨機(jī)中，研磨24小時(shí)，即得漆漿，包裝備用;
其中預(yù)聚物液的制備是由異氰酸酯與含羥基的化合物，按化學(xué)當(dāng)量比NCO/OH＝1.4-2.5/1進(jìn)行聚合反應(yīng)，從而得到異氰酸酯預(yù)聚物液。這種預(yù)聚物液平均每分子至少含有1.2個(gè)NCO基;
上述預(yù)聚物液與漆漿在使用時(shí)現(xiàn)場(chǎng)配漆。配漆時(shí)，按漆漿中的環(huán)氧樹(shù)脂的OH基與異氰酸酯預(yù)聚物液的NCO基之比1/0.8～2.7進(jìn)行配漆。一般該預(yù)聚物液的配漆用量為防銹漆的3～40%。配漆而成的防銹漆具有防銹性能優(yōu)異，漆膜的物理性能好，干燥迅速，貯存穩(wěn)定不分層，而且其毒性低，耐化學(xué)介質(zhì)侵蝕的能力強(qiáng)。
本發(fā)明所選用的堿式硅鉻酸鉛(BLSC)作為該防銹漆的重要特征的防銹顏料，其兼有物理和化學(xué)防銹雙重功能。這種BLSC是一種在惰性二氧化硅核上包裹有硅酸鉛和堿式鉻酸鉛的復(fù)合物。這種二氧化硅核包裹反應(yīng)產(chǎn)生的包核結(jié)構(gòu)，對(duì)于漆料的防銹性能起著決定性作用。由于BLSC的包核結(jié)構(gòu)中，有一半以上的鉛結(jié)合成為無(wú)毒的鉻酸鉛和硅酸鉛，這樣在BLSC中的活性鉛受到抑制，大約僅有四分之一的堿式氧化鉛有毒性，比紅丹中的100%的氧化鉛的毒性少得多。因而就降低了該防銹漆的毒性。同時(shí)由于紅丹的密度較大，一般為9.1克/厘米3，而B(niǎo)LSC的密度僅為4克/厘米3，不足紅丹的一半。作為該防銹顏填料，BLSC相對(duì)紅丹就更不易沉淀分層，其貯存穩(wěn)定性就高。
本發(fā)明所選用的主要基料之一是環(huán)氧樹(shù)脂。這種樹(shù)脂是一種分子結(jié)構(gòu)中含有羥基(OH)的化合物，其環(huán)氧當(dāng)量在100-8500之間。作為基料的環(huán)氧樹(shù)脂最好為雙酚A型的環(huán)氧樹(shù)脂，或者為酚醛型的環(huán)氧樹(shù)脂。這些樹(shù)脂可單選一種，也可選幾種混合使用。以環(huán)氧樹(shù)脂作為本漆的基料，目的有于要使得漆膜的耐熱性，防腐蝕性有所提高，特別是可以較明顯地提高漆膜的對(duì)基材的附著力以及漆層間的附著力。由于環(huán)氧樹(shù)脂可與各種顏填料很好地相容。這種相容性有利于顏填料的分散與混合，有利于各組分的綜合協(xié)同作用。本漆所選用環(huán)氧物可以是固態(tài)環(huán)氧物，例如E-20，E-12，E-06，E-03;也可以是液態(tài)環(huán)氧物，如E-44，E-51等。固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂最好先配成適當(dāng)?shù)娜芤涸僦破釢{。
本發(fā)明所選用的片狀填料，作為該漆的輔助防銹填料可以是云母粉，玻璃鱗片，石墨粉，云母氧化鐵，鋁粉等。當(dāng)然在僅用BLSC時(shí)，已可滿足防銹要求的場(chǎng)合，也可不用這些片狀填料。然而添加這些填料的一種或幾種無(wú)疑將增加該防銹漆的物理防銹效果。這是因?yàn)檫@些片狀填料在漆膜中能夠很好地平行排列在被保護(hù)的金屬表面，起著阻隔和屏蔽水汽等滲入的作用。
