CN108587340A - 集装箱专用水性防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集装箱专用水性防腐涂料及其制备方法，所述集装箱专用水性防腐涂料包括下述重量份原料组成：40‑50份水性苯丙乳液、2‑5份醇酯十二、1‑2份丙二醇、0.5‑1.5份异噻唑啉酮、1‑2份阻燃剂、1‑2份磷酸锌、0.5‑1.5份三聚磷酸铝、1‑2份云母粉、1‑2份二氧化硅、2‑3份鳞片石墨、0.05‑0.25份矿物油类消泡剂、0.5‑1.2份聚羧酸钠盐分散剂、0.1‑0.5份聚醚改性聚二甲基硅氧烷类流平剂、5‑20份水。本发明的集装箱专用水性防腐涂料，能够通过在金属表面形成致密的涂层来隔离腐蚀介质与金属的接触，以达到防腐目的，并且能够改变金属的表面性能，使金属表面钝化，从而达到延缓腐蚀的目的，同时具有优良的阻燃防火性和柔韧性。
Description
技术领域：
本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种集装箱专用水性防腐涂料及其制备方法。
背景技术：
水性防腐涂料在重防腐涂料领域方面的应用呈上升趋势，如基础建设，油气和电力行业，以及工业罐、船舶和化工行业等。
实际应用表明水性工业防腐蚀涂料可以在极端的条件下对钢材提供有效的保护。由于水是他们是主要溶剂，水也可以用来清洗和稀释水性涂料，它们几乎没有溶剂味道，同时，使用水性涂料也可给用户带来较低的成本，如快干可以节省时间，低燃性可以降低保险费用，较少的室内通风可以减少能耗，以及不需要溶剂和清洗剂上的花费，使用单层涂层配套，可以省去停工时间和架设脚手架的费用等。
金属腐蚀每年都会对机械、设备等造成巨大的破坏，为了减少腐蚀造成的经济损失，一般会在金属表面涂覆防腐涂料，起到屏蔽、钝化、电化学保护作用。随着国民经济的持续发展，我国防腐涂料的市场规模已仅次于建筑涂料，位居第二位，预计到2020年我国防腐涂料的市场规模将突破100万t 大关。目前，防腐涂料基本均为溶剂型涂料，涂料中含有大量的挥发性有机化合物(VOC)，易燃，会对人体和环境造成危害。2013年3月31日广东省正式施行《水性聚氨酯防腐涂料(双组分)标准》，该标准是我国出台的首个水性防腐涂料标准；财政部国家税务总局通知从2015年2月1日起对于施工状态下VOC含量大于420g/L的涂料征收消费税。这些标准与法规的出台，体现了我国对环境问题的重视，促进涂料工业向水性化方向发展，也推动了涂料行业的结构调整和产品的升级换代。
集装箱是指具有一定强度、刚度和规格专供周转使用的大型装货容器。使用集装箱转运货物，可直接在发货人的仓库装货，运到收货人的仓库卸货，中途更换车、船时，无须将货物从箱内取出换装。中国生产的标准干货集装箱占世界产量的95％以上，集装箱产销量十多年来一直保持世界第一。集装箱及金属包装容器制造行业是金属制品业下的一个子行业，在国民经济中占有重要的地位。随着世界经济的复苏，特别是近年来国际航运业的高速发展，作为为众多行业提供包装的配套产业，集装箱及金属包装容器制造行业将迎来一个发展的新时期。集装箱也存在一个防腐的巨大问题，通常采用喷涂集装箱专用水性防腐涂料来予以实现。
然而，现有技术中的集装箱专用水性防腐涂料，存在阻燃防火性能不佳，柔韧性不好等缺点。
发明内容：
针对现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种集装箱专用水性防腐涂料及其制备方法。
本发明的具体技术方案如下：
本发明提供了一种集装箱专用水性防腐涂料，包括下述重量份原料组成： 40-50份水性苯丙乳液、2-5份醇酯十二、1-2份丙二醇、0.5-1.5份异噻唑啉酮、1-2份阻燃剂、1-2份磷酸锌、0.5-1.5份三聚磷酸铝、1-2份云母粉、 1-2份二氧化硅、2-3份鳞片石墨、0.05-0.25份矿物油类消泡剂、0.5-1.2 份聚羧酸钠盐分散剂、0.1-0.5份聚醚改性聚二甲基硅氧烷类流平剂、5-20 份水。
优选的，所述鳞片石墨为改性鳞片石墨。
所述改性鳞片石墨采用下述方法制备而成：
