CN1125752A - 水性丙烯酸防锈漆及其制备工艺 - Google Patents

水性丙烯酸防锈漆及其制备工艺 Download PDF

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水性丙烯酸防锈漆及其制备工艺，产品是由苯丙乳液、辅助基料、颜料、填料、助剂经混合、研磨、分散、过滤等工序加工而成，无毒、无污染、无燃爆危险，贮运、施工安全方便。底漆无闪蚀和返锈现象，可带锈涂装；面漆光泽高，耐候、耐污染。适用于各种金属材料的防锈、建筑物和家具的装饰与保护。

Description

水性丙烯酸防锈漆及其制备工艺
本发明属于油漆、涂料类，是一种水性防锈漆及其制备工艺。
目前，最常用的金属防锈漆多是油性醇酸防锈漆，其中含有大量的二甲苯、200号溶剂油等溶剂，这些溶剂在油漆施工过程中挥发到空气中，造成环境污染和材料浪费。醇酸油漆的耐水、耐碱、耐候性也不理想，户外长期使用易产生粉化、变色、脱落等现象，影响防护性和装饰效果。为了保护环境、节约资源、提高效益，人们进行了水性漆的研究开发，现有的水基防锈漆按主体基料分类主要有聚醇酸乙烯乳胶、水溶性油、丙烯酸乳胶三大承列，聚醋酸乙烯乳胶漆可制成磷化底漆，可在锈面上涂装，施工方便、附着力强，适用于多种金属基面。其主要缺点是光泽低、户外耐候性不强，不宜用作面漆和户外漆，水溶性油防锈漆成本低、附着力强、光泽高，但因易泛黄、耐候性也不佳，不宜于制户外用漆和浅色漆。水性丙烯酸漆以苯丙乳液为主要基料，无毒无气味、无燃爆危险，施工安全方便，干燥快，耐酸碱，耐大气环境腐蚀，保光、保色、耐候性强，户外耐久性是醇酸油漆的3倍以上。
水性丙烯酸漆在建筑内外墙装饰方面已得到较多应用，但在金属防锈方面应用还很少。由于它以水为连续相，在乳液聚合和颜料制造过程中都会引入腐蚀性盐类物质，涂层内还含有亲水性的乳化剂、分散剂、增稠剂等成份。涂装于金属表面在干燥前易引起闪蚀，成膜后易产生返锈现象，涂层耐盐水也不佳。一般采用加入缓蚀剂和活性颜料的方法来解决这些问题。常用缓蚀剂多为水溶性盐，用量过多会影响漆膜耐水性和光泽。而活性颜料电离性强，用量过多会影响贮存稳定性。单纯以苯丙乳液为基料的水性漆在锈面上涂装时，受乳胶粒直径的限制，基料难以渗入锈层内部和基材表面，易产生涂层附着力不良和膜下腐蚀的现象。丙烯酸乳胶漆是通过乳胶粒聚结机理成膜的，自然干燥达到最高强度有时需3周以上，在此之前漆膜耐水、耐候、耐污染性不良。解决上述问题，是推广应用水性丙烯酸防锈漆的技术关键。
本发明的目的在于针对现有水性丙烯酸防锈漆在金属上涂装时易产生闪蚀和返锈现象，不适于带锈涂装，耐盐水不佳，低温成膜不良，浅色漆不对污染等问题，而研制出一种能解决上述问题的适合于多种用途的水性丙烯酸防锈漆及其制备工艺。
本发明的目的是以下述方式实现的、水性丙烯酸防锈漆由苯丙乳液、辅助基料、颜料、填料、分散剂、成膜剂、防锈剂和其它助剂，在常温下按一定比例配制而成，其组成及重量百分比为：苯丙乳液30-50，辅助基料5-15，颜料5.5-32，填料<滑石粉、轻钙、沉淀硫酸钡>1-15，分散剂0.5-1.5，成膜剂0.5-2.5防锈剂0.1-0.5氨水0.3-1.0，其它助剂(增稠剂、防腐剂、消泡剂等)1.2-3.5水余量。
本发明水性丙烯酸防锈漆可根据不同需要，采用不同辅助基料改变个别组份而制成底漆、面漆和底面合一漆，为改善底漆防锈性和附着力，在底漆中以水性环氧酯为辅助基料；为改善面漆成膜性，面漆以水性有机硅改性醇酸为辅助基料。
底漆组成如下：
