CN106243852A - 高性能水性轻防腐金属防护漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑涂料，特别涉及一种高性能水性轻防腐金属防护漆及其制备方法。其是由以下重量百分数的原料制成：水性金属防锈乳液45‑55%、防锈颜料12‑18%、金红石钛白粉0‑15%、功能性填料：5‑10%、分散剂：0.5‑1%、消泡剂：0.3‑0.5%、防腐剂：0.3‑0.5%、多功能助剂：0.2‑0.3%、成膜助剂：2‑3%、增稠剂：0.5‑1.5%、防闪锈剂：0.3‑0.8%、基材润湿剂：0.2‑0.3%，余量为水。本发明的高性能水性轻防腐金属防护漆，主要特点是高耐候性，强防锈功能，同时漆膜耐水性良好，施工方便，底面合一，水溶性、不可燃，环保性能无与伦比是传统油性防锈漆的极佳替代产品。

Description

高性能水性轻防腐金属防护漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑涂料，特别涉及一种高性能水性轻防腐金属防护漆及其制备方法。

背景技术

目前市面上使用的金属表面防护材料主要有两大类，油性和水性。油性防护材料为溶剂型涂料，高挥发有机物有毒、易燃，对环境和人体造成非常严重的伤害，而且油性产品表面处理困难，已很少使用。水性防护涂料因其环境友好型，已大量应用于金属表面保护。丙烯酸系防护涂料具有优良的环保性和良好的耐热性、耐候性、耐腐蚀性、耐玷污性、附着力高和保光保色性好等优点，其与防锈助剂、防锈颜料相互作用，可以在金属表面形成钝化层，从而阻止锈形成。可应用于轻防腐领域。市面上传统涂料所用的防锈颜料多为含铬、铅、镉等颜料，例如红丹、铅粉，及锌、钡、铅的铬酸盐等，其配制成的涂料虽然具有良好的防腐蚀性能，但其本身有毒，且在生产和使用过程中会污染环境和危害健康。水性涂料涂覆在金属表面时易造成涂层表面有闪锈，特别在用于喷砂处理和含碳量较高的金属表面时必须加入防闪锈剂。

目前在国内常用的有亚硝酸钠、苯甲酸钠等，虽然可以解决闪锈问题，但有以下缺点(1)：水溶性强，残留在漆膜中极大的影响漆膜的耐盐水性；(2)：亚硝酸钠会与某些成分反应，从而发生迁移而失去防闪锈作用。因此，选择合适的防锈颜料和防闪锈剂，制备一种高性能的水性轻防腐金属防护漆为本发明的目的。

发明内容

本发明提供一种高性能水性轻防腐金属防护漆，该水性轻防腐防护漆不仅具有高耐候性、耐腐蚀性、附着力高，防锈能力强，而且具有优异耐水性，稳定防闪锈性，对金属表面提供长久有效的保护。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高性能水性轻防腐金属防护漆，其是由以下重量百分数的原料制成：水性金属防锈乳液45-55％、防锈颜料12-18％、金红石钛白粉0-15％、功能性填料：5-10％、分散剂：0.5-1％、消泡剂：0.3-0.5％、防腐剂：0.3-0.5％、多功能助剂：0.2-0.3％、成膜助剂：2-3％、增稠剂：0.5-1.5％、防闪锈剂：0.3-0.8％、基材润湿剂：0.2-0.3％，余量为水，上述组成物的重量百分数的总和为100％。本发明的高性能水性轻防腐防护漆是一种全水性环保型产品，以水为分散介质，利用物理、化学等多种防锈机理配制而成的金属防护漆，不含有机溶剂，环保性能无与伦比，耐盐雾、耐候性、耐水性、防锈功能强，是传统油性防锈产品的良好替代品。

作为优选，所述的防锈颜料选自钼钛粉、磷酸铝、磷酸锌、复合铁钛粉中的一种或几种。所述的防锈颜料为环保型防锈颜料，对漆的防锈能力有直接的体现，化学防锈颜料基于其本身所具有的化学活性，在金属腐蚀过程中，与金属表面的金属离子反应生成一层致密的钝化膜磷化膜来抑制其腐蚀过程的进行，或者依据电化学原理，通过牺牲阳极来达到保护金属的目的。防锈颜料还可以与某些漆料中的成分进行化学反应，生成性能稳定，耐水性好的渗透性小的化合物。有些颜料成膜过程中形成阻蚀型络合物，提高了防锈效果。

