专利名称：一种弹性防锈涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及涂料领域，具体地说是一种用于金属材料的表面处理组合物，即一种高弹性、防锈性能好、贮存稳定性好的弹性防锈涂料。
背景技术：
在含盐的环境如海水或高温/高湿环境中，镀有金属的钢的表面会形成白色的锈迹，导致基材表面明显恶化的外观或防锈能力的降低。
防锈涂料是工业上广泛使用的一种涂料，其主要作用在于防止金属在长期使用过程中受到氧化而生锈。防锈涂料中的防锈颜料组分通常为红丹、铅粉以及锌、铅或钡的铬酸盐。这些颜料都有很强的毒性，在涂料的生产和使用过程中会严重污染环境，损害生产与施下操作人员的身体健康。因此，许多国家都已经通过立法禁止使用含有红丹、铅粉等为防锈颜料组分的涂料生产和使用。目前，人们先后开发出以磷酸锌、磷酸铝、钥酸锌、硼酸钙等防锈颜料组分的防锈涂料，这些涂料具有毒性低的特点，但是防锈效果不好，成膜树脂的展色和稳定性也欠佳。另一方面，国内生产的防锈涂料大多数为溶剂型涂料，其溶剂包括有铁红醇酸、铁红酚醛、铁红环氧醋、铁红环氧、氯磺化聚乙烯等。这些涂料不仅价格昂贵，而且极易污染环境，对人体造成伤害。另外，在防锈涂料的使用过程中，由于温度、湿度的变化容易产生裂缝，从而加速涂料的老化，对金属材料表面难以起到防锈效果。现有的弹性涂料在一定温度范围内能够保持较高的弹性、韧性和伸长率，涂布在金属材料表面形成弹性保护层，当产生裂纹时涂层不会断裂，具有较好的防裂抗渗漏性。但由于目前国内主要采用燃煤发电，空气中二氧化硫含量高，各地区酸雨频发，空气污染严重，造成弹性涂层表面沾污和酸蚀破坏严重，使弹性涂层的装饰性和耐久性大大下降。CN 101402816A公开了一种用于建筑外墙表面保护和装饰的水性弹性涂料。目前的弹性涂料主要着重于解决弹性涂料的耐沾污性，而对耐酸雨和耐老化方面很少涉及。本发明所述涂料中各组分的质量百分含量如下水10-20%，助溶剂2-4%，分散剂O. 5-1. 0%，多功能助剂O. 2-0. 4%，消泡剂O. 2-0. 5%，防腐剂O. 1-0. 2%，防霉防藻剂O. 2-0. 6%，耐酸颜料15-23%，耐酸填料5-18%，氟碳乳液10-15%，丙烯酸弹性乳液30_40%，成膜助剂1_1. 5%，流变助剂O. 3-0. 8%，增稠剂O. 5-1. 0%。该发明在弹性及耐老化方面表现较好，但是在用于金属材料表面时，不能够同时做到防锈。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种用于金属材料的防锈性能好、高弹性的涂料组合物。在本说明书中，术语“金属材料”包括钢、钛、铝、铜板或类似物和通过镀锌、熔融金属喷镀等方法而获得的电镀金属材料。作为钢的例子，有冷轧钢、热轧钢、不锈钢等。
为了获得一种有效的防锈涂层，有下列规定S卩(I)应防止腐蚀性液体的渗入，
(2)防锈膜应与金属基材紧密接触，(3)应使用防锈离子或等效物钝化金属表面，及(4)防锈膜应是防水、防酸和防碱的。作为常规的防锈剂，铬化合物，必须具有优异的钝化性能。这里所说的钝化性能是指金属或金属合金，尽管其环境对它进行化学或电化学激发，仍保持一种惰性状态。为达此目的，本发明采用以下技术方案一种弹性防锈涂料，所述涂料按重量份数包括以下组分
含硫代羰基的化合物12 113
弹性乳液38 95
水分散性二氧化硅6 33
亚硝酸盐I 14
短纤维3~24
纤维素10 19。我们发现可以提高贮存稳定性而不对防锈作用造成负面的影响的办法是在相对大量水分散性二氧化硅的存在下，移除磷酸根离子。在本说明书中，移除或不含主要量的磷酸根离子是指相对于防锈涂料的总量含低于约lOOppm、最好低于50ppm的磷酸根离子。由于硫化物可很容易地被吸附于金属表面，并具有优异的氧化能力，它可给金属表面带来钝化性能。因此，含硫代羰基的化合物，是一种硫化物，它具有对金属材料的防锈效果。当施用防锈涂料时，含硫代羰基化合物中的硫羟基的离子被吸附于如锌或铝金属表面上的活泼位置，藉此发挥防锈作用。