CN112694806A - 一种基于ipn结构的水性防腐涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种基于IPN结构的水性防腐涂料的制备方法，采用异氰酸酯固化剂改性丙烯酸树脂，形成了互穿聚合物网状结构，提高了涂料的致密性，降低了涂料的成膜温度，利于施工，其中包括一种无机纤维填料，该填料为强度较高的纤维丝状物质，可使涂层整体强度得到明显提高，延长了涂料的使用寿命，提供了一种活性炭基粉体还原助剂纳米炭黑，该助剂与含锌类化合物配合，具有较强的还原性，较大地提升了水性涂料，特别是对钢铁构件的防腐效果，复合涂料体系在施工过程中展示了很好的施工性能，与传统的醇酸体系相比较，很少有干尘，即使在400‑500μm湿膜厚度时也能展现良好的表面抗流挂性，展示了良好的打磨性。

Description

一种基于IPN结构的水性防腐涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及水性防腐涂料技术领域，具体涉及一种基于IPN结构的水性防腐涂料的制备方法。

背景技术

长期以来，建筑钢结构及其他领域的金属防腐，普遍采用的是溶剂型涂料，其中含有大量的有机溶剂。有机溶剂的挥发不仅造成浪费，严重污染大气环境，危害人们的健康，还极易导致易燃、易爆等事故的发生。随着有机溶剂排放(VOC)的限制及人们的环保意识在提高，绿色环保型的水性防腐涂料已成为未来金属防腐发展的必然趋势之一。

在西方发达国家，水性涂料已占据涂料市场份额的60-75％，而其中很大一部分来源于水性防腐涂料，而我国整个水性涂料市场份额约为30％左右，因此，水性防腐涂料市场的发展潜力巨大。目前用于工业防腐领域且最为成功的水性涂料是水性丙烯酸涂料、水性无机硅酸锌涂料和水性环氧涂料，它们共同组成了水性工业防腐体系。

与国外的水性防腐涂料相比，国内现有的水性防腐涂料，防腐效果普遍不佳，而且涂料整体强度低，耐候性差，综合性能偏低。

根据电化学腐蚀原理，金属发生腐蚀，是因为在金属界面存在水、氧、离子等，且存在离子流通的途径。因此，要防止金属发生腐蚀，就要求涂层具有屏蔽隔绝作用，能阻挡水、氧和离子从外界腐蚀环境渗透过涂层而到达金属界面。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术缺陷，本发明提供了一种基于IPN结构的水性防腐涂料的制备方法。

本发明采用的技术解决方案是：一种基于IPN结构的水性防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)改性的水性丙烯酸乳液的制备：在反应釜中加入PVA水溶液、碳酸氢钠、乳化剂TX-10、去离子水，调节温度至60-90℃，加入过硫酸铵，充分搅拌均匀，然后称量包含丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯，丙烯酸羟乙酯的混合液，在滴加釜中搅拌均匀，经恒速滴加完毕，保温后，制备得到水性丙烯酸树脂乳液；

(2)双组分防腐水性涂料的制备方法：将包含水性丙烯酸树脂乳液30-40％、水性聚氨酯(PUD)乳液10％、填料4.5-13.5％、防腐蚀还原剂24-39％、水1-11％和助剂6.5-9.5％制得A组分，含水性聚氨酯固化剂5-20％的B组分，将A组分与B组分的按重量百分比8-12:1混合均匀,即得所述的基于IPN结构的水性防腐涂料。

所述的填料为起覆盖作用的滑石粉1-3％、绢云母1-3％、硅灰石1-3％、膨润土0.5-1.5％和玻璃钢1-3％；作为还原剂的三聚磷酸铝5-10％、磷酸锌2-4％和锌粉15-25％；起调节电极电位作用的纳米炭黑2-4％。

所述的助剂包括有作为流平剂的聚醚改性硅油l％；作为增稠剂和增白剂的SJ-101为1％；和活性辅助物丙氧基化甘油三缩水甘油醚3-6％，作为表面活性剂的脂肪醇聚氧乙烯醚0.5％；起稳定作用的植酸1％。