作为优选，所述功能性填料包括云母粉、超细硫酸钡中的一种或两种，功能性填料的粒径为1200-1300目。功能性填料在涂料中起到骨架作用，在降低制造成本同时提高涂料的漆膜硬度，还能增强涂料的韧性。此外绢云母在涂膜中以片状定向上下平行排列，而其纵横比相当高，因此容易形成较致密的保护层，使涂膜强度、抗渗透性、弹性都有一定的提高。本发明中的云母粉和硫酸钡优选1250目粒径。

作为优选，所述的基材润湿剂为聚醚硅氧烷。基材润湿剂的作用是用于改善涂料的表面张力和渗透性，使其能够更好地润湿底材，从而提高涂料的附着力，优选迪高270润湿剂。

作为优选，水性金属防锈乳液是苯乙烯/丙烯酸聚合物。所述的基料为水性金属防锈乳液，是苯乙烯/丙烯酸聚合物，与金属基材有着优异的附着力，耐水性极佳，不含重金属和卤素，同时与防锈剂防锈颜料相容性好，防锈能力强。优选陶氏化学的MAINCOTE^TMHG-100，该乳液粒径小，黏度适中，具有优异的防腐性能、优异耐水性、优异附着力和光泽展现性。

作为优选，所述的分散剂为含亲和颜料基团的高分子量嵌段共聚物；所述的消泡剂为破泡聚硅氧烷消泡剂。

作为优选，所述的成膜助剂为二丙二醇丁醚(DPNB)、二丙二醇甲醚(DPM)中的一种或两种。

作为优选，所述的增稠剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷：所述的防腐剂为异噻唑啉酮类杀菌剂；所述的多功能助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。

一种所述的高性能水性轻防腐金属防护漆的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：浆料的预分散：将配方中的水、防腐剂、分散剂、消泡剂、多功能助剂、金红石钛白粉、防锈颜料、功能性填料按顺序加入分散缸，转速为280-320r/min，搅拌20-30min，混合均匀得到浆料；其中消泡剂加入配方量的40％-50％；

步骤二：浆料的砂磨：上述浆料转入研磨机中研磨至细度30微米以下；

步骤三：金属防护漆的配制：步骤二得到基料在转速800-900r/min下，加入水性金属防锈乳液，缓慢加入剩余消泡剂，以及成膜助剂、基材润湿剂、防闪锈剂，混合均匀，最后加入增稠剂，调节漆料粘度为90-100KU(KREBS单位)，得到产品。

作为优选，所述的防闪锈剂是防闪锈剂L8NF和防闪锈剂L8AF以重量比1:1的混合物，在增稠剂之前加入。

所述的金红石钛白粉选用高耐候性钛白粉，提供高遮盖力和耐候性。金红石钛白粉为一种性能优异的填料，有很好的遮盖能力及耐老化性能，此外钛白粉还可以起到无机颜料的作用。优选美国杜邦公司的R902。

分散剂可以降低表面张力，具有极好的润湿和铺展能力，可提高颜料和填料的加入量而不增加粘度。消泡剂兼具破泡性和抑泡性，可选择消泡剂TEGO902W。

增稠剂是一种流变助剂，加入增稠剂后能调节流变性，使胶黏剂和密封剂增稠，防止填料沉淀，赋予良好的物理机械稳定性，控制施工过程的流变性(不流挂、不滴淌、不飞液)，还能起着降低成本的作用。增稠剂对于胶黏剂和密封剂的制造、储存、使用都很重要，能够改进和调节黏度，获得稳定、防沉、减渗、防淌、触变等性能。本发明中的增稠剂优选聚氨酯类增稠剂陶氏RM-8。

防腐剂，是指能抑制涂料致腐微生物，防止涂料破乳变质的一类制剂。优选异噻唑啉酮类杀菌剂，其能稳定于水中且不释放游离甲醛。

多功能助剂用于调节涂料的pH值，增加颜料和填料的润湿分散性和颜料的展色性。本发明中的多功能助剂优选2-氨基-2-甲基-1-丙醇，该物质作为一种有效的共分散剂可以有效防止颜料的重聚集，并且提高涂料的综合性能。

成膜助剂又称聚结助剂，能促进高分子化合物塑性流动和弹性变形，改善聚结性能。一般乳液会有成膜温度，当环境温度低于乳液成膜温度时乳液不易成膜，成膜助剂能改善乳液成膜机理，帮助成膜。成膜后成膜助剂挥发，不会影响涂膜的特性。同时作为助溶剂，对漆膜的干燥速度也具有调节作用。本发明中的成膜助剂优选DPNB和DPM一种或两种。

