CN115584179A - 一种厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料及其制备方法，厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料包括如下重量份数的组分：环氧树脂改性水性丙烯酸乳液1份、去离子水0.1～0.3份、乙二胺接枝改性石墨烯0.005～0.01份、颜填料0.3～0.5份、消泡剂0.02～0.05份、分散剂0.02～0.03份、流平剂0.01～0.02份、防闪锈剂0.03～0.05份、杀菌剂0.03～0.05份、增稠剂0.01～0.03份、成膜助剂0.05～0.08份、PH调节剂0.005～0.01份。本申请的防腐涂料的一次成膜厚度可达到120μm，并且具有良好的物理化学性能，柔韧性1mm，耐冲击性50cm，附着力≥5MPa，常温条件下耐5％NaCl 168h、耐5％H2SO4 168h和耐5％NaOH 168h涂层不起泡、不开裂、不脱落，耐盐雾1000h涂层不起泡、不开裂、不脱落，耐人工气候老化1000h涂层不起泡、不开裂、不脱落，粉化1级、变色1级、失光1级。
Description
技术领域
本申请涉及防腐蚀涂料技术领域，尤其涉及一种厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料及其制备方法。
背景技术
目前石油储罐、炼化钢结构等防腐主要采用传统溶剂型涂料。随着对环境保护和施工安全的重视，溶剂型涂料中挥发性有机物(VOC)的排放限制日益严格，VOC防控与综合治理提到空前高度。防腐涂料的水性化是当今涂料行业发展的一大趋势，国家也在大力推动水性涂料的发展。
水性丙烯酸涂料因为其透明度高、光亮丰满、保色性优异、耐候性优异、原材料来源丰富、成本相对较低的优点在一些轻防腐工程中得到应用。但是，由于水性丙烯酸树脂中含有亲水性基团，如羧基、羟基等，使得涂膜的耐盐雾以及耐化学介质性能较差，耐磨性、硬度、附着力等性能差不能与溶剂型产品相媲美，水性丙烯酸涂料在石油储罐、炼化钢结构的重防腐工程中的应用受到限制。同时，常规水性丙烯酸涂料一次成膜厚度较低，需要多道施工才能达到涂层设计厚度要求，浪费人力资源并且延长了工期。因此，开发出耐磨性好、硬度高、附着力好且耐腐蚀性能优良的厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料具有重要意义。
申请内容
本申请提供一种厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料及其制备方法，能够使得防腐涂料除了具有优异的耐候性、光泽度外，还具有一次成膜厚度高、良好的耐磨性、良好的硬度、良好的附着力以及耐腐蚀性能。
本申请采用了下列技术方案：
第一方面，本申请提供了一种厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料，包括如下重量份数的组分：环氧树脂改性水性丙烯酸乳液1份、去离子水0.1～0.3份、乙二胺接枝改性石墨烯0.005～0.01份、颜填料0.3～0.5份、消泡剂0.02～0.05份、分散剂0.02～0.03份、流平剂0.01～0.02份、防闪锈剂0.03～0.05份、杀菌剂0.03～0.05份、增稠剂0.01～0.03份、成膜助剂0.05～0.08份、PH调节剂0.005～0.01份。
进一步地，环氧树脂改性水性丙烯酸乳液的制备方法包括如下步骤：将32g苯乙烯、40g丙烯酸乙酯、8g丙烯酸、30g正丁醇与1.6g过氧化苯甲酰混合，得到混合液。将8g环氧树脂E42与30g正丁醇混合，加热搅拌至完全溶解，得到环氧树脂溶液。将环氧树脂溶液加入到混合液中，加热至110℃反应3h，得到聚合反应产物。将聚合反应产物冷却至40℃，用三乙胺调节PH值为7-9，加入适量去离子水，使得固含量控制在50％，降温，得到环氧树脂改性水性丙烯酸乳液。
