一种低VOC全固体份空腔防腐蜡组合物的制作方法

本发明涉及金属防腐蚀领域，具体为一种全固体份空腔防腐蜡组合物，本发明所述的水基防腐蜡组合物在汽车行业用于底盘、车架、铰链、车门内部、窗梁内部或其他钢板结构和部件的涂覆。

技术背景

现今社会，随着汽车的不断普及，国内的汽车产量也在不断攀升，汽车在市场上的保有量逐渐增大，暴露的问题也越来越多，金属的腐蚀便是最为严重的一个问题之一。汽车在非涂装部位工件均会面临腐蚀的风险，尤其在汽车的车门空腔，铰链，底盘等位置，现有的空腔防腐措施主要有热熔注蜡和喷涂防腐蜡。

溶剂型防锈蜡因其防腐性能优异，操作简便，得以在汽车行业广泛应用，逐步替代了原有热熔注蜡方式，专利CN02115915.7介绍一种液体溶剂型汽车防锈蜡。但其所用的溶剂主要为芳烃类、酯类、烷烃类石油产品，挥发性较强，易燃易爆，有安全风险，高VOC有刺激性，对人体危害大。

对于汽车挥发性有机化合物(VOC)污染，欧洲、美国、日本、俄罗斯等国家已按相关标准实施了强制管理制度，而我国还没有可强制实施的标准及管理措施。2012年3月1日，GB/T《乘用车内空气质量评价指南》实施满1年，虽为推荐性标准，但也今后国内推出强制性VOC排放标准奠定了基础，可以看出，低VOC产品到来的时代将不远。

近两年，随着汽车企业对VOC排放逐渐重视，目前的溶剂稀释型汽车防锈蜡不能完全满足汽车企业的需求，欧洲一些国家，高端品牌汽车已经率先在行业内采用了低VOC的水基型和全固体份的汽车内腔蜡和底盘蜡，国内一些汽车厂也曾对国内市场上的水基型防腐蜡进行过评价，抗盐雾时间还不足以替代溶剂稀释型防锈蜡，但我们可以看到环保型防腐蜡将是未来发展的必然，随着技术的不断发展，水基和全固体份防锈蜡全面替代溶剂型防锈蜡将全面替代溶剂稀释型防腐蜡。

水性防腐蜡相对安全环保，但由于水溶性缓蚀剂分子量小，吸附能力弱，成膜不致密，易被冲刷和反溶解，无法达到长期防腐的目的。专利CN200610024565介绍了一种乳化防腐蜡的制作方式，以乳化的形式将水与添加剂混合，达到了不易燃的安全性目的。不过，这种形式并不适合长期高防腐的汽车内腔使用，积水焊缝位置易造成反向乳化，成膜易被冲刷，无法达到较长期防腐周期。同时，水性防腐蜡产品在冬季会出现不可恢复的冻结现象，进而破乳，无法使用。低温环境下水性产品的挥发速度极慢，不易成膜。

因此，本发明目的是提供一种具有低VOC全固体份空腔防腐蜡组合物，满足汽车行业在底盘、空腔、铰链等部位的喷涂作业的工艺性能。这种防腐蜡组合物，区别于传统溶剂型防腐蜡，它具有接近100％的固体份含量，最大程度的减少了VOC的排放，同时它不同与水基产品，更便于在冬季施工。本发明具有良好的氧固化自干特性，与溶剂型防腐蜡类似，可形成稳定的蜡质防腐层，因为具有优异的防水性和防腐性。

技术实现要素：

本发明提供了一种全固体份空腔防腐蜡组合物。

低VOC全固体份空腔防腐蜡组合物按质量百分比计：5-20％蜡质材料、5-20％植物油脂、1-10％油溶性防锈添加剂、5-10％防锈颜料、1-5％干燥控制剂、0.1-1％催干剂、0.1％-1％硅烷偶联剂，40-70％基础油。