本發(fā)明所選用的煤焦瀝青，作為輔助成膜物質(zhì)在制備漆漿中加入。由于煤焦瀝青是屬憎水性的，可阻止水分潤(rùn)濕被保護(hù)物體表面，以提高防銹性能。此外，煤焦瀝青中含有少量氮，硫等，還存在有活性氫。在漆膜形成過(guò)程中，氮，硫和活性氫可催化環(huán)氧樹(shù)脂和異氰酸酯預(yù)聚物液之間的聚合反應(yīng)，以加速漆膜的固化過(guò)程。正是由于這種催化作用，再配合于預(yù)聚物液與空氣中濕氣反應(yīng)的自干性，加上環(huán)氧物和預(yù)聚物的多種極性基團(tuán)的協(xié)同作用，這三種作用共同對(duì)堿式硅鉻酸鉛防銹漆起綜合協(xié)同效應(yīng)，從而使該防銹漆具有相當(dāng)好的附著力和柔韌性，并且干燥迅速。
本發(fā)明選用的助劑是為了改進(jìn)善該防銹漆的加工，貯存或施工性能的。加入少量的本發(fā)明所述的助劑可以達(dá)到這個(gè)目的。這些助劑可以是防沉劑，如DA50;可以是流平劑，如醋酸丁酸纖維素，BYK-300;可以是觸變劑，如氣相法SiO2;可以是防老劑如1010防老劑，264防老劑等。
本發(fā)明所選用的溶劑是該防銹漆所必需的組成分。配入溶劑的目的是為了改善本防銹漆的生產(chǎn)加工性能以及涂刷、噴涂等施工性能。這些溶劑可以是甲苯，二甲苯，200號(hào)煤焦油，重質(zhì)苯等烴類;還可以是丙酮，甲乙酮，環(huán)已酮等酮類;還可以是醋酸乙酯，醋酸丁酯等酯類。其中可選用一種或幾種混合使用之。
本發(fā)明的防銹漆在配漆工藝之前，還要預(yù)先制備一種作為本發(fā)明防銹漆的固化劑和基料的異氰酸酯預(yù)聚物液。這種具有雙重作用的異氰酸酯預(yù)聚物液正是本發(fā)明的一個(gè)重要的特征。這種預(yù)聚物液主要是由異氰酸酯類化合物與含羥基的化合物而進(jìn)行聚合反應(yīng)所制成的。在該聚合反應(yīng)中，異氰酸酯的化學(xué)計(jì)量必須大于羥基化合物的化學(xué)計(jì)量，一般按其化學(xué)當(dāng)量比NCO/OH＝1.4～2.5/1進(jìn)行反應(yīng)。其中最佳化學(xué)當(dāng)量比為NCO/OH＝1.7～2.1/1。然而在配漆過(guò)程中也主要是由預(yù)聚物液中異氰酸酯基(NCO)與環(huán)氧樹(shù)脂中羥基(OH)發(fā)生聚合反應(yīng)，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于該預(yù)聚物的引入，克服了環(huán)氧樹(shù)脂的脆性，從而提高了漆膜的柔韌性和耐沖擊性。由于異氰酸酯預(yù)聚物液與漆漿中的各組分協(xié)同綜合效應(yīng)，使得漆膜層可以承受鋼鐵的熱脹冷縮與振動(dòng)變形的影響，使附著于鋼鐵表面的漆膜不產(chǎn)生龜裂，不脫落。
本發(fā)明在選用制備異氰酸酯預(yù)聚物液的異氰酸酯類化合物可選用如下材料六次甲基二異氰酸酯(HMDI)，甲苯二異氰酸酯(TDI)，二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，異佛爾酮二異氰酸酯，苯撐二異氰酸酯，萘撐二異氰酸酯，多異氰酸酯(PAPI)。其中可選用一種或選用幾種混合使用之。
本發(fā)明所選用的制備異氰酸酯預(yù)聚物液的含羥基(OH)化合物可以是小分子醇類，如丙二醇，丙三醇，三羥基甲基丙烷，已二醇，1，2，6-已三醇，丁二醇等。也可以是大分子羥基(OH)化合物，如聚醚醇，聚酯醇，植物油，含羥基的聚丁二烯，以及丁二烯與其他烯類單體的共聚物。其中特別是聚醚醇更加適用于制備該預(yù)聚物液。這些化合物可選用一種，或選用幾種混合使用之。
