专利名称：用于钢结构的水性防腐防霜冻涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于钢结构的水性防腐防霜冻涂料及其制备方法。
背景技术：
钢材表面在与环境中的腐蚀介质接触时会发生化学或电化学反应而锈蚀，使钢材的性能发生退化，甚至破坏，因此钢结构的防腐技术对于钢结构的安全性能和耐久性起着极为重要的作用。实际工程中有很多钢构件的破坏就是由腐蚀而引起的。钢结构的防腐方法一般有两种一是改变钢材的组织结构，在钢材冶炼过程中加入铜、镍、铬、锡等元素，提高钢材的抗腐蚀能力，这种方法造价较高，使用范围较小，例如不锈钢；二是在钢材表面覆盖各种保护层，把钢材与腐蚀介质隔离，此种方法造价较低，效果较好，应用范围广。热镀锌是钢结构防腐蚀的常见措施之一，它是将除锈后的钢构件浸入高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐蚀的目的。这种方法工业化程度高，质量稳定，被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中，如大量输电塔、通讯塔等， 但是使用一段时间后锌层容易产生锌盐，表面颜色老化较快，装饰性差。通常的做法是在镀锌钢的表面再涂覆防腐涂料，以保护镀锌层和延缓镀锌层的老化，同时也起到一定的装饰作用。传统的用于钢结构的防腐涂料存在诸多问题，如(1)在涂料的制备和施工过程中使用大量的有机溶剂，污染环境，危害人体健康；(2)涂料中通常含有锌铬黄，造成重金属污染；C3)涂料普遍对镀锌钢结构的附着力差；(4)成膜物质以酚醛树脂和环氧树脂为主，耐候性差，容易出现变色、开裂和脱落的现象；( 涂层表面受雨雪天或霜冻天的影响容易受损。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种环境友好的防腐防霜冻涂料，它对钢结构、尤其是对涂层较难附着的镀锌钢结构具有良好的附着性，同时它表面具有很好的疏水性，能够防止涂层表面因雨水冲刷或冬季结冰而受损。本发明同时还要提供一种上述防腐防霜冻涂料的制备方法。为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案—种用于钢结构的防腐防霜冻涂料，包括独立包装的第一组份和第二组份，其中第一组份用于涂覆在钢结构表面以形成底涂层，第二组份用于涂覆在所述底涂层表面以形成面涂层，以重量百分比计，第一组分由如下组分混合而成氯乙烯改性聚丙烯酸乳液30% 50%、钛白粉 15% 25%、滑石粉5% 10%、炭黑0. 0. 5%、硅酸铝镁0. 2% 0. 5%、分散剂 0.5% 1.5%、润湿剂0. 0. 5%、防沉剂0. 3%、防闪锈剂0. 0. 5%、pH调节剂0.5% 1.5%、成膜助剂1<% 3%、高分子螯合剂1 % 5%、磷酸锌防锈颜料3% 5%、三聚磷酸铝防锈颜料2% 3%、消泡剂0. 2% 0. 5%和水15% 25% ；第二组分由如下组分混合而成丙烯酸改性氟碳乳液70 % 80 %、润湿剂0. 1 % 0. 5 %、成膜助剂1 % 3 %、pH调节剂0. 5 % 1. 5 %、苯并三唑类紫外光吸收剂 0.5% 1. 5%、受阻胺类光稳定剂0.5% 1. 5%、有机硅疏水剂 5%和水10% 25% ；所述润湿剂为DOW公司生产的TRITON X-405润湿剂或者美国气体化工产品有限公司生产的Surfynol 104BC润湿剂；所述防沉剂为膨润土、气相二氧化硅和氧化聚乙烯腊中的一种或多种的组合；所述防闪锈剂为苯甲酸铵或亚硝酸钠；所述PH调节剂为二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和1-异丙醇胺中的一种或多种的组合；所述成膜助剂为十二醇酯、2，2，4_三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯、乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的一种或多种的组合。