CN1205289C - 厚浆气干水性面漆 - Google Patents
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Abstract
本专利是厚浆气干水性面漆，其以无乳化剂的丙烯酸改性醇酸乳液为主要基料，与其它改性基料，颜、填料，增稠剂，催干剂，其它助剂和软化水，经混合、研磨、分散加工而成。该漆无毒，不燃，无污染，对施工人员健康无害，施工方便，使用安全。可采用高压无气喷涂，一道喷涂干膜厚度达100μm，而且漆膜干燥快，机械强度高，与水性环氧酯底漆配套性好，防腐性能优异。该漆适用于交通工具，桥梁，贮罐，管道等机械设备的钢铁材料的防护。
Description
本发明涉及防锈漆技术的改进，具体讲是一种厚浆气干水性面漆，其属于化学组合物技术领域。
传统的防锈漆多为溶剂型的漆，常见的有：醇酸的、丙烯酸的、氯化橡胶的、高氯化聚乙烯的等等，这些漆中含有大量的有机溶剂。这些溶剂在施工中要挥发到大气中，对施工人员的健康有害，而且还污染环境。世界各国的环保法规都对涂料中挥发性有机溶剂(VOC)含量的限制，有日益严格的规定。有一种美国罗门哈斯公司出品的水性丙烯酸防锈面漆，该漆是以高玻璃化温度的丙烯酸乳液为基料的面漆。虽然该漆无毒，不燃。但是该漆防腐性能差，其原因是乳液聚合中采用的乳化剂为亲水性物质。在涂层干燥后，该亲水性物质保留在漆膜中，因而使得漆膜耐水性下降。再有乳液中的过硫酸盐引发剂反应后在高分子链端形成的-SO3 2-基团，引发剂分解产生SO4 2-离子，均有促进腐蚀作用，并进一步提高了漆膜的亲水性，因而该漆用在高湿环境中易于产生起泡和锈蚀现象。
本发明的目的是要克服现有水性防锈面漆存在的缺陷，提供一种厚浆气干水性面漆。该漆可用水稀释，固体份要高，适合高压无气喷涂，单道施工漆膜厚，自干性好，附着力1级，涂层防腐性能优异，耐水性达48h以上，耐冲击力达40Kg.cm以上。
本发明的任务是由以下技术方案完成的，研制了一种厚浆气干水性面漆，其为化学组合物，该组合物包括有：
组分 重量比％
酸值为20-40的丙烯酸改性醇酸乳液 30-70；
颜料 1-25；
填料 5-25；
增稠剂 0.5-2.5；
催干剂 2-7；
助剂 0.5-2.5。
软化水 5-10；
该面漆的制备工艺方法是：
(1)将准确计量的软化水和助剂加入配浆容器中，搅拌均匀，搅拌时间：5-10分钟，搅拌转速：400-600转/分；
(2)将称量过半的上述配方中的该醇酸乳液加入配浆容器中，并搅拌5-10分钟，搅拌转速：600-800转/分；
(3)将称量上述配方中的颜、填料依次加入到配浆容器中，并搅拌5-10分钟，搅拌转速：800-1200转/分；
(4)将(3)步中搅拌终了的浆料转移到研磨设备中，研磨至细度小于45μm的色浆；
(5)将(4)步中的色浆投入配漆容器中，再将剩余的该醇酸乳液加入配漆容器中，搅拌10分钟，搅拌转速：600-800转/分；
(6)在5分钟内均匀加催干剂进入(5)步中的配漆容器中，并加完后继续搅拌5分钟，其搅拌转速：600-800转/分；
(7)在10分钟内均匀加增稠剂进入(6)步中的配漆容器中，并加完后继续搅拌5-10分钟；
(8)将(7)步中的漆料经100目筛网过滤，经包装，得桶装成品面漆。
本水性面漆，所述的丙烯酸改性醇酸乳液，其中树脂的酸值为20--40，固体份为35-45％，该醇酸乳液在漆料中的最佳用量是50-70％。
本水性面漆，所述的(5)步在配漆容器中，除了投入(4)步中的色浆和剩余的该醇酸乳液外，还可加入丙烯酸酯共聚乳液，该共聚乳液的加入量为0-20％，该共聚乳液，其玻璃化温度为25-35℃，固体份含量为48-52％。
本水性面漆，所述的催干剂，其是以环烷酸的钴、锆、钙盐为有效成分的，固体份为30％的乳液。
本水性面漆，所述的助剂，包括有：含有聚醚改性炔醇的润湿剂，含有挥发性有机胺的中和剂，还有：分散剂，消泡剂，防腐剂，防霉剂。
所述的软化水，是去离子水或蒸馏水，该水中可溶性离子总含量小于100ppm，该水的电导率小于20μs/cm。
所述的颜料，其是氧化铁黑，金红石型钛白粉，碳黑，酞青蓝，选取其中的一种或几种。
