有机-无机杂化二氧化硅改性丙烯酸树脂及其涂料的制作方法
【专利说明】有机-无机杂化二氧化硅改性丙烯酸树脂及其涂料
[技术领域]
[0001] 本发明属于有机-无机杂化二氧化硅改性丙烯酸树脂及其涂料。
[【背景技术】]
[0002] 每年国家因钢材腐蚀造成的损失非常巨大，因为钢材表面耐蚀性差，一旦表面腐 蚀将严重影响其性能和使用寿命。因此需要对其表面进行处理，提高其防腐性能。一般的 防腐涂料在漆膜中加入钝化颜料，钝化颜料在阳极区上使金属表面钝化，促进形成屏蔽层， 主要用的是铬酸盐颜料，由于毒性大、易致癌，很多国家已经被禁用。而且目前市场上的防 腐涂料主要是溶剂型的，对环境污染大。所以急需开发出一种能代替铬酸盐颜料形成的屏 蔽层。
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【发明内容】
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[0003] 本发明针对现有技术的不足，提供一种有机一无机杂化的水性防腐涂料及其制 备方法，本发明产品为单组份涂料，适用于金属工件。最终涂层硬度达到2H，冲击强度为 50Kg.cm，附着力为0级，较好的耐腐蚀性，耐盐雾性达到1000小时，单向腐蚀宽度< 2mm，和 具有非常优异的耐候性能，经1000小时QUV老化试验，失光率< 10%，ΔΕ< 1. 0。
[0004] 为了实现上述目的，首先一种有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂，其特 征在于其原料由8-14重量份丙二醇单丁醚，12-18重量份二乙二醇单丁醚，10-12重量份含 有乙烯基的活性二氧化硅，9-11重量份丙烯酸，8-12重量份甲基丙烯酸羟丙酯，10-12重量 份甲基丙烯酸甲酯，17-19重量份丙烯酸正丁酯，5-7重量份叔丁基过氧化氢，7-9重量份乙 二醇单丁醚组成。
[0005] 基于上述有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂，本发明还涉及一种有 机-无机杂化的水性防腐涂料，所述涂料为单组份，由10-14重量份权利要求1所述的有 机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂、3-4重量份氨基树脂、0. 3-0. 7重量份中和剂、 22-30重量份颜填料、0. 1-0. 2重量份水性流平剂、0. 1-0. 3重量份水性增稠剂和50. 8-64. 5 重量份去离子水组成。
[0006] 氨基树脂为甲醚化的氨基树脂、苯代氨基树脂或者甲基丁基混醚化的氨基树脂中 的任意一种。
[0007] 中和剂为一乙醇胺或者二乙醇胺中的任意一种。
[0008] 颜填料为钛白粉、炭黑、氧化铁红、磷酸锌、滑石粉或硫酸钡中的一种或任意几种 混合物。
[0009] 水性流平剂为有机硅流平剂。如市售的TEG0 450、TEG0 410或TEG0 432中的任 意一种。
[0010] 水性增稠剂为水性缔合型聚氨酯增稠剂。如市售的德谦WT-102、WT-105A或 WT-202中的任意一种。
[0011] 该水性防腐涂料的粘度为80-130S，细度< 15μπι。
[0012] 本发明的机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂的制备方法如下：
[0013] i).首先制备含有乙烯基的活性二氧化娃，将30份正硅酸乙酯、25份γ-甲基丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、30份乙醇、14份去离子水、1份盐酸加入带有搅拌器和冷凝管 的反应容器中，反应温度为60°C，水解缩合5h，然后真空脱出乙醇和去离子水，得到55份所 述的含有乙烯基的活性二氧化硅，
[0014] ii).将10-12重量份含有乙烯基的活性二氧化硅，9-11重量份丙烯酸，8-12重量 份甲基丙烯酸羟丙酯，10-12重量份甲基丙烯酸甲酯，17-19重量份丙烯酸正丁酯，4-5重量 份叔丁基过氧化氢混合均匀得到混合液a，待用；
[0015] iii).将1-2重量份叔丁基过氧化氢，7-9重量份乙二醇单丁醚混合均匀得到混合 液b，待用；
[0016] iv).将8-14重量份丙二醇单丁醚，12-18重量份二乙二醇单丁醚，加入带有搅拌 器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到115°C，开始滴加混合液a，3小时滴完后保温半 小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温2小时，然后降温到45°C以下出料，获得所 述的有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂。
