水性除锈防锈纳米涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明首先合成功能性丙烯酸羟丙酯基磷酸酯单体，然后共聚到苯丙乳液制备了改性的苯丙乳液，丙烯酸羟丙酯基磷酸酯占聚合单体总量在3%～8%。选择钛酸酯偶联剂TC-WT对纳米碳酸钙改性的优化工艺，解决纳米粒子的团聚问题。通过测定悬浮液的等电点确定体系的pH值合理的范围，多功能助剂进行控制。本品具有干燥快、防锈、防腐性能好、耐冲洗、耐盐水的特点，本发明产品带水、带锈涂料，成本低、工艺简单、无二次污染，减少了锈蚀金属表面涂饰前大量高强度的劳动和繁多的处理程序。
【专利说明】水性除锈防锈纳米涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料【技术领域】，涉及一种水性除锈防锈纳米涂料及其制备方法。【背景技术】
[0002]近年来，开发无毒、低污染的水性涂料、高固体分涂料已成为防腐涂料研究的主要方向。普通水性醇酸树脂和苯丙乳液所配制的水性铁红防腐涂料存在下列缺陷:干燥慢、耐盐水有锈点。在低温条件下，利用五氧化二磷作为磷酸化试剂与带双键的丙烯酸羟基酯制备了功能性的磷酸酯单体，并将制得的磷酸酯单体共聚到具有核壳结构的苯丙乳液中。因此，该行业急需解决合成功能性羟基磷酸酯单体与苯乙烯共聚，以水代替有机溶剂，使漆具有除锈、磷化与防锈等功能。.[0003]采用相同的用量纳米CaCO3代替钛白粉，是一种降低防腐涂料成本的有效途径。钛酸酯偶联剂湿法改性纳米CaCO3，探索其最佳条件为:搅拌强度、改性时间、改性温度、改性剂用星。
[0004]乳胶漆的弊病如返粗、沉降、分层、浮色、发花等与润湿、分散、体系的pH值有关。颜填料颗粒在滑动面处产生的zeta电位，Zeta电位不是粒子界面的电位，只是吸附层外侧的电位，吸附层越厚，zeta电位就越低。每一种颜填料都有一个等电点，在某pH值时电荷为零或中性。通过实验寻找最佳的润湿剂、分散剂、体系的等电点是解决乳胶漆的弊病的关键。
[0005]虽然使用闪蚀抑制剂(如亚硝酸钠、苯甲酸钠和四硼酸钠)可以抑制闪蚀的产生。但这些盐有极好的水溶性，水溶性盐会增加干涂膜的水敏感性，因而会增加腐蚀产生的机
【发明内容】
[0006]为解决纳米粒子的团聚、涂料闪绣、聚沉的弊病、生产成本高等缺点，本发明涉及活性羟基磷酸酯的合成、偶联剂对纳米碳酸钙的改性、水性颜填料优化工艺、制备除锈、防锈一体化及稳定周期长涂料方法，解决涂料的闪绣、稳定性的问题。
[0007]本发明公开丙烯酸羟丙酯基磷酸酯的合成、改性苯丙乳液、提高附着力、防锈、稳定性。采用偶联剂对纳米CaCO3改性的优化工艺、成功地解决了纳米颗粒的分散与稳定化问题。选择无毒、水溶解度小的颜填料进行磷化膜处理、通过实验选择合适的润湿剂、分散剂、PH值及胶体改性剂，工艺简单，产率高，原料易得，水为主要溶剂，降低生产成本，对环境友好，制备除锈、防锈一体化、耐水、耐盐雾、机械性能、耐洗刷涂料及稳定周期长的涂料。
[0008]本发明具体采用如下技术方案:
[0009]一种水性除锈防锈纳米涂料，涂料所用的树脂为丙烯酸羟丙酯基磷酸酯，丙烯酸羟丙酯基磷酸酯占聚合单体总量在3%~8%，丙烯酸羟丙酯基磷酸酯的单体其结构如下
[0010]
【权利要求】
1.一种水性除锈防锈纳米涂料，其特征在于，涂料所用的树脂为丙烯酸羟丙酯基磷酸酯，丙烯酸羟丙酯基磷酸酯占聚合单体总重量的3%~8%，丙烯酸羟丙酯基磷酸酯的单体其结构如下
