CN103450762B - 一种水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料及其制备方法，属于金属防腐涂层技术领域。该涂料主要由没食子酸、单宁酸、阳离子丙烯酸乳液、渗透剂、消泡剂、乙醇组成的转化剂乳液和由环氧乳液与聚苯胺乳液组成聚苯胺环氧复合乳液组成。采用本发明方法制备的涂料具有铁锈转化彻底、涂膜致密均匀、抗划痕性能和防腐性能优良等特点。由于采用环氧乳液、聚苯胺乳液与转化剂和丙烯酸乳液分开的方法制备双组份带锈防腐涂料，彻底解决了现有技术的不足，明显提高了涂料的适用期和耐盐水性能，因而具有广阔的应用前景。

Description

一种水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于金属防腐涂层技术领域，具体涉及一种水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料及制备方法。

技术背景

钢铁材料作为用量最大的金属材料，有众多不可替代的优越性，但由于钢铁的易腐蚀性，每年都给国家和社会带来巨大经济损失，所以钢铁的防腐工作一直是科研工作者研究的热点。涂层防腐是钢铁防腐方法中最为简单、有效和经济的方法，为了获得良好的防腐蚀性能，一般的防腐涂料在涂装前必须将基材上的铁锈清除干净，否则由于铁锈的不断膨胀会导致漆膜破坏，影响防腐效果。除锈一项非常繁重的工作，许多大型钢铁构件，如桥梁、船舶等，在维修过程中由于受施工条件的限制，难以采用机械化施工方法，只能采用手工或电动工具进行除锈，这样不但劳动强度大、施工艰难、费用巨大，而且粉尘会危害施工人员的身体健康。

有关水性带锈涂料的报道很多，但大多是以磷酸、单宁酸等酸性物质作为转化剂而制备，因磷酸与大多水性乳液相容、稳定性差，且磷酸的用量难以掌握，若磷酸过量反而会促进腐蚀，这类产品对钢铁锈蚀的转化性能不彻底,成膜能力性能较差,这就限制了水性带锈涂料的发展。为了解决这些问题，中国专利CNIO2391732A公开了一种水乳环保型钢铁带锈防腐涂装底料，以苯丙乳液为成膜物、单宁酸为转化剂，配以石墨粉和聚乙烯醇等制备涂料，解决了水性环保及无需除锈的问题，但存在涂膜附着力小、涂料的稳定性差等问题。中国专利CN102993846A公开了一种钢结构水性锈面防腐涂料及制备方法，采用铁锈转化剂、环氧乳液、阳离子苯丙乳液、成膜助剂和增稠分散剂，将聚苯胺乳液添加到铁锈转化剂，解决了水性带锈涂料成膜的均匀性、涂膜易泛白、铁锈转化性能力差的问题，提高了水性带锈涂料的附着力，但是此涂料将转化剂、磷酸等与环氧乳液、阳离子苯丙乳液等成膜物直接混合制备的单组份涂料存在储存期较短、聚苯胺乳液分散效果不好易沉积、实际操作过程磷酸在复合乳液中易凝胶等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁锈转化彻底、成膜致密、防蚀性能优良、适用期长的水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料。

为了解决上述技术问题，本发明是按下列技术方案予以实现的。

本发明提供了一种水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料，该涂料由转化剂乳液和聚苯胺环氧复合乳液按照质量比6～8:1组成，其中：

所述转化剂乳液，以质量百分比计，其配方组成为：

所述聚苯胺环氧复合乳液，以质量百分比计，其配方组成为：

环氧乳液    92～96

聚苯胺乳液  4～8。

进一步的，所述聚苯胺乳液是以十二烷基苯磺酸、柠檬酸为复合掺杂剂、过硫酸铵为氧化剂，采用正相微乳氧化法合成的；所述阳离子丙烯酸乳液是马鞍山九和化工科技有限公司生产的JH～3030型。

进一步的，所述渗透剂是丙三醇；所述消泡剂是磷酸三丁酯。

本发明同时提供了一种制备上述水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料的方法，该制备方法包括以下步骤：

（1）转化剂乳液的制备：

分别取1～2份没食子酸与8～12份乙醇配制成没食子酸乙醇溶液、取1～2份单宁酸与8～10份水配制成单宁酸水溶液，然后将两种溶液混合搅拌均匀，再将此混合溶液加入到装有70～80份的阳离子丙烯酸乳液容器中搅拌均匀，最后依次加入0.2～0.5份的渗透剂和0.2～0.3份消泡剂搅拌均匀后便得到本涂料的转化剂乳液；

（2）聚苯胺环氧复合乳液的制备：

在容器中加入92～96份环氧乳液和4～8份聚苯胺乳液，快速搅拌10～20min使其均匀后得便得到本涂料的聚苯胺环氧复合乳液;

