CN108441042A - 一种用于金属制品的防锈涂料及制备方法、使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于金属制品的防锈涂料及制备方法。将硼酸与纳米天然凹凸棒土混合后喷涂囊材，得到微胶囊，然后加入环氧大豆油、水及聚乙烯醇中分散均匀，加入防锈剂、成膜促进剂，混合均匀，制得用于金属制品的防锈涂料。该方法硼酸与纳米天然凹凸棒土混合后喷涂囊材，囊材为石蜡，使用时，将涂料涂敷于金属制品表面，30min后，凝固成膜，然后进行电烤，石蜡囊材破裂，硼酸与聚乙烯醇反应形成交联网络，以及包络有纳米凹凸棒土与聚乙烯醇间形成的氢键，两者产生显著的协同作用，所得防锈膜涂料的耐热性能好，应用范围广，并且具有良好的防锈性。

Description

一种用于金属制品的防锈涂料及制备方法、使用方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及防锈膜涂料的制备，特别是涉及一种用于金属制品的防锈涂料及制备方法。
背景技术
据统计，世界上每年会有总重相当于金属年产量10-20%的钢铁制品由于腐蚀、锈蚀等原因造成不能使用，为此人们采取了各种各样的防锈方法来避免锈蚀，减少损失。其中亚硝酸钠防锈剂因其防锈性能优异并且价格低廉一直备受青睐并广泛使用，但是因其它具有强致癌基因的物质而发展受限，目前常用的新型防锈剂较亚硝酸钠更加的安全合理，但是在其成膜使用过程中，存在着较复杂的去膜处理问题，因此可剥性防锈膜便应运而生。
可剥离防锈保护膜通常用于精密零件、机械设备、仪器仪表等金属、玻璃、塑料等材料的临时保护，使其在加工、运输时不被加工处理液、高湿高温气候和外来碰擦损害其精度、表面光洁度甚至生锈等，同时也可用于厨房设备如脱排油烟机等的污垢可剥离。目前技术现状制备可剥性防锈膜是以水溶性聚乙烯醇作为防锈膜载体，虽然具有良好的防锈性，但对温度和湿度要求较高，因此提升耐热、耐水性能是其发展的重要研究内容。
中国发明专利申请号201110189434.7公开了一种可剥离耐热防锈保护膜涂料及其制备方法，该保护膜涂料的原料包括由漆料和固化剂构成，包括以下组分及重量份含量：漆料：含羟基的直链聚酯树脂或丙烯酸树脂88~96、剥离促进剂2.0~5.0、成膜促进剂1.0~3.0、消泡剂0.5~2.0、流平剂0.5~2.0；固化剂：异氰酸酯聚合物25~40，将含羟基的直链聚酯树脂或丙烯酸树脂加热搅拌后加入除固化剂的其它组分，使用时向其中加入异氰酸酯聚合物，混合均匀后即得到可剥离耐热防锈保护膜涂料。该发明不含溶剂，符合环保要求，同时具有高耐水性、耐油性、耐温性、耐磨性和可剥离性能，能同时用于金属、剥离、塑料等表面，达到临时的防锈保护作用。
中国发明专利申请号201310711178.2公开了一种可剥离防护涂料，用于机械产品海洋运输，可剥防护涂料是由以下按质量计组分配方组成，成膜物30份~50份，紫外光吸收剂2.5份~4.5份，缓蚀剂5份~10份，消泡剂0.3份~0.8份，流平剂0.5份~1份，有机膨润土2份~5份；颜填料15份~30份，热稳定剂0.3份~0.7份，溶剂60份~80份；其中，所述成膜物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。可剥防护涂料成膜后具有优异的耐盐雾腐蚀、耐紫外老化性能，在海洋环境中性能稳定，能满足出口机械产品在海洋运输过程中的防护问题。
中国发明专利申请号201611164775.8公开了一种聚丙烯酸酯超防水型可剥性高分子防锈膜，由下列原料制备制成：硅藻土、十二烷基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、过硫酸铵、异丙醇铝、硅烷偶联剂A171、正硅酸四乙酯、硬脂酸镁、聚乙二醇、八甲基环四硅氧烷、聚乙烯醇、硼砂、双胺基水性胺、二乙醇胺、苯甲酸钠、异丙醇、十二烷基硫酸钠、C14烷基糖苷适量、硝酸适量、盐酸适量、无水乙醇适量、浓硫酸适量、去离子水适量；该发明制备的防锈剂附着力高，成膜性能好，防水性好，耐湿热能力好，耐盐雾性能强，防锈性能好，阻蚀期长，值得推广。
