CN105925178B - 一种水性有机无机杂化防腐涂料组合物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性有机无机杂化防腐涂料组合物,按质量百分比由甲基硅氧烷为20~30%,水性乳液为30~49%,成膜助剂为8~11%,填料为5~8%,耐腐蚀颜料为4~9%,防闪锈助剂为2~6%,偶联剂为3~4%,含钛有机物为7~9%,助剂为2~3%组成。本发明利用有机无机杂化的方法,制备出一种具备有机涂层强附着力和无机涂层耐高温共同优点的新涂层,并且在水性乳液中添加偶联剂和含钛有机物提高涂层的交联密度,有效隔绝水分子和氧气与基材的接触,并与传统防腐蚀颜料相结合,具有优良的防腐效果,且制备工艺简单,原料易得,大大降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于化工防腐涂料技术领域,具体涉及一种水性有机无机杂化防腐涂料组合物及制备方法。
背景技术
当前,环境污染越来越严重,我国制定了一系列措施来减少污染物的排放,现在使用的涂料中含有大量的有机溶剂,广泛使用对环境造成了巨大的压力,同时影响了施工人员的身体健康。随着人们环保意识的增强,与此同时,世界的环保法律法规日益严格,溶剂型涂料的使用受到了很大的限制,因此需要解决防腐涂料的溶剂污染问题。在诸多的环保防腐涂料中,水性涂料是解决环保问题的重要方向。然而,水性环保涂料耐腐蚀性能较溶剂型涂层相差很大,提高水性防腐涂料是重要的问题。
水性涂料最大的特点就是用水来代替有机溶剂,大大减少了污染物的排放,从而减小环境压力和对施工人员的危害,其次水资源丰富,用水来代替有机溶剂,取用方便,价格低廉。但是目前市面上存在的水性防腐涂料虽然种类很多,却不能达到有机溶剂防腐的能力,不能很好地保护基材,给我国的工业带来不必要损失,虽然有些涂料防腐性能很好,但因为其制备过程复杂、价格昂贵、施工不便,应用受到了限制。
无机涂层具有耐热稳定性好、耐氧化、低温性能好、较大压缩率、低表面能、介点强度高等优点,但其机械性能差,附着力、耐磨性、耐溶剂性差,成本高。有机涂层有优良的机械性能、粘接性能,耐热性好、耐溶剂性好、易加工成型、价格低廉,但其键能小,内应力大,高温下易分解。
目前在水性防腐涂料技术中存在了一些问题,比较常见的如:涂层出现闪锈,使涂层过早的失去保护能力;耐高温性能差,不能满足一些温度过高的环境使用;涂层与基材之间的附着力不够,造成涂层的脱落,从而失去防腐能力。
本文提供一种水性有机无机杂化防腐涂料组合物及制备方法,结合有机涂层、无机涂层共同的优点。其制备过程简单、原料易得、价格低廉、施工便利,同时其防闪锈能力、防腐蚀能力、耐温、耐酸、耐碱、耐溶剂性能优异,有效解决了目前技术中的不足。
发明内容:
为了解决现有技术存在的问题和不足,本发明提供了一种水性有机无机杂化防腐涂料组合物及制备方法,组合物可耐盐雾1000h,耐高温性能优异、附着力可达1级。本发明的目的之一是提高防腐性能,另一个目的是控制水在金属表面形成的闪锈。
为达到上述目标,本发明采用的技术方案是:
一种水性有机无机杂化防腐涂料组合物,按质量百分比由甲基硅氧烷为20~30%,水性乳液为30~49%,成膜助剂为8~11%,填料为5~8%,耐腐蚀颜料为4~9%,防闪锈助剂为2~6%,偶联剂为3~4%,含钛有机物为7~9%,助剂为2~3%组成;其中所述的甲基硅氧烷的分子结构特征为:
其中R为烷基,碳原子数为1-18。
上述所述的水性乳液为醇酸乳液、聚酯乳液、有机硅乳液、环氧乳液、酚醛乳液、聚乙酸乙烯乳液、丁苯乳液、苯丙乳胶、聚丙烯酸乳液中的一种或多种任意质量比混合物。
上述所述的水性乳液优选为环氧乳液和有机硅乳液的混合物,其混合质量比为环氧乳液:有机硅乳液=2:1。
上述所述的助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、润滑剂、耐磨助剂、流平剂中的一种或多种任意质量比混合物。
上述所述的助剂优选为分散剂、润湿剂、消泡剂、润滑剂、耐磨助剂、流平剂的混合物,其混合质量比为=1:1:2:1:1:1。
上述所述的耐腐蚀颜料为铅系颜料、铬酸盐系颜料、锌粉、云母、氧化铁、钛白、铁红、铜金粉、炭黑、铝粉中的一种,其中无毒颜料为离子交换性颜料、磷酸盐、钼酸盐、硼酸盐、铁酸盐或氧化石墨烯。
