专利名称：一种耐蚀性能提高了的金属防腐涂料的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种防腐涂料，该防腐涂料具有极佳的环境友好性。
背景技术：
由于锌的电极电位较负，当其与电位较正的金属接触时，自身会首先发生腐蚀而保护电位较正的金属。因此，锌粉作为一种高效防腐填料被人们用在各类涂镀层中。
如CN1357581A所公开的《加油管总成的防腐蚀抗静电方法及其配套涂料》，该专利以环氧树脂作为基料、锌粉作为主要填料、非酮亚胺作为交联剂，并添加吸水剂，配制的涂料具有很好的耐蚀性和稳定性，但该专利涂料只有厚度达到50μm左右才具有优异的耐蚀性，而且该专利涂料很难制备薄涂层如小于5μm，这使得其在一些领域如紧固件行业的应用受到限制。另外该专利涂料属于溶剂型涂料，会对环境造成污染。
如CN1422909A所公开的《水性无机双组分富锌涂料的制造方法及该涂料》，该涂料以硅溶胶、硅酸锂作为黏结剂，按照该专利制造的涂料具有优异的防腐性能，但是涂层涂覆厚度一般都超过50μm，这使得其在一些领域如紧固件行业的应用受到限制，同时该专利中两组分混合后，在8小时甚至更短时间内，如果涂料没有进行涂装就可能失效。
如CN1323860A所公开的《非电解性金属防腐涂料》，该涂料以鳞片状锌粉和铝粉，有机还原剂、表面活性剂以及铬盐配制涂料，该涂料虽然具有很好的耐蚀能力和优异的稳定性，但是由于六价铬属于重污染物质，不利于环境保护。
发明内容
为了解决现有技术中，涂料混合物的耐蚀性能以及环境友好性问题，本发明的目的是提供一种耐蚀性能提高了的金属防腐涂料，并是具有高耐蚀性和优异环境保护性的锌粉涂料。
为了实现上述目的，本发明采取下述技术方案一种耐蚀性能提高了的金属防腐涂料，该涂料是由下述含量的组分所组成金属粉末为23-32重量％，其中，锌粉和铝粉均为片状，片径小于20μm，锌粉和铝粉重量比例为4∶1～12∶1，并且钛粉为粒状，粒径小于2μm，钛粉占金属粉末总量的1-6.5重量％；成膜助剂为1-5％；助溶剂为4-9重量％；表面活性剂为0.8-2.2重量％；偶联剂为3.2-10.2重量％；防腐剂为0.2-1.2重量％；热固性树脂为0.5-15重量％；增稠剂为0.08-0.3重量％；去离子水为余量。
另一种耐蚀性能提高了的金属防腐涂料，该涂料是由下述含量的组分所组成金属粉末为23-32重量％，其中，锌粉和铝粉均为片状，片径小于20μm，锌粉和铝粉重量比例为4∶1～12∶1，并且钛粉为粒状，粒径小于2μm，钛粉占金属粉末总量的1-6.5重量％；成膜助剂为1-5％；助溶剂为4-9重量％；表面活性剂为0.8-2.2重量％；偶联剂为3.2-10.2重量％；防腐剂为0.2-1.2重量％；硫代羰基化合物为0.1-2重量％，其中，硫代羰基化合物为硫脲、烷基硫脲和硫代乙酰胺中的一种或多种；热固性树脂为0.5-15重量％；增稠剂为0.08-0.3重量％；去离子水为余量。
上述两种耐蚀性能提高了的金属防腐涂料区别和已有技术的区别特征在于本发明的金属防腐涂料添加了超细钛粉，在涂料中添加鳞片状锌粉和铝粉可以增强涂层耐蚀性能。
第二种耐蚀性能提高了的金属防腐涂料与第一种耐蚀性能提高了的金属防腐涂料相比，第二种耐蚀性能提高了的金属防腐涂料增加了硫代羰基化合物，可以进一步增强涂层的耐蚀性能。
在本发明的金属防腐涂料中的组分具体说明如下
所述金属粉末为锌粉、铝粉和钛粉，其中锌粉和铝粉为片状(片径小于20μm)，锌粉和铝粉重量比例可以为4∶1直至12∶1，其中钛粉为粒状(粒径小于2μm)，钛粉占金属粉末总重量的1％-6.5％，金属粉末的作用是通过阴极保护作用以及物理屏蔽作用来提高涂层耐蚀性，其总量在涂料中所占比例为23-32重量％。