(1)将鳞片石墨、高锰酸钾按质量比为1：(0.1-0.5)混合，加入鳞片石墨重量2.5-4.5倍的60-80wt％次氯酸水溶液，搅拌反应1-2h；
(2)加入鳞片石墨重量12-18倍的水混合均匀，抽滤，烘干，得到预处理鳞片石墨；
(3)将预处理鳞片石墨、六氯环三磷腈、氢氧化钠、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、四氢呋喃按质量比为1：(0.8-1.1)：(0.1-0.2)：(1-2)：(35-45) 混合，超声处理20-40min，回流反应30-40h；
(4)将所得产物抽滤，用四氢呋喃洗涤，烘干，得到所述改性鳞片石墨。
进一步的，所述改性鳞片石墨采用下述方法制备而成：将鳞片石墨、高锰酸钾按质量比为1：(0.1-0.5)混合均匀，加入鳞片石墨重量2.5-4.5倍的60-80wt％次氯酸水溶液，保持温度为25-35℃以转速为100-300r/min磁力搅拌反应1-2h，反应结束后，加入鳞片石墨重量12-18倍的水混合均匀，抽滤，烘干，得到预处理鳞片石墨；将预处理鳞片石墨、六氯环三磷腈、氢氧化钠、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、四氢呋喃按质量比为1：(0.8-1.1)：
(0.1-0.2)：(1-2)：(35-45)加入三口烧瓶中充分混合，超声处理20-40min，通氮气除氧15-25min后，在60-70℃以转速为100-300r/min磁力搅拌下回流反应30-40h，反应结束后，将所得产物抽滤，并用四氢呋喃洗涤1-4次，烘干，得到所述改性鳞片石墨。
所述阻燃剂为羟甲基膦酰杂环状甲基膦酸酯和/或含氯甲基硅酸酯阻燃剂。进一步地，所述阻燃剂由60-70wt％羟甲基膦酰杂环状甲基膦酸酯和 30-40wt％含氯甲基硅酸酯阻燃剂组成。
本发明还提供了一种集装箱专用水性防腐涂料的制备方法，包括下述步骤：将40-50重量份水性苯丙乳液、2-5重量份醇酯十二、1-2重量份丙二醇、 0.5-1.5重量份异噻唑啉酮、1-2重量份阻燃剂以转速为500-700r/min搅拌 5-15min；然后加入1-2重量份磷酸锌、0.5-1.5重量份三聚磷酸铝、1-2重量份云母粉、1-2重量份二氧化硅、2-3重量份鳞片石墨以转速为 900-1100r/min搅拌15-25min；然后加入0.05-0.25重量份矿物油类消泡剂、 0.5-1.2重量份聚羧酸钠盐分散剂、0.1-0.5重量份聚醚改性聚二甲基硅氧烷类流平剂、5-20重量份水以转速为500-700r/min搅拌5-15min，即得所述集装箱专用水性防腐涂料。
本发明的集装箱专用水性防腐涂料，能够通过在金属表面形成致密的涂层来隔离腐蚀介质与金属的接触，以达到防腐目的，并且能够改变金属的表面性能，使金属表面钝化，从而达到延缓腐蚀的目的，同时具有优良的阻燃防火性和柔韧性。
具体实施方式
实施例1
集装箱专用水性防腐涂料的制备方法，包括下述步骤：将45重量份水性苯丙乳液、3.5重量份醇酯十二、1.5重量份丙二醇、1重量份异噻唑啉酮、 1.5重量份阻燃剂以转速为600r/min搅拌10min；然后加入1.5重量份磷酸锌、1重量份三聚磷酸铝、1.5重量份云母粉、1.5重量份二氧化硅、2.5重量份改性鳞片石墨以转速为1000r/min搅拌20min；然后加入0.1重量份矿物油类消泡剂、0.8重量份聚羧酸钠盐分散剂、0.2重量份聚醚改性聚二甲基硅氧烷类流平剂、10重量份去离子水以转速为600r/min搅拌10min，即得集装箱专用水性防腐涂料。
所述阻燃剂为羟甲基膦酰杂环状甲基膦酸酯。