所述的步骤(1)中各组分的质量份数比为：

聚乙烯醇(PVA)水溶液：10份；

碳酸氢钠：1份；

乳化剂TX-10：2份；

去离子水:185份；

过硫酸铵:2份；

丙烯酸四氢呋喃酯：100-140份；

甲基丙烯酸甲酯：20-40份；

苯乙烯：20-30份；

丙烯酸羟乙酯：20-40份。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于IPN结构的水性防腐涂料的制备方法，采用异氰酸酯固化剂改性丙烯酸树脂，形成了互穿聚合物网状结构，提高了涂料的致密性，降低了涂料的成膜温度，利于施工，其中包括一种无机纤维填料，该填料为强度较高的纤维丝状物质，可使涂层整体强度得到明显提高，延长了涂料的使用寿命，提供了一种活性炭基粉体还原助剂纳米炭黑，该助剂与含锌类化合物配合，具有较强的还原性，较大地提升了水性涂料，特别是对钢铁构件的防腐效果，复合涂料体系在施工过程中展示了很好的施工性能，与传统的醇酸体系相比较，很少有干尘，即使在400-500μm湿膜厚度时也能展现良好的表面抗流挂性，展示了良好的打磨性。

附图说明

图1为本发明改性的水性丙烯酸乳液合成路线图。

具体实施方式

实施例1

水性丙烯酸树脂乳液的制备

水性丙烯酸树脂乳液为成膜物质，具体配料比如下所示：

聚乙烯醇(PVA)水溶液：10Kg

碳酸氢钠：1Kg

乳化剂TX-10：2Kg

去离子水:185Kg

过硫酸铵:2Kg

丙烯酸四氢呋喃酯：100-140kg

甲基丙烯酸甲酯：20-40Kg

苯乙烯：20-30Kg

丙烯酸羟乙酯：20-40Kg

在1吨的反应釜中加入10Kg PVA水溶液、1Kg碳酸氢钠、2Kg TX-10、185Kg去离子水，调节温度至60-90℃，加入2Kg过硫酸铵，充分搅拌均匀。然后称量包含140Kg丙烯酸四氢呋喃酯、20Kg甲基丙烯酸甲酯、20Kg苯乙烯，20Kg丙烯酸羟乙酯的混合液，在滴加釜中搅拌均匀，经3小时恒速滴加完毕，保温1h后，制备得到水性丙烯酸树脂乳液。

在1吨的反应釜中加入10Kg PVA水溶液、1Kg碳酸氢钠、2Kg TX-10、185Kg去离子水，调节温度至60-90℃，加入2Kg过硫酸铵，充分搅拌均匀。然后称量包含110Kg丙烯酸四氢呋喃酯、40Kg甲基丙烯酸甲酯、30Kg苯乙烯，20Kg丙烯酸羟乙酯的混合液，在滴加釜中搅拌均匀，经3小时恒速滴加完毕，保温1h后，制备得到水性丙烯酸树脂乳液。

在1吨的反应釜中加入10Kg PVA水溶液、1Kg碳酸氢钠、2Kg TX-10、185Kg去离子水，调节温度至60-90℃，加入2Kg过硫酸铵，充分搅拌均匀。然后称量包含100Kg丙烯酸四氢呋喃酯、30Kg甲基丙烯酸甲酯、30Kg苯乙烯，40Kg丙烯酸羟乙酯的混合液，在滴加釜中搅拌均匀，经3小时恒速滴加完毕，保温1h后，制备得到水性丙烯酸树脂乳液。

实施例2

双组分防腐水性涂料的制备方法

以下各物质的比例是以总物质的质量份为100％：

涂料包含A、B双组分，其中A组分包含水性丙烯酸树脂乳液30-40％、水性聚氨酯(PUD)乳液10％、填料4.5-13.5％、防腐蚀还原剂24-39％、水1-11％和助剂6.5-9.5％；B组分为水性聚氨酯固化剂5-20％。A组分与B组分的重量百分比为8-12:1，混合均匀后，直接涂抹在基材表面，室温24h后即可固化。

