专利名称：一种水性防腐蚀涂料及其制备方法
技术领域：
本发明属于材料制备技术领域，涉及一种水性防腐蚀涂料，还涉及该种 水性防腐蚀涂料的制备方法。
背景技术：
我国在20世纪90年代中后期，开始从国外引进一种由鳞片状锌、铝粉 和铬离子以及各种添加成分组成的特殊涂液，该涂料涂覆于金属构件表面后 通过烘干、烧结、冷却等步骤制得涂层，能有效阻止金属构件(特别是钢铁 材料)的腐蚀，大大延长金属构件使用寿命，降低了维护成本。该涂层生产 工艺简单，且对环境污染极小。在交通设施、汽车制造、航空航天、石油化 工、军事工业、建筑、电力、船舶、铁路以及五金家电等行业有着广泛的应 用前景。因此，受到国内表面处理行业的高度重视，国内外对此类涂料开发 较多，是防护涂料研究的热点之一。但是此种涂料存在着生产成本高，制作 工艺复杂的问题。
发明内容
本发明的一个目的是，提供一种水性防腐蚀涂料，生产成本低，有效保 护金属构件，特别是钢铁材料不受环境介质的腐蚀。
本发明的另一目的是，提供上述水性防腐蚀涂料的制备方法，简化制作 工艺。
本发明采用的技术方案是， 一种水性防腐蚀涂料，特点是，按质量百分 比由以下组分组成片状金属粉为10% 35%、氧化物粉为5% 7%、、还
原剂为0.5% 10%、润湿分散剂为0.2% 1%、增稠剂为0.13% 0.3%、 消泡剂为0.1% 1%、无机酸和余量的水。
所述的无机酸选用铬酐时为2% 5%，选用硼酸时为0.1% 3.5%，或 同时选用2% 5%的铬酐和0.1% 3.5%的硼酸组成混合液。
所述的片状金属粉为片状锌粉、片状铝粉、片状镁粉中的一种或者两种 以上组合而成，各组分含量比例不限。
所述的氧化物粉选用氧化锌。
所述的还原剂为葡萄糖、丙三醇、丙稀酸、丁二酸、二丙酮醇、乙二醇、 丙二醇中的一种或两种以上组合而成，各组分含量比例不限。
所述的润湿分散剂为平平加系列或OP系列中的一种。
所述的润湿分散剂为平平加系列中的平平加0-9、平平加0-10、平平加 OS-15或平平加SA-20。
所述的润湿分散剂为OP系列中OP-9、 OP-10或OP-13。
所述的增稠剂选用羟乙基纤维素。
所述的消泡剂选用磷酸三丁酯。
本发明采用的另一技术方案是， 一种制备上述水性防腐蚀涂料的方法， 该方法按照以下步骤实施，
a、 按涂料总质量百分比，分别称取10% 20%的水、0.2% 1%的润 湿分散剂和0.1% 1%的消泡剂，然后混合到一起，充分搅拌使之溶解制成 涂料混合液A1，再向混合液A1中加入占涂料总质量的10% 35%的片状 金属粉，搅拌均匀制成涂料混合液A2;
b、 按涂料总质量百分比，称取的无机酸选用络酐时为2% 5%，选用 硼酸时为0.1% 3.5%，或同时选用2% 5%的铬酐和0.1% 3.5%的硼酸
组成混合液，加入到20X 40X的水中充分溶解制成无机酸混合液B1，再 向混合液B1中加入5% 7%的氧化物粉，搅拌至无沉淀制成无机酸混合液
B2;
c、 按涂料总质量百分比，称取0.5% 10%的葡萄糖、丙三醇、丙稀酸、 丁二酸、二丙酮醇、乙二醇、丙二醇中的一种或两种以上组合组成还原剂， 加入到5% 15%的水中，充分搅拌均匀制成还原剂混合液C;
d、 按涂料总质量百分比，称取0.13% 0.3%的增稠剂，加入到2.5% 15%的水中，搅拌至溶解呈半透明状且无凝胶出现即停止搅拌，制成增稠剂 混合液D;
e、 将配制的无机酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入还原 剂混合液C配制量的1/5 1/2，边搅拌边加入增稠剂混合液D，再加入余量 的水，继续搅拌30 90分钟，直到涂料混合液均匀一致无团聚颗粒为止， 最后再加入剩余的还原剂混合液C，再搅拌10 40分钟，即得。