所述的填料，其是超细滑石粉，超细方解石粉，轻质碳酸钙，超细沉淀硫酸钡，煅烧高岭土，选取其中的一种或几种。
所述的增稠剂，是碱溶性丙烯酸乳液类增稠剂，其用量最佳为0.5-2.0％。
所述的分散剂，其是含有一元羧酸和羧基相邻的二元羧酸的分散剂。
所述的分散剂，其是烯基单体与不饱和羧酸的共聚物的钠、铵、胺盐。
所述的烯基单体，其是苯乙烯，或二异丁烯。
所述的不饱和羧酸，其是丙烯酸，或甲基丙烯酸，或顺丁烯二酸。
所述的中和剂，其是：单乙醇胺，2-氨基，2-甲基-1-丙醇，N-乙基吗琳，三乙胺，N，N二甲基乙醇胺，选取其中的一种或几种。
本发明的优点在于：由于本专利选用无乳化剂的丙烯酸改性醇酸乳液为主要基料，并以丙烯酸酯共聚乳液为辅助基料。该两乳液的树脂的酸值较低，仅为20-40，这远低于一般水溶性树脂的酸值60-90，所以用这种基料制成的面漆具有很好的抗腐蚀性能。本专利选用的基料中的水性化基团是羧酸胺盐基团。当面漆施工以后，漆层中的胺可挥发掉，漆膜中不含亲水性物质，因此漆膜耐水性能好。本专利选用的颜料是耐侯性好的氧化铁黑、钛白粉、钛青兰，着色力强的碳黑等。选用的填料可改善漆料中颜料的分散和悬浮，并提高漆膜的抗流挂性。该颜料与不同品种、细度和形状的填料有机配合可实现漆膜的最佳填充，从而显著提高了漆膜的抗渗透性和湿态附着力，使漆膜的耐腐蚀性能增强。本专利为提高面漆的固体份，在制备工艺中不采用一般工艺的先以水为分散介质进行磨浆，再加入乳液的制漆方法，而是以乳液代替大部分水，由于选用的乳液具有良好的机械稳定性和对各种颜、填料的分散能力，该乳液与颜、填料一起研磨，可减少水的用量，从而提高了底漆的固体份，同时也减少了亲水性的分散剂和润湿剂的用量，进一步提高了漆膜的耐水性。本专利为提高面漆的粘度，在选用增稠剂时，选用了具有憎水缔合作用的碱溶性丙烯酸乳液类增稠剂。该增稠剂可与漆料中的乳胶粒产生缔合作用，从而显著提高漆料的粘度。该面漆具有无毒、不燃、干燥快，漆膜机械强度高，耐冲击达40Kgcm，附着力达1级，防腐蚀性能优异，耐水性48h以上。具体的性能指标可以从实施例的表格中体现。本专利的面漆适合以高压无气喷涂，单道涂装的漆膜厚度可达100μm以上，一次喷涂即可达到重防腐的要求，施工效率高。该面漆还具有贮存稳定性好的特点。该面漆在火车、汽车、船舶、桥梁、铁塔、钢门窗、管道、储罐等钢铁材料设施中涂敷使用，在防腐蚀保护方面有很好的适用性。
本发明的保护范围不仅局限于下列实施例中，制成的水性面漆，其组分包括：主要基料是丙烯酸改性醇酸乳液，该乳液是由青岛海建化学有限公司出产的AK-35醇酸乳液，其用量重量比为：30-70％；
其它组分 重量比％
颜料 1-25；
填料 5-25；
增稠剂 0.5-2.5；
助剂 0.5-2.5；
软化水 5-10；
构成该组合物还有：催干剂，其是以环烷酸的钴、锆、钙盐为有效成分的，固体份为30％的乳液。该催干剂是由青岛海建化学有限公司出产的TC-01催干剂。奥地利维诺华公司的VXW催干剂。该剂在整体面漆中所占重量比为2-7％。所述的助剂包括：含有一元羧酸和羧基相邻的二元羧酸的分散剂，如德国汉高公司的5040分散剂，美国罗门哈斯公司的T-731分散剂，其中一元羧酸可提高色浆的流动性，羧基相邻的二元羧酸可改善色浆的稳定性；含有聚醚改性炔醇的润湿剂，如美国气体化学公司的SURFYNOL GA，SURFYNOL TG。这些润湿剂可显著降低漆料的动态和静态表面张力，促进颜料的分散和漆料对底材的润湿；含有挥发性有机胺的中和剂；还有：消泡剂，该剂是聚醚改性有机硅，如德国汉高公司的SN313，NXZ，NDW，毕克公司的BYK024；防腐剂，如美国罗门哈斯公司的KATHON LXE；防霉剂，如美国罗门哈斯公司的SKANEM-8，国产的BCM防霉剂，百菌清，75#防霉剂。
该面漆的制备工艺方法是：
(1)将准确计量的软化水和助剂加入配浆容器中，搅拌均匀，搅拌时间：5-10分钟，搅拌转速：600转/分；
(2)将称量过半的上述配方中的该醇酸乳液加入配浆容器中，并搅拌5-10分钟，搅拌转速：800转/分；