所述的防闪锈剂为两种组分组成，分别为不含亚硝酸盐、含有机胺类和不含有机胺类、含亚硝酸盐。优选的防闪锈剂-COAT-CI L8NF和防闪锈剂-COAT-CI L8AF是防锈剂的两种组分，其中一种组分-COAT-CI L8NF不含亚硝酸盐，含有机胺类，而另一种组分，-COAT-CI L8AF不含有机胺类，含亚硝酸盐。两种组分的复合作用，是闪锈剂具有长久稳定的作用，同时这两种组分都不含VOC，在铁，铸铁和钢材上具有高效的防闪锈效果。

本发明的有益效果是：本发明的高性能水性轻防腐金属防护漆，以水为分散介质，利用物理和化学等多重防锈机理配制而成的金属防护漆。它主要特点是高耐候性，强防锈功能，同时漆膜耐水性良好，施工方便，底面合一，水溶性、不可燃，环保性能无与伦比是传统油性防锈漆的极佳替代产品。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

分散剂，陶氏特好散681分散剂；

苯乙烯改性丙烯酸乳液，陶氏化学。

实施例1

一种高性能水性轻防腐防护漆，以白色为例：

去离子水：8.5kg

防腐剂：0.3kg

分散剂(681A)：0.8kg

消泡剂(TEGO902W)：0.2kg

多功能助剂(AMP-95)：0.2kg

金红石钛白粉(R902)：15kg

钼钛粉：10kg

磷酸锌：5kg

云母粉(1250目)：3kg

超细硫酸钡(1250目)：2kg

苯乙烯改性丙烯酸乳液(HG-100)：50kg

DPNB：2kg

DPM：1kg

消泡剂：0.2kg

L8NF：0.3kg

L8AF：0.3kg

基材润湿剂(TEGO270)：0.2kg

聚氨酯流平增稠剂(RM-8)：1kg。

先将水加入分散缸，低速条件下(转速300r/min)逐步加入防腐剂、681A、TEGO902W(配方一半量)、AMP-95混合均匀，再依次加入R902、钼钛粉、磷酸锌、云母粉、超细硫酸钡，搅拌20分钟，利用隔膜泵抽入砂磨机中，砂磨至细度＜30微米，再转入分散缸中，然后在中速条件下(转速800r/min)缓慢依次加入HG100、DPNB+DPM+适量水(预溶加入)、消泡剂(剩余一半)、L8HF:L8AF(1:1预溶)、TEGO270，最后缓慢加入聚氨酯流平增稠剂溶液(RM-8与水的重量比为1:1)以及适量水调节黏度为92KU，搅拌15min即可得到白色漆。

根据水性丙烯酸树脂涂料HG4758-2014相关检测项目，实际测试结果见表1：

表1

实施例2

一种高性能水性轻防腐防护漆，以蓝色为例：

去离子水：13.5kg

防腐剂：0.3kg

分散剂(681A)：0.8kg

消泡剂(TEGO902W)：0.2kg

多功能助剂(AMP-95)：0.2kg

金红石钛白粉(R902)：2kg

复合钛铁粉：10kg

酞青蓝色粉：5kg

磷酸锌：5kg

云母粉(1250目)：3kg

超细硫酸钡(1250目)：5kg

苯乙烯改性丙烯酸乳液(HG-100)：50kg

DPNB：2kg

DPM：1kg

消泡剂：0.2kg

L8NF：0.3kg

L8AF：0.3kg

基材润湿剂(TEGO270)：0.2kg

聚氨酯流平增稠剂(RM-8)：1kg。

先将水加入分散缸，低速条件下(转速300r/min)逐步加入防腐剂、681A、TEGO902W(配方一半量)、AMP-95混合均匀，再依次加入R902、复合钛铁粉、磷酸锌、酞青蓝、云母粉、超细硫酸钡，搅拌20分钟，利用隔膜泵抽入砂磨机中，砂磨至细度＜30微米，再转入分散缸中，然后在中速条件下(转速800r/min)缓慢依次加入HG100、DPNB+DPM+适量水(预溶加入)、消泡剂(剩余一半)、L8HF:L8AF(1:1预溶)、TEGO270，最后缓慢加入聚氨酯流平增稠剂溶液(RM-8与水的重量比为1:1)以及适量水调节黏度为90KU，搅拌15min即可得到蓝色漆。

根据水性丙烯酸树脂涂料HG4758-2014相关检测项目，实际测试结果见表2：

表2

测试项目	标准值	检测值
			1、贮存稳定性	50℃/7d无异常	正常
2、重涂适应性	重涂无障碍	重涂无障碍
			3、表干时间	≤2	0.5
4、耐冲击性	≥40	48
			5、铅笔硬度	≥2B	HB
6、耐水性	24h无异常	96h无异常
			7、耐盐水性(3％NaCl)	96h无异常	120h无异常
8、耐盐雾性	无要求	150小时无异常
			9、耐人工老化性	500小时无异常	合格