本發(fā)明的防銹漆，由于采用了堿式硅鉻酸鉛，環(huán)氧樹(shù)脂，異氰酸酯預(yù)聚物與適量的助劑和溶劑相互協(xié)同作用，獲得了一種防銹效果與綜合性能皆佳的，兼有物理與化學(xué)防銹作用的防銹漆。由于各組分的協(xié)同綜合效應(yīng)，所形成的漆膜不僅防銹性能好，而且耐溶劑，耐化學(xué)介質(zhì)，能適應(yīng)振動(dòng)環(huán)境和氣候多變的海洋環(huán)境。漆膜能夠承受住金屬的熱脹冷縮，而不開(kāi)裂，不脫落。該漆特別適用于鋼鐵表面的保護(hù)。
本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步具體地說(shuō)明本堿式硅鉻酸鉛防銹漆的可行性與可靠性。然而本發(fā)明并不局限于下述實(shí)施例中。
表1為堿式硅鉻酸鉛防銹漆的四種型號(hào)的產(chǎn)品配方;
表1
上述四種型號(hào)的防銹漆，涂漆膜固化后，測(cè)得各性能如下表2。表2為四種型號(hào)防銹漆測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì);
注1表1中，HQ-1預(yù)聚物液為由甲苯二異氰酸酯(TDI)與聚丙二醇醚，經(jīng)聚合反應(yīng)而制得的一種異氰酸酯預(yù)聚物液，其含NCO基6.1%。
注2表2中，鹽霧試驗(yàn)數(shù)據(jù)是與聚氨酯面漆配套后的數(shù)據(jù)，漆膜為底、面漆各涂?jī)啥榷瞥傻摹?br> 表權(quán)利要求
1.一種堿式硅鉻酸鉛防銹漆，其特征在于該防銹漆由漆漿和預(yù)聚物液，經(jīng)配漆而制成，其中漆漿的組成為組成分 質(zhì)量百分比環(huán)氧樹(shù)脂3-40堿式硅鉻酸鉛(BLSC) 10-70片狀填料0-40顏填料 0-40煤焦瀝青0-20助劑0-5溶劑10-50組成漆漿的上述各組分，依次投入球磨機(jī)中，研磨24小時(shí)，即得漆漿備用；其中預(yù)聚物液的制備是由異氰酸酯與含羥基的化合物，按化學(xué)當(dāng)量比為NCO/OH=1.4-2.5/1進(jìn)行聚合反應(yīng)，從而得到異氰酸酯預(yù)聚物液，該預(yù)聚物液的平均每個(gè)分子至少含有1.2個(gè)NCO基；上述漆漿與預(yù)聚物液在使用時(shí)現(xiàn)場(chǎng)配漆；配漆時(shí)，按漆漿中的環(huán)氧樹(shù)脂的OH基與異氰酸酯預(yù)聚物液的NCO基之比∶1/0.8～2.7進(jìn)行配漆，一般該預(yù)聚物液的配漆用量為∶防銹漆的3～40%，從而制成防銹性能優(yōu)異，物理性能好，干燥迅速，貯存穩(wěn)定，毒性低，耐化學(xué)介質(zhì)侵蝕的防銹漆。
2.按照權(quán)利要求1所述堿式硅鉻酸鉛防銹漆，其特征在于所述的堿式硅鉻酸鉛作為本防銹漆的重要的防銹顏料是由惰性的二氧化硅與硅酸鉛和堿式鉻酸鉛進(jìn)行二氧化硅核包裹反應(yīng)而制得的。
3.按照權(quán)利要求1所述堿式硅鉻酸鉛防銹漆，其特征在于所述的環(huán)氧樹(shù)脂是分子結(jié)構(gòu)中含有羥基(OH)的，環(huán)氧當(dāng)量在100-8500的環(huán)氧化合物。