(3)将称量上述配方中的颜、填料依次加入到配浆容器中，并搅拌5-10分钟，搅拌转速：1000转/分；
(4)将(3)步中搅拌终了的浆料转移到研磨设备中，如砂磨机，球磨机或三辊机，研磨至细度小于45μm的色浆；
(5)将(4)步中的色浆投入配漆容器中，再将剩余的该醇酸乳液加入配漆容器中，搅拌10分钟，搅拌转速：700转/分；
(6)在5分钟内均匀加催干剂进入(5)步中的配漆容器中，并加完后续搅拌5分钟，其搅拌转速：800转/分；
(7)在10分钟内均匀加增稠剂进入(6)步中的配漆容器中，并加完后继续搅拌5-10分钟；
(8)将(7)步中的漆料经100目筛网(如铜网或尼龙网)过滤，经包装，得桶装成品面漆。
本水性面漆，所述的丙烯酸改性醇酸乳液，其中树脂的酸值为20--40，固体份为35-45％，该醇酸乳液在漆料中的最佳用量是55％。本水性面漆，所述的(5)步在配漆容器中，除了投入(4)步中的色浆和剩余的该醇酸乳液外，还可加入(甲基)丙烯酸酯共聚乳液，该共聚乳液选用美国罗门哈斯公司生产的AC-261丙烯酸乳液。该共聚乳液的玻璃化温度为30℃，固体份含量为50％。该共聚乳液的最佳加入量为5％。
所述的软化水，是去离子水或蒸馏水，该水中可溶性离子总含量小于100ppm，该水的电导率小于20μs/cm。
所述的颜料，其是氧化铁黑，金红石型钛白粉，碳黑，酞青蓝，选取其中的一种或几种。
所述的填料，其是超细(＞800目)滑石粉，超细方解石粉，轻质碳酸钙，超细沉淀硫酸钡，煅烧高岭土，选取其中的一种或几种。
所述的增稠剂，是碱溶性丙烯酸乳液类增稠剂，其用量最佳为1.0％。选用的有：中国常州造漆厂生产的Jr-2增稠剂，美国罗门哈斯公司生产的TT935增稠剂。
所述的分散剂，其是烯基单体与不饱和羧酸的共聚物的钠、铵、胺盐。
所述的烯基单体，其是苯乙烯，或二异丁烯。
所述的不饱和羧酸，其是丙烯酸，或甲基丙烯酸，或顺丁烯二酸。
选用的有：德国汉高公司的5040分散剂，美国罗门哈斯公司生产的T-731分散剂。
所述的中和剂，其是：单乙醇胺，2-氨基-1-丙醇，N-乙基吗啉，三乙胺，N，N二甲基乙醇胺，选取其中的一种或几种。
本发明的具体实例列于表1：面漆配方实例，
| 原料(克) | 实例号 | 对比例 | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 1 | 2 | |
| 软化水 | 60 | 65 | 50 | 65 | 65 | 50 | 55 | 50 | 50 | 120 | 60 |
| SURFYNOL GA | 1.5 | 3.0 | 1.5 | 2.5 | 2.0 | 3.0 | 1.5 | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 2.0 |
| T-731分散剂 | 3 | 3 | 2 | ||||||||
| 5040分散剂 | 3 | 1 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 | |||
| NXZ消泡剂 | 0.1 | 0.3 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.2 | 0.2 |
| KATHON LXE | 1 | 1.5 | 2 | 1 | 1.5 | 1.5 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 |
| SKANE M-8 | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 |
| 三乙胺 | 7 | 3 | 5 | 2 | 7 | 5 | 3 | 2 | 2 | 3 | 3 |
| 氧化铁黑 | 200 | 200 | 250 | 50 | |||||||
| 钛白粉 | 100 | 100 | 100 | 100 | |||||||
| 碳黑 | 10 | 10 | 10 | 15 | 15 | 3 | 2 | 1 | 15 | 15 | |