中国发明专利申请号201510967253.0公开了一种双重固化可剥离水性涂料及其制备方法，其原料组成及含量按重量份数如下：UV固化水性树脂50~100份、流平剂0.05~0.1份、润湿剂0.1~0.5份、增稠剂1~3份、消泡剂0.2~1份、成膜助剂2~5份、光引发剂3~6份、热引发剂3~6份、防霉抗菌剂0.1~0.3份、水性剥离剂10~20份；其制备方法包括以下步骤：于高速分散机中加入部分润湿剂、消泡剂与去离子水，分散后加入水性剥离剂，再加入UV固化水性树脂和剩余的消泡剂、润湿剂以及增稠剂、流平剂、成膜助剂、热引发剂、光引发剂、防腐抗菌剂，并搅拌均匀，继续分散混匀后经过滤，即得；该发明所得的双重固化可剥离水性涂料具有环保、能彻底干燥且干燥时间相对较短、防锈效果好、剥离效果好。
根据上述，现有方案中的以水溶性聚乙烯醇为载体的可剥性防锈膜在40℃以下的冷水中，几乎完全不溶于水，但是置于40℃以上的热水中，膜会逐渐***变薄，最后全部溶解，导致该可剥性防锈膜的使用范围受到限制。鉴于此，本发明提出了一种用于金属制品的防锈涂料及制备方法，可有效解决上述技术问题。
发明内容
针对目前应用较广的水溶性聚乙烯醇为载体的可剥性防锈膜的耐热性能较差，在一定温度下易溶解，限制其应用范围，本发明提出一种用于金属制品的防锈涂料及制备方法，从而有效提升防锈膜涂料的耐热性能，拓展了应用领域。
本发明涉及的具体技术方案如下：
一种用于金属制品的防锈涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将硼酸与纳米天然凹凸棒土均匀混合，将囊材石蜡熔融后喷洒于混合颗粒的表面，经冷却固化制得微胶囊；
（2）将步骤（1）制得的微胶囊加入到环氧大豆油、水及聚乙烯醇组成的混合体系中，搅拌分散均匀，然后加入防锈剂、成膜促进剂，混合均匀，制得用于金属制品的防锈涂料。
优选的，步骤（1）所述纳米天然凹凸棒土的粒径为200~500nm，比表面积为20~35m2/g。
优选的，步骤（1）所述硼酸、纳米天然凹凸棒土、囊材石蜡的用量按重量份计为：硼酸20-30份、纳米天然凹凸棒土40-50份、囊材石蜡5-10份。
优选的，步骤（2）所述搅拌的转速由慢到快逐渐增加，转速增加速度为10~20r/min·min，最大转速为200~250r/min。
优选的，步骤（2）所述防锈剂为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、失水山梨醇单油酸酯、季戊四醇酯、糖酯、肌醇六磷酸酯、1,2-二乙氧基硅酯基乙烷或1-羟基苯并***中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述成膜促进剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、过氧化二异丙苯、二亚乙基三胺或2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷中的至少一种。
优选的，步骤（2）各原料的配比为：微胶囊20-30份、环氧大豆油6~10重量份、水32~52重量份、聚乙烯醇20~25重量份、防锈剂1~2重量份、成膜促进剂1~2重量份。
由上述所述制备方法制备得到的一种用于金属制品的防锈涂料。
本发明还提供一种用于金属制品的防锈涂料的使用方法，将所述防锈涂料涂敷于金属制品表面，30min后，凝固成膜，然后进行电烤，石蜡囊材破裂，硼酸与聚乙烯醇反应形成交联网络，以及包络有纳米凹凸棒土与聚乙烯醇间形成的氢键，两者产生显著的协同作用。所得防锈膜耐热性能好，具有良好的成膜性能、耐水性。