实施例3

一种高性能水性轻防腐防护漆，以红色为例：

去离子水：13.5kg

防腐剂：0.3kg

分散剂(681A)：0.8kg

消泡剂(TEGO902W)：0.2kg

多功能助剂(AMP-95)：0.2kg

金红石钛白粉(R902)：2kg

氧化铁红粉：15kg

磷酸锌：5kg

云母粉(1250目)：3kg

超细硫酸钡(1250目)：5kg

苯乙烯改性丙烯酸乳液(HG-100)：50kg

DPNB：2kg

DPM：1kg

消泡剂：0.2kg

L8NF：0.3kg

L8AF：0.3kg

基材润湿剂(TEGO270)：0.2kg

聚氨酯流平增稠剂(RM-8)：1kg。

先将水加入分散缸，低速条件下(转速300r/min)逐步加入防腐剂、681A、TEGO902W(配方一半量)、AMP-95混合均匀，再依次加入R902、氧化铁红粉、磷酸锌、云母粉、超细硫酸钡，搅拌20分钟，利用隔膜泵抽入砂磨机中，砂磨至细度＜30微米，再转入分散缸中，然后在中速条件下(转速800r/min)缓慢依次加入HG100、DPNB+DPM+适量水(预溶加入)、消泡剂(剩余一半)、L8HF:L8AF(重量1:1预溶)、TEGO270，最后缓慢加入聚氨酯流平增稠剂溶液(RM-8与水的重量比为1:1)以及适量水调节黏度为92KU，搅拌15min即可得到铁红漆。

根据水性丙烯酸树脂涂料HG4758-2014相关检测项目，实际测试结果见表3：

表3

以上实施例的产品，性能要求均大大超出要求范围，达到本发明的目的。

以上实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种高性能水性轻防腐金属防护漆，其特征在于其是由以下重量百分数的原料制成：水性金属防锈乳液45-55%、防锈颜料12-18%、金红石钛白粉0-15%、功能性填料：5-10%、分散剂：0.5-1%、消泡剂：0.3-0.5%、防腐剂：0.3-0.5%、多功能助剂：0.2-0.3%、成膜助剂：2-3%、增稠剂：0.5-1.5%、防闪锈剂：0.3-0.8%、基材润湿剂：0.2-0.3%，余量为水，上述组成物的重量百分数的总和为100%。

2.根据权利要求1所述的高性能水性轻防腐金属防护漆，其特征在于：所述的防锈颜料选自钼钛粉、磷酸铝、磷酸锌、复合铁钛粉中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的高性能水性轻防腐金属防护漆，其特征在于：所述功能性填料包括云母粉、超细硫酸钡中的一种或两种，功能性填料的粒径为1200-1300目。

4.根据权利要求1所述的高性能水性轻防腐金属防护漆，其特征在于：所述的基材润湿剂为聚醚硅氧烷。

5.根据权利要求1所述的高性能水性轻防腐金属防护漆，其特征在于：水性金属防锈乳液是苯乙烯/丙烯酸聚合物。

6.根据权利要求1所述的高性能水性轻防腐金属防护漆，其特征在于：所述的分散剂为含亲和颜料基团的高分子量嵌段共聚物；所述的消泡剂为破泡聚硅氧烷消泡剂。

7.根据权利要求1所述的高性能水性轻防腐金属防护漆，其特征在于：所述的成膜助剂为二丙二醇丁醚（DPNB）、二丙二醇甲醚（DPM）中的一种或两种。

8.根据权利要求1所述的高性能水性轻防腐金属防护漆，其特征在于：所述的增稠剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷：所述的防腐剂为异噻唑啉酮类杀菌剂；所述的多功能助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。

9.一种权利要求1所述的高性能水性轻防腐金属防护漆的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：浆料的预分散：将配方中的水、防腐剂、分散剂、消泡剂、多功能助剂、金红石钛白粉、防锈颜料、功能性填料按顺序加入分散缸，转速为280-320r/min，搅拌20-30min，混合均匀得到浆料；其中消泡剂加入配方量的40%-50%；

步骤二：浆料的砂磨：上述浆料转入研磨机中研磨至细度30微米以下；

步骤三：金属防护漆的配制：步骤二得到基料在转速800-900r/min下，加入水性金属防锈乳液，缓慢加入剩余消泡剂，以及成膜助剂、基材润湿剂、防闪锈剂，混合均匀，最后加入增稠剂，调节漆料粘度为90-100KU，得到产品。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述的防闪锈剂是防闪锈剂L8NF 和防闪锈剂L8AF 以重量比1:1的混合物，在增稠剂之前加入。