本发明的有益效果是，该种水性防腐蚀涂料，能保护金属构件，特别是 钢铁材料不受环境介质的腐蚀，同时降低了生产成本，优化了制作工艺，便 于生产，用途广泛。
具体实施例方式
下面结合具体实施方式
对本发明进行详细说明。
一种水性防腐蚀涂料，按质量百分比由以下组分组成片状金属粉为10
% 35%、氧化物粉为5% 7%、还原剂为0.5% 10%、润湿分散剂为0.2 % 1%、增稠剂为0.13% 0.3%、消泡剂为0.1。％ 1%、无机酸和余量的 水，所述的无机酸选用铬酐时为2% 5%，选用硼酸时为0.1% 3.5%，或 同时选用2% 5%的铬酐和0.1% 3.5%的硼酸组成混合液。
组分中的片状金属粉为片状锌粉、片状铝粉、片状镁粉中的一种或者两 种以上组合而成，各组分含量比例不限。 组分中的氧化物粉选用氧化锌。
组分中的无机酸为铬酐和硼酸中的一种或者两种组合组成。 组分中的还原剂为葡萄糖、丙三醇、丙稀酸、丁二酸、二丙酮醇、乙二 醇、丙二醇中的一种或两种以上组合而成，各组分含量比例不限。 组分中的润湿分散剂为平平加系列或OP系列中的一种。
组分中的润湿分散剂为平平加系列中的平平加0-9、平平加O-IO、平平 加OS-15或平平加SA-20。
组分中的润湿分散剂为OP系列中OP-9、 OP-10或OP-13。
组分中的增稠剂选用羟乙基纤维素。 组分中的消泡剂选用磷酸三丁酯。
一种制备上述水性防腐蚀涂料的方法，该方法按照以下步骤实施，
a、 按涂料总质量百分比，分别称取10% 20%的水、0.2% 1%的润 湿分散剂和0.1% 1%的消泡剂，然后混合到一起，充分搅拌使之溶解制成 涂料混合液Al，再向混合液Al中加入占涂料总质量的10% 35%的片状 金属粉，搅拌均匀制成涂料混合液A2;
b、 按涂料总质量百分比，称取的无机酸选用铬酐时为2% 5%，选用 硼酸时为0.1% 3.5%，或同时选用2% 5%的铬酐和0.1% 3.5%的硼酸 组成混合液,加入到20% 40%的水中充分溶解制成无机酸混合液Bl，再向 混合液Bl中加入5% 7%的氧化物粉，搅拌至无沉淀制成无机酸混合液
B2;
c、 按涂料总质量百分比，称取0.5% 10%的葡萄糖、丙三醇、丙稀酸、
丁二酸、二丙酮醇、乙二醇、丙二醇中的一种或两种以上组合组成还原剂， 加入到5% 15%的水中，充分搅拌均匀制成还原剂混合液C;
d、 按涂料总质量百分比，称取0.13% 0.3%的增稠剂羟乙基纤维素， 加入到2.5% 15%的水中，搅拌至溶解呈半透明状且无凝胶出现即停止搅 拌制成增稠剂混合液D;
e、 将配制的无机酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入还原 剂混合液C配制量的1/5 1/2，边搅拌边加入增稠剂混合液D，再加入余量 的水，继续搅拌30 90分钟，直到涂料混合液均匀一致无团聚颗粒为止， 最后再加入鄉余的还原剂混合液C，再搅拌10 40分钟，即得。
该种涂料可用喷涂、刷涂、浸涂施涂于工件表面，80士1(TC烘干10 60 分钟，280士4(TC固化烧结30 60分钟，形成良好耐蚀涂层。 实施例1
按下面的质量百分比称取各组分， 片状金属粉为10%，
氧化物粉为5%，
无机酸为5%，
还原剂为0.5%
润湿分散剂为0.2%，
增稠剂为0.13%，
消泡剂为0.1%，
余量的水。
按以下步骤实施，
选用片状锌粉
选用氧化锌
选用铬酐
选用葡萄糖
选用平平加0-9
选用羟乙基纤维素
选用磷酸三丁酯
a、按涂料总质量百分比，分别称取10%的水、0.2%的润湿分散剂和0.1
%的消泡剂，然后混合到一起，充分搅拌使之溶解制成涂料混合液Al，再
向混合液A1中加入占涂料总质量的10%的片状金属粉，搅拌均匀制成涂料
混合液A2;
b、 按涂料总质量百分比，称取5%的无机酸，加入到20%的水中充分 溶解制成无机酸混合液B1，再向混合液B1中加入5%的氧化物粉，搅拌至 无沉淀制成无机酸混合液B2;