| 酞青蓝 | 20 | ||||||||||
| 沉淀硫酸钡 | 80 | 170 | 100 | 185 | 180 | 150 | |||||
| 方解石粉1250目 | 120 | 200 | 180 | 100 | 100 | 100 | |||||
| 滑石粉1250目 | 125 | 100 | 50 | 100 | 100 | ||||||
| AK-35乳液 | 550 | 500 | 450 | 580 | 530 | 510 | 600 | 590 | 570 | ||
| AY-296乳液 | 600 | ||||||||||
| AC-261乳液 | 50 | 100 | 50 | 50 | 570 | ||||||
| TC-01催干剂 | 55 | 50 | 51 | 52 | 53 | 56 | 60 | 59 | 57 | ||
| VXW催干剂 | 60 | ||||||||||
| TT-935增稠剂 | 18 | 6 | 12 | 10 | 15 | 8 | 13 | 14 | 11 | ||
| Jr-2增稠剂 | 10 | 10 | |||||||||
| 合计(约) | 1028 | 1019 | 1020 | 1005 | 1048 | 1015 | 1033 | 1012 | 1017 | 1008 | 1007 |
表中对比例1系采用传统的水浆工艺，即以水为分散介质制浆，再加乳液制成的面漆。对比例2系采用奥地利维诺华公司的丙烯酸改性醇酸乳液，按本专利的制备工艺制得的面漆。
按上述配方和制备工艺方法制得的面漆，其性能列于表2：
表2面漆性能
| 项目 | 实施例号 | 对比例号 | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 1 | 2 | ||
| 开罐状态 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | |
| 涂层外观 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | |
| 细度，μm | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | |
| 粘度Pa.s＞ | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | ＜0.5 | ＜0.5 | |
| 固体份％＞ | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | |
| 干燥时间 | 表干h | 2 | 1.5 | 1 | 2 | 1.5 | 1.5 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 |
| 实干h | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | |
| 附着力，级 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | |
| 耐冲击，Kg.cm | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 30 | 30 | |
| 柔韧性，mm | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| 杯突，mm | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
| 耐水性，h | 96 | 72 | 48 | 72 | 48 | 72 | 72 | 72 | 96 | 24 | 36 | |
| 耐冻融，循环 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 0 | 5 | |
| 一道膜厚，μm | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 30 | 40 | |