上述所述的耐腐蚀颜料优选为磷酸锌、磷酸铝、氧化石墨烯、钼酸钠的混合物,其混合质量比为磷酸锌:磷酸铝:氧化石墨烯:钼酸钠=1:2:2:1。
上述所述的偶联剂为氨基硅烷偶联剂,其分子结构式为:
其中R为烷基,碳原子数为1-10。
上述所述的偶联剂虽使用氨基硅烷偶联剂,但不局限于氨基硅烷偶联剂。
上述所述的含钛有机物,其分子结构式为:
其中R为烷基,碳原子数为1-10。
上述所述的成膜助剂为醇、醇酯、醇醚中的一种或多种任意质量比混合物。
上述所述的成膜助剂优选为十二碳酸酯和二丙酮醇的混合物,其混合质量比为十二碳酸酯:二丙酮醇=1:3。
上述所述的防闪锈助剂为含硝基的苯环化合物,其分子结构式为:
其中R为H。
上述所述的填料为重钙、硅灰石粉、云母、滑石粉、高岭土、白云石中的一种或多种质量任意比混合物。
上述所述的填料优选为云母。
为实现上述目的,本发明所采用的另一技术方案是:
本发明的一种水性有机无机杂化防腐涂料组合物的制备方法,包括如下步骤:
(1)制备A组分:按质量百分比将组合物中的甲基硅氧烷、水性乳液、填料、耐腐蚀颜料、防闪锈助剂、含钛有机物、助剂和偶联剂,进行搅拌,混合均匀,得到A组分的乳液,然后室温保存,备用;
(2)制备B组分:按质量百分比称取成膜助剂,得到B组分,室温密封保存。
本发明的一种水性有机无机杂化防腐涂料的使用方法,步骤是:
使用时,将A、B组分混合均匀进行涂装,放入烘箱25℃下固化1h,然后升温至120℃保温1h即可。
本发明与现有技术相比,所具有的特点和有益效果主要是:
1、使用偶联剂和含钛有机化合物,有效的提高涂层的交联密度,从而隔绝水分子和氧气与基材的接触
2、加入含硝基的苯环化合物作为防闪锈助剂,并与耐腐蚀颜料相结合,极大地提高了水性涂料的防腐性能。
3、使用环氧乳液与有机硅乳液混合的水性溶液,可以提高涂层的耐温性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所依附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一、组合物的配方
1、按照质量比分别配制水性乳液,成膜助剂,耐腐蚀颜料,助剂的混合物;
2、按质量百分比配制组合物各组分含量:
二、制备和使用方法
1、制备A组分:按质量百分比将组合物中的甲基硅氧烷、水性乳液、填料、耐腐蚀颜料、防闪锈助剂、含钛有机物、助剂和偶联剂,进行搅拌,混合均匀,得到A组分的乳液,然后室温保存,备用;
2、制备B组分:按质量百分比称取成膜助剂或按质量比制备混合物,得到B组分,室温密封保存。
3、使用时,将A、B组分混合均匀进行涂装,放入烘箱25℃下固化1h,然后升温至120℃保温1h即可。
三、有益效果
本实施例所得组合物涂覆于冷轧钢板上,涂层耐盐雾实验可达500h出现少量腐蚀病灶,附着力2级,涂层耐温可达300℃。
实施例2
一、组合物的配方
1、按照质量比分别配制水性乳液,成膜助剂,耐腐蚀颜料,助剂的混合物;
2、按质量百分比配制组合物各组分含量:
二、制备方法
1、制备A组分:按质量百分比将组合物中的甲基硅氧烷、水性乳液、填料、耐腐蚀颜料、防闪锈助剂、含钛有机物、助剂和偶联剂,进行搅拌,混合均匀,得到A组分的乳液,然后室温保存,备用;
2、制备B组分:按质量比选用十二碳酸酯:二丙酮醇=1:3制备得到B组分混合物,室温密封保存。
3、使用时,将A、B组分混合均匀进行涂装,放入烘箱25℃下固化1h,然后升温至120℃保温1h即可。
三、有益效果
本实施例所得组合物涂覆于冷轧钢板上,涂层耐盐雾实验可达600h出现少量腐蚀病灶,附着力1级,涂层耐温可达350℃。
实施例3
一、组合物的配方
1、按照质量比分别配制水性乳液,成膜助剂,耐腐蚀颜料,助剂的混合物;
2、按质量百分比配制组合物各组分含量:
二、制备方法同实施例2
三、有益效果
本实施例所得组合物涂覆于冷轧钢板上,涂层耐盐雾实验可达650h出现少量腐蚀病灶,附着力2级,涂层耐温可达400℃。
实施例4
一、组合物的配方
1、按照质量比分别配制水性乳液,成膜助剂,耐腐蚀颜料,助剂的混合物;
2、按质量百分比配制组合物各组分含量:
二、制备方法同实施例2
三、有益效果
本实施例所得组合物涂覆于冷轧钢板上,涂层耐盐雾实验可达650h出现少量腐蚀病灶,附着力1级,涂层耐温可达350℃。
实施例5
