CN109486360A - 一种水性单组份有机富锌涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性单组份有机富锌涂料及其制备方法和应用，所述水性单组份有机富锌涂料包括水性树脂10~20份，改性锌粉70~100份，气相二氧化硅0.5~1份，助溶剂5~8份，助剂0.9~2.5份，缓蚀剂0.5~2份；所述改性锌粉为耐腐蚀改性锌粉；所述缓蚀剂为2‑苯并噻唑硫代丁二酸与钼酸盐的复配溶液。本发明通过选用改性锌粉和含硫高效缓蚀剂，搭配其他组分，成功制备得到水性单组份有机富锌涂料，制得的水性单组份有机富锌涂料具有良好的储存稳定性、施工便捷，且具有良好的早期耐腐蚀性能。

Description

一种水性单组份有机富锌涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及有机富锌涂料技术领域，更具体地，涉及一种水性单组份有机富锌涂料及其制备方法和应用。
背景技术
在重防腐领域，水性双组份富锌涂料因其优异的防腐性能，得到了广泛的应用。目前，使用最普遍的水性双组份富锌涂料为双组份水性环氧富锌涂料，双组份水性环氧富锌涂料通常包括由液体环氧树脂、锌粉、分散剂、防沉剂、溶剂等部分组成的A组分，和水性固化剂组成的B组分。水性双组份富锌涂料在施工过程中需要两组份混合，快速施工，适用期过后，涂料失效。水性双组份富锌涂料的适用期较短，不利于后续施工，提高了施工的时间要求，增大了施工的难度。
而水性单组份有机富锌涂料则能够较好地解决水性双组份有机富锌涂料的适用期短的问题。但是，锌粉的高活泼性限制了锌粉在水性单组份涂料中的应用。普通锌粉会与水分发生反应，产生氢气，导致涂料在储存过程中容易胀气，不利于单组份水性富锌涂料的储存稳定性。所以，目前很少有水性单组份富锌涂料。
而且，在实际应用过程中，有机富锌涂料的早期耐腐蚀性是一个重要的指标，需要加以考虑。然而，现有的有机富锌涂料的早期耐腐蚀性不足，难以满足使用要求。
因此，需要开发出具有良好的储存稳定性、良好的早期耐腐蚀性的单组份有机富锌涂料。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的水性双组份有机富锌涂料适用期短、施工不便，单组份有机富锌涂料储存稳定性差，以及有机富锌涂料的早期耐腐蚀性不足的缺陷，提供一种水性单组份有机富锌涂料，提供的水性单组份有机富锌涂料具有良好的储存稳定性、施工便捷，且具有良好的早期耐腐蚀性能。
本发明的另一目的在于，提供上述水性单组份有机富锌涂料的制备方法。
本发明的还一目的在于，提供上述水性单组份有机富锌涂料的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种水性单组份有机富锌涂料，包括水性树脂10～20份，改性锌粉70～100份，气相二氧化硅0.5～1份，助溶剂5～8份，助剂0.9～2.5份，缓蚀剂0.5～2份；
所述改性锌粉为耐腐蚀改性锌粉；
所述缓蚀剂为2-苯并噻唑硫代丁二酸与钼酸盐的复配溶液。所述钼酸盐可以为常规的钼酸盐缓蚀剂，如钼酸钠、钼酸锌等。
改性锌粉中的改性剂会隔绝水与锌粉的接触，延缓锌粉与水的反应，为水性单组份富锌涂料的储存稳定性提供了保障。改性锌粉的表面有致密包覆层，涂料储存阶段能阻止水与锌粉的直接接触；制成漆膜后，锌粉得到释放，对金属基材起到阴极保护的作用。上述水性单组份有机富锌涂料在保持目前富锌涂料的强耐腐蚀性的同时，极大地提高了富锌涂料的施工简便性。
上述缓蚀剂为含硫高效缓蚀剂，该含硫高效缓蚀剂有效组分含量一般为45％左右，不含亚硝酸钠，耐水性佳，可有效减缓金属基材的腐蚀，尤其是在早期为富锌底漆提供良好的抗锈性。发明人研究发现，该含硫高效缓蚀剂在基材上通过分子层吸附和钝化作用，极大提高富锌底漆的早期耐腐蚀性，缓蚀效率高，又不会引起起泡、迁移表面等副作用，具有良好的储存稳定性。
早期耐腐蚀性是指未实干的涂层在腐蚀环境中的耐腐蚀性能。而单纯的富锌涂层因为早期干燥不完全，涂层不够致密，而本领域常用的缓蚀剂往往耐水性较差，容易起泡，或者容易析出，所以本领域常用的缓蚀剂难以起到防腐的作用，导致涂层的早期耐腐蚀性较差。本领域常规的缓蚀剂一般用于长效防腐，用于早期防腐的效果不佳。而本发明通过添加的含硫高效缓蚀剂，在漆膜早期即可起到防腐作用。
本发明通过选用耐腐蚀改性锌粉，并结合特殊的含硫高效缓蚀剂及其他组分，成功制备得到具有良好的储存稳定性、施工便捷且具有良好的早期耐腐蚀性能的水性单组份有机富锌涂料。
优选地，所述缓蚀剂中，2-苯并噻唑硫代丁二酸与钼酸盐等摩尔比例复配，其中钼酸盐的摩尔浓度为0.09mol/L。