优选地，所述分散剂为带有颜料亲和基团的高分子分散剂。优选地，所述高分子螯合剂的分子结构中含有肟结构。优选地，所述消泡剂为有机硅、聚醚或脂肪烃化合物。上述防腐防霜冻涂料中，第一组分的制备方法如下(1)、取80%配方量的水、配方量的分散剂和配方量的润湿剂，在500 700转/分钟的条件下搅拌8 12分钟，得预混合液；(2)、保持步骤(1)的转速不变，依次向步骤(1)所得预混合液中加入配方量的钛白粉、滑石粉、炭黑、硅酸铝镁、防沉剂、防闪锈剂、磷酸锌防锈颜料、三聚磷酸铝防锈颜料和 60% 70%配方量的消泡剂，然后将转速升至1800 2200转/分钟，继续搅拌18 22分钟；(3)、将经过步骤O)的混合液转移至研磨机中，并研磨至混合液中固体颗粒细度小于或等于30微米；(4)、以600转/分钟的转速对经过步骤(3)的混合液进行搅拌，并依次向该混合液中加入配方量的氯乙烯改性丙烯酸乳液、PH调节剂、成膜助剂、高分子螯合剂以及剩余的消泡剂，用剩余的水调整混合液粘度至60 80秒Ahan^杯，并在300 400转/分钟的转速下继续搅拌8 12分钟；(5)、用孔径为50微米的滤袋对步骤(4)所得混合液进行过滤，滤液即为所述水性防腐防霜冻涂料的第一组分；第二组分的制备方法如下(1)、取80%配方量的水、配方量的润湿剂和配方量的成膜助剂，在500 700转/ 分钟的条件下搅拌8 12分钟，得预混合液；(2)、保持步骤(1)的转速不变，依次向步骤(1)所得预混合液中加入配方量的丙烯酸改性氟碳乳液、苯并三唑类紫外光吸收剂、受阻胺类光稳定剂和有机硅疏水剂，将转速升至2000转/分钟，继续搅拌1小时；(3)、转速调至600转/分钟，向经过步骤(2)的混合液中加入ρΗ调节剂和剩余的水，调整粘度至60 80秒Ahar^ft杯，并在300 400转/分钟的转速下继续搅拌8 12 分钟；(4)、用孔径为50微米的滤袋对步骤( 所得混合液进行过滤，滤液即为所述水性防腐防霜冻涂料的第二组分。由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点
本发明用于钢结构的防腐防霜冻涂料，采用氯乙烯改性丙烯酸乳液和丙烯酸改性氟碳乳液作为成膜树脂，溶剂为水，安全环保；第一组分中通过高分子螯合剂与金属底材表面的金属离子形成络合键可显著提高涂料在金属表面(尤其是涂料难以附着的镀锌钢表面)的附着力；第二组分中有机硅疏水剂的加入能够提高涂料表面的疏水性，使面涂层免受雨水冲刷和霜冻影响。本发明防腐防霜冻涂料，配方合理，环境友好，采用分批混合的制备方法，操作简单，由第一组分形成的底涂层和第二组分形成的面涂层能够使钢结构得到多效和全面的保护。
具体实施例方式
本发明防腐防霜冻涂料的第一组分配方为(按重量百分比计)
氯乙烯改性两烯酸乳液
钛白粉
滑石粉
黑、
硅酸铝镁
分散剂
润湿剂
防沉剂
防闪锈剂
pH调节剂
成膜助剂
高分子螯合剂
磷酸辞防锈颜料
三聚磷酸铝防锈颜料
消泡剂
水
第二组分配方为(按重量百分比计)
30% 50% 15% 25% 5% 10% 0.1%~0.5% 0.2%~0.5%
0.5%~1.5% 0.1% 0.5% 0.1%~3% 0.1%~0.5% 0.5%~1.5% 1%~3% 1% 5% 3% 5% 2%-3% 0.2%~0.5% 15%~25%丙烯酸改性氟碳乳液润湿剂成膜助剂 pH调节剂