氧化铁红15-25，或碳黑3-8，或碳黑0.5-2、铁白5-10，或钼铬红15-20，或铁兰15-20，或中铬黄15-20，氧化锌0.5-2.0，磷锌白1.5-3.5，锌铬黄0.5-1.5，滑石粉1-10，轻钙1-5，分散剂0.5-1.5，防锈剂0.1-0.5，成膜剂0.5-2.0，增稠剂1.0-3.0，防腐剂0.1-3.0，消泡剂0.1-0.2，苯丙乳液30-40，辅助基料3-10，氨水0.3-0.8，水余量。
面漆组成如下：
铁红15-20，或钼铬红15-20，或中铬黄15-20，或铁兰15-20，或钛白18-25，沉淀硫酸钡5，分散剂0.5-1.5，防锈剂0.1-0.5，成膜剂1.0-2.5，增稠剂1.0-3.0，防腐剂0.1-0.3，消泡剂0.1-0.2，苯丙乳液35-50，辅助基料5-15，氨水0.5-1.0，水余量。
底面合一漆组成如下：
氧化红15-20，或碳黑3-8，或碳黑0.5-2，铁白5-10，或钼铬红15-20，或铁兰15-20，或中铬黄15-20，氧化锌0.5-2.0，磷锌白1.5-3.5，锌铬黄0.5-1.5，滑石粉1-10，轻钙1-2，分散剂0.5-1.5，防锈剂0.1-0.5，成膜剂0.5-2.0，增稠剂1.0-3.0，防腐剂0.1-0.3，消泡剂0.1-0.2，苯丙乳液30-40，水性环氧酯3-7，水性有机硅醇酸3-7，氨水0.3-0.8，水余量。
本发明水性丙烯酸防锈漆的制备方法如下：
将水、分散剂、颜料、填料、防锈剂、部分消泡剂加入配料罐中高速搅拌均匀，送入砂磨机，研磨至细度30-60微米，送入分散罐，向其中加入增稠剂，搅匀，加氨水，搅匀，加各种助剂搅匀，加乳液和辅助基料，搅匀，用氨水调PH值为7.5-8.5，经过滤得成品。
辅助基料的制备
a.水性环氧酯的制备
配方：E-20环氧树脂15，亚麻油酸37.5，亚麻油41.5，顺酐11，丁醇20，一乙醇胺8-10。
工艺：亚麻油酸投入反应釜，搅拌加热至120-150℃，加入环氧树脂，开动搅拌，通入CO2，继续升温至240℃保持酯化，保温1小时后开始取样测粘度，粘度为35-50S时加入亚麻油，停止搅拌，加入顺酐，开动搅拌并快速升温至240℃保持30分钟，迅速降温至120℃以下加入丁醇，搅匀，60℃以下加入一乙醇胺，调节PH值这7.5-8.5时出料。
b.水性有机硅改性醇酸树脂的制备
配比：失水偏苯三甲酸15.5，邻苯二甲酸酐37，季戊四醇26.5，豆油79.5，黄丹0.015，二甲苯5.0，有机硅低聚物20，丁醇20，一乙醇胺8-10。
工艺：将豆油、季戊四醇加入反应釜内，搅拌升温，通入二氧化碳，加热至120℃，加黄丹，继续升温至230℃，保持2.5-3h，醇解完后，降温至180℃，停止搅拌，加入失水偏苯三甲酸、邻苯二甲酸酐，保持酯化，酸值降到80左右加入有机硅低聚物，继续酯化至酸值为60-65时降温，冷却至120℃加入丁醇溶解，至60℃以下加入一乙醇胺，调节PH值为7.5-8.5，出料，所得产物为透明粘稠液体，可用自来水稀释。
2、水性防锈漆的制备
a.铁红底漆
水15，铁红20，氧化锌1.0，磷锌白3.0，锌铬黄1.0，滑石粉2.0，轻钙1.0，分散剂1.0，防锈剂0.5，成膜剂1.5，增稠剂3.0，苯丙乳液35，水性环氧酯5，防腐剂0.2，消泡剂TBP0.2，氨水适量，水余量。工艺为配料--高剪切混合乳化机分散--砂磨机研磨--高速搅拌分散--过滤--包装。
b.桔黄底面合一漆
配方：
水15，氧化锌1.0，钼铬红5，中铬黄15，滑石粉2，轻钙1，分散剂1.0，防锈剂0.5，乳液40，水性环氧5，水性有机硅酸5，防腐剂0.2，增稠剂3.0成膜剂1.8，消泡剂0.2，氨水适量，水余量。工艺同上。
c.中灰底面合一漆
配方：水15，碳黑2，铁白粉10，滑石粉7，锌黄1.0磷锌白3.0，氧化锌1.0轻钙1.0，防锈剂0.5，分散剂1.0，增稠剂3.0，苯丙乳液40，水性环氧酯5.水性有机硅醇酸5，防腐剂0.2，成膜剂1.8，消泡剂0.2，氨水适量，水余量。工艺同上。
