CN115353777B - 一种高渗透转化免除锈防腐底漆的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高渗透转化免除锈防腐底漆的制备方法，属于导静电涂料技术领域，利用偏二氯乙烯‑丁二烯共聚胶乳为主要原材料，与天然鳞片石墨和鳞云母复合形成的新型水性高分子合成胶乳，无毒、无臭、不燃，渗透性强、阻氧阻湿性、阻氯离子等性能优良，成膜性能优良，成膜温度低、结膜致密、附着力强、成膜后透气率大大低于油性漆、普通乳胶漆;具有良好的耐酸碱、盐腐蚀作用，能够配制成各种防腐涂料，在钢铁、混凝土等基材表面形成一层致密的膜层，对基材起到良好的保护作用。

Description

一种高渗透转化免除锈防腐底漆的制备方法

本发明属于防腐涂料技术领域，尤其是一种高渗透转化免除锈防腐底漆的制备方法。

背景技术

环境多变，容易腐蚀、表面处理工作量大，因而亟待有能够适应简化除锈工序，只去除松散锈层即行施涂的涂料品种，能在恶劣气候条件下施涂的品种，雨天或湿冷天气亦能进行现场维修的涂料品种，可在水下施涂品种等。现行的许多带锈涂料或除锈防腐涂料，实际都是以去除松散浮锈层为前提，在一般钢结构上用尚可，在大的工程上用还不多见。从技术上讲，在水工程钢结构上采用免除锈涂料品种是可行的。事实上大量采用还有一个考核和认识过程，有待继续探索。免除锈涂料是用在带锈基材上直接涂装的防腐涂料组合物的防腐涂料产品，如可广泛应用于化工装备与管架、海上采油平台、桥梁、电塔、船舶制造与防护以及各项建筑用钢铁组件防蚀的直接涂刷，可直接在潮湿、积水和微锈的钢铁或混凝土表面施工，防腐蚀性能优异，免除了在已建钢结构的基础上进行喷砂前处理工序，大大降低了施工难度和工程维修造价。金属、混凝土在大气中受到氧、水分及其他杂质的腐蚀，不仅其外观色泽及机械性能等受到破坏，更重要的是其精度、灵敏度等均受损失，甚至会报废，因而研究其防腐蚀技术意义特别重大。以往，我国研制的溶剂型带锈防锈涂料，品种单一，又含有大量的有机溶剂、铅、铬等防锈颜料，毒性大，对环境污染严重。克服溶剂型带锈防腐蚀涂料的缺点，是目前研究带锈防腐涂料的热点。本领域技术人员亟待开发出一种高渗透转化免除锈防腐底漆的制备方法，以满足现有的使用需求和性能要求。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种高渗透转化免除锈防腐底漆的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种高渗透转化免除锈防腐底漆的制备方法，具体包括以下步骤：步骤一、在高压反应釜中依次加入丁二烯和偏二氯乙烯、甲基烯酸单体及稳定剂，搅拌混合均匀，封上釜盖，通入0.4~0.7Mpa的氮气，通氮气一段时间排尽釜内的空气，密封装置后加压至0.25MPa，加热至60℃后，将溶有质量分数0.4~0.5%乳化剂和0.5~0.6%引发剂的水溶液作为乳化引发溶液，加入总重量15%的乳化引发溶液作为种子胶乳，待反应体系泛蓝光，再滴加剩余乳化引发溶液并控制在3h内匀速滴加完毕，后再加入质量分数4%的还原剂的水溶液45~48份，同时保持温度为60℃，保温20min后停止加热，降温卸压、过滤出料，即得偏二氯乙烯-丁二烯共聚胶乳，固含量为48~52%；

锂云母又叫鳞云母，是常见的锂矿物，其不溶于酸溶液。天然鳞片石墨似虾磷状，呈层状结构，耐酸碱性。步骤二：将天然鳞片石墨和鳞云母的混合物在浴比1∶5~6分散在浓度为0.01mol/L的150份的Tris-HCL缓冲液与45~50份无水乙醇的混合溶液中，超声波处理20min后得到鳞片分散液，再将5~6份盐酸多巴胺分散在鳞片分散液分散液中超声波处理20min，用质量分数为8~10%的氢氧化钠溶液将pH值调至8.5，在500~550r/min下磁力搅拌2h后，用8000r/min的高速离心机离心处理，离心后的产物通过去离子水漂洗3次，最后放入60℃烘箱中干燥至恒重，得鳞片料；步骤三、将偏二氯乙烯-丁二烯共聚胶乳、鳞片料、助剂加入到高速分散机中高速剪切搅拌后，再放入锥形磨的料斗中，研磨后用刮板细度计检测细度小于40μm时，停止研磨，即得。