（3）水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料制备：

将步骤（1）制备的转化剂乳液与步骤（2）制备的聚苯胺环氧复合乳液按质量比6～8:1混合搅拌均匀后便得到水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料。

采用上述方法制得的水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料，采用喷涂的方法或用刷子直接涂覆在有黄色铁锈的钢板上，10min内在钢板表面即可形成致密均匀黑色涂膜，该涂膜的主要性能如表1所示。

表1本发明水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料主要性能

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、由于采用复合掺杂剂、乳化分散剂制备聚苯胺乳液，选择以环氧乳液及阳离子丙烯酸乳液等使其具备良好的成膜固化性能和致密的屏蔽效应，并能与多元酚转化剂（没食子酸和单宁酸）有协同作用以促进铁锈彻底转化而固定于钢铁基体中，形成具有优良的抗划痕、抗点蚀长效防腐带锈涂层，解决了现有技术中水性带锈涂料成膜性差、铁锈转化不彻底、基体与涂层结合力弱、耐盐水性能欠佳等问题。聚苯胺在涂膜形成中担任“承上启下”的作用，掺杂的聚苯胺与多元酚和铁基体形成相互渗透的螯合物，一定程度上解决水性带锈涂料中普遍存在“化锈与过蚀”、“成膜与转化”、“水性化与防水性’等之间的相互矛盾的难题。因为聚苯胺乳液中含有乳化剂和助乳化剂以及高分子聚合物保护胶，少量添加时，这些物质有分散、助溶、润湿、渗透作用，可以帮助涂料中有效成分快速渗透并与锈层发生反应，使其涂料干燥成膜过程中发生化学交联，聚苯胺同时参与转化剂及铁基体的化学螯合作用而将铁表面的锈蚀转化为疏水钝化层，使涂覆于已生锈的金属表面的高分子聚合物分子在成膜时形成定向排列，从而产生了非常好的除锈防锈效果。

2、由于采用聚苯胺乳液与环氧乳液单独混合分装，既能避免与丙烯酸中存在羧基、酯基和潜在的活性氢与环氧基在液态时发生缓慢反应而影响储存稳定性，又能促进涂膜在干燥过程中发生化学交联而提高涂料的防水、防腐性能。特别是耐盐水性能比现有技术提高了40～50h。由于聚苯胺乳液与环氧乳液具有良好的分散性和相容性、多元酚转化剂（没食子酸和单宁酸）在阳离子丙烯酸乳液体系中具有高度的分散稳定性，故采用此方法完全可以克服现有技术的不足。另外，本发明采用与通常的双组份环氧树脂涂料相比其适用期长了很多，本发明涂料的适用期为72h，而一般双组份环氧涂料的适用期在5h以内。

3、本涂料的制备过程中不需要加热，所有的原料都是水溶性或水分散的，故本发明的水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料属于节能降耗、环境友好型产品。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明目标产品的制备过程作进一步描述：

实施例1

（1）转化剂乳液的制备：

分别取1g没食子酸与10g醇配制成没食子酸乙醇溶液、取1g份单宁酸与9g水配制成单宁酸水溶液，然后将两种溶液混合搅拌均匀，再将此混合溶液加入到装有75g的阳离子丙烯酸乳液容器中搅拌均匀，最后依次加0.3g的丙三醇和0.3磷酸三丁酯搅拌均匀后便得到本涂料的转化剂乳液；

（2）聚苯胺环氧复合乳液的制备：

在容器中加入93g环氧乳液和7g聚苯胺乳液，快速搅拌10～20min使其均匀后得便得到本涂料的聚苯胺环氧复合乳液

（3）水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料制备：

将转化剂乳液的质量与聚苯胺环氧复合乳液的质量按7:1比混合搅拌均匀后便得到水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料。

上述方法制得的水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料，采用喷涂的方法涂覆在有黄色铁锈的钢板上，10min内在钢板表面即可形成致密均匀黑色涂膜，表干时间为20min，涂膜的主要性能：

硬度（铅笔法）：3H

附着力（画格法）：0级

铁锈转化时间（目测完全变黑）：12min

铁锈转化程度（涂膜剥离后观察金属基体色）：99%

耐盐水性（盐水浸泡）：192小时不起泡，不剥离，不生锈

耐盐雾时间（盐雾中划痕不生锈）：77h

实施例2

（1）转化剂乳液的制备：

分别取2g没食子酸与12g醇配制成没食子酸乙醇溶液、取2g份单宁酸与10g水配制成单宁酸水溶液，然后将两种溶液混合搅拌均匀，再将此混合溶液加入到装有80g的阳离子丙烯酸乳液容器中搅拌均匀，最后依次加0.2g丙三醇和0.2磷酸三丁酯搅拌均匀后便得到本涂料的转化剂乳液；