d.天蓝底面合一漆
配方：水15，钛白10，铁兰10，氧化锌1.0，磷锌白3.0，轻钙1.0，防锈剂0.5，分散剂1.0增稠剂3.0，苯丙乳液40，水性环氧酯5，水性有机硅醇酸5，防腐剂0.2，成膜剂1.8，消泡剂0.2，氨水适量，水余量。工艺同上。
e.白色面漆
配方：钛白20，沉淀硫酸钡2，分散剂1.0，防锈剂0.3，成膜剂1.8，增稠剂3.0，苯丙乳液40，水性有机硅醇酸10，防腐剂0.2，消泡剂0.2，氨水适量，水余量。工艺同上。
本发明的底漆以水性环氧酯为辅助基料，成膜后形成交联网状结构，具有较好的防水和防渗透性，其中的植物油、植物油酸及其顺酐加成物可以渗透到金属基材表面和锈层内部发生吸附、络合、转化等作用。防锈颜料也可与基材及锈层发生复杂的化学反应生成稳定致密的杂多酸盐。以上作用使锈层得以稳定，锈蚀难以发展，有效地防止了闪蚀和返锈现象，大大提高了耐盐水性。
本发明的面漆以水性有机硅醇酸树脂为辅辅助基料，它对于缩短成膜时间，提高膜面光泽、改善耐污染性发挥了显著的作用。有关产品性能指标举例如下：
1、铁红底漆
经山东省涂料检测中心检验，各项指标超过醇酸防锈漆国家标准，见表1
表1、
    项目     指标   实测结果      检测方法
颜色、外观 平整无光附合色差    合格      GB1729-79
粘度(S)     60-90     72      GB1723-79
细度(微米) ≤60 50 GB1724-79
固含量(％)     ≥40     44      GB1725-79
干燥时间(h) 表干0.5，实干24   0.2，15      GB1728-79
弯曲强度(mm)     2      2      GB1731-79
冲击强度(N.m)     4.9     4.9      GB1732-79
附着力，级     1      1      GB1720-79
耐盐水，48h 不起泡返锈     合格      GB1733-79
2、各色底面合一漆
经检测各项技术指标，符合企业标准，见表2
表2
项    目     指    标    实测结果b，c，d
颜色、外观 平整半先符合色差         合格
粘度(S)     60-90       65，68，67
细度(微米)     ≤40       35，35，35
固含量(％)     ≥40       48，49，49
干燥时间(h) 表干1，实干24       0.5，12
冲击强度(Nm) 4.9 4.9
附着力，级 1 1
耐盐水，48克 不起泡返锈         合格
注：检测方法同表1。
3、白色面漆
经检测各项指标符合企业标准，见表3
表3
  项    目      指    标  实测结果
颜色外观 平整有光符合色差    合格
粘度(S)        60-90     65
细度(微米)        ≤30     25
固含量(％)        ≥40     45
干燥时间(h)   表干0.5，实干24   0.2，10
弯曲(mm)         2     2
冲击强度(N.m)        4.9    4.9
附着力(级)         1     1
耐盐水(48h)     不起泡返锈    合格
注：检测方法同表1。

Claims (8)

1、水性丙烯酸防锈漆由苯丙乳液、辅助基料、颜料、填料、分散剂、成膜剂、防锈剂和其它助剂，在常温下按一定比例配制而成，其特征在于其组成百分比为：苯丙乳液30-50，辅助基料5-15，颜料5.5-32，填料(滑石粉、轻钙、沉淀硫酸钡)1-15，分散剂0.1-1.5，成膜剂0.5-2.5，防锈剂0.1-0.5，氨水0.3-1.0，其它助剂(增稠剂、防腐剂、消泡剂等)1.2-3.5，水余量。