本发明提供了一种用于金属制品的防锈涂料及制备方法、使用方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、提出采用微胶囊形式将交联剂与之在涂料中，成膜后释放交联剂对膜进行交联，提升了膜的稳定性、耐水性。
2、通过硼酸与聚乙烯醇反应形成交联网络，并且包络有纳米凹凸棒土与聚乙烯醇间形成的氢键，两者产生显著的协同作用，所得防锈涂层膜致密、牢固。
3、本发明防锈涂料，成本低，制备简单，对金属表面无损伤，可广泛用于金属防锈领域。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
制备过程为：
（1）将硼酸与纳米天然凹凸棒土均匀混合，将囊材石蜡熔融后喷洒于混合颗粒的表面，经冷却固化制得微胶囊；所述硼酸、纳米天然凹凸棒土、囊材石蜡的用量按重量份计为：硼酸30份、纳米天然凹凸棒土50份、囊材石蜡10份;
（2）将步骤（1）制得的微胶囊加入到环氧大豆油、水及聚乙烯醇组成的混合体系中，搅拌分散均匀，搅拌的转速由慢到快逐渐增加，转速增加速度为10r/min·min，最大转速为200r/min;然后加入防锈剂三乙醇胺、成膜促进剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，混合均匀，制得用于金属制品的防锈涂料。各原料的配比为：微胶囊20份、环氧大豆油6重量份、水32重量份、聚乙烯醇20重量份、防锈剂1重量份、成膜促进剂1重量份。
将得到的防锈涂料用于金属制品,涂料涂敷于金属制品表面，30min后，凝固成膜，然后进行电烤，石蜡囊材破裂，硼酸与聚乙烯醇反应形成交联网络，包络有纳米凹凸棒土与聚乙烯醇间形成的氢键，两者产生显著的协同成膜作用,提高防锈膜的稳定性、耐热性。
测试方法为：
将涂敷防锈涂料的金属制品作为测试件，以5%的氯化钠作为腐蚀液，在60℃条件下浸泡48h,观察涂层表面，以此判定其防腐蚀性和对高热、水的稳定性。如表1所示。
实施例2
制备过程为：
（1）将硼酸与纳米天然凹凸棒土均匀混合，将囊材石蜡熔融后喷洒于混合颗粒的表面，经冷却固化制得微胶囊；所述硼酸、纳米天然凹凸棒土、囊材石蜡的用量按重量份计为：硼酸25份、纳米天然凹凸棒土40份、囊材石蜡5份;
（2）将步骤（1）制得的微胶囊加入到环氧大豆油、水及聚乙烯醇组成的混合体系中，搅拌分散均匀，搅拌的转速由慢到快逐渐增加，转速增加速度为15r/min·min，最大转速为250r/min;然后加入防锈剂失水山梨醇单油酸酯、成膜促进剂二亚乙基三胺，混合均匀，制得用于金属制品的防锈涂料。各原料的配比为：微胶囊30份、环氧大豆油10重量份、水52重量份、聚乙烯醇25重量份、防锈剂2重量份、成膜促进剂2重量份。
将得到的防锈涂料用于金属制品,涂料涂敷于金属制品表面，30min后，凝固成膜，然后进行电烤，石蜡囊材破裂，硼酸与聚乙烯醇反应形成交联网络，包络有纳米凹凸棒土与聚乙烯醇间形成的氢键，两者产生显著的协同成膜作用,提高防锈膜的稳定性、耐热性。
测试方法为：
将涂敷防锈涂料的金属制品作为测试件，以5%的氯化钠作为腐蚀液，在60℃条件下浸泡48h,观察涂层表面，以此判定其防腐蚀性和对高热、水的稳定性。如表1所示。
实施例3
制备过程为：
（1）将硼酸与纳米天然凹凸棒土均匀混合，将囊材石蜡熔融后喷洒于混合颗粒的表面，经冷却固化制得微胶囊；所述硼酸、纳米天然凹凸棒土、囊材石蜡的用量按重量份计为：硼酸30份、纳米天然凹凸棒土50份、囊材石蜡10份;