进一步地，乙二胺接枝改性石墨烯的制备方法包括如下步骤：将200mg石墨烯样品加入200mL二甲基甲酰胺中，超声处理2.5h，得到悬浮液。向悬浮液中加入30g乙二胺、5g二环已基碳酰亚胺，超声5min，在120℃反应48h，加入60mL无水乙醇，静置过夜，除去上层清液，用聚四氟乙烯膜过滤下层沉淀，并先后用乙醇、去离子水洗涤，70℃下烘干，得到乙二胺接枝改性石墨烯。
进一步地，石墨烯样品的制备方法包括如下步骤：将10g石墨加入到230mL浓硫酸中，在搅拌过程中缓慢加入30g高锰酸钾，控制反应温度始终小于5℃，放置96h，得到第一反应产物。将第一反应产物加入到460mL去离子水中，在35℃下搅拌反应1.5h，然后升温95℃，反应1h，得到第二反应产物。向第二反应产物中趁热加入30mL30％过氧化氢，静置12h，过滤，并先用1000mL 5％盐酸洗涤，再用3000mL去离子水洗涤至无硫酸根离子，70℃烘干，得到石墨烯样品。其中，制备第一反应产物的过程中，搅拌可以采用电动搅拌器。第一反应产物为墨绿色液体。
进一步地，颜填料包括如下重量份数的组分：二氧化钛0.2～0.3份、水性绢云母粉0.1～0.2份。
进一步地，防闪锈剂为磷钼酸锌。
进一步地，增稠剂为纤维素类增稠剂、聚丙烯酸酯类增稠剂、聚氨酯缔合类增稠剂以及聚酰胺类增稠剂中的一种或多种混合。
进一步地，成膜助剂为醇酯十二。
进一步地，厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料包括如下重量份数的组分：环氧树脂改性水性丙烯酸乳液1份、去离子水0.2份、乙二胺接枝改性石墨烯0.008份、二氧化钛0.3份、水性绢云母粉0.1份、消泡剂0.03份、分散剂0.02份、流平剂0.01份、防闪锈剂0.05份、杀菌剂0.05份、增稠剂0.02份、成膜助剂0.05份、PH调节剂0.01份。
第二方面，本申请提供了一种上述厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：将去离子水、消泡剂、分散剂、流平剂、防闪锈剂、杀菌剂、PH调节剂、成膜助剂、乙二胺接枝改性石墨烯和颜填料混合，得到水浆。将水浆、环氧树脂改性水性丙烯酸乳液和增稠剂混合，得到厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料。
进一步地，将去离子水、消泡剂、分散剂、流平剂、防闪锈剂、杀菌剂、PH调节剂、成膜助剂、乙二胺接枝改性石墨烯和颜填料混合，得到水浆，包括：将去离子水、消泡剂、分散剂、流平剂、防闪锈剂、杀菌剂、PH调节剂和成膜助剂混合后搅拌，在搅拌过程中加入乙二胺接枝改性石墨烯与颜填料，得到水浆。
进一步地，在使用颜填料前，将颜填料除水。
进一步地，除水的温度为120-180℃，除水的时间为10-15h。
进一步地，将去离子水、消泡剂、分散剂、流平剂、防闪锈剂、杀菌剂、PH调节剂和成膜助剂混合后搅拌时，搅拌的温度为常温(20-40℃)。加入乙二胺接枝改性石墨烯与颜填料后，搅拌的温度为常温(20-40℃)，搅拌的转速为2000r/min，搅拌的时间为30min。
进一步地，将水浆、环氧树脂改性水性丙烯酸乳液和增稠剂混合，得到厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料，包括：将水浆与环氧树脂改性水性丙烯酸乳液混合后搅拌，在搅拌过程中缓慢加入增稠剂，得到厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料。
进一步地，将水浆与环氧树脂改性水性丙烯酸乳液混合后搅拌时，搅拌的转速低于1000r/min，搅拌的温度低于60℃。优选地，搅拌的温度为常温(20-40℃)。
与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：
(1)本申请的防腐涂料通过使用环氧树脂改性水性丙烯酸乳液，而环氧树脂含有极性高且不易水解的脂肪族羟基和醚键，主链上刚性苯环和柔性羟基交替排列，使得成膜后涂膜具有硬度高、耐磨性好、附着力好、化学稳定性好、成型收缩率低等优点。通过使用环氧树脂改性水性丙烯酸乳液，使得防腐涂料既具有水性丙烯酸涂料耐候性好、玻璃化温度可调、丰满度和光泽度好的优点，又具有良好的附着力、耐磨性、硬度和耐腐蚀性能。