所述改性鳞片石墨的制备方法是：将鳞片石墨、高锰酸钾按质量比为1： 0.25混合均匀，加入鳞片石墨重量3.5倍的质量分数为70％的次氯酸水溶液，保持温度为30℃以转速为180r/min磁力搅拌反应1.5h，反应结束后，加入鳞片石墨重量15倍的去离子水混合均匀，用0.45μm的滤膜进行真空抽滤，将滤饼在温度为65℃烘干48h，得到预处理鳞片石墨；将预处理鳞片石墨、六氯环三磷腈、氢氧化钠、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、四氢呋喃按质量比为1：1：0.15：1.5：40加入三口烧瓶中充分混合，在超声功率为300W、超声频率为35kHz超声处理30min，通氮气除氧20min后，在65℃以转速为180r/min 磁力搅拌下回流反应35h，反应结束后，将所得产物用0.45μm的滤膜进行真空抽滤，并将滤饼用四氢呋喃洗涤3次，每次洗涤四氢呋喃用量为滤饼重量的2倍，再将滤饼在温度为65℃烘干48h，得到改性鳞片石墨。
实施例2
集装箱专用水性防腐涂料的制备方法，包括下述步骤：将45重量份水性苯丙乳液、3.5重量份醇酯十二、1.5重量份丙二醇、1重量份异噻唑啉酮、 1.5重量份阻燃剂以转速为600r/min搅拌10min；然后加入1.5重量份磷酸锌、1重量份三聚磷酸铝、1.5重量份云母粉、1.5重量份二氧化硅、2.5重量份鳞片石墨以转速为1000r/min搅拌20min；然后加入0.1重量份矿物油类消泡剂、0.8重量份聚羧酸钠盐分散剂、0.2重量份聚醚改性聚二甲基硅氧烷类流平剂、10重量份去离子水以转速为600r/min搅拌10min，即得集装箱专用水性防腐涂料。
所述阻燃剂为羟甲基膦酰杂环状甲基膦酸酯。
实施例3
集装箱专用水性防腐涂料的制备方法，包括下述步骤：将45重量份水性苯丙乳液、3.5重量份醇酯十二、1.5重量份丙二醇、1重量份异噻唑啉酮、 1.5重量份阻燃剂以转速为600r/min搅拌10min；然后加入1.5重量份磷酸锌、1重量份三聚磷酸铝、1.5重量份云母粉、1.5重量份二氧化硅、2.5重量份改性鳞片石墨以转速为1000r/min搅拌20min；然后加入0.1重量份矿物油类消泡剂、0.8重量份聚羧酸钠盐分散剂、0.2重量份聚醚改性聚二甲基硅氧烷类流平剂、10重量份去离子水以转速为600r/min搅拌10min，即得集装箱专用水性防腐涂料。
所述阻燃剂为羟甲基膦酰杂环状甲基膦酸酯。
所述改性鳞片石墨的制备方法是：将鳞片石墨、高锰酸钾按质量比为1： 0.25混合均匀，加入鳞片石墨重量3.5倍的质量分数为70％的次氯酸水溶液，保持温度为30℃以转速为180r/min磁力搅拌反应1.5h，反应结束后，加入鳞片石墨重量15倍的去离子水混合均匀，用0.45μm的滤膜进行真空抽滤，将滤饼在温度为65℃烘干48h，得到预处理鳞片石墨；将预处理鳞片石墨、六氯环三磷腈、氢氧化钠、四氢呋喃按质量比为1：1：0.15：40加入三口烧瓶中充分混合，在超声功率为300W、超声频率为35kHz超声处理30min，通氮气除氧20min后，在65℃以转速为180r/min磁力搅拌下回流反应35h，反应结束后，将所得产物用0.45μm的滤膜进行真空抽滤，并将滤饼用四氢呋喃洗涤3次，每次洗涤四氢呋喃用量为滤饼重量的2倍，再将滤饼在温度为 65℃烘干48h，得到改性鳞片石墨。
实施例4
集装箱专用水性防腐涂料的制备方法，包括下述步骤：将45重量份水性苯丙乳液、3.5重量份醇酯十二、1.5重量份丙二醇、1重量份异噻唑啉酮、 1.5重量份阻燃剂以转速为600r/min搅拌10min；然后加入1.5重量份磷酸锌、1重量份三聚磷酸铝、1.5重量份云母粉、1.5重量份二氧化硅、2.5重量份改性鳞片石墨以转速为1000r/min搅拌20min；然后加入0.1重量份矿物油类消泡剂、0.8重量份聚羧酸钠盐分散剂、0.2重量份聚醚改性聚二甲基硅氧烷类流平剂、10重量份去离子水以转速为600r/min搅拌10min，即得集装箱专用水性防腐涂料。
所述阻燃剂为含氯甲基硅酸酯阻燃剂。
