一种水溶性防锈绝缘漆及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及防锈漆技术，尤其涉及一种水溶性防锈绝缘漆及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展，钢铁的用量及其表面腐蚀所引起的损失与日俱增。据统计，我国每年由于金属腐蚀而造成的经济损失高达10亿~150亿元人民币，因此，需要大量的钢铁表面防锈漆。目前，国内使用的防锈漆主要是以石油和苯类溶剂为稀料、醇酸和酚醛树脂为基料的溶剂型铁红防锈漆。这种防锈漆不仅成本高，而且有毒，易燃，仅有单一的防锈功能，使用前需进行繁重的人工除锈，前处理麻烦。
[0003]另一方面随着航空、航天、电子和核能等高新技术工业的发展，对漆和涂料的耐热性、绝缘性要求也会越来越高，目前采用的耐高温绝缘漆和涂料品种绝缘耐热效果很好，但是均不具有防锈功能，因此，开发新型防锈绝缘漆和涂料是完全有必要的，而且具有深远的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，针对现有兼具绝缘、防锈功能的漆处于空白的的问题，提出一种水溶性防锈绝缘漆，该防锈漆配方科学合理，能以水取代石油和苯类作溶剂，并具有绝缘、防锈双重功能。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种水溶性防锈绝缘漆，由重量配比如下的各组分组成:
防锈基料18-25份；
绝缘基料20-30份；
锈转化剂2-4份；
钝化防腐剂2-3份；
催干剂0.5-0.9份；
助剂1.3-1.6份；
颜料填料20-30份；
水30-40份；
其中，所述防锈基料为无皂水性丙烯酸酯、环氧树脂和聚氨酯的混合物；
所述绝缘基料为桐油；
所述锈转化剂由云母氧化铁和磷酸组成，所述磷酸为含量为85 %的工业盐酸，所述云母氧化铁和磷酸的重量比为1:1-1.5。
[0006]铁锈的主要成分为Fe2O3和FeO，它们在磷酸的作用下均转化为一层可防锈的致密磷化膜〔Fe3 ( PO4 ) 2〕，然后磷酸进一步与锈底层的铁作用，也生成一层致密磷化膜，与上面的锈转化磷化膜溶为一体，从而使原松锈层变成致密的磷化膜层而牢牢地渗附于钢铁表面。其附着力和防锈性远比人工除锈要好(因人工除锈无致密锈转化层)。
[0007]云母氧化铁:主要成分是a - Fe2O3，是一种以天然矿石制成的颜料，具有云母状片状结构，而称为云母氧化铁。其Fe2O3含量可达92%以上，带红相的灰色粉末，颗粒直径在5?100微米，是一种较粗的颜料。它既有氧化铁红的优点，又利用其片状结构，配制成防锈漆。由于薄片紧密排列，有物理性的阻隔作用，提高了防锈性能。以云母氧化铁制成的油漆有以下特点:有良好的形成膜；优良的附着力和连接特性；抗大气污染和紫外光，无辐射；极佳的耐久性；容易表成厚膜等。
[0008]进一步地，水溶性防锈绝缘漆，由重量配比如下的各组分组成:
防锈基料18-25份；
绝缘基料20-30份；
锈转化剂2.5-3份；
钝化防腐剂2-3份；
催干剂0.5-0.6份；
助剂1.3-1.5份；
颜料填料20-30份；
水30-40份。
[0009]进一步地，所述无皂水性丙烯酸酯、环氧树脂和聚氨酯的摩尔比为1:2:0.5-3ο
[0010]进一步地，钝化防腐剂由重量配比为2:1的磷酸锌和铬酸锌组成，由于它们具有优良的防腐、防锈性，且与上述磷化膜有较好的互溶性和附着力，从而进一步增强了原磷化膜的防腐性和防锈性，使漆膜具有更好的钝化和防锈性。
[0011]进一步地，所述催干剂为环烷酸稀土。
[0012]进一步地，所述助剂包括丙二醇、乳化分散剂吐温-80、消泡剂磷酸三丁醋和防沉剂膨润土。主要作用是提高该漆的生产施工性和贮存稳定性。在机械分散过程中，颜料颗粒在体系内处于高度分散状态.其表面能相当大，趋于相互结合而导致凝聚结块，如何使颜料分散体系在相当长时间内处于相对稳定状态，分散剂将发挥重要作用，本发明采用乳化分散剂吐温-80。