进一步的，所述步骤三按重量份数计鳞片料25~30、偏二氯乙烯-丁二烯共聚胶乳76-90份、其他助剂12~14份。

进一步的，所述步骤一甲基烯酸单体为甲基丁烯酸、甲基丙烯酸的一种或多种混合物。

进一步的，所述第一步乳化剂选用氢化大豆卵磷脂、卡波沫1312和β-环糊精的其中种。

进一步的，所述步骤一的稳定剂为N-亚异丙基苯胺，其中丁二烯∶偏二氯乙烯∶甲基烯酸单体∶稳定剂∶乳化引发溶液的重量比为30~33∶130~135∶1~2∶0.05。

进一步的，所述第一步引发剂为过硫酸铵或偶氮二异丁基脒盐酸盐，还原剂为焦亚硫酸钠、维生素C中其中一种。

进一步，所述其他助剂按重量百分比的包括5-8％的成膜助剂、10-12wt％的消泡剂用量、8~10wt％的流平剂和12~15％分散剂和剩余比例的转锈剂，总计为100%，所述成膜助剂为3-乙氧基丙酸乙酯EEP、2，2，4-三甲基-1，2-戊二醇-异丁单酯Nexcoat 795中的一种或多种混合物，所述消泡剂为科宁A10、BYK028、空气化学104E中的一种或多种混合物，流平剂为DC 5211、EFKA 3777中的一种或两种混合物，分散剂为BYK 190、陶氏731A、氰特 6208中的一种或多种混合物，转锈剂为3，4，5-羟基-2-肟基苯甲酸。

本发明利用丁二烯和偏二氯乙烯共聚，由于生成了氢分子间键，涂层强度高氢键可看成是静电引力，后者是在偶极矩相互作用时产生的。由含羧基的丁二烯偏二氯乙烯胶乳具有高强度，可生成分子间键的有效网络。锂云母又叫鳞云母，是常见的锂矿物，其不溶于酸溶液。鳞片料添加到偏二氯乙烯-丁二烯共聚胶乳中，将胶乳分割成很多小的空间，有效改善胶乳内部应力集中的现象，并且鳞片之间形成错层排列，可以使介质渗入变得迂回曲折，从而增加腐蚀介质扩散到基体树脂的路径和延长渗入基体的时间，提高涂层的防腐性能。转锈剂可与铁锈发生化学反应，与铁锈生成稳定的螯合物，有效地钝化封闭起来，达到屏蔽防腐的作用。

锂云母又叫鳞云母，是常见的锂矿物，其不溶于酸溶液。天然鳞片石墨似虾磷状，呈层状结构，耐酸碱性。二者资源丰富，品质好价格低，绿色环保相比传统的玻璃鳞片，玄武岩鳞片具备超长久的防腐效果，鳞云母与天然鳞片石墨填充的防腐涂料是理想的高防腐涂料。