| 漆膜总厚，μm | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | 110 | |
Claims (14)
1、一种厚浆气干水性面漆，其为化学组合物，其特征在于：该组合物包括有，
组分 重量比％
酸值为20-40的丙烯酸改性醇酸乳液，该醇酸乳液是
由青岛海建化学有限公司出产的AK-35醇酸乳液 30——70；
颜料 1——25；
填料 5——25；
增稠剂 0.5——2.5；
催干剂 2——7；
助剂 0.5——2.5；
软化水 5——10；
该面漆的制备工艺方法是；
(1)将准确计量的软化水和助剂加入配浆容器中，搅拌均匀，搅拌时间：5——10分钟，搅拌转速：400——600转/分；
(2)将称量过半的上述配方中的该醇酸乳液加入配浆容器中，并搅拌5——10分钟，搅拌转速：600——800转/分；
(3)将称量上述配方中的颜、填料依次加入到配浆容器中，并搅拌5——10分钟，搅拌转速：800——1200转/分；
(4)将(3)步中搅拌终了的浆料转移到研磨设备中，研磨至细度小于45μm的色浆；
(5)将(4)步中的色浆技入配漆容器中，再将剩余的该醇酸乳液加入配漆容器中，搅拌10分钟，搅拌转速：600———800转/分；
(6)在5分钟内均匀加催干剂进入(5)步中的配漆容器中，并加完后继续搅拌5分钟，其搅拌转速：600——800转/分；
(7)在10分钟内均匀加增稠剂进入(6)步中的配漆容器中，并加完后继续搅拌5——10分钟；
(8)将(7)步中的漆料经100目筛网过滤，经包装，得桶装成品面漆。
2、根据权利要求1所述厚浆气干水性面漆，其特征在于：所述的丙烯酸改性醇酸乳液，其中树脂的固体份为35——45％，该醇酸乳液在漆料中的用量是50——70％。
3、根据权利要求1所述厚浆气干水性面漆，其特征在于：所述的(5)步在配漆容器中，除了投入(4)步中的色浆和剩余的该醇酸乳液外，还加入丙烯酸酯共聚乳液，该共聚乳液的加入量为0——20％，该共聚乳液，其玻璃化温度为25——35℃，固体份含量为48——52％，该共聚乳液是选用美国罗门哈斯公司出产的AC-261丙烯酸乳液。
4、根据权利要求1所述厚浆气干水性面漆，其特征在于：所述的催干剂，其是以环烷酸的钴、锆或钙盐为有效成分的，固体份为30％的乳液。
5、根据权利要求1所述厚浆气干水性面漆，其特征在于：所述的助剂，包括有：含有聚醚改性炔醇的润湿剂，含有挥发性有机胺的中和剂，还有：分散剂，消泡剂，防腐剂或防霉剂。
6、根据权利要求1所述厚浆气干水性面漆，其特征在于：所述的软化水，是去离子水或蒸馏水，该水中可溶性离子总含量小于100ppm，该水的电导率小于20μs/cm。
7、根据权利要求1所述厚浆气干水性面漆，其特征在于：所述的颜料，其是氧化铁黑，金红石型钛白粉，碳黑，酞青蓝，选取其中的一种或几种。
8、根据权利要求1所述厚浆气干水性面漆，其特征在于：所述的填料，其是超细滑石粉，超细方解石粉，轻质碳酸钙，超细沉淀硫酸钡，煅烧高岭土，选取其中的一种或几种。
9、根据权利要求1所述厚浆气干水性面漆，其特征在于：所述的增稠剂，是碱溶性丙烯酸乳液类增稠剂，其用量为0.5——2.0％。
10、根据权利要求5所述厚浆气干水性面漆，其特征在于：所述的分散剂，其是含有一元羧酸和羧基相邻的二元羧酸的分散剂。
11、根据权利要求5或10所述厚浆气干水性面漆，其特征在于：所述的分散剂，其是烯基单体与不饱和羧酸的共聚物的钠、铵或胺盐。
12、根据权利要求11所述厚浆气干水性面漆，其特征在于：所述的烯基单体，其是苯乙烯，或二异丁烯。
13、根据权利要求11所述厚浆气干水性面漆，其特征在于：所述的不饱和羧酸，其是丙烯酸，或甲基丙烯酸，或顺丁烯二酸。
14、根据权利要求5所述厚浆气干水性面漆，其特征在于：所述的中和剂，其是：单乙醇胺，2-氨基-2-甲基-1-丙醇，N-乙基吗啉，三乙胺，N，N-二甲基乙醇胺，选取其中的一种或几种。
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