苯并三唑类紫外光吸收剂受阻胺类光稳定剂有机硅疏水剂水
70%~80% 0.1%~0.5% 1% 3% 0.5% 1.5% 0.5%~1.5% 0.5% 1.5% 1%~5% 10%~25%上述配方中，所述分散剂为带有颜料亲和基团的高分子分散剂，具体可选自德国 BYK公司生产的DISPERBYK-190分散剂或者德国B0RCHER公司生产的BORCHI GEN 0451分散剂；所述润湿剂可选自美国DOW公司生产的TRITON X-405润湿剂或者美国气体化工产品有限公司生产的Surfynol 104BC润湿剂，其作用主要是能够提高涂料对基材的润湿性；所述防沉剂可选自膨润土、气相二氧化硅和氧化聚乙烯腊中的一种或多种的组合；所述防闪锈剂可选自苯甲酸铵或亚硝酸钠，防闪锈剂的作用是避免处理后的裸露的金属表面与水接触时产生浮锈；所述pH调节剂可选自二甲基乙醇胺(DMEA)、2-氨基-2-甲基丙醇(如美国 DOW公司的ΑΜΡ-95)和1-异丙醇胺中的一种或多种的组合；所述成膜助剂可选自十二醇酯、2，2，4_三甲基_1，3戊二醇单异丁酸酯 (Texanol)、乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一种或多种的组合，成膜助剂的加入可以避免涂层干燥过程中出现裂纹。所述消泡剂可选自有机硅、聚醚或脂肪烃类化合物；所述丙烯酸改性氟碳乳液是一种新型的氟碳材料，能够使涂层具备优异的耐光耐候性；所述苯并三唑类紫外光吸收剂和受阻胺类光稳定剂能够捕捉自由基，延缓涂层的老化，有机硅疏水剂的独特结构使涂层的表面张力大大下降，雨水等很难在涂膜表面铺展开。另外，第一组分配方中所述的高分子螯合剂优选为分子结构中含有肟 OHO
结构的高分子螯合剂。肟结构含有2对以上的孤对电子，是一个双配位基
团，这种双配位基团可以与金属表面的金属离子形成螯合物，因而使该高分子螯合剂能够牢固地铆定在金属表面。而所述高分子螯合剂的其他未形成螯合物的肟结构部分又会以氢键的形式吸附在螯合物的表面，这种离子-分子共吸附的作用，增加了螯合剂的活性，使得其对金属的吸附能力大大增强。其螯合作用机理模型如下
权利要求
1.一种用于钢结构的防腐防霜冻涂料，包括独立包装的第一组份和第二组份，其中第一组份用于涂覆在钢结构表面以形成底涂层，第二组份用于涂覆在所述底涂层表面以形成面涂层，其特征在于以重量百分比计，所述第一组分由如下组分混合而成氯乙烯改性聚丙烯酸乳液30% 50%、钛白粉 15% 25%、滑石粉5% 10%、炭黑0. 0. 5%、硅酸铝镁0. 2% 0. 5%、分散剂 0. 5% 1. 5%、润湿剂0. 0. 5%、防沉剂0. 3%、防闪锈剂0. 0. 5%、pH调节剂0. 5 % 1. 5 %、成膜助剂1 % 3 %、高分子螯合剂1 % 5 %、磷酸锌防锈颜料3 % 5%、三聚磷酸铝防锈颜料2% 3%、消泡剂0. 2% 0. 5%和水15% 25% ；所述第二组分由如下组分混合而成丙烯酸改性氟碳乳液70% 80%、润湿剂 0. 0. 5%、成膜助剂 3%、pH调节剂0. 5% 1. 5%、苯并三唑类紫外光吸收剂 0.5% 1. 5%、受阻胺类光稳定剂0.5% 1. 5%、有机硅疏水剂 5%和水10% 25% ；所述润湿剂为DOW公司生产的TRITON X-405润湿剂或者美国气体化工产品有限公司生产的Surfynol 104BC润湿剂；所述防沉剂为膨润土、气相二氧化硅和氧化聚乙烯腊中的一种或多种的组合；所述防闪锈剂为苯甲酸铵或亚硝酸钠；所述PH调节剂为二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和1-异丙醇胺中的一种或多种的组合；所述成膜助剂为十二醇酯、2，2，4_三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯、乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚中的一种或多种的组合。