具体实施方式

下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。

实施例1

高渗透转化免除锈防腐底漆的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在高压反应釜中依次加入丁二烯和偏二氯乙烯、甲基烯酸单体及稳定剂，其中稳定剂为N-亚异丙基苯胺，其中丁二烯∶偏二氯乙烯∶甲基烯酸单体∶稳定剂∶乳化引发溶液的重量比为33∶135∶2∶0.05，甲基烯酸单体为甲基丁烯酸、甲基丙烯酸，搅拌混合均匀，封上釜盖，通入0.7Mpa的氮气，通氮气一段时间排尽釜内的空气，密封装置后加压至0.25MPa，加热至60℃后，将溶有质量分数0.5%乳化剂和0.6%引发剂的水溶液作为乳化引发溶液，引发剂为过硫酸铵或偶氮二异丁基脒盐酸盐，乳化剂选用卡波沫1312，加入总重量15%的乳化引发溶液作为种子胶乳，待反应体系泛蓝光，再滴加剩余乳化引发溶液并控制在3h内匀速滴加完毕，后再加入质量分数4%的还原剂的水溶液48份，还原剂为焦亚硫酸钠、维生素C，同时保持温度为60℃，保温20min后停止加热，降温卸压、过滤出料，即得偏二氯乙烯-丁二烯共聚胶乳，固含量为52%；步骤二：将南江四通矿业XLG10-99天然鳞片石墨和鳞云母浴比1∶6分散在浓度为0.01mol/L的150份的Tris-HCL缓冲液与50份无水乙醇的混合溶液中，超声波处理20min后得到鳞片分散液，再将6份盐酸多巴胺分散在鳞片分散液分散液中超声波处理20min，用质量分数为10%的氢氧化钠溶液将pH值调至8.5，在550r/min下磁力搅拌2h后，用8000r/min的高速离心机离心处理，离心后的产物通过去离子水漂洗3次，最后放入60℃烘箱中干燥至恒重，得鳞片料；步骤三、将偏二氯乙烯-丁二烯共聚胶乳、鳞片料、助剂加入到高速分散机中高速剪切搅拌后，其中按重量份数计鳞片料30、偏二氯乙烯-丁二烯共聚胶乳90份、其他助剂14份，再放入锥形磨的料斗中，研磨后用刮板细度计检测细度小于40μm时，停止研磨，即得。其他助剂按重量百分比的包括8％的成膜助剂、12wt％的消泡剂用量、10wt％的流平剂和15％分散剂和剩余比例的转锈剂，总计为100%，所述成膜助剂为2，2，4-三甲基-1，2-戊二醇-异丁单酯Nexcoat 795，所述消泡剂为空气化学104E，流平剂为EFKA3777，分散剂为氰特 6208，转锈剂为3，4，5-羟基-2-肟基苯甲酸，宜春钽铌公司一级800目锂云母。

产品涂料性能：粘接强度，钢板基材5.9MPa，耐酸性，10%H2SO4溶液，72h，漆膜不起泡、无剥落、无锈斑；耐碱性，10%NaOH溶液，72h，漆膜不起泡、无剥落、无锈斑；耐盐水，3％NaCl溶液，240h，漆膜不起泡、无剥落、无锈斑；耐盐雾，1000h，漆膜不起泡、无剥落、无锈斑，45#钢板渗透深度1000μm，混凝土基材2.8MPa。

实施例2

一种高渗透转化免除锈防腐底漆的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一、在高压反应釜中依次加入丁二烯和偏二氯乙烯、甲基烯酸单体及稳定剂，其中稳定剂为N-亚异丙基苯胺，其中丁二烯∶偏二氯乙烯∶甲基烯酸单体∶稳定剂∶乳化引发溶液的重量比为30∶130∶1∶0.05，甲基烯酸单体为甲基丁烯酸、甲基丙烯酸，搅拌混合均匀，封上釜盖，通入0.4Mpa的氮气，通氮气一段时间排尽釜内的空气，密封装置后加压至0.25MPa，加热至60℃后，将溶有质量分数0.4wt%乳化剂和0.5wt%引发剂的水溶液作为乳化引发溶液，引发剂为过硫酸铵或偶氮二异丁基脒盐酸盐，乳化剂选用氢化大豆卵磷脂，加入总重量15%的乳化引发溶液作为种子胶乳，待反应体系泛蓝光，再滴加剩余乳化引发溶液并控制在3h内匀速滴加完毕，后再加入质量分数4%的还原剂的水溶液45份，还原剂为焦亚硫酸钠、维生素C，同时保持温度为60℃，保温20min后停止加热，降温卸压、过滤出料，即得偏二氯乙烯-丁二烯共聚胶乳，固含量为48%；步骤二：将南江四通矿业XLG5-99天然鳞片石墨和鳞云母浴比1∶5分散在浓度为0.01mol/L的150份的Tris-HCl缓冲液与45份无水乙醇的混合溶液中，超声波处理20min后得到鳞片分散液，再将5份盐酸多巴胺分散在鳞片分散液分散液中超声波处理20min，用质量分数为8%的氢氧化钠溶液将pH值调至8.5，在500r/min下磁力搅拌2h后，用8000r/min的高速离心机离心处理，离心后的产物通过去离子水漂洗3次，最后放入60℃烘箱中干燥至恒重，得鳞片料；步骤三、将偏二氯乙烯-丁二烯共聚胶乳、鳞片料、助剂加入到高速分散机中高速剪切搅拌后，其中按重量份数计鳞片料25份、偏二氯乙烯-丁二烯共聚胶乳76份、其他助剂12份，再放入锥形磨的料斗中，研磨后用刮板细度计检测细度小于40μm时，停止研磨，即得。其他助剂按重量百分比的包括8％的成膜助剂、12wt％的消泡剂用量、10wt％的流平剂和15％分散剂和剩余比例的转锈剂，总计为100%，所述成膜助剂为3-乙氧基丙酸乙酯EEP，所述消泡剂为科宁A10，流平剂为DC 5211，分散剂为陶氏731A，转锈剂为3，4，5-羟基-2-肟基苯甲酸。