所述改性鳞片石墨的制备方法是：将鳞片石墨、高锰酸钾按质量比为1： 0.25混合均匀，加入鳞片石墨重量3.5倍的质量分数为70％的次氯酸水溶液，保持温度为30℃以转速为180r/min磁力搅拌反应1.5h，反应结束后，加入鳞片石墨重量15倍的去离子水混合均匀，用0.45μm的滤膜进行真空抽滤，将滤饼在温度为65℃烘干48h，得到预处理鳞片石墨；将预处理鳞片石墨、六氯环三磷腈、氢氧化钠、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、四氢呋喃按质量比为1：1：0.15：1.5：40加入三口烧瓶中充分混合，在超声功率为300W、超声频率为35kHz超声处理30min，通氮气除氧20min后，在65℃以转速为180r/min 磁力搅拌下回流反应35h，反应结束后，将所得产物用0.45μm的滤膜进行真空抽滤，并将滤饼用四氢呋喃洗涤3次，每次洗涤四氢呋喃用量为滤饼重量的2倍，再将滤饼在温度为65℃烘干48h，得到改性鳞片石墨。
实施例5
集装箱专用水性防腐涂料的制备方法，包括下述步骤：将45重量份水性苯丙乳液、3.5重量份醇酯十二、1.5重量份丙二醇、1重量份异噻唑啉酮、 1.5重量份阻燃剂以转速为600r/min搅拌10min；然后加入1.5重量份磷酸锌、1重量份三聚磷酸铝、1.5重量份云母粉、1.5重量份二氧化硅、2.5重量份改性鳞片石墨以转速为1000r/min搅拌20min；然后加入0.1重量份矿物油类消泡剂、0.8重量份聚羧酸钠盐分散剂、0.2重量份聚醚改性聚二甲基硅氧烷类流平剂、10重量份去离子水以转速为600r/min搅拌10min，即得集装箱专用水性防腐涂料。
所述阻燃剂由65wt％羟甲基膦酰杂环状甲基膦酸酯和35wt％含氯甲基硅酸酯阻燃剂混合而成。
所述改性鳞片石墨的制备方法是：将鳞片石墨、高锰酸钾按质量比为1： 0.25混合均匀，加入鳞片石墨重量3.5倍的质量分数为70％的次氯酸水溶液，保持温度为30℃以转速为180r/min磁力搅拌反应1.5h，反应结束后，加入鳞片石墨重量15倍的去离子水混合均匀，用0.45μm的滤膜进行真空抽滤，将滤饼在温度为65℃烘干48h，得到预处理鳞片石墨；将预处理鳞片石墨、六氯环三磷腈、氢氧化钠、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、四氢呋喃按质量比为1：1：0.15：1.5：40加入三口烧瓶中充分混合，在超声功率为300W、超声频率为35kHz超声处理30min，通氮气除氧20min后，在65℃以转速为180r/min 磁力搅拌下回流反应35h，反应结束后，将所得产物用0.45μm的滤膜进行真空抽滤，并将滤饼用四氢呋喃洗涤3次，每次洗涤四氢呋喃用量为滤饼重量的2倍，再将滤饼在温度为65℃烘干48h，得到改性鳞片石墨。
测试例1
对实施例1-5所制备的集装箱专用水性防腐涂料进行性能测试。
根据GB14907-2002的方法检测集装箱专用水性防腐涂料涂膜厚度为 2mm的耐火时间。
根据GB/T1731-93的方法检测集装箱专用水性防腐涂料柔韧性。
根据GB/T1728-89方法检测集装箱专用水性防腐涂料干燥时间。
具体测试数据见表1。
表1：集装箱专用水性防腐涂料测试结果表
各实施例所用原料如下：
水性苯丙乳液按照申请号为201210450902.6的中国专利中实施例一所示方法制备。
醇酯十二，CAS号：25265-77-4。
丙二醇，即1,2-丙二醇，CAS号：57-55-6。
异噻唑啉酮，CAS号：55965-84-9。
磷酸锌为常州荣奥化工新材料有限公司提供的800目工业级磷酸锌。
三聚磷酸铝为石家庄市鑫盛化工有限公司提供的325目工业级三聚磷酸铝。
云母粉为灵寿县瑞达矿业有限公司提供的4000目云母粉。
二氧化硅为山东嘉颖化工科技有限公司提供的型号为R9722的二氧化硅，粒径为50-60nm。
鳞片石墨为青岛东凯石墨有限公司提供的325目天然鳞片石墨。
高锰酸钾，CAS号：7722-64-7。
六氯环三磷腈，CAS号：940-71-6。
γ-氨丙基三甲氧基硅烷，CAS号：13822-56-5。
四氢呋喃，CAS号：109-99-9。
聚羧酸钠盐分散剂为南通永乐化工有限公司提供的型号为SN-5040的聚羧酸钠盐分散剂。
矿物油类消泡剂为中国台湾中亚化学有限公司提供的型号为F-111的消泡剂，为矿物油乳化衍生物类消泡剂。
聚醚改性聚二甲基硅氧烷类流平剂为德国毕克化学有限公司提供的型号为BYK-333的流平剂，成分：聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