2.根据权利要求书I所述的一种水性除锈防锈纳米涂料，其特征在于，其包括如下质量百分含量的组分:改性苯丙乳液31-35%，粒径为30-80nm的纳米碳酸钙4-6%，消泡剂.0.2-0.8%，分散剂0.6-0.8%，多功能助剂0.6-0.8%，胶体改性剂0.8_1%、填料21-26%、润湿剂0.2-0.8%、溶剂20-23%、增稠剂0.6-1.5%、成膜助剂0.8-1.5%、闪绣抑制剂1.4 -1.6%。
3.根据权利要求2所述的一种制备水性除锈防锈纳米涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)制备丙烯酸羟丙酯基磷酸酯 将0.3mol的丙烯酸轻丙基酯、0.3g对甲氧基苯酹和乙醇150ml加入到烧瓶中，搅拌均匀加热到40-50°C，缓慢加入0.1mol的P2O5到反应瓶，完毕后在70_80°C回流反应lh，每隔30min跟踪测试酸值的变化，继续反应1.5h左右，所得产品为酸值在306左右的浅蓝色粘稠液体，即得丙烯酸羟丙酯基磷酸酯； (2)改性苯丙乳液的制备过程 将溶剂加入带有回流冷凝管、机械搅拌器的四口反应瓶中，升温80°C使其回流，接着加入单体3.0g甲基丙烯酸甲酯、2.8g丙烯酸羟丙酯基磷酸酯、2.4g甲基丙烯酸丁酯、5.6g丙烯酸-P -羟丙酯、3.2g苯乙烯、2.0g甲基丙烯酸、0.6g甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.3g十二烷基硫酸钠等，引发剂0.3g K2S2O8溶解在19.22ml异丙醇与6.4ml乙醇混合有机溶剂，再加入66.30g去离子水混合均匀后加入反应瓶，保温0.5h,滴加单体甲基丙烯酸甲酯12.0g、丙烯酸羟丙酯基磷酸酯11.2g、甲基丙烯酸丁酯9.6g、丙烯酸-羟丙酯22.4g、苯乙烯.12.8g、甲基丙烯酸8.0g、甲基丙烯酸缩水甘油酯2.4g、十二烷基硫酸钠1.2g单体液，耗时约3.5~4.0h ;滴完后保温2h，其后加入追加引发剂液K2S2083.0g,继续保温2h ;再升温到.88°C左右熟化I h，降温至60°C，在充分搅拌下用2-氨基-2-甲基-1-丙醇调节pH=7.0-7.6为止，在高剪切下激烈搅拌可制得改性苯丙乳液； (3)钛酸酯偶联剂改性纳米碳酸钙 首先将水浴升温至30°C -80°C，然后纳米碳酸钙加入盛有无水乙醇的容器中剪切.0.5-lh，再加入钛酸酯，超声分散0.5-lh，保温；离心分离，然后用石油醚洗涤，干燥、研磨即得改性纳米碳酸钙；(4)按照涂料配方，将溶剂加入制漆釜中，在搅拌下依次加入润湿剂、分散剂搅拌均匀；在继续搅拌下，依次加入填料和改性纳米CaCO3,高速分散0.5-lh,然后在低转速下加入消泡剂、成膜助剂，搅匀后再加入改性的苯丙乳液和增稠剂、闪锈抑制剂、胶体改性剂等，继续在低转速下搅匀即得纳米复合涂料。
4.根据权利要求3所述的一种制备水性除锈防锈纳米涂料的制备方法，其特征在于，所述消泡剂为磷酸三丁酯、润湿剂为PE-100、分散剂为SN-5040、多功能助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，胶体改性剂为CM-134、成膜助剂为醇酯十二，增稠剂为羟乙基纤维素、闪绣抑制剂为SER-AD FA379， 填料为三聚磷酸铝、铁红、磷酸锌、氧化锌、硫酸钡，溶剂为水。
【文档编号】C08F220/28GK103525235SQ201310438288
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】陈士昆, 周铭, 常春, 陈群, 刘道富, 黄顺道 申请人:淮南师范学院, 江苏荣昌新材料科技有限公司