优选地，所述改性锌粉由改性剂包覆锌粉得到，所述改性剂为稀土改性剂。
优选地，所述稀土改性剂为镧盐溶液。
优选地，所述助剂包括润湿分散剂、防沉剂和消泡剂。
优选地，所述水性单组份有机富锌涂料包括水性树脂乳液10～20份，改性锌粉 70～100份，助溶剂5～8份，气相二氧化硅0.5～1份，润湿分散剂0.5～1份，防沉剂0.5～1.5份，消泡剂0.1～0.5份，缓蚀剂0.5～2份。
优选地，所述水性树脂为水性树脂乳液。
优选地，所述水性树脂乳液为水性聚氨酯乳液、水性改性环氧树脂乳液或水性丙烯酸乳液中的一种或几种。所述水性改性环氧树脂乳液为水性单组份环氧树脂乳液。
优选地，所述助溶剂为丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、丙二醇丁醚中的一种或几种。
优选地，所述润湿分散剂为非离子型聚合物分散剂。
优选地，所述润湿分散剂为Tech-6208。所述Tech-6208为美国湛新ADDITOL VXW6208。
优选地，所述防沉剂为膨润土。膨润土，触变性强，防止锌粉沉淀。
优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。有机硅消泡剂消泡和脱泡能力强。
本发明同时保护上述水性单组份有机富锌涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
包括如下步骤：
S1.在罐中加入助溶剂、助剂、气相二氧化硅，高速搅拌，混合均匀；
S2.继续向罐中加入水性树脂，中速搅拌，混合均匀；
S3.接着加入改性锌粉，通冷却水，高速搅拌，使锌粉分散开；
S4.最后加入缓蚀剂，中速搅拌，混合均匀，然后过滤，密封包装。
优选地，步骤S1.和S3.中，高速搅拌为1500～2000r/min转速下搅拌10～20分钟。
优选地，步骤S2.中，中速搅拌为1000～1200r/min转速下搅拌5～10分钟。
优选地，步骤S4.中，中速搅拌为1000～1200r/min转速下搅拌15分钟。
具体地，所述制备方法包括如下步骤：
S1.在罐中加入5～8份助溶剂、0.5～1份润湿分散剂、0.5～1.5份防沉剂、0.1～0.5份消泡剂、 0.5～1份气相二氧化硅，高速(1500～2000r/min)搅拌10～20分钟；
S2.继续向罐中加入10～20份水性单组份环氧树脂乳液，中速(1000～1200r/min)搅拌5～10 分钟，混合均匀；
S3.接着加入70～100份改性锌粉，通冷却水，高速(1500～2000r/min)搅拌15～20分钟，使锌粉分散开，无沉淀和结团；
S4.最后加入0.5～2份缓蚀剂，中速(1000～1200r/min)搅拌15分钟，然后过滤，密封包装。
本发明还保护上述水性单组份有机富锌涂料在铁基体或钢基体防腐中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过选用耐腐蚀改性锌粉和含硫高效缓蚀剂，搭配其他组分，成功制备得到水性单组份有机富锌涂料，制得的水性单组份有机富锌涂料具有良好的储存稳定性、施工便捷，且具有良好的早期耐腐蚀性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例中的原料均可可通过市售得到；
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例的含硫高效缓蚀剂由2-苯并噻唑硫代丁二酸与钼酸钠等摩尔比例复配而成，其中钼酸钠的摩尔浓度为0.09mol/L。
实施例1
一种水性单组份有机富锌涂料，组分如下：
水性单组份环氧树脂乳液15份，丙二醇甲醚6份，膨润土1份，Tech-6208分散剂0.5份，气相二氧化硅1份，稀土改性锌粉80份，有机硅消泡剂0.3份，含硫高效缓蚀剂2份，水 10份。
制备方法：
S1.在罐中加入6份丙二醇甲醚、0.3份润湿分散剂、1份膨润土、0.3份有机硅消泡剂、1份气相二氧化硅，部分水，高速(1500～2000r/min)搅拌10～20分钟；
S2.继续向罐中加入15份水性环氧乳液，中速(1000～1200r/min)搅拌5～10分钟，混合均匀；
S3.接着加入80份改性锌粉，通冷却水，高速(1500～2000r/min)搅拌15～20分钟，使锌粉分散开，无沉淀和结团；
S4.最后加入1份缓蚀剂和剩余水，中速(1000～1200r/min)搅拌15分钟，然后过滤，密封包装。
实施例2
一种水性单组份有机富锌涂料，组分如下：
水性单组份环氧树脂乳液10份，丙二醇甲醚5份，膨润土0.5份，Tech-6208分散剂0.5份，气相二氧化硅0.5份，稀土改性锌粉70份，有机硅消泡剂0.5份，含硫高效缓蚀剂1 份，水10份。