4.按照權(quán)利要求3所述堿式硅鉻酸鉛防銹漆，其特征在于所述環(huán)氧樹(shù)脂，最好為雙酚A型，或酚醛型，或其混合物，這些環(huán)氧樹(shù)脂可以是固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂，也可以是液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂。
5.按照權(quán)利要求1所述堿式硅鉻酸鉛防銹漆，其特征在于所述的片狀填料作為輔助防銹填料，可以是云母粉，玻璃鱗片，石墨粉，云母氧化鐵，鋁粉等，可以選用其中一種或選用幾種。
6.按照權(quán)利要求1所述堿式硅鉻酸鉛防銹漆，其特征在于所述的顏填料作為填充固體料，可以是碳酸鈣，滑石粉，石膏粉，重晶石粉，粘土，高嶺土，氧化鐵紅，石英粉，鋁礬土，炭黑，鈦白粉，各種呈色顏料等，可以選用其中一種或幾種。
7.按照權(quán)利要求1所述堿式硅鉻酸鉛防銹漆，其特征在于所述的助劑作為改善本漆的加工，貯存或施工性能的少量的助劑，可以是防沉劑，如DA50;流平劑，如醋酸丁酸纖維素，BYK-300;觸變劑，如氣相法SiO2;防老劑如1010防老劑，264防老劑等。
8.按照權(quán)利要求1所述堿式硅鉻酸鉛防銹漆，其特征在于所述的溶劑是本漆所必需的組分，其可以是甲苯，二甲苯，200號(hào)煤焦溶劑，重質(zhì)苯等烴類;還可以是丙酮，甲乙酮，環(huán)已酮等酮類;還可以是醋酸乙酯，醋酸丁酯等的酯類，其中可選用一種或幾種混合使用之。
9.按照權(quán)利要求1所述堿式硅鉻酸鉛防銹漆，其特征在于所述的制備異氰酸酯預(yù)聚物液的原料-異氰酸酯可以是六次甲基二異氰酸酯(HMDI)，甲苯二異氰酸酯(TDI)，二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，異佛爾酮二異氰酸酯，苯撐二異氰酸酯，萘撐二異氰酸酯，多異氰酸酯(PAPI)，其中可以選用一種或選用幾種混合使用之。
10.按照權(quán)利要求1所述堿式硅鉻酸鉛防銹漆，其特征在于所述的制備異氰酸酯預(yù)聚物液所需的含羥基(OH)化合物，可以選用小分子醇類，丙二醇，丙三醇，三羥甲基丙烷，已二醇，1，2，6-已三醇，丁二醇等;也可以是大分子羥基化合物聚醚醇，聚酯醇，植物油，含羥基(OH)的聚丁二烯，含羥基的聚丁二烯與其他烯類單體的共聚物，其中特別是聚醚醇更加適用，可以選用一種或選用幾種混合使用之。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種堿式硅鉻酸鉛防銹漆，其屬于以有機(jī)化合物為基料的組合物。這種漆料，以環(huán)氧樹(shù)脂和異氰酸酯預(yù)聚物液為基料，以堿式硅鉻酸鉛(BLSC)作為主要防銹顏料，輔以其他顏料、填料，助劑和溶劑而制成具有優(yōu)異防銹性能的漆料。該漆作為鋼鐵材料表面保護(hù)底漆，對(duì)于鋼材的附著力強(qiáng)，對(duì)于聚氨酯面漆的層間附著力也優(yōu)良。這種防銹漆在水、汽、鹽霧、日光等綜合影響下的海洋環(huán)境中具有極好的防銹效果，完全可適用于艦船甲板，海上石油鉆井平臺(tái)，化工管線等防銹保護(hù)場(chǎng)合。
文檔編號(hào)C09D163/00GK1070208SQ9210664
公開(kāi)日1993年3月24日 申請(qǐng)日期1992年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月23日
發(fā)明者朱萬(wàn)章, 張錫禔, 胡宗賢 申請(qǐng)人:化工部海洋涂料研究所