c、 按涂料总质量百分比，称取0.5%的还原剂，加入到5%的水中，充 分搅拌均匀制成还原剂混合液C;
d、 按涂料总质量百分比，称取0.13%的增稠剂，加入到2.5%的水中， 搅拌至溶解呈半透明状且无凝胶出现即停止搅拌，制成增稠剂混合液D;
e、 将配制的无机酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入还原 剂混合液C配制量的1/5，边搅拌边加入增稠剂混合液D，再加入余量的水， 继续搅拌30分钟，直到涂料混合液均匀一致无团聚颗粒为止，最后再加入 剩余的还原剂混合液C，再搅拌10分钟，即得。
实施例2
按下面的质量百分比称取各组分， 片状金属粉为35%，
氧化物粉为7%
无机酸为2%
还原剂为0.5'%
润湿分散剂为1% ，
增稠剂为0.2 '
消泡剂为0.3%
选用片状铝粉
选用氧化锌
选用铬酐
选用丙三醇
选用平平加O-10
选用羟乙基纤维素
选用磷酸三丁酯 余量的水。
步骤a、 b、 c、 d同实施例l ，
步骤e、将配制的无机酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入 还原剂混合液C配制量的1/4，边搅拌边加入增稠剂混合液D，再加入余量 的水，继续搅拌40分钟，直到涂料混合液均匀一致无团聚颗粒为止，最后 再加入剩余的还原剂混合液C，再搅拌15分钟，即得。
实施例3
按下面的质量百分比称取各组分, 片状金属粉为35%，
氧化物粉为6%
选用片状镁粉 选用氧化锌 选用硼酸 丁二酸为2.5%、 二丙酮醇为2.5% 选用平平加OS-15 选用羟乙基纤维素 — 选用磷酸三丁酯
无机酸为0.1%, 还原剂为5%， 润湿分散剂为1% ， 增稠剂为0.3°% 消泡剂为1% 余量的水。
步骤a、 b、 c、 d同实施例1 ，
步骤e、将配制的无机酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入 还原剂混合液C配制量的1/3，边搅拌边加入增稠剂混合液D，再加入余量 的水，继续搅拌50分钟，直到涂料混合液均匀一致无团聚颗粒为止，最后 再加入剩余的还原剂混合液C，再搅拌20分钟，即得。
实施例4
按下面的质量百分比称取各组分，
片状金属粉为35 %:
其中片状锌粉为15%、片状铝粉为20%
氧化物粉为7% 无机酸为2.1%， 还原剂为10% 其中丁」 润湿分散剂为0.5% ， 增稠剂为0.3% 消泡剂为0.9% 余量的水。
选用氧化锌
络酐为2.0%、硼酸为0.1% 二丙酮醇、乙二醇、丙二醇各为2.5% 选用平平加SA-20 选用羟乙基纤维素 选用磷酸三丁酯
步骤a、 b、 c、 d同实施例1 ，
步骤e、将配制的无机酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入 还原剂混合液C配制量的1/2,边搅拌边加入增稠剂混合液D，再加入余量 的水，继续搅拌60分钟，直到涂料混合液均匀一致无团聚颗粒为止，最后 再加入剩余的还原剂混合液C，再搅拌40分钟，即得。
实施例5
按下面的质量百分比称取各组分，
片状金属粉为30%， 其中片状锌粉、片状铝粉、片状镁粉各为10% 氧化物粉为6% 选用氧化锌
无机酸为8.5%， 还原剂为7%
实中铬酐为5%，
!为3.5%
其中葡萄糖、丙三醇、丙稀酸、丁二酸、二丙酮
醇、乙二醇、丙二醇各为1°% 润湿分散剂为0.6%， 增稠剂为0.25% 消泡剂为0.7%
选用OP—13
选用羟乙基纤维素 选用磷酸三丁酯
余量的水。
步骤a、 b、 c、 d同实施例1 ，