所述蜡质材料为全精炼石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、蒙坦蜡、脂肪酸金属皂中的一种或多种。全精炼石蜡，即以含油蜡为原料，经发汗或溶剂脱油，再经加氢精制或白土精制所得到的52号至70号全精炼石蜡，也包括微晶蜡，即白色无定形非晶状固体蜡，以C31至C70的支链饱和烃为主的蜡，亦包括蒙坦蜡，即在矿物质中分离出蜡质组份。此外，也可以包括其他蜡成分可以是合成类蜡质材料，比如聚乙烯蜡。

所述植物油脂为桐油、亚麻油、大豆油、吹制亚麻油、聚合葵花籽油中的一种或多种。植物油脂可以具有不饱和C＝C双键，可以具有氧进行交联固化的结构，即含有一定含量的不饱和脂肪酸，例如桐油、亚麻籽油、葵花籽油等，碘值为50至200(g/100g)。

所述的油溶性防锈添加剂为羊毛脂镁皂、氧化石油脂、N油酰肌氨酸十八胺盐、高碱值磺酸盐、石油磺酸钙、二壬萘基磺酸盐中的一种或几种。油溶性防锈添加剂酸值为10-50mgKOH/g，优选为10-30mgKOH/g。其平均分子量为200-3500之间，优选为800-2500之间。

防锈颜料为氧化锌、三聚磷酸铝、三聚磷酸锌、正磷酸锌铝、磷酸锶铝盐中的一种或多种。防锈颜料含锌量为20-50％之间，优选为30-40％之间，含铝量为2-6％之间，优选为3-5％之间；平均粒径为10-30微米，优选平均粒径为15-25微米的防锈颜料。

干燥控制剂为二叔丁基对甲酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三壬基化苯基亚磷酸酯、硫代二丙酸的二烷基酯中的一种或多种。

所述催干剂为环烷酸钴、环烷酸锌、异辛酸钴、异辛酸锆、稀土钴锆盐中的一种或几种。

硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、聚甲基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

基础油为26#白矿油、150BS光亮油、500SN基础油、己二酸酯、偏苯三酸脂、聚α烯烃25中的一种或几种。基础油粘度为20-50mm²/s之间,优选为30-45mm²/s之间，密度为0.850-0.910g/cm³，优选为0.870-0.900g/cm³，闪点为120-200℃，优选为140-180℃。

在本发明的防腐蜡组合物中还可以添加选自下列物质所构成的组群：如聚硅氧烷及其衍生物、有机硅、有机钴盐、有机锌盐、有机锆盐、季戊四醇酯类、酚类、亚磷酸酯类化合物。

所述低VOC全固体份空腔防腐蜡组合物用于涂覆金属材料的内外表面、孔隙或空腔。本发明的防腐蜡组合物作为防腐蜡在汽车行业用于底盘、车架、铰链、车门内部、窗梁内部或其他钢板结构和部件的涂覆。

本发明的防腐蜡组合物可以进行涂覆的其他金属和金属合金包括金、银、铝、铁、铜、锡、锌、铅、钛等，以及它们的合金。被涂覆的金属材料也可以包含非金属零部件，可以是任何的结构和形状，包括在非金属材料表面上的金属结构镀层或者是完全由金属材料构成的基材，亦或是金属材料表面上的非金属涂层。

本发明的防腐蜡组合物可以通过不同的剪切力分散或溶解于所述组合物中，使得组合物中蜡质材料、植物油脂、油溶性防锈添加剂、防锈颜料、基础油、催干剂、干燥控制剂、硅烷偶联剂成分适当地分散或溶解。

本发明的防腐蜡组合物中的材料组分可以剪切力分散或溶解于所述基础油中，分散液粒径0.1-1微米，分散所需设备可以是高速分散釜，转速500-3000转/分钟之间，优选转速800-2000转/分钟之间.