（2）将步骤（1）制得的微胶囊加入到环氧大豆油、水及聚乙烯醇组成的混合体系中，搅拌分散均匀，搅拌的转速由慢到快逐渐增加，转速增加速度为20r/min·min，最大转速为200r/min;然后加入防锈剂单乙醇胺、成膜促进剂2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷，混合均匀，制得用于金属制品的防锈涂料。各原料的配比为：微胶囊25份、环氧大豆油8重量份、水32重量份、聚乙烯醇20重量份、防锈剂2重量份、成膜促进剂1重量份。
将得到的防锈涂料用于金属制品,涂料涂敷于金属制品表面，30min后，凝固成膜，然后进行电烤，石蜡囊材破裂，硼酸与聚乙烯醇反应形成交联网络，包络有纳米凹凸棒土与聚乙烯醇间形成的氢键，两者产生显著的协同成膜作用,提高防锈膜的稳定性、耐热性。
测试方法为：
将涂敷防锈涂料的金属制品作为测试件，以5%的氯化钠作为腐蚀液，在60℃条件下浸泡48h,观察涂层表面，以此判定其防腐蚀性和对高热、水的稳定性。如表1所示。
实施例4
制备过程为：
（1）将硼酸与纳米天然凹凸棒土均匀混合，将囊材石蜡熔融后喷洒于混合颗粒的表面，经冷却固化制得微胶囊；所述硼酸、纳米天然凹凸棒土、囊材石蜡的用量按重量份计为：硼酸30份、纳米天然凹凸棒土45份、囊材石蜡8份;
（2）将步骤（1）制得的微胶囊加入到环氧大豆油、水及聚乙烯醇组成的混合体系中，搅拌分散均匀，搅拌的转速由慢到快逐渐增加，转速增加速度为10r/min·min，最大转速为200r/min;然后加入防锈剂季戊四醇酯、成膜促进剂二亚乙基三胺，混合均匀，制得用于金属制品的防锈涂料。各原料的配比为：微胶囊30份、环氧大豆油10重量份、水32重量份、聚乙烯醇25重量份、防锈剂1重量份、成膜促进剂1重量份。
将得到的防锈涂料用于金属制品,涂料涂敷于金属制品表面，30min后，凝固成膜，然后进行电烤，石蜡囊材破裂，硼酸与聚乙烯醇反应形成交联网络，包络有纳米凹凸棒土与聚乙烯醇间形成的氢键，两者产生显著的协同成膜作用,提高防锈膜的稳定性、耐热性。
测试方法为：
将涂敷防锈涂料的金属制品作为测试件，以5%的氯化钠作为腐蚀液，在60℃条件下浸泡48h,观察涂层表面，以此判定其防腐蚀性和对高热、水的稳定性。如表1所示。
实施例5
制备过程为：
（1）将硼酸与纳米天然凹凸棒土均匀混合，将囊材石蜡熔融后喷洒于混合颗粒的表面，经冷却固化制得微胶囊；所述硼酸、纳米天然凹凸棒土、囊材石蜡的用量按重量份计为：硼酸20份、纳米天然凹凸棒土40份、囊材石蜡5份;
（2）将步骤（1）制得的微胶囊加入到环氧大豆油、水及聚乙烯醇组成的混合体系中，搅拌分散均匀，搅拌的转速由慢到快逐渐增加，转速增加速度为20r/min·min，最大转速为250r/min;然后加入防锈剂单乙醇胺、成膜促进剂二亚乙基三胺，混合均匀，制得用于金属制品的防锈涂料。各原料的配比为：微胶囊30份、环氧大豆油10重量份、水32重量份、聚乙烯醇22重量份、防锈剂1重量份、成膜促进剂1重量份。
将得到的防锈涂料用于金属制品,涂料涂敷于金属制品表面，30min后，凝固成膜，然后进行电烤，石蜡囊材破裂，硼酸与聚乙烯醇反应形成交联网络，包络有纳米凹凸棒土与聚乙烯醇间形成的氢键，两者产生显著的协同成膜作用,提高防锈膜的稳定性、耐热性。
测试方法为：
将涂敷防锈涂料的金属制品作为测试件，以5%的氯化钠作为腐蚀液，在60℃条件下浸泡48h,观察涂层表面，以此判定其防腐蚀性和对高热、水的稳定性。如表1所示。
对比例1
制备过程为：
（1）将纳米天然凹凸棒土加入到环氧大豆油、水及聚乙烯醇组成的混合体系中，搅拌分散均匀，搅拌的转速由慢到快逐渐增加，转速增加速度为20r/min·min，最大转速为250r/min;然后加入防锈剂单乙醇胺、成膜促进剂二亚乙基三胺，混合均匀，制得用于金属制品的防锈涂料。各原料的配比为：纳米天然凹凸棒土30份、环氧大豆油10重量份、水32重量份、聚乙烯醇22重量份、防锈剂1重量份、成膜促进剂1重量份。