步骤e、将配制的无机酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入 还原剂混合液C配制量的2/5，边搅拌边加入增稠剂混合液D，再加入余量 的水，继续搅拌70分钟，直到涂料混合液均匀一致无团聚颗粒为止，最后 再加入剩余的还原剂混合液C，再搅拌30分钟，即得。
实施例6
按下面的质量百分比称取各组分，
片状金属粉为10%，其中片状锌粉为4%、片状铝粉为4%、片状镁粉 为3%
氧化物粉为5.5% 选用氧化锌 无机酸为5.5%, 其中铬酐为2%与硼酸为3.5%
还原剂为8%其中丁二酸、二丙酮醇、乙二醇、丙二醇各为2% 润湿分散剂为0.7%， 选用OP-10
增稠剂为0.28% 选用羟乙基纤维素 '消泡剂为0.4% 选用磷酸三丁酯 余量的水。
步骤a、 b、 c、 d同实施例l ， '
步骤e、将配制的无机酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入 还原剂混合液C配制量的3/7，边搅拌边加入增稠剂混合液D，再加入余量 的水，继续搅拌80分钟，直到涂料混合液均匀一致无团聚颗粒为止，最后 再加入剩余的还原剂混合液C，再搅拌35分钟，即得。
实施例7
'按下面的质量百分比称取各组分，
片状金属粉为25%，其中片状锌粉为10%、片状铝粉为10%、片状镁 粉为5%
氧化物粉为6.5% 无机酸为5.1%， 还原剂为0.5% 润湿分散剂为0.8% 增稠剂为0.15% 消泡剂为0.2Q/^ 余量的水。
选用氧化锌 其中铬酐为5.0%、硼酸为0.1% 其中乙二醇为0.25%、丙二醇为0.25% 选用OP—9
一选用羟乙基纤维素 选用磷酸三丁酯
步骤a、 b、 c、 d同实施例1 ，
步骤e、将配制的无机酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入 还原剂混合液C配制量的4/9，边搅拌边加入增稠剂混合液D，再加入余量 的水，继续搅拌90分钟，直到涂料混合液均匀一致无团聚颗粒为止，最后 再加入剩余的还原剂混合液C，再搅拌40分钟，即得。
实施例8
按下面的质量百分比称取各组分，
片状金属粉为10%， 其中片状锌粉为2%、片状镁粉为8%
氧化物粉为5% 无机酸为3.5%， 还原剂为9Q^， 润湿分散剂为0.9% 增稠剂为0.18%
选用氧化锌
选用硼酸
其中丙稀f
:丙酮醇、丙二醇各为3%
选用OP—IO
选用羟乙基纤维素
消泡剂为0.6% 选用磷酸三丁酯
余量的水。
步骤a、 b、 c、 d同实施例l，
步骤e、将配制的无机酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入 还原剂混合液C配制量的1/2，边搅拌边加入增稠剂混合液D，再加入余量 的水，继续搅拌90分钟，直到涂料混合液均匀一致无团聚颗粒为止，最后 再加入剩余的还原剂混合液C，再搅拌10分钟，即得。
采用上述实施例制得的水性防腐蚀涂料，将其喷涂、刷涂于被保护的金 属工件上，在80土10。C炉中烘干10 60分钟(时间长短考虑工件有效尺寸)， 再在240 30(TC进行30 60分钟的烧结，可获得与工件结合力强(均可达 到GB/T5270-2006规定的1级水平)、均匀银灰色、耐蚀性能优良(按 GB/T18684-2002规定做，耐盐雾腐蚀时间均大于2000小时)的防护涂层。
该水性防护涂料在涂刷、烘干、烧结过程中，除少量有机助剂挥发，基 本实现零排放，是一种环保涂料，是替代电镀铝锌、热浸镀锌的理想材料。
综上所述，本发明的水性防腐蚀涂料制作成本低，制备工艺简单，使用 本发明的水性防腐蚀涂料制得的金属保护涂层耐腐蚀性强，可显著提高金属 构件，特别是钢铁材料的耐腐蚀性能。
权利要求