(2)本申请的防腐涂料通过使用乙二胺接枝改性石墨烯，解决了石墨烯在水性丙烯酸涂料中的分散问题。石墨烯有耐化学介质、硬度高等优点，将石墨烯加入到防腐涂料中可以提高防腐涂料的硬度以及耐磨性。同时，片状结构的石墨烯会在固化后的涂层中相互交叠覆盖，有效屏蔽腐蚀因子，延长渗透路程，起到“迷宫效应”，并切断涂层中的毛细管微观通道，降低透过率，提高涂层的防腐能力。
(3)本申请的防腐涂料使用了防闪锈剂磷钼酸锌，由于普通磷酸锌的粒子较大，其形状呈砖形，比表面积较小，分散性差，溶解度低且水解性差，防锈活性不足，形成有效保护膜的速度慢，因此不能用于临时性保护涂料中，尤其是在偏碱性的水性涂料中，不能够克服“闪锈”的问题，与PO4 3-相比，MoO4 2-具有更强的阳极钝化作用，同时磷钼酸锌颜料经过钛酸酯偶联剂表面处理，增加了颜料的憎水性，使涂层憎水性增强，从而更好的提高了涂层的耐盐雾以及耐化学介质性能。
(4)本申请的防腐涂料的一次成膜厚度可达到120μm，并且具有良好的物理化学性能，柔韧性1mm，耐冲击性50cm，附着力≥5MPa，常温条件下耐5％NaCl 168h、耐5％H2SO4168h和耐5％NaOH 168h涂层不起泡、不开裂、不脱落，耐盐雾1000h涂层不起泡、不开裂、不脱落，耐人工气候老化1000h涂层不起泡、不开裂、不脱落，粉化1级、变色1级、失光1级。
(5)本申请的防腐涂料可用于原油储备库大型储罐、炼化装置钢结构防腐维修与扩建工程中的防腐工程。
具部实施方式
下面将对本申请实施例中的技术方法进行清晰、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例中的环氧树脂改性水性丙烯酸乳液的制备过程如下：
将32g苯乙烯、40g丙烯酸乙酯、8g丙烯酸、30g正丁醇与1.6g过氧化苯甲酰混合，得到混合液。将8g环氧树脂E42与30g正丁醇混合，加热搅拌至完全溶解，得到环氧树脂溶液。将环氧树脂溶液加入到混合液中，加热至110℃反应3h，得到聚合反应产物。将聚合反应产物冷却至40℃，用三乙胺调节PH值为7-9，加入适量去离子水，使得固含量控制在50％，降温，得到环氧树脂改性水性丙烯酸乳液。
本申请实施例中的乙二胺接枝改性石墨烯的制备过程如下：
将10g石墨加入到230mL浓硫酸中，在采用电动搅拌器搅拌过程中缓慢加入30g高锰酸钾，控制反应温度始终小于5℃，放置96h，得到呈墨绿色液体的第一反应产物。将第一反应产物加入到460mL去离子水中，在35℃下搅拌反应1.5h，然后升温95℃，反应1h，得到第二反应产物。向第二反应产物中趁热加入30mL30％过氧化氢，静置12h，过滤，并先用1000mL5％盐酸洗涤，再用3000mL去离子水洗涤至无硫酸根离子，70℃烘干，得到石墨烯样品。
将200mg石墨烯样品加入200mL二甲基甲酰胺中，超声处理2.5h，得到悬浮液。向悬浮液中加入30g乙二胺、5g二环已基碳酰亚胺，超声5min，在120℃反应48h，加入60mL无水乙醇，静置过夜，除去上层清液，用聚四氟乙烯膜过滤下层沉淀，并先后用乙醇、去离子水洗涤，70℃下烘干，得到乙二胺接枝改性石墨烯。
实施例1
(1)按照每重量份数1000g，将0.3份的二氧化钛和0.1份水性绢云母粉放在150℃高温箱内除水12小时。
(2)将0.2份去离子水、0.03份消泡剂、0.02份分散剂、0.01份流平剂、0.05份防闪锈剂、0.05份杀菌剂、0.01份PH调节剂和0.05份成膜助剂混合后在常温下进行搅拌，在搅拌过程中加入0.008份乙二胺接枝改性石墨烯和除水
后的二氧化钛和水性绢云母粉，随后转速提高到2000r/min搅拌30min，得到水浆。
(3)将水浆与1份环氧树脂改性水性丙烯酸乳液混合后在常温下进行搅拌，在搅拌过程中缓慢加入0.02份增稠剂，转速为950r/min搅拌，得到厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料。