异噻唑啉酮，CAS号：55965-84-9。
含氯甲基硅酸酯阻燃剂按照申请号为201110042943.7的中国专利中实施例6所示方法制备。
羟甲基膦酰杂环状甲基膦酸酯按照申请号为201510404785.3的中国专利中实施例3所示方法制备。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种集装箱专用水性防腐涂料，其特征在于，包括下述重量份原料组成：40-50份水性苯丙乳液、2-5份醇酯十二、1-2份丙二醇、0.5-1.5份异噻唑啉酮、1-2份阻燃剂、1-2份磷酸锌、0.5-1.5份三聚磷酸铝、1-2份云母粉、1-2份二氧化硅、2-3份鳞片石墨、0.05-0.25份矿物油类消泡剂、0.5-1.2份聚羧酸钠盐分散剂、0.1-0.5份聚醚改性聚二甲基硅氧烷类流平剂、5-20份水。
2.如权利要求1所述的集装箱专用水性防腐涂料，其特征在于，所述鳞片石墨为改性鳞片石墨。
3.如权利要求2所述的集装箱专用水性防腐涂料，其特征在于，所述改性鳞片石墨采用下述方法制备而成：
(1)将鳞片石墨、高锰酸钾按质量比为1：(0.1-0.5)混合，加入鳞片石墨重量2.5-4.5倍的60-80wt％次氯酸水溶液，搅拌反应1-2h；
(2)加入鳞片石墨重量12-18倍的水混合均匀，抽滤，烘干，得到预处理鳞片石墨；
(3)将预处理鳞片石墨、六氯环三磷腈、氢氧化钠、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、四氢呋喃按质量比为1：(0.8-1.1)：(0.1-0.2)：(1-2)：(35-45)混合，超声处理20-40min，回流反应30-40h；
(4)将所得产物抽滤，用四氢呋喃洗涤，烘干，得到所述改性鳞片石墨。
4.如权利要求3所述的集装箱专用水性防腐涂料，其特征在于，所述改性鳞片石墨采用下述方法制备而成：将鳞片石墨、高锰酸钾按质量比为1：(0.1-0.5)混合均匀，加入鳞片石墨重量2.5-4.5倍的60-80wt％次氯酸水溶液，保持温度为25-35℃以转速为100-300r/min磁力搅拌反应1-2h，反应结束后，加入鳞片石墨重量12-18倍的水混合均匀，抽滤，烘干，得到预处理鳞片石墨；将预处理鳞片石墨、六氯环三磷腈、氢氧化钠、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、四氢呋喃按质量比为1：(0.8-1.1)：(0.1-0.2)：(1-2)：(35-45)加入三口烧瓶中充分混合，超声处理20-40min，通氮气除氧15-25min后，在60-70℃以转速为100-300r/min磁力搅拌下回流反应30-40h，反应结束后，将所得产物抽滤，并用四氢呋喃洗涤1-4次，烘干，得到所述改性鳞片石墨。
5.如权利要求1-4中任一项所述的集装箱专用水性防腐涂料，其特征在于，所述阻燃剂为羟甲基膦酰杂环状甲基膦酸酯和/或含氯甲基硅酸酯阻燃剂。
6.如权利要求1-5中任一项所述集装箱专用水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
将40-50重量份水性苯丙乳液、2-5重量份醇酯十二、1-2重量份丙二醇、0.5-1.5重量份异噻唑啉酮、1-2重量份阻燃剂以转速为500-700r/min搅拌5-15min；然后加入1-2重量份磷酸锌、0.5-1.5重量份三聚磷酸铝、1-2重量份云母粉、1-2重量份二氧化硅、2-3重量份鳞片石墨以900-1100r/min的转速搅拌15-25min；然后加入0.05-0.25重量份矿物油类消泡剂、0.5-1.2重量份聚羧酸钠盐分散剂、0.1-0.5重量份聚醚改性聚二甲基硅氧烷类流平剂、5-20重量份水以转速为500-700r/min搅拌5-15min，即得所述集装箱专用水性防腐涂料。
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