（2）聚苯胺环氧复合乳液的制备：

在容器中加入92g环氧乳液和8g聚苯胺乳液，快速搅拌10～20min使其均匀后得便得到本涂料的聚苯胺环氧复合乳液

（3）水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料制备：

将转化剂乳液的质量与聚苯胺环氧复合乳液的质量按8:1比混合搅拌均匀后便得到水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料。

上述方法制得的水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料，采用涂刷方法涂覆在有黄色铁锈的钢板上，8min内在钢板表面即可形成致密均匀黑色涂膜，表干时间为25min，涂膜的主要性能：

硬度（铅笔法）：3H

附着力（画格法）：1级

铁锈转化时间（目测完全变黑）：10min

铁锈转化程度（涂膜剥离后观察金属基体色）：99%

耐盐水性（盐水浸泡）：196小时不起泡，不剥离，不生锈

耐盐雾时间（盐雾中划痕不生锈）：78h

实施例3

（1）转化剂乳液的制备：

分别取2g没食子酸与12g醇配制成没食子酸乙醇溶液、取1g份单宁酸与8g水配制成单宁酸水溶液，然后将两种溶液混合搅拌均匀，再将此混合溶液加入到装有80g的阳离子丙烯酸乳液容器中搅拌均匀，最后依次加0.5g丙三醇和0.2磷酸三丁酯搅拌均匀后便得到本涂料的转化剂乳液。

（2）聚苯胺环氧复合乳液的制备：

在容器中加入94g环氧乳液和6g聚苯胺乳液，快速搅拌10～20min使其均匀后得便得到本涂料的聚苯胺环氧复合乳液。

（3）水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料制备：

将转化剂乳液的质量与聚苯胺环氧复合乳液的质量按6:1比混合搅拌均匀后便得到水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料。

上述方法制得的水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料，采用涂刷方法涂覆在有黄色铁锈的钢板上，9min内在钢板表面即可形成致密均匀黑色涂膜，表干时间为25min，涂膜的主要性能：

硬度（铅笔法）：3H

附着力（画格法）：0级

铁锈转化时间（目测完全变黑）：13min

铁锈转化程度（涂膜剥离后观察金属基体色）：98%

耐盐水性（盐水浸泡）：198小时不起泡，不剥离，不生锈

耐盐雾时间（盐雾中划痕不生锈）：74h

实施例4～8

制备方法与实施例1相同，只改变步骤（1）转化剂乳液的各组份的用量，固定步骤（2）和（3）组成及方法按下列不变，其性能测试见表2

（2）聚苯胺环氧复合乳液的制备：

在容器中加入95g环氧乳液和5g聚苯胺乳液，快速搅拌10～20min使其均匀后得便得到本涂料的聚苯胺环氧复合乳液

（3）水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料制备：

将转化剂乳液的质量与聚苯胺环氧复合乳液的质量按7:1比混合搅拌均匀后便得到水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料。

表2实施例4～8转化剂乳液组成及水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料性能

注：耐盐水性指，样品在浓度为3%的食盐水浸泡，25℃，不起泡，不剥离,不生锈。

Claims (2)

1.一种水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料，其特征在于：该涂料由转化剂乳液和聚苯胺环氧复合乳液按照质量比6～8:1组成，其中：

所述转化剂乳液，以质量百分比计，其配方组成为：

所述聚苯胺环氧复合乳液，以质量百分比计，其配方组成为：

环氧乳液      92～96

聚苯胺乳液    4～8

所述聚苯胺乳液是以十二烷基苯磺酸、柠檬酸为复合掺杂剂、过硫酸铵为氧化剂，采用正相微乳氧化法合成的；

所述阳离子丙烯酸乳液是马鞍山九和化工科技有限公司生产的JH～3030；

所述渗透剂是丙三醇，所述消泡剂是磷酸三丁酯。

2.一种如权利要求1所述的水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

(1)转化剂乳液的制备：

分别取1～2份没食子酸与8～12份乙醇配制成没食子酸乙醇溶液、取1～2份单宁酸与8～10份去离子水配制成单宁酸水溶液，然后将两种溶液混合搅拌均匀，再将此混合溶液加入到装有75～80份的阳离子丙烯酸乳液容器中搅拌均匀，最后依次加入0.2～0.5份的渗透剂和0.2～0.3份消泡剂搅拌均匀后便得到所述的转化剂乳液；

(2)聚苯胺环氧复合乳液的制备：

在容器中加入92～96份环氧乳液和4～8份聚苯胺乳液，快速搅拌10～20min使其均匀后得便得到所述的聚苯胺环氧复合乳液；

(3)水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料制备：

将步骤(1)制备的转化剂乳液与步骤(2)制备的聚苯胺环氧复合乳液按质量比6～8:1混合搅拌均匀后便得到水性聚苯胺复合环氧带锈防腐涂料。