所述填料包括有起覆盖作用的滑石粉1-3％、绢云母1-3％、硅灰石1-3％、膨润土0.5-1.5％和玻璃钢1-3％；作为还原剂的三聚磷酸铝5-10％、磷酸锌2-4％和锌粉15-25％；起调节电极电位作用的纳米炭黑2-4％等。

所述助剂包括有作为流平剂的聚醚改性硅油l％；作为增稠剂和增白剂的SJ-101为1％；和活性辅助物(丙氧基化甘油三缩水甘油醚)3-6％，作为表面活性剂的脂肪醇聚氧乙烯醚0.5％；起稳定作用的植酸1％等。

A组分具体配方表如下所示(质量比)：

注：PUD是舟山恒丽新型材料技术有限公司生产；ET121是聚醚改性硅油，山东大易化工有限公司生产。

本发明具有较好的耐候性能，耐紫外线、耐水，能制成有光和半光型的底漆、面漆，能在大多数的基材上面施工，如：钢材、镀锌件、铝材、混凝土、砖石和木材等。在1h后即可达到硬干，2h后即能重涂(25℃)，能在低至5℃时使用。而且，可以与水性的环氧或丙烯酸底漆、中间漆相配套使用，也可以用于溶剂型涂料上面，形成交叉复合型涂料防腐***。

本发明选用化学性质稳定、填充效果好的惰性颜料和填料，使固化后的涂层结构致密、性质稳定、表面弊病少，而且能够阻挡腐蚀介质和底材的接触，延长腐蚀介质向底材的渗透途径，达到缓蚀的作用。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于IPN结构的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）改性的水性丙烯酸乳液的制备：在反应釜中加入PVA水溶液、碳酸氢钠、乳化剂TX-10、去离子水，调节温度至60-90℃，加入过硫酸铵，充分搅拌均匀，然后称量包含丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯，丙烯酸羟乙酯的混合液，在滴加釜中搅拌均匀，经恒速滴加完毕，保温后，制备得到水性丙烯酸树脂乳液；

（2）双组分防腐水性涂料的制备方法：将包含水性丙烯酸树脂乳液30-40%、水性聚氨酯（PUD）乳液10%、填料4.5-13.5%、防腐蚀还原剂24-39%、水1-11 %和助剂6.5-9.5%制得A组分，含水性聚氨酯固化剂5-20%的B组分，将A组分与B组分的按重量百分比8-12:1混合均匀,即得所述的基于IPN结构的水性防腐涂料。

2.根据权利要求1所述的一种基于IPN结构的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述的填料为起覆盖作用的滑石粉1-3%、绢云母1-3 %、硅灰石1-3 %、膨润土0.5-1.5%和玻璃钢1-3%；作为还原剂的三聚磷酸铝5-10 %、磷酸锌2-4 %和锌粉15-25%；起调节电极电位作用的纳米炭黑2-4 %。

3.根据权利要求1所述的一种基于IPN结构的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述的助剂包括有作为流平剂的聚醚改性硅油l%；作为增稠剂和增白剂的SJ-101为1%；和活性辅助物丙氧基化甘油三缩水甘油醚3-6%，作为表面活性剂的脂肪醇聚氧乙烯醚0.5%；起稳定作用的植酸1%。

4.根据权利要求1所述的一种基于IPN结构的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中各组分的质量份数比为：

聚乙烯醇（PVA）水溶液：10份；

碳酸氢钠：1份；

乳化剂TX-10：2份；

去离子水:185份；

过硫酸铵:2份；

丙烯酸四氢呋喃酯：100-140份；

甲基丙烯酸甲酯：20-40份；

苯乙烯：20-30份；

丙烯酸羟乙酯：20-40份。

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