对本实施例所得防腐涂料的各项性能进行测试，所得防腐涂料及其涂层的各项性能见下表。
实施例2
(1)按照每重量份数1000g，将0.3份的二氧化钛和0.2份水性绢云母粉放在150℃高温箱内除水12小时。
(2)将0.3份去离子水、0.02份消泡剂、0.03份分散剂、0.02份流平剂、0.05份防闪锈剂、0.05份杀菌剂、0.01份PH调节剂和0.05份成膜助剂混合后在常温下进行搅拌，在搅拌过程中加入0.008份乙二胺接枝改性石墨烯和除水后的二氧化钛和水性绢云母粉，随后转速提高到2000r/min搅拌30min，得到水浆。
(3)将水浆与1份环氧树脂改性水性丙烯酸乳液混合后在常温下进行搅拌，在搅拌过程中缓慢加入0.02份增稠剂，转速为900r/min搅拌，得到厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料。
对本实施例所得防腐涂料的各项性能进行测试，所得防腐涂料及其涂层的各项性能见下表。
实施例3
(1)按照每重量份数1000g，将0.2份的二氧化钛和0.15份水性绢云母粉放在120℃高温箱内除水10小时。
(2)将0.1份去离子水、0.05份消泡剂、0.025份分散剂、0.015份流平剂、0.03份防闪锈剂、0.03份杀菌剂、0.005份PH调节剂和0.08份成膜助剂混合后在常温下进行搅拌，在搅拌过程中加入0.005份乙二胺接枝改性石墨烯和除水后的二氧化钛和水性绢云母粉，随后转速提高到2000r/min搅拌30min，得到水浆。
(3)将水浆与1份环氧树脂改性水性丙烯酸乳液混合后在常温下进行搅拌，在搅拌过程中缓慢加入0.01份增稠剂，转速为900r/min搅拌，得到厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料。
对本实施例所得防腐涂料的各项性能进行测试，所得防腐涂料及其涂层的各项性能见下表。
实施例4
(1)按照每重量份数1000g，将0.25份的二氧化钛和0.15份水性绢云母粉放在180℃高温箱内除水15小时。
(2)将0.1份去离子水、0.05份消泡剂、0.025份分散剂、0.015份流平剂、0.04份防闪锈剂、0.04份杀菌剂、0.008份PH调节剂和0.06份成膜助剂混合后在常温下进行搅拌，在搅拌过程中加入0.01份乙二胺接枝改性石墨烯和除水后的二氧化钛和水性绢云母粉，随后转速提高到2000r/min搅拌30min，得到水浆。
(3)将水浆与1份环氧树脂改性水性丙烯酸乳液混合后在常温下进行搅拌，在搅拌过程中缓慢加入0.03份增稠剂，转速为950r/min搅拌，得到厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料。
对本实施例所得防腐涂料的各项性能进行测试，所得防腐涂料及其涂层的各项性能见下表。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，环氧树脂改性水性丙烯酸乳液采用现有技术(申请号为CN201610607494.9的中国发明专利申请)提供的方法制得。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，乙二胺接枝改性石墨烯采用现有技术(申请号为CN201610362208.7的中国发明专利申请中实施例1)提供的方法制得。
试验例1
对实施例1、对比例1、对比例2所得防腐涂料的各项性能进行测试，所得防腐涂料及其涂层的各项性能见下表。
由上表中的数据可知，本申请使用的环氧树脂改性水性丙烯酸乳液提升了防腐涂料及其涂层的各项性能，在原料方面具有如下原因：申请号为CN201610607494.9的中国发明专利申请采用的单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丁酯和丙烯酸，其中，甲基丙烯酸甲酯为硬单体。本申请采用的单体为苯乙烯、丙烯酸乙酯和丙烯酸。其中，丙烯酸乙酯为软单体，使得合成的树脂柔韧性、抗弯曲性能较好。