产品涂料性能：粘接强度，钢板基材6.0MPa，耐酸性，10%H2SO4溶液，72h，漆膜不起泡、无剥落、无锈斑；耐碱性，10%NaOH溶液，72h，漆膜不起泡、无剥落、无锈斑；耐盐水，3％NaCl溶液，240h，漆膜不起泡、无剥落、无锈斑；耐盐雾，1000h，漆膜不起泡、无剥落、无锈斑、钢板渗透深度大于1000μm，混凝土基材≥2.0MPa；。

对实施例1和实施例2的涂层性能进行检测，检测结果见表1、表2

表1实施例1和实施例2的涂料混凝土涂层性能测试结果

表2实施例1和实施例2的混凝土涂层涂层性能测试结果

注：混凝土：实验室标准实验条件为：温度23℃，相对湿度50%，试验室标准试验条件符合GB/T9278-2008，试验准备试验前样本及所有器具在标准条件下至少放置24h；干燥时间表干时间按GB/T16777-2008中的16.2.1的测定，实干时间按GB/T16777-2008中的16.2.2测定。固含量按GB/T16777-2008第5章的规定测定，干燥温度为105℃；含水率按JC475-2004附录A进行测定。细度按GB/T8077-2000第6章进行，采用0.63mm的筛选进行测定；氯离子含量按GB/T176进行测定；湿基面粘结强度，实验器具按GB/T16777-2008中7.1.1准备；试样制备试验前准备好的砂浆块、工具、涂料应在标准试验条件下放置24小时以上。底涂要求：取五块符合GB/T50081-2002的混凝土试块，用2号砂纸清除表面浮浆，按生产厂要求在砂浆块的成型面（70×70）mm上刷底涂料，干燥后按生产厂要求将样品搅拌20min涂抹在成型面上，涂膜的厚度大于等于1.5mm，分10次涂覆，横竖交叉进行，每道厚度0.3mm，后道涂覆应在前道涂层实干后进行，两道间隔时间为6h，在标准条件下静止168h，然后将氧护好的砂浆块放在0℃干燥箱中48h，取出后置于干燥器中冷却至室温。制备五个试件。试验方法按GB18445-2012中的7.2.7进行测定。施工性按JG/T26-2002规定进行。将粉料倒入液料搅拌开始计时，按GB/T17671标准搅拌程序搅拌后，用刷子在标准混凝土板或石棉水泥板涂刷。如果涂刷顺利，则表明刮涂无障碍；将余料用湿布覆盖搅拌锅，20min后搅拌机中用高速搅拌30s后，再次用刷子进行涂刷。如涂刷顺利，则表明刮涂无障碍；拉伸性能试验器具同GB/T16777-2008中的4.1和9.1，试样和试样制备6中涂要求：将在标准试验条件下放置后的样品按生产厂指定的比例分别称取适量液体和固体组分，混合后机械搅拌5min，静置3min，以减少气泡，然后倒入6.6.1规定的模具中涂覆。为方便脱模，模具表面可用脱模剂进行处理。试样制备时分8次或12次涂覆，横竖交叉进行，后道涂覆就在前道涂层实干后进行，两道间隔时间为24h，使试样厚度达到1.5mm。将最后一道涂覆试样的表面刮平后，于标准条件下静置96h，然后脱模。将脱模后的试样反面向上在40℃干燥箱中处理48h，取出后置于干燥器中冷却至室温。用切片机将试样冲切成试件，拉伸试验拉伸强度和断裂伸长率无处理GB/T528-2009中规定的Ⅰ型哑铃形试件，抗折、抗压强度按GB/T17671规定进行。试模采用40×40×160mm的三连摸，成型一组。试件成型后移入标准养护室养护，1d后脱模，继续在标准条件下养护，但不能浸水。试验龄期为28d，试验步骤与结果计算按照GB/T17671规定进行；耐化学试剂性面涂要求：将在标准试验条件下放置后的样品按生产厂要求机械搅拌20min，静止3min，以减少气泡，涂在铁棒上，试样制备时分6次涂覆，试样厚度等于1.5mm，每道厚度大约0.3mm，后道涂覆应在前道涂层实干后进行，两道间隔时间为6h。待达到标准厚度，在标准条件下静止96h，在40℃干燥箱中处理48h，取出后置于干燥器中冷却至室温。按GB/T9274-1988进行测定；混凝土抗渗性能按GB18445-2012中的7.2.9进行测定。水应符合JGJ63中的规定。混凝土原材料：水泥应符合GB175-2007规定的42.5级硅酸盐水泥；砂、石应符合JGJ52规定；水应符合JGJ63规定，其中水灰比0.6、水泥用量360kg/m³、П区河砂、5mm连续级配碎石，砂率38%，混凝土试件制作及养护应符合GB/T50081的规定，混凝土试件为100mm×100mm×100mm的立方体，试件应标准养护28d。养护完成后，在温度20℃、相对湿度60%的试件条件下放置14d。混凝土试件的数量及尺寸应符合表3规定