1、一种水性防腐蚀涂料，其特征在于按质量百分比由以下组分组成片状金属粉为10％～35％、氧化物粉为5％～7％、还原剂为0.5％～10％、润湿分散剂为0.2％～1％、增稠剂为0.13％～0.3％、消泡剂为0.1％～1％、无机酸和余量的水，所述的无机酸选用铬酐时为2％～5％，选用硼酸时为0.1％～3.5％，或同时选用2％～5％的铬酐和0.1％～3.5％的硼酸组成混合液。
2、 按照权利要求1所述的涂料，其特征在于所述的片状金属粉为片 状锌粉、片状铝粉、片状镁粉中的一种或者两种以上组合而成。
3、 按照权利要求1所述的涂料，其特征在于所述的氧化物粉选用氧化锌。
4、 按照权利要求1所述的涂料，其特征在于所述的还原剂为葡萄糖、丙三醇、丙稀酸、丁二酸、二丙酮醇、乙二醇、丙二醇中的一种或两种以上 组合而成。
5、 按照权利要求1所述的涂料，其特征在于所述的润湿分散剂为平 平加系列或OP系列中的一种。
6、 按照权利要求1所述的涂料，其特征在于所述的润湿分散剂为平平加系列中的平平加0-9、平平加O-IO、平平加OS-15或平平加SA-20。
7、 按照权利要求1所述的涂料，其特征在于所述的润湿分散剂为OP 系列中OP-9、 OP-10或OP-13。
8、 按照权利要求1所述的涂料，其特征在于所述的增稠剂选用羟乙 基纤维素。
9、 按照权利要求1所述的涂料，其特征在于所述的消泡剂选用磷酸三丁酯。
10、 一种制备权利要求1所述水性防腐蚀涂料的方法，其特征是该方 法按照以下步骤实施，a、 按涂料总质量百分比，分别称取10% 20%的水、0.2% 1%的润 湿分散剂和0.1% 1%的消泡剂，然后混合到一起，充分搅拌使之溶解制成 涂料混合液Al，再向混合液Al中加入占涂料总质量的10% 35%的片状 金属粉，搅拌均匀制成涂料混合液A2;b、 按涂料总质量百分比，称取的无机酸选用铬酐时为2% 5%，选用 硼酸时为0.1% 3.5%，或同时选用2% 5%的铬酐和0.1% 3.5%的硼酸 组成混合液,加入到20X 40X的水中充分溶解制成无机酸混合液B1，再向 混合液Bl中加入5% 7%的氧化物粉，搅拌至无沉淀制成无机酸混合液B2;c、 按涂料总质量百分比，称取0.5% 10%的葡萄糖、丙三醇、丙稀酸、 丁二酸、二丙酮醇、乙二醇、丙二醇中的一种或两种以上组合组成还原剂， 加入到5% 15%的水中，充分搅拌均匀制成还原剂混合液C;d、 按涂料总质量百分比，称取0.13% 0:3%的增稠剂羟乙基纤维素， 加入到2.5% 15%的水中，搅拌至溶解呈半透明状且无凝胶出现即停止搅 拌制成增稠剂混合液D;eY将配制的无机酸混合液B2加入到涂料混合液A2中，然后加入还原 剂混合液C配制量的1/5 1/2，边搅拌边加入增稠剂混合液D，再加入余量 的水，继续搅拌30 90分钟，直到涂料混合液均匀一致无团聚颗粒为止， 最后再加入剩余的还原剂混合液C，再搅拌10 40分钟，即得。
全文摘要
本发明公开了一种水性防腐蚀涂料，按质量百分比包括片状金属粉为10％～35％、氧化物粉为5％～7％、无机酸选用铬酐时为2％～5％，选用硼酸时为0.1％～3.5％、或同时选用2％～5％的铬酐和0.1％～3.5％的硼酸组成混合液、还原剂为0.5％～10％、润湿分散剂为0.2％～1％、增稠剂为0.13％～0.3％、消泡剂为0.1％～1％和余量的水。本发明还公开了该种水性防腐蚀涂料的制备方法，配制的步骤是先配制涂料混合液A，然后依次加入配制好的无机酸混合液B和配制量的1/5～1/2还原剂混合液C，再加入增稠剂混合液D和余量水，搅拌均匀，最后加入剩余量的还原剂混合液C，搅拌即得。用本发明的水性防腐蚀涂料制得的金属保护涂层可显著提高金属构件的耐腐蚀性能。
文档编号C09D5/08GK101104750SQ200710018408
公开日2008年1月16日 申请日期2007年8月3日 优先权日2007年8月3日
发明者涛 李, 阳 赵, 赵麦群, 金文峰 申请人:西安理工大学