[0017] 本发明还包括有机-无机杂化的水性防腐涂料的制备方法，所述涂料是单组份制 备，所述的有机-无机杂化的水性防腐涂料是将10-14重量份有机-无机杂化的二氧化硅 改性丙烯酸树脂和3-4重量份氨基树脂加入容器中搅拌半小时，然后加入0. 3-0. 7重量份 中和剂搅拌均匀，然后和50. 8-64. 5重量份去离子水一起加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨 罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入22-30重量份颜填料，高速砂磨2小时，至细度 < 15μm，然后加入0. 1-0. 2重量份水性流平剂和0. 1-0. 3重量份水性增稠剂，搅拌均匀后 过滤所得。
[0018] 本发明的有机-无机杂化的水性防腐涂料的有益效果是：该涂料为水性单组份 涂料，涂装方便，使用环保、安全；本涂料成膜物质采用有机-无机杂化的二氧化硅改性丙 烯酸树脂，改变单纯的无机膜有气孔、屏蔽性能不好等，通过高分子树脂的加入能够封闭气 孔，修复无机涂层的缺陷，大幅度的提高杂化涂层的屏蔽性能。最终涂层硬度达到2H，冲击 强度为50Kg.cm，附着力为0级，较好的耐腐蚀性，耐盐雾性达到1000小时，单向腐蚀宽度 < 2mm，和具有非常优异的耐候性能，经1000小时QUV老化试验，失光率< 10%，ΔΕ< 1.0。
[【具体实施方式】]
[0019] 以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限 定本发明的范围。
[0020] 实施例1
[0021] 1)所述机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂配方：
[0022] 丙二醇单丁醚 14份 二乙二醇单丁醚 18份 含有乙烯基的活性二氧化硅 10份 丙婦酸 9份 甲基丙烯酸羟丙酯 8份 甲基丙烯酸甲酯 10份 丙烯酸正丁酯 17份 叔丁基过氧化氢 5份 乙二醇单丁醚： 9份
[0023] 按配方量将含有乙烯基的活性二氧化硅，丙烯酸，甲基丙烯酸羟丙酯，甲基丙烯酸 甲酯，丙烯酸正丁酯，部分叔丁基过氧化氢混合均匀待用，称为混合液a;按配方量将部分 叔丁基过氧化氢，乙二醇单丁醚混合均匀待用，称为混合液b。按配方量将丙二醇单丁醚，二 乙二醇单丁醚加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到115Γ，开始滴加混 合液a，3小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温2小时，然后降 温到45°C以下出料，获得所述的有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂；
[0024] 2)所述有机-无机杂化的水性防腐涂料配方
[0025] 有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树膽 10份 苯代氨基树脂 3份 一乙醇胺 0.3份 敏白粉 1:0份 磷酸锌 4份 硫酸钡 6份 氧化铁红 2份 TEGO450 Q.1份 德谦WlMiE 0.1份 去离予水 ；64.5份
[0026] 按配方量将有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂和苯代氨基树脂加入容 器中搅拌半小时，然后加入中和剂一乙醇胺搅拌均匀，然后和去离子水一起加入研磨罐中 搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入颜填料钛白粉、磷酸锌、硫酸钡 和氧化铁红，高速砂磨2小时，至细度< 15μm，然后加入水性流平剂TEG0 450和水性增稠 剂德谦WT-102,搅拌均匀后过滤出料，获得所述的有机-无机杂化的水性防腐涂料。
[0027] 实施例2
[0028] 1)所述机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂配方：
[0029] 两二醇单丁醚 1:1份 二乙二醇单丁醚 15份 含有乙烯基的活性二氧化硅 11份 丙烯酸 W份 甲基丙烯酸羟丙酯 10份 甲基丙烯酸甲酯 11份 丙烯酸正丁醋 18份 叔丁基过氧化氢 6份 乙二醇单丁醚 8:嫌
[0030] 按配方量将含有乙烯基的活性二氧化硅，丙烯酸，甲基丙烯酸羟丙酯，甲基丙烯酸 甲酯，丙烯酸正丁酯，部分叔丁基过氧化氢混合均匀待