表3混凝土试件的数量及尺寸

稳定性按JC/T902-2002中5.5进行。氯化物降低率按JTJ275规定进行渗透深度按JTJ275规定进行耐碱混凝土试件养护完毕后、然后涂刷试样。使被涂覆表面饱和溢流，涂刷两遍、每遍用量为300g/㎡，两遍涂刷间隔时间为7小时。在涂刷最后一遍的14dh后，即可进行测试。按GB/TT16777中规定的饱和Ca(OH)₂15d，取出试件，观察有无开裂、剥落。 吸水率按JTJ275中附录E进行。抗冻性混凝土试件养护完毕后、然后涂刷试样。使被涂覆表面饱和溢流，涂刷两遍、每遍用量为300g/㎡，两遍涂刷间隔时间为7小时。在涂刷最后一遍的14dh后，即可按JC/984中6.14进行，其中取样按GB/T3186进行，标准试板按GB/T9271规定；漆膜制备按GB/T1727进行，漆膜厚度：按GB/T13452.2测定，漆厚度除45μm，试样状态调节和试验的温湿度按GB/T9278规定。

Claims (3)

1. 一种高渗透转化免除锈防腐底漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在高压反应釜中依次加入丁二烯和偏二氯乙烯、甲基烯酸单体及稳定剂，搅拌混合均匀，封上釜盖，通入 0.4~0.7Mpa 的氮气，通氮气一段时间排尽釜内的空气，密封装置后加压至0.25MPa，加热至 60℃后，将溶有质量分数 0.4~0.5%乳化剂和 0.5~0.6%引发剂的水溶液作为乳化引发溶液，加入总重量 15%的乳化引发溶液作为种子胶乳，待反应体系泛蓝光，再滴加剩余乳化引发溶液并控制在 3h 内匀速滴加完毕，后再加入质量分数 4%的还原剂的水溶液 45~48 份，同时保持温度为 60℃，保温 20min 后停止加热，降温卸压、过滤出料，即得偏二氯乙烯-丁二烯共聚胶乳，固含量为 48~52%，所述甲基烯酸单体为甲基丁烯酸、甲基丙烯酸的一种或多种混合物；步骤二：将天然鳞片石墨和鳞云母混合物在浴比 1∶5~6 分散在浓度为 0.01mol/L 的150 份的 Tris-HCl 缓冲液与 45~50 份无水乙醇的混合溶液中，其中天然鳞片石墨和鳞云母质量相同，超声波处理 20min 后得到鳞片分散液，再将 5~6 份盐酸多巴胺分散在鳞片分散液中超声波处理 20min，用质量分数为 8~10%的氢氧化钠溶液将 pH 值调至 8.5，在 500~550r/min下磁力搅拌 2h 后，用 8000r/min 的高速离心机离心处理，离心后的产物通过去离子水漂洗 3次，最后放入 60℃烘箱中干燥至恒重，得鳞片料；步骤三、将偏二氯乙烯-丁二烯共聚胶乳、鳞片料、其他助剂加入到高速分散机中高速剪切搅拌后，按重量份数计鳞片料 25~30 份、偏二氯乙烯-丁二烯共聚胶乳 76-90 份、其他助剂12~14 份，再放入锥形磨的料斗中，研磨后用刮板细度计检测细度小于 40μm 时，停止研磨，即得。

2. 根据权利要求 1 所述的一种高渗透转化免除锈防腐底漆的制备方法，其特征在于，所述乳化剂选用氢化大豆卵磷脂、卡波姆 1312 和 β-环糊精的其中一种。

3. 根据权利要求 1 所述的一种高渗透转化免除锈防腐底漆的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵或偶氮二异丁基脒盐酸盐，还原剂为焦亚硫酸钠、维生素 C 中的其中一种。