所述成膜助剂可以使用公知的成膜助剂，优选的成膜助剂为乙二醇醚或乙二醇醚酯类、丙二醇醚或丙二醇醚酯类、200号溶剂油或2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯中的一种或多种，其总量在涂料中所占比例为1-5重量％。
所述助溶剂可以使用公知的助溶剂，优选的助溶剂为醇类如异丙醇、叔丁醇、乙二醇及其醚类或丙二醇及其醚类中的一种或多种，助溶剂是在涂层固化时提高成膜性能，其总量在涂料中所占比例为4-9重量％。
所述表面活性剂可以使用公知的表面活性剂，优选的表面活性剂为脂肪酸类聚氧乙烯醚、烷基苯酚环氧乙烷缩合物和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种，表面活性剂作用是提高金属粉术在溶剂中的分散能力，其总量在涂料中所占比例为0.8-2.2重量％。
所述偶联剂可以使用公知的偶联剂，优选的偶联剂为酞酸酯类偶联剂，如螯合100型的β-烷氧乙羧基二(焦磷酸二辛酯)钛，三乙醇胺酞酸酯等，也可以是硅烷类偶联剂，如γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷等，偶联剂作用是提高金属粉末在溶剂中的分散能力以及增强金属粉末和基材的附着力，在涂料中所占比例为3.2-10.2重量％。
所述防腐剂可以使用公知的防腐剂，优选的防腐剂是无机盐类如磷酸铵，植酸根、硝酸根、碳酸根或亚硫酸根的碱金属或碱土盐中一种或多种，防腐剂的作用是通过增强锌粉之间以及锌粉和基体的螯合作用，从而提高涂层的附着力和耐蚀性能，其总量在涂料中所占比例为0.2-1.2重量％。
所述硫代羰基化合物为硫脲、烷基硫脲和硫代乙酰胺中的一种或多种，硫代羰基化合物的作用是对金属粉末表面钝化，增强涂层耐蚀性能，其总量在涂料中所占比例为0.1-2重量％。
所述热固性树脂可以使用公知的热固性树脂，优选的热固性树脂为水溶性聚丙烯酸树脂、水溶性有机硅树脂和水溶性环氧树脂中的一种或多种，热固性树脂的作用是增强金属粉末在溶剂中的分散性并也提高锌粉之间以及锌粉和基材之间的附着力，其总量在涂料中所占比例为0.5-15重量％。
所述增稠剂可以使用公知的增稠剂，优选的增稠剂为纤维素类，如羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素，也可以是其它类型的增稠剂，增稠剂的作用是调节涂料的黏度以适合涂装，在涂料中所占比例为0.08-0.3重量％。
涂料余下部分为去离子水。
为了配制本发明的一种稳定性改善了的防腐涂料，可以将本发明的防腐涂料中的各个组分分成A、B两种组分，即本发明的涂料是由下述A、B两种组分配制而成。组分A包括金属粉末、成膜助剂、助溶剂、表面活性剂、含硫代羰基化合物(第二种稳定性改善了的金属防腐涂料)、偶联剂、防腐剂。B组分包括去离子水、热固性树脂、增稠剂。
本发明制作工艺是首先将成膜助剂、助溶剂、表面活性剂、硫代羰基化合物(第二种稳定性改善了的金属防腐涂料)，偶联剂、防腐剂按比例混合好，适当搅拌使各组分混合均匀后，边搅拌边将金属粉末添加到上述混合物中，继续搅拌至各组分完全分散均匀，即制得组分A。按比例取增稠剂和热固性树脂添加到去离子水中，搅拌使其混合均匀，为使混合物迅速达到均匀一致，可以将去离子水加热到50℃左右然后再添加增稠剂和热固性树脂，也可以通过添加弱酸性物质，如硼酸，调节去离子水的PH值至6-8之间，以上即制得组分B。使用时，在搅拌情况下，将组分B慢慢添加到组分A，搅拌10小时以后即可直接涂覆到金属表面，涂层可以直接在300℃左右烘烤30分钟左右固化，但为获得更好的涂层性能推荐首先在180℃左右烘10分钟左右，然后再在300℃左右烘烤15分钟固化，以上操作即可在金属表面形成高耐蚀性防腐涂层。