制备方法的步骤与实施例1相同。
实施例3
一种水性单组份有机富锌涂料，组分如下：
水性单组份环氧树脂乳液20份，丙二醇甲醚8份，膨润土1.5份，Tech-6208分散剂0.8份，气相二氧化硅1份，稀土改性锌粉100份，有机硅消泡剂0.1份，含硫高效缓蚀剂0.5 份，水10份。
制备方法的步骤与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，采用普通锌粉替换稀土改性锌粉，加入量不变；
其他原料及步骤与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，采用普通防闪锈剂AMP-95替换含硫高效缓蚀剂，加入量不变；AMP-95为2-氨基-2-甲基-1-丙醇；
其他原料及步骤与实施例1相同。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，含硫高效缓蚀剂的加入量为0.25份；
其他原料及步骤与实施例1相同。
性能测试
1.储存稳定性测试
按GB3186-82《涂料产品的取样》的规定，取出代表样品，装入容器为0.3L的漆罐中，盖紧盖子，在标准温度(50±2)℃条件下储存7d，检查其开罐状态。
2.附着力测试
按GB/T 9286-1998标准测试。
3.耐冲击测试
按GB/T 1732-1993标准测试。
4.早期耐腐蚀性测试
将涂有漆膜的样板在60℃烘箱中烘烤30min，然后自然冷却至常温；然后将封边后的样板悬空放置在50℃的温水中，使漆膜暴露在温水蒸汽中，观察是否产生锈点。
5.耐中性盐雾测试
将涂有漆膜的样板在60℃烘箱中烘烤30min后取出，自然冷却7d，然后将封边后的样板放置在中性盐雾试验箱中，观察漆膜变化。
测试结果
实施例1～3及对比例1～3的性能测试结果如表1所示。
表1实施例1～3及对比例1～3的性能测试结果
实例1～3在权利要求范围内，各项性能均符合实际要求，早期防腐性和储存稳定性良好，而对比例1采用普通锌粉，储存稳定性差，对比例2仅采用一般抗闪锈剂，导致富锌涂料的早期防锈性较差，同时抗闪锈剂容易迁移，也影响了耐中性盐雾性能，对比例3因为含硫高效缓蚀剂使用量不够，导致早期防腐蚀性能不佳，但不影响耐中性盐雾性。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性单组份有机富锌涂料，其特征在于，包括水性树脂10~35份，改性锌粉70~100份，气相二氧化硅0.5~1份，助溶剂5~8份，助剂0.9~2.5份，缓蚀剂0.5~2份；
所述改性锌粉为耐腐蚀改性锌粉；
所述缓蚀剂为2-苯并噻唑硫代丁二酸与钼酸盐的复配溶液。
2.根据权利要求1所述的水性单组份有机富锌涂料，其特征在于，所述缓蚀剂中，2-苯并噻唑硫代丁二酸与钼酸盐等摩尔比例复配，其中钼酸盐的摩尔浓度为0.09mol/L。
3.根据权利要求1所述的水性单组份有机富锌涂料，其特征在于，所述改性锌粉由改性剂包覆锌粉得到，所述改性剂为稀土改性剂。
4.根据权利要求1所述的水性单组份有机富锌涂料，其特征在于，所述助剂包括润湿分散剂、防沉剂和消泡剂。
5.根据权利要求1所述的水性单组份有机富锌涂料，其特征在于，所述水性树脂为水性树脂乳液。
6.根据权利要求5所述的水性单组份有机富锌涂料，其特征在于，所述水性树脂乳液为水性聚氨酯乳液、水性改性环氧树脂乳液或水性丙烯酸乳液中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的水性单组份有机富锌涂料，其特征在于，所述助溶剂为丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、丙二醇丁醚中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的水性单组份有机富锌涂料，其特征在于，所述润湿分散剂为非离子型聚合物分散剂。
9.权利要求1~8任一项所述水性单组份有机富锌涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1. 在罐中加入助溶剂、助剂、气相二氧化硅，高速搅拌，混合均匀；
S2. 继续向罐中加入水性树脂，中速搅拌，混合均匀；
S3. 接着加入改性锌粉，通冷却水，高速搅拌，使锌粉分散开；
S4. 最后加入缓蚀剂，中速搅拌，混合均匀，然后过滤，密封包装。
10.权利要求1~8任一项所述水性单组份有机富锌涂料在铁基体或钢基体防腐中的应用。
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