本申请使用的乙二胺接枝改性石墨烯提升了防腐涂料及其涂层的各项性能。另外，申请号为CN201610362208.7的中国发明专利申请的乙二胺改性石墨烯仅用于油性涂料。本申请的乙二胺改性石墨烯可用于水性涂料。
以上显示和描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下，本申请还会有各种变化和改进，本申请要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
环氧树脂改性水性丙烯酸乳液1份、去离子水0.1～0.3份、乙二胺接枝改性石墨烯0.005～0.01份、颜填料0.3～0.5份、消泡剂0.02～0.05份、分散剂0.02～0.03份、流平剂0.01～0.02份、防闪锈剂0.03～0.05份、杀菌剂0.03～0.05份、增稠剂0.01～0.03份、成膜助剂0.05～0.08份、PH调节剂0.005～0.01份。
2.根据权利要求1所述的一种厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料，其特征在于，所述颜填料包括如下重量份数的组分：
二氧化钛0.2～0.3份、水性绢云母粉0.1～0.2份。
3.根据权利要求1所述的一种厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
环氧树脂改性水性丙烯酸乳液1份、去离子水0.2份、乙二胺接枝改性石墨烯0.008份、二氧化钛0.3份、水性绢云母粉0.1份、消泡剂0.03份、分散剂0.02份、流平剂0.01份、防闪锈剂0.05份、杀菌剂0.05份、增稠剂0.02份、成膜助剂0.05份、PH调节剂0.01份。
4.一种权利要求1-3任一所述的厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将去离子水、消泡剂、分散剂、流平剂、防闪锈剂、杀菌剂、PH调节剂、成膜助剂、乙二胺接枝改性石墨烯和颜填料混合，得到水浆；
将所述水浆、环氧树脂改性水性丙烯酸乳液和增稠剂混合，得到所述厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
将去离子水、消泡剂、分散剂、流平剂、防闪锈剂、杀菌剂、PH调节剂、成膜助剂、乙二胺接枝改性石墨烯和颜填料混合，得到水浆，包括：
将去离子水、消泡剂、分散剂、流平剂、防闪锈剂、杀菌剂、PH调节剂和成膜助剂混合后搅拌，在搅拌过程中加入乙二胺接枝改性石墨烯与颜填料，得到所述水浆。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
将所述水浆、环氧树脂改性水性丙烯酸乳液和增稠剂混合，得到所述厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料，包括：
将所述水浆与环氧树脂改性水性丙烯酸乳液混合后搅拌，在搅拌过程中缓慢加入增稠剂，得到所述厚涂改性水性丙烯酸重防腐涂料。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
在使用所述颜填料前，将所述颜填料除水。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，
所述除水的温度为120-180℃，所述除水的时间为10-15h。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
加入乙二胺接枝改性石墨烯与颜填料后，搅拌的转速为2000r/min，搅拌的时间为30min。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
将所述水浆与环氧树脂改性水性丙烯酸乳液混合后搅拌时，搅拌的转速低于1000r/min，搅拌的温度低于60℃。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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