本发明优点1、本发明添加了硫代羰基化合物，硫化物具有很强的氧化性，当其吸附在金属表面，可以对金属表面起到钝化作用。硫化物和锌会发生部分反应而在锌粉表面生成稳定的ZnS膜，这层膜可以明显延长涂层出白锈时间，进而增强涂层的耐蚀性能。
2、本发明添加了超细钛粉，在涂料中添加鳞片状锌粉和铝粉可以增强涂层耐蚀性能，已为公众所知。然而这样制备的涂层在高倍数显微镜下可以观察到有很多空隙，这些空隙降低了涂层抗腐蚀性介质的渗透性。钛在空气中极易氧化，因此很难将其单质制备成超细粒径粉末。本发明人发现目前已有工艺可以制备出超细粒径金属钛粉末，将这种超细金属钛粉添加到涂料中，可以有效降低空隙率，从而增强涂层的耐蚀性能。涂层厚度不低于25μm时，其抗中性盐雾时间超过500小时。
3、本发明选用了一种热固性树脂，在常温下具有稳定的存储性能，不会和组分中其它成分发生不良反应，这种热固性树脂明显改善涂料的存储稳定性，可以将常规的富锌涂料由大约8小时的使用寿命延长到48小时甚至更长。
4、本发明制造的涂料在金属表面形成的涂层最薄可以是5μm，甚至更低，而且具有优异的耐腐蚀性能，比如厚度仅为5μm的涂层，耐中性盐雾试验可以超过240小时，因此可以应用在紧固件、刹车盘以及所有涉及防腐要求的零件上。
具体实施例方式
实施例一首先准确称量1.43克乙二醇乙醚醋酸酯、4.5克异丙醇和1.8克烷基苯酚环氧乙烷缩合物混合均匀，在搅拌情况下依次缓慢加入1.8克烷基硫脲、10.1克β-烷氧乙羧基二(焦磷酸二辛酯)钛，充分搅拌后制得液态混合物，再将18.62克片状锌粉、4.2克片状铝粉、1.48克粒状钛粉以及1.16克植酸钠加入上述混合物中，继续搅拌2小时以上至各组分完全分散均匀，即制得组分A。称54.03克的去离子水，加热到50℃，依次加入0.28克的羟乙基纤维素和0.6克的水溶性环氧树脂，充分搅拌直至混合均匀，即制得组分B。
在搅拌情况下，将组分B慢慢添加到组分A，搅拌10小时以后制得浆液，进行涂覆操作，涂层直接在300℃左右烘烤30分钟左右固化，但为获得更好的涂层性能推荐首先在180℃左右烘10分钟左右，然后再在300℃左右烘烤15分钟固化，以上操作即可在金属表面形成高耐蚀性防腐涂层。该防腐涂层用胶带法测附着力可以达到5级，涂层厚度5μm时，中性盐雾试验出现红锈时间超过240小时。
实施例二首先准确称量1.2克2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯、0.8克200号溶剂油、6.3克乙二醇和1.47克脂肪酸类聚氧乙烯醚混合均匀，在搅拌情况下依次缓慢加入0.9克硫代乙酰胺、7.26克N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，充分搅拌后制得液态混合物，再将25.8克片状锌粉、3.2克片状铝粉、0.36克粒状钛粉以及0.8克磷酸铵加入上述混合物中，继续搅拌2小时以上至各组分完全分散均匀，即制得组分A。称49.63克的去离子水，添加0.2克的硼酸搅拌直完全溶解，调整PH值约为6.8，然后依次加入0.08克的甲基羟丙基纤维素和2.2克的水溶性有机硅树脂，充分搅拌直至混合均匀，即制得组分B。使用时，在搅拌情况下，将组分B慢慢添加到组分A，搅拌10小时以后即可供涂覆使用。