而硫原子本质上很容易与锌或铝形成配位键，一种具有硫代羰基的化合物最好同时带有氮或氧离子，由于这种化合物中的氮或氧原子也可以与锌或铝的金属表面形成配位键，因此硫代羰基化合物，特别是同时具有氮和氧原子的硫代羰基化合物，可很容易地与锌或铝的金属表面形成螯合键，藉此使硫代羰基化合物更牢固地吸附在锌的表面上。另外，含硫代羰基的化合物又可作为树脂膜的交联促进剂。这两种机制的协同作用，降低了树脂膜中的微孔数量，并可作为防水和无用离子如氯离子的有效屏障。本发明中的含硫代羰基化合物是指具有硫代羰基的化合物，也包括在水溶液中或者在酸或碱存在时，能够释放含硫代羰基化合物的化合物。所述含硫代羰基的化合物为硫脲或其衍生物、硫代酰胺化合物、硫醛化合物或硫代羟酸化合物中的一种或至少两种的混合物。其重量份数可选择12. 2^112,28^100,40^85,52 74，63 70，67 等。本发明主要成膜物质是指弹性乳液，直接影响涂层的耐久性、弹性和耐沾污性。其重量份数可选择39 93，45 88，51 79，60 70，63等。
水分散性二氧化硅可以进一步提高涂料的耐腐蚀性。除耐腐蚀性外，还可以提高干燥能力、抗磨损能力和膜粘结能力。本发明中的水分散性二氧化硅，通常是指一种因其细粒大小而具有在水中保持稳定分散的能力，而不出现半永久性的沉降的特性。对这种水分散性二氧化硅没有特别的限制，只要它仅含少量的杂质如钠，而且它是弱碱性物质即可。在本发明中，水分散性二氧化硅的重量份数可选择6. 2^32,8^27,12^22, Γ 8,15等。本发明中亚硝酸盐的作用主要是防锈。当亚硝酸盐的量过小时，防锈作用降低；此外，当亚硝酸盐的量过大时，则干燥时，涂层部分结晶而形成白色，并在高湿度下潮解。亚硝酸盐可由本领域技术人员根据实际情况进行选择，主要指亚硝酸钠。其重量份数可选择I. 02 13. 5，3 11,5. 5 8，7 等。 本发明所述短纤维的长度为50 150_，例如50. 2 148_，58 125_，70 112_，86 100mm, 95mm等,进一步优选7(Tl20mm,最优选100mm。短纤维的加入增加了涂料的弹性，提闻了涂料的抗拉能力。本发明所述纤维素为甲基纤维素、羧甲基纤维素或羟乙基纤维素中的一种或至少两种的混合物。羧甲基纤维素(CMC)为无毒无味的白色絮状粉末，性能稳定，易溶于水，其水溶液为中性或碱性透明粘稠液体，可溶于其它水溶性胶及树脂，不溶于乙醇等有机溶齐U。CMC可作为粘合剂、增稠剂、悬浮剂、乳化剂、分散剂、稳定剂、上浆剂等。羟乙基纤维素(HEC)是一种白色或淡黄色，无味、无毒的纤维状或粉末状固体，由碱性纤维素和环氧乙烷(或氯乙醇)经醚化反应制备，属非离子型可溶纤维素醚类。由于HEC具有良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体等特性，已被广泛应用在石油开采、涂料、建筑、医药食品、纺织、造纸以及高分子聚合反应等领域。本发明所述纤维素的重量份数可选择10. 5 18. 6，13 17，15等。一种弹性防锈涂料，所述涂料按重量份数包括以下组分
含硫代羰基的化合物33 80
弹性乳液55 90
水分散性二氧化硅12 23
亚硝酸盐3 11
短纤维8 16
纤维素2~16。本发明所述涂料还包括分散剂、消泡剂、耐酸颜料、耐酸填料及成膜助剂。它们在涂料中的用量虽小，但对涂料的储存、施工及涂膜的外观、耐水性和耐洗刷性均有明显影响。所述的分散剂选用聚羧酸铵盐，能有效地分散无机颜填料，并吸附在颜、填料表面，对亲水的颜、填料进行表面疏水改性，同时与乳液之间有良好的相容性，能有效地提高弹性涂料的抗水性。所述的消泡剂选用矿物油类或有机硅改性矿物油类消泡剂。
所述的耐酸颜料选用金红石型钛白粉，所述的耐酸填料选用沉淀硫酸钡、超细石英粉或长石粉。填料主要起到涂装性能的调整、涂膜性能的改变和进一步降低配方成本的作用。一种弹性防锈涂料，所述涂料按重量份数包括以下组分
含硫代羰基的化合物40 60
弹性乳液63 78
水分散性二氧化硅16-20
亚硝酸盐6 10
短纤维11 15
纤维素5 13
分散剂1~11
消泡剂2 9
耐酸颜料13 30
耐酸填料7 18。作为本发明最优选的技术方案，所述涂料按重量份数包括以下组分含硫代羰基的化合物50