[0013]进一步地，所述填料由氧化锌、磷酸锌、氧化铁红和滑石粉组成，主要作用是提高该漆的遮盖力、防腐性及外观装饰性。颜料的加入能提高涂层的抗渗透性，颜料粒子不透水，它能填充管孔，延长渗透及基体的路程。涂层中颜料小于临界颜料体积浓度时，水通过颜料之间的粒子的基料渗透，大于此浓度时便很快地通过颜料粒子之间的空隙扩散，故色漆的水渗透性决定于颜料的品种、用量、分散度和粒子的几何形状。此外颜料-高聚物、颜料-高聚物-水、高聚物-基体之间的相互反应也对水的渗透有影响。
[0014]选用含丙烯酸等活性基团的水性基础色浆，氧化锌为体质颜料，磷酸锌为活性防锈颜料，亚硝酸钠一苯甲酸钠用作缓蚀剂。色浆中的活性基团可与丙烯酸-环氧树脂-聚氨酯乳液中的活性基团反应，大大增强了漆基的相容性和漆膜的抗渗透性。磷酸锌是一种水合物，无毒无害，具有生成碱式络合物的能力，此络合物可与漆料中的极性基团，如羟基、羧基等进一步络合，生成交联络合物，使颜料一漆料一底材之间形成化学结合而提高涂层的附着力和抗渗性。也能与Fe3+形成配位络合物使金属表面钝化，阻止锈的生成。氧化锌与磷酸锌配合使用可提高磷酸锌的防腐蚀性能，同时还可以起到稳定体系pH的作用。缓蚀是阻止腐蚀的过程，通过缓蚀剂阻抑阳极过程及阴极过程，可以有效地阻止“闪蚀” η(NaNO2): n (C6H5COONa)=1:10 配制成 10 %水溶液，用量约为 0.5 %。
[0015]进一步地，所述氧化锌、磷酸锌、氧化铁红和滑石粉的重量比为1:0.5:0.8:5-10。
[0016]本发明另外一个目的还公开了一种上述水溶性防锈绝缘漆的制备方法，包括以下步骤:
(1)将锈转化剂、钝化防腐剂和颜料填料按照配比混合搅拌均匀后，经砂磨机砂磨至细度小于60 μm;
(2)将水、助剂、防锈基料、绝缘基料、催干剂和步骤(I)所述物料按比例加入分散罐中搅拌均匀，分散均匀即得水溶性防锈绝缘漆。
[0017]进一步地，步骤(I)中研磨细度小于30 μm。
本发明水溶性防锈绝缘漆配方科学、合理，其制备方简单、易行，与现有技术相比较具有以下优点:
(I)本发明兼具防锈和绝缘的功能，弥补了该领域的空白。
[0018](2)本发明将具有不同化学组成和不同性能的高分子材料通过一定手段复合，使之优势互补。具体地，本发明采用无皂水性丙烯酸酯、环氧树脂和聚氨酯复配，结合了三种不同树脂各自的优点，研制出一种经济环保高效的水性防锈绝缘漆，在施工过程中固化时间短(180°C，2min)，漆膜坚硬、柔韧、光亮、丰满、耐磨、附着力强，耐腐蚀性能优异。
[0019](3)防锈漆在长期的贮存过程中，容易产生颜料沉淀结块、催干剂吸附、增稠以及树脂水解等弊病，对本发明防锈漆进行了稳定性试验:取两组样品，一组在室内避光处旋转一年，另一组进行了加速试验，即在5 士 I °C下保持两周，然后将两组试样分别制片进行性能测试，结果表明，两组试样数据基本相同。与未经贮存的漆相比，贮存后漆的粘度由10s下降到90s，干燥时间不变，其他物理机械性能未受影响，因而，可以认为该防锈漆的贮存是稳定的。
[0020](4)冻融稳定性实验，反复冻结、融化20次，漆的各项性能均不受任何影响。实验证明防锈漆的耐冻融性可靠，且冬季冻结后贮存还会延长保质期。
[0021]
【具体实施方式】
[0022]以下结合实施例对本发明进一步说明:
实施例1
本实施例公开了一种水溶性防锈绝缘漆，由重量配比如下的各组分组成:
防锈基料18份；
绝缘基料20份
锈转化剂3份；
钝化防腐剂 2.5份；
催干剂0.6份；
助剂1.5份；
颜料填料20份；
水40份；
其中，所述防锈基料为摩尔比为1:2:2的无皂水性丙烯酸酯、环氧树脂和聚氨酯的混合物；所述绝缘基料为桐油；
所述锈转化剂由云母氧化铁和磷酸组成，所述磷酸为含量为85 %的工业盐酸，所述云