2.根据权利要求1所述的防腐防霜冻涂料，其特征在于所述分散剂为带有颜料亲和基团的高分子分散剂。
3.根据权利要求1所述的防腐防霜冻涂料，其特征在于所述高分子螯合剂的分子结构中含有肟结构。
4.根据权利要求1所述的防腐防霜冻涂料，其特征在于所述消泡剂为有机硅、聚醚或脂肪烃化合物。
5.一种如权利要求1所述的防腐防霜冻涂料的制备方法，其特征在于所述第一组分的制备方法如下(1)、取80%配方量的水、配方量的分散剂和配方量的润湿剂，在500 700转/分钟的条件下搅拌8 12分钟，得预混合液；O)、保持步骤(1)的转速不变，依次向步骤(1)所得预混合液中加入配方量的钛白粉、滑石粉、炭黑、硅酸铝镁、防沉剂、防闪锈剂、磷酸锌防锈颜料、三聚磷酸铝防锈颜料和 60% 70%配方量的消泡剂，然后将转速升至1800 2200转/分钟，继续搅拌18 22分钟；(3)、将经过步骤O)的混合液转移至研磨机中，并研磨至混合液中固体颗粒细度小于或等于30微米；(4)、以600转/分钟的转速对经过步骤(3)的混合液进行搅拌，并依次向该混合液中加入配方量的氯乙烯改性丙烯酸乳液、PH调节剂、成膜助剂、高分子螯合剂以及剩余的消泡剂，用剩余的水调整混合液粘度至60 80秒Ahan^杯，并在300 400转/分钟的转速下继续搅拌8 12分钟；(5)、用孔径为50微米的滤袋对步骤(4)所得混合液进行过滤，滤液即为所述水性防腐防霜冻涂料的第一组分；所述第二组分的制备方法如下(1)、取80%配方量的水、配方量的润湿剂和配方量的成膜助剂，在500 700转/分钟的条件下搅拌8 12分钟，得预混合液；O)、保持步骤(1)的转速不变，依次向步骤(1)所得预混合液中加入配方量的丙烯酸改性氟碳乳液、苯并三唑类紫外光吸收剂、受阻胺类光稳定剂和有机硅疏水剂，将转速升至 2000转/分钟，继续搅拌1小时；(3)、转速调至600转/分钟，向经过步骤(2)的混合液中加入pH调节剂和剩余的水， 调整粘度至60 80秒Ahar^ft杯，并在300 400转/分钟的转速下继续搅拌8 12分钟；G)、用孔径为50微米的滤袋对步骤C3)所得混合液进行过滤，滤液即为所述水性防腐防霜冻涂料的第二组分。
6.权利要求1至4中任一项权利要求所述的防腐防霜冻涂料在钢结构中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种用于钢结构的防腐防霜冻涂料及其制备方法，该涂料分为涂覆在钢结构表面用于形成底涂层的第一组分和涂覆在底涂层表面用于形成面涂层的第二组分。第一组分包括氯乙烯改性聚丙烯酸乳液、高分子螯合剂、磷酸锌防锈颜料、消泡剂和水等；第二组分包括丙烯酸改性氟碳乳液、苯并三唑类紫外光吸收剂、受阻胺类光稳定剂、有机硅疏水剂和水等。本发明涂料以水为溶剂，安全环保；采用含有肟结构的高分子螯合剂，使得涂料在金属表面的附着力大为增加；同时通过有机硅疏水剂提高涂料表面的疏水性，使涂料免受雨水冲刷和霜冻影响；配方合理，制备方法简单，可广泛应用于镀锌钢、铝合金等多种钢结构的防护。
文档编号C09D5/08GK102174285SQ201110051550
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者于少堂, 石绍锋, 章基昌 申请人:苏州市金近涂料有限公司