一種應(yīng)用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水性金屬表面涂覆材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于鋼材緊固件表 面的水性環(huán)保型成膜材料及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)估計(jì)，由于金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的3%~4%。防腐 技術(shù)在化工、石油、電力、機(jī)械、金屬加工、交通運(yùn)輸、核能及航天等領(lǐng)域中至關(guān)重要。目前主 要的防腐蝕措施有選用耐蝕材料、陰極保護(hù)、陽(yáng)極保護(hù)、介質(zhì)處理、緩蝕劑、涂層保護(hù)、氧化 處理等，其中涂層保護(hù)法應(yīng)用最廣泛、最有效的措施。
[0003] 金屬表面涂層保護(hù)方法很多，如在金屬表面涂覆有機(jī)涂料或施加鍍層、磷化、鈍化 等。而傳統(tǒng)的金屬涂層保護(hù)方法，對(duì)環(huán)境存在較大影響，如鉻鈍化、磷化以及有機(jī)溶劑揮發(fā) 等。
[0004] 水性聚合物的發(fā)展給金屬防腐領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇，而開(kāi)發(fā)到具有溶劑型涂料 的性能的水性樹(shù)脂材料，特別是具有忍受如水和鹽類腐蝕性苛刻物質(zhì)的水性樹(shù)脂材料，一 直以來(lái)都是金屬防腐防銹領(lǐng)域難以攻克的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種耐腐蝕性高的應(yīng)用于鋼材緊 固件表面的水性環(huán)保型成膜材料。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種應(yīng)用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料的制備方法，包括以下步驟：
[0008] 1)外殼乳液的合成：取20-30份的乙烯基單體I，0. 5-1. 5份的引發(fā)劑、1-3份的分 子量調(diào)劑、〇. 5-1. 5份的復(fù)合乳化劑、1-3份的pH調(diào)節(jié)劑以及補(bǔ)足至100份的水，反應(yīng)制得 外殼乳液；
[0009] 2)核殼乳液的合成：向步驟1)得到的外殼乳液中加入1-2份的引發(fā)劑、50-90份 的乙烯基單體II，反應(yīng)得到核殼乳液，即應(yīng)用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料；
[0010] 步驟1)中，所述乙烯基單體I包括烯屬羧酸、交聯(lián)官能團(tuán)單體和丙烯酸（C1-C w)醇 醋；
[0011] 步驟2)中，所述乙烯基單體II為丙烯酸（C1-Ciq)醇酯、磷酸酯類功能單體、苯乙 烯的一種或兩種以上。
[0012] 作為優(yōu)選，所述步驟1)外殼乳液的合成包括以下步驟：
[0013]i)將引發(fā)劑加水升溫溶解通入氮?dú)獬醯玫揭l(fā)劑溶液；
[0014] ii)將乙烯基單體I、分子量調(diào)節(jié)劑、水及復(fù)合乳化劑混合預(yù)乳化得到預(yù)乳化溶 液；
[0015]iii)在80_85°C以"饑餓法"將預(yù)乳化溶液滴加入引發(fā)劑溶液中反應(yīng)，加入pH調(diào) 節(jié)劑調(diào)節(jié)pH至7. 5-8. 0,得到外殼乳液。
[0016] 作為優(yōu)選，所述步驟2)核殼乳液的合成包括以下步驟：
[0017] I)將引發(fā)劑加至步驟1)得到的外殼乳液中；
[0018] II)在80-85°C下滴加乙烯基單體II，滴加完畢后繼續(xù)熟化60-90min，冷卻至室 溫，過(guò)濾，得到核殼乳液，即應(yīng)用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料。
[0019] 作為優(yōu)選，步驟1)中，
[0020] 所述烯屬羧酸為富馬酸、衣康酸、馬來(lái)酸、甲基丙烯酸、丙烯酸和羧乙基丙烯酸酯 中的一種或兩種以上；
[0021] 所述交聯(lián)官能團(tuán)單體為二乙烯基笨、乙二醇雙丙烯酸酯、馬來(lái)酸二烯丙酯、季戊四 醇三烯丙酯、對(duì)苯二甲基酸二烯酯、亞甲基雙丙烯酰胺、乙氧基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、 三乙二醇雙丙烯酸酯、N-羥甲基丙烯酰胺、N-甲氧甲基丙烯酰胺、N-異丁氧甲基丙烯酰胺、 N-異丙氧甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸-(6-羥乙酯、丙烯酸-(6-羥乙酯、甲基丙烯酸-(6-羥 丙酯、丙烯酸-0 -羥丙酯、烯丙基縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸縮水甘油 酯、羥甲基雙丙酮丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺中的一種或兩種以上；
[0022] 所述丙烯酸（C1-Ciq)醇酯單體為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、 丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸異辛酯中的一種或 兩種以上。