2、根据权利要求1所述的水性丙烯酸防锈漆，其特征在于防锈底漆的组成及百分比为：氧化铁红15-25，或碳黑3-8，或碳黑0.5-2、钛白5-10，或钼铬红15-20，或铁兰15-20，或中铬黄15-20，氧化锌0.5-2.0，磷锌白1.5-3.5，锌铬黄0.5-1.5，滑石粉1-10，轻钙1-5，分散剂0.5-1.5，防锈剂0.1-0.5，成膜剂0.5-2.0，增稠剂1.0-3.0，防腐剂0.1-0.3，消泡剂0.1-0.2，苯丙乳液30-40，辅助基料3-10，氨水0.3-0.8，水余量。
3、根据权利要求1所述的水性丙烯酸防锈漆，其特征在于防锈面漆的组成及百分比为：铁红15-20，或钼铬红15-20，或中铬黄15-20，或铁兰15-20，或钛白18-25，沉淀硫酸钡1-5，分散剂0.5-1.5，防锈剂0.1-0.5，成膜剂1.0-2.5，增稠剂1.0-3.0，防腐剂0.1-0.3，消泡剂0.1-0.2，苯丙乳液35-50，辅助基料5-15，氨水0.5-1.0，水余量。
4。根据权利要求1所述的水性丙烯酸防锈漆，其特征在于底面合一漆的组成及百分比为：氧化铁红15-20，或碳黑3-8，或碳黑0.5-2、钛白5-10，或钼铬红15-20，或铁兰15-20，或中铬黄15-20，氧化锌0.5-2.0，磷锌白1.5-3.5，锌铬黄0.5-1.5，滑石粉1-10，轻钙1-2，分散剂0.5-1.5，防锈剂0.1-0.5，成膜剂0.5-2.0，增稠剂1.0-3.0，防腐剂0.1-0.3，消泡剂0.1-0.2，苯丙乳液30-40，水性环氧酯3-7，水性有机硅醇酸3-7，氨水0.3-0.8，水余量。
5、根据权利要求1所述的水性丙烯酸防锈漆，其特征在于所述的辅助基料是水性环氧酯和/或水性有机硅改性醇酸树脂。
6、权利要求1所述的水性丙烯酸防锈漆的制备工艺是：将水、分散剂、颜料、填料、防锈剂、部分消泡剂加入配料罐中高速搅拌均匀，送入砂磨机，研磨至细度30-60微米，送入分散罐，向其中加入增稠剂，搅匀，加氨水，搅匀，加各种助剂，搅匀加乳液和辅助基料搅匀，用氨水调PH值为7.5-8.5，过滤得成品。
7、根据权利要求1、5、所述的水性丙烯酸防锈漆，其特、征在于水性环氧脂的制备工艺为：配方：E-20环氧树脂15，亚麻油酸37.5，亚麻油41.5，顺酐11，丁醇20，一乙醇胺8-10。工艺：亚麻油酸投入反应釜，搅拌加热至120-150℃，加入环氧树脂，通入二氧化碳，继续升温至240℃保持酯化，保温1小时后开始取样测粘度，粘度为35-50S时，加入亚麻油，搅匀，停止搅拌，加入顺酐，开动搅拌并快速升温至240℃保持30分钟，迅速降温至120℃，加入丁醇搅匀，60℃以下加入一乙醇胺，调节PH值为7.5-8.5，出料。
8、根据权利要求1、5、所述的水性丙烯酸防锈漆，其特征在于水性有机硅醇酸的制备工艺为：配方：失水偏苯三甲酸15.5，邻苯二甲酸酐37，季戊四醇26.5，豆油70.5，黄丹0.015，二甲苯5.0，有机硅低聚物20，丁醇20，一乙醇胺8-10。工艺：将豆油、季戊四醇加入反应釜内，搅拌升温，通入二氧化碳，加热至120℃，加黄丹，继续升温至230℃，保持2.5-3h，醇解完后，降温至180℃，停止搅拌，加入失水偏苯三甲酸、邻苯二甲酸酐，保持酯化，酸值降到80左右加入有机硅低聚物物继续酯化至酸值为60-65时降温，至120℃加入丁醇溶解，至60℃以下加入一乙醇胺，调节PH值为7.5-8.5出料。
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