本发明的优点：

本发明的防腐蜡组合物与传统溶剂型防锈蜡相比更利于环境和安全，与防锈蜡乳液相比具有更好的耐水性与防腐性能。全固体份，低VOC环境友好，高闪点操作安全。本发明的防腐蜡组合物通过喷雾涂覆(压缩空气喷涂和无气喷涂)、辊涂、浸涂、淋涂、刷涂的方式施用于金属材料表面、洞隙、空腔。所获得的防腐蜡涂层层厚度一般会超过50μm，以达到长期耐蚀性。

附图说明：

图1为本发明的防腐蜡组合物实例1 2000h盐雾试验效果图

图2为本发明的防腐蜡组合物实例2 1440h盐雾试验效果图

图3为本发明的防腐蜡组合物实例3 1000h盐雾试验效果图

具体实施方式

实施例1：

防腐蜡中各组成物质量分数：蜡质材料为58号全精炼石蜡5.2％，85号微晶蜡12.5％，植物油脂为亚麻籽油6.5％，桐油1.2％，防锈颜料为三聚磷酸锌3.5％，磷酸铝1.8％，油溶性防锈添加剂为N油酰肌氨酸十八铵盐8.2％，羊毛脂1.0％，基础油为聚α烯烃25 58.5％，催干剂为异辛酸钴0.2％，干燥控制剂为硫代二丙酸的二烷基酯0.5％，硅烷偶联剂为聚甲基三乙氧基硅烷0.9％。

防腐蜡组合物的制备：

将三聚磷酸锌、磷酸铝加入亚麻籽油、桐油中，以800转/分钟高速分散转速，分散搅拌10分钟；依次加入58号全精炼石蜡、85号微晶蜡、N油酰肌氨酸十八胺盐、羊毛脂，高速搅拌转速1200转/分钟，搅拌60min；再加入异辛酸钴、硫代二丙酸的二烷基酯、聚甲基三乙氧基硅烷，高速搅拌转速800转/分钟，搅拌30分钟。

表1实施例防腐蜡组合物性能指标

实施例2：

防腐蜡中各组成物质量分数：蜡质材料为聚乙烯蜡3.0％，蒙坦蜡8.8％，植物油脂为大豆油10.2％，聚合葵花籽油3.6％，防锈颜料为磷酸锶铝盐6.8％，氧化锆2.2％，油溶性防锈添加剂为羊毛脂镁皂3.5％，二壬基萘磺酸锌6.0％，基础油为26号白矿油43％，500SN 10.9％，催干剂为环烷酸钴0.8％，干燥控制剂为二叔丁基对甲酚0.2％，硅烷偶联剂为氨丙基甲基二乙氧基硅烷1.0％。

防腐蜡组合物的制备：

将磷酸锶铝盐，氧化锆加入大豆油，聚合葵花籽油中，以1000转/分钟，分散搅拌30分钟；依次加入聚乙烯蜡、蒙坦蜡、羊毛脂镁皂、二壬基萘磺酸锌，高速搅拌转速1500转/分钟，搅拌1.5h；再加入环烷酸钴、二叔丁基对甲酚、氨丙基甲基二乙氧基硅烷，高速搅拌转速1200转/分钟，搅拌50分钟。

表2实施例2防腐蜡组合物性能指标

实施例3：

防腐蜡中各组成物质量分数：蜡质材料为季戊四醇异辛酸酯镁皂2.0％，70号微晶蜡5.8％，植物油脂为吹制亚麻油6.3％，大豆油2.6％，防锈颜料为正磷酸锌铝5.5％、磷酸锶铝盐3.1％，油溶性防锈添加剂为高碱值磺酸盐6.7％，氧化石油脂2.2％，基础油为26号己二酸酯51.35％，150BS 16.0％，催干剂为异辛酸锆0.1％、稀土钴锆盐0.2％，干燥控制剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05％、三壬基化苯基亚磷酸酯0.3％，硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷0.8％。

防腐蜡组合物的制备：

将磷酸锶铝盐，正磷酸锌铝加入吹制亚麻油，大豆油中，以900转/分钟，分散搅拌60分钟；依次加入季戊四醇异辛酸酯镁皂、70号微晶蜡、高碱值磺酸盐、氧化石油脂、己二酸酯、150BS，高速搅拌转速1400转/分钟，搅拌150h；再加入异辛酸锆、稀土钴锆盐、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三壬基化苯基亚磷酸酯、3-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌转速1000转/分钟，搅拌120分钟。

表3实施例3防腐蜡组合物性能指标

表4几种防锈蜡性能对比