[0023] 作為優(yōu)選，步驟1)中，所述復(fù)合乳化劑為丙烯酰胺基異丙基磺酸鈉、含烯丙基的 特種醇醚硫酸鹽、含雙鍵的醇醚硫基琥珀酸酯鈉鹽、乙烯基磷酸鈉、2-烯丙基醚3-羥基丙 烷-1-磺酸鈉、烯丙基醚羥基丙烷磺酸鈉、支鏈烷基醇聚氧乙烯醚磷酸單酯、C12-C13半支鏈 脂肪醇聚氧乙烯醚和環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷共聚物中的兩種以上。
[0024] 作為優(yōu)選，所述分子量調(diào)節(jié)劑為伯十二碳硫醇、叔十二碳硫醇、醋酸正十二烷基硫 醇酯、苯甲酸正十二烷基硫醇酯、1-正十二烷流基三氯乙醇、(6-苯基(6-正十二烷硫基乙 基苯基酮、二芳酰二硫化物或3-巰基丙醇中的一種；所述pH調(diào)節(jié)劑為醇胺類有機(jī)胺或氨 水。
[0025] 作為優(yōu)選，所述乙烯基單體II為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、 丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸異辛酯、羥乙基甲基 丙烯酸磷酸酯、乙烯烷氧基磷酸酯、甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯、乙烯基烷基磷酸酯、氮 雜環(huán)甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸異冰片酯或苯乙烯中一種或兩種以上。
[0026] 作為優(yōu)選，所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鈉或過(guò)硫酸鉀。
[0027] 本發(fā)明的目的之二在于提供一種上述的方法制備的應(yīng)用于鋼材緊固件表面的水 性環(huán)保型成膜材料。
[0028] 本發(fā)明的目的之三在于提供上述的應(yīng)用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材 料在鋼材防銹上的應(yīng)用。
[0029] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果：
[0030] 1.本發(fā)明采用先制成自交聯(lián)型外殼乳液，以提高對(duì)金屬的附著力、耐水性和耐侯 性；再以磷酸酯單體或其他乙烯基單體，形成核殼乳液，以提高耐腐蝕性高的應(yīng)用于鋼材緊 固件表面的水性環(huán)保型成膜材料對(duì)金屬的防腐蝕性能和防銹性；
[0031] 2.本發(fā)明提供的應(yīng)用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料為殼-核型結(jié)構(gòu)， 其殼的硬度高，且常溫下可自交聯(lián)，即強(qiáng)度大耐高溫，不易開(kāi)裂或破損；其核的硬度可通過(guò) 調(diào)整乙烯基單體II的組分而改變，以得到不同玻璃化溫度的殼核乳液；
[0032] 3.本發(fā)明制備過(guò)程操作簡(jiǎn)單，可操作性穩(wěn)定，適宜大規(guī)?；a(chǎn)；
[0033] 4.產(chǎn)品屬于水性環(huán)保型高新科技產(chǎn)品，可通過(guò)歐盟RoHS指令2002/95/EC指令及 其重訂的2011/65/EU附錄二的限制要求?？赏ㄟ^(guò)歐洲指令2009/48/EC及其后續(xù)修訂制令 中規(guī)定的可溶性元素含量。為鋼材彩色水性環(huán)保涂層提供符合市場(chǎng)要求的產(chǎn)品與技術(shù)支 持；
[0034] 5.本發(fā)明提供的應(yīng)用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料對(duì)金屬具有優(yōu)秀 的附著力、防腐蝕性、防閃銹性、屏蔽性、耐候性和耐水性，并且常溫下能自交聯(lián)；
[0035] 6.本發(fā)明提供的應(yīng)用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料應(yīng)用于種水性涂 料上，具有貯存時(shí)間長(zhǎng)久、穩(wěn)定性優(yōu)良、耐高溫、耐水、耐候、常溫自交聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，而且其制備 工序簡(jiǎn)單，無(wú)毒，環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
[0036] 下面結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 本發(fā)明提供一種應(yīng)用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料及其制備方法與 應(yīng)用，該應(yīng)用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料的制備方法包括以下步驟：
[0038] -種應(yīng)用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料的制備方法，包括以下步驟：
[0039] 1)外殼乳液的合成：取20-30份的乙烯基單體I，0. 5-1. 5份的引發(fā)劑、1-3份的分 子量調(diào)劑、〇. 5-1. 5份的復(fù)合乳化劑、1-3份的pH調(diào)節(jié)劑以及補(bǔ)足至10