一、组合物的配方
1、按照质量比分别配制水性乳液,成膜助剂,耐腐蚀颜料,助剂的混合物;
2、按质量百分比配制组合物各组分含量:
二、制备方法同实施例2
三、有益效果
本实施例所得组合物涂覆于冷轧钢板上,涂层耐盐雾实验可达850h出现少量腐蚀病灶,附着力1级,涂层耐温可达450℃。
实施例6
一、组合物的配方
1、按照质量比分别配制水性乳液,成膜助剂,耐腐蚀颜料,助剂的混合物;
2、按质量百分比配制组合物各组分含量:
二、制备方法同实施例2
三、有益效果
本实施例所得组合物涂覆于冷轧钢板上,涂层耐盐雾实验可达1000h出现少量腐蚀病灶,附着力1级,涂层耐温可达550℃。
实施例7
一、组合物的配方
1、按照质量比分别配制水性乳液,成膜助剂,耐腐蚀颜料,助剂的混合物;
2、按质量百分比配制组合物各组分含量:
二、制备方法同实施例2
三、有益效果
本实施例所得组合物涂覆于冷轧钢板上,涂层耐盐雾实验可达900h出现少量腐蚀病灶,附着力1级,涂层耐温可达500℃。
实施例8
一、组合物的配方
1、按照质量比分别配制水性乳液,成膜助剂,耐腐蚀颜料,助剂的混合物;
2、按质量百分比配制组合物各组分含量:
二、制备方法同实施例2
三、有益效果
本实施例所得组合物涂覆于冷轧钢板上,涂层耐盐雾实验可达800h出现少量腐蚀病灶,附着力1级,涂层耐温可达500℃。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种水性有机无机杂化防腐涂料组合物,其特征在于:按质量百分比由甲基硅氧烷为20~30%,水性乳液为30~49%,成膜助剂为8~11%,填料为5~8%,耐腐蚀颜料为4~9%,防闪锈助剂为2~6%,偶联剂为3~4%,含钛有机物为7~9%,助剂为2~3%组成;其中所述的甲基硅氧烷的分子结构特征为:
其中R为烷基,碳原子数为1-18;
所述的防闪锈助剂为含硝基的苯环化合物,其分子结构式为:
其中R为H;
所述的偶联剂为氨基硅烷偶联剂,其分子结构式为:
其中R为烷基,碳原子数为1-10;
所述的含钛有机物,其分子结构式为:
其中R为烷基,碳原子数为1-10。
2.根据权利要求1所述的一种水性有机无机杂化防腐涂料组合物,其特征在于:所述的水性乳液为醇酸乳液、聚酯乳液、有机硅乳液、环氧乳液、酚醛乳液、聚乙酸乙烯乳液、丁苯乳液、苯丙乳胶、聚丙烯酸乳液中的一种或多种任意质量比混合物。
3.根据权利要求1所述的一种水性有机无机杂化防腐涂料组合物,其特征在于:所述的助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、润滑剂、耐磨助剂、流平剂中的一种或多种任意质量比混合物。
4.根据权利要求1所述的一种水性有机无机杂化防腐涂料组合物,其特征在于:所述的耐腐蚀颜料为铅系颜料、铬酸盐系颜料、锌粉、云母、氧化铁、钛白、铜金粉、炭黑、铝粉中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种水性有机无机杂化防腐涂料组合物,其特征在于:所述的成膜助剂为醇、醇酯、醇醚中的一种或多种任意质量比混合物。
6.根据权利要求1所述的一种水性有机无机杂化防腐涂料组合物,其特征在于:所述的填料为重钙、硅灰石粉、云母、滑石粉、高岭土、白云石中的一种或多种任意质量比混合物。
7.一种根据权利要求1所述的水性有机无机杂化防腐涂料组合物的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)制备A组分:按质量百分比将组合物中的甲基硅氧烷、水性乳液、填料、耐腐蚀颜料、防闪锈助剂、含钛有机物、助剂和偶联剂,进行搅拌,混合均匀,得到A组分的乳液,然后室温保存,备用;
(2)制备B组分:按质量百分比称取成膜助剂,得到B组分,室温密封保存;
(3)使用时,将A、B组分混合均匀进行涂装,放入烘箱25℃下固化1h,然后升温至120℃保温1h即可。
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Legal Events
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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