将上述混合好的涂层在25℃密封静置48小时后，按实施例一所述方法进行涂覆制备涂层。所得涂层用胶带法测附着力依然可以达到4.5级，涂层厚度25μm时，中性盐雾试验出现红锈时间超过500小时。
实施例三首先准确称量4.78克乙二醇乙醚、4.7克异丙醇、4克丙二醇和1.1克壬基酚聚氧乙烯醚混合均匀，在搅拌情况下缓慢加入4.1克三乙醇胺酞酸酯，充分搅拌后制得液态混合物，再将28.3克片状锌粉、2.6克片状铝粉、0.8克粒状钛粉以及0.4克碳酸钙加入上述混合物中，继续搅拌2小时以上至各组分完全分散均匀，即制得组分A。称44.29克的去离子水和0.45克的硼酸，加热到50℃使其完全溶解，依次加入0.13克的羟乙基纤维素和4.8克的水溶性丙烯酸树脂，充分搅拌直至混合均匀，即制得组分B。使用时，在搅拌情况下，将组分B慢慢添加到组分A，搅拌10小时以后即可供涂覆使用。
按实施例一所述方法涂覆制备涂层，所得涂层用胶带法测附着力可以达到4.5级，涂层厚度10μm时，中性盐雾试验24小时后出现白锈，360小时以后仍未出现红锈。
实施例四按实施例三方法配制组分A和组分B，不同的是在配制组分A时，在添加金属粉末之前添加0.2克硫脲，而去离子水为44.09克，其他均同于实施例三。
按实施例一所述方法涂覆制备涂层，该防腐涂层用胶带法测附着力可以达到4.5级，涂层厚度10μm时，中性盐雾试验72小时后才出现少量白锈，360小时后仍未出现红锈。
权利要求
1.一种耐蚀性能提高了的金属防腐涂料，其特征在于该涂料是由下述含量的组分所组成金属粉末为23-32重量％，其中，锌粉和铝粉均为片状，片径小于20μm，锌粉和铝粉重量比例为4∶1～12∶1，并且钛粉为粒状，粒径小于2μm，钛粉占金属粉末总量的1-6.5重量％；成膜助剂为1-5％；助溶剂为4-9重量％；表面活性剂为0.8-2.2重量％；偶联剂为3.2-10.2重量％；防腐剂为0.2-1.2重量％；热固性树脂为0.5-15重量％；增稠剂为0.08-0.3重量％；去离子水为余量。
2.一种耐蚀性能提高了的金属防腐涂料，其特征在于该涂料是由下述含量的组分所组成金属粉末为23-32重量％，其中，锌粉和铝粉均为片状，片径小于20μm，锌粉和铝粉重量比例为4∶1～12∶1，并且钛粉为粒状，粒径小于2μm，钛粉占金属粉末总量的1-6.5重量％；成膜助剂为1-5％；助溶剂为4-9重量％；表面活性剂为0.8-2.2重量％；偶联剂为3.2-10.2重量％；防腐剂为0.2-1.2重量％；硫代羰基化合物为0.1-2重量％，其中，硫代羰基化合物为硫脲、烷基硫脲和硫代乙酰胺中的一种或多种；热固性树脂为0.5-15重量％；增稠剂为0.08-0.3重量％；去离子水为余量。
全文摘要
一种耐蚀性能提高了的金属防腐涂料，该涂料是由下述含量的组分所组成金属粉末为23－32重量％，其中，锌粉和铝粉均为片状，片径小于20μm，锌粉和铝粉重量比例为4∶1～12∶1，并且钛粉为粒状，粒径小于2μm，钛粉占金属粉末总量的1－6.5重量％；成膜助剂为1－5％；助溶剂为4－9重量％；表面活性剂为0.8－2.2重量％；偶联剂为3.2－10.2重量％；防腐剂为0.2－1.2重量％；热固性树脂为0.5－15重量％；增稠剂为0.08－0.3重量％；去离子水为余量。还可以含有硫代羰基化合物为0.1－2重量％。本发明的涂料具有高耐蚀性和优异环境保护性的锌粉涂料。
文档编号C09D5/08GK1670089SQ20051006941
公开日2005年9月21日 申请日期2005年4月29日 优先权日2005年4月29日
发明者程学群, 张宏伟 申请人:北京永泰和金属防腐技术有限公司