将得到的防锈涂料用于金属制品,涂料涂敷于金属制品表面，30min后，凝固成膜，然后进行电烤。
测试方法为：
将涂敷防锈涂料的金属制品作为测试件，以5%的氯化钠作为腐蚀液，在60℃条件下浸泡48h,观察涂层表面，以此判定其防腐蚀性和对高热、水的稳定性。如表1所示。
表1：
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
盐水在60℃条件下浸泡48h 涂敷面无腐蚀、无脱层 涂敷面无蚀、无脱层 涂敷面无蚀、无脱层 涂敷面无腐蚀、无脱层 涂敷面无腐蚀、无脱层 涂敷面出现腐蚀斑、有溶解脱层

Claims (9)

1.一种用于金属制品的防锈涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将硼酸与纳米天然凹凸棒土均匀混合，将囊材石蜡熔融后喷洒于混合颗粒的表面，经冷却固化制得微胶囊；
（2）将步骤（1）制得的微胶囊加入到环氧大豆油、水及聚乙烯醇组成的混合体系中，搅拌分散均匀，然后加入防锈剂、成膜促进剂，混合均匀，制得用于金属制品的防锈涂料。
2.根据权利要求1所述一种用于金属制品的防锈涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述纳米天然凹凸棒土的粒径为200~500nm，比表面积为20~35m2/g。
3.根据权利要求1所述一种用于金属制品的防锈涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述硼酸、纳米天然凹凸棒土、囊材石蜡的用量按重量份计为：硼酸20-30份、纳米天然凹凸棒土40-50份、囊材石蜡5-10份。
4.根据权利要求1所述一种用于金属制品的防锈涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述搅拌的转速由慢到快逐渐增加，转速增加速度为10~20r/min·min，最大转速为200~250r/min。
5.根据权利要求1所述一种用于金属制品的防锈涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述防锈剂为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、失水山梨醇单油酸酯、季戊四醇酯、糖酯、肌醇六磷酸酯、1,2-二乙氧基硅酯基乙烷或1-羟基苯并***中的至少一种。
6.根据权利要求1所述一种用于金属制品的防锈涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述成膜促进剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、过氧化二异丙苯、二亚乙基三胺或2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种用于金属制品的防锈涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）各原料的配比为：微胶囊20-30份、环氧大豆油6~10重量份、水32~52重量份、聚乙烯醇20~25重量份、防锈剂1~2重量份、成膜促进剂1~2重量份。
8.权利要求1~7任一项所述制备方法制备得到的一种用于金属制品的防锈涂料。
9.权利要求8所述一种用于金属制品的防锈涂料的使用方法，特征是：将所述防锈涂料涂敷于金属制品表面，30min后，凝固成膜，然后进行电烤，石蜡囊材破裂，硼酸与聚乙烯醇反应形成交联网络，以及包络有纳米凹凸棒土与聚乙烯醇间形成的氢键，两者产生显著的协同作用。
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