弹性乳液63
水分散性二氧化硅17
亚硝酸盐7
短纤维12
纤维素10
分散剂8
消泡剂6
耐酸颜料22
耐酸填料12本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述涂料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果本发明添加有含硫代羰基化合物和水分散性二氧化硅的防锈涂料，呈现出了显著增强的耐腐蚀性和防锈能力及优异的贮存稳定性。用本发明的以含硫代羰基化合物为基的防锈涂料和添加有水分散性二氧化硅的防锈涂料涂敷的防锈处理的金属材料，在其上面形成了高度防锈的薄膜，可以阻止锈迹的形成。本发明产品在具有优异的防锈能力的同时，更具有良好的弹性性能，能够使涂料在抗裂化方面更加优异。另外，还具备耐久性、耐酸雨性和耐沾污性。下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的权利范围以权利要求书为准。
具体实施例方式为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下实施例I一种弹性防锈涂料，所述涂料按重量份数包括以下组分硫脲113
弹性乳液95
水分散性二氧化硅6
亚硝酸盐14
短纤维3
甲基纤维素IOo实施例2一种弹性防锈涂料，所述涂料按重量份数包括以下组分
1，3-二乙基-2-硫脲12
弹性乳液38
水分散性二氧化硅33
亚硝酸盐I
短纤维24
羟乙基纤维素19实施例3一种弹性防锈涂料，所述涂料按重量份数包括以下组分
硫甲醛80
弹性乳液55
水分散性二氧化桂12
亚硝酸盐11
短纤维16
羧甲基纤维素2实施例4一种弹性防锈涂料，所述涂料按重量份数包括以下组分硫代苯甲酸33
弹性乳液90
水分散性二氧化硅23
亚硝酸盐3
短纤维8
经乙基纤维素16实施例5 一种弹性防锈涂料，所述涂料按重量份数包括以下组分
硫脲60
弹性乳液63
水分散性二氧化硅16
亚硝酸盐10
短纤维15
羧甲基纤维素5
聚羧酸铵盐11
消泡剂2
金红石型钛白粉30
超细石英粉7。实施例6一种弹性防锈涂料，所述涂料按重量份数包括以下组分I，3-二乙基-2-硫脲40
弹性乳液78
水分散性二氧化桂20
亚硝酸盐6
短纤维11
甲基纤维素13
聚羧酸铵盐I
消泡剂9
金红石型钛白粉13
长石粉18实施例7一种弹性防锈涂料，所述涂料按重量份数包括以下组分
硫代苯甲酸50
弹性乳液63
水分散性二氧化硅17
亚硝酸盐7
短纤维12
羧甲基纤维素10
聚羧酸铵盐8
消泡剂6
金红石型钛白粉22
沉淀硫酸钡12。将CN 101402816A中公开的技术方案作为本发明的对比实施例对比实施例I涂料配方为200. Og去离子水、30. Og丙二醇、7. Og分散剂SN5027、2. Og多功能助剂ΑΜΡ-95、3· Og消泡剂ΝΧΖ、1· Og卡松防腐剂LXE、2. Og防霉防藻剂R-2000、150. Og金红石型钛白粉、180. Og沉淀硫酸钡、100. Og氟碳乳液、300. Og丙烯酸弹性乳液、10. Og成膜助剂醇酯-12、4. Og流变助剂R-2020、8. Og增稠剂TT-935。在水中依次加入助溶剂、分散剂、多功能助剂、1/2消泡剂、防腐剂、防霉防藻剂、金红石型钛白粉和沉淀硫酸钡，高速分散至细度合格，然后加入氟碳乳液和丙烯酸弹性乳液、1/2消泡剂、成膜助剂、流变助剂和增稠剂，调节至合适粘度，最后得到成品弹性涂料。对比实施例2涂料配方 为:150. Og去离子水、25. Og乙二醇、8. Og分散剂SN5027、2. 5g多功能助剂 AMP-95,3. 5g 消泡剂 DFC165U. 5g BIT 防腐剂 PR0XELAQ、4. Og 防霉防藻剂 R-2000、190. Og金红石型钛白粉、110. Og超细石英粉、125. Og氟碳乳液、350. Og丙烯酸弹性乳液、
12.Og成膜助剂苯甲醇、5. Og流变助剂R-2020、7. Og增稠剂TT-935。制备过程同实施例I。按以下方法分别评价本发明实施例1-5及对比实施例的性能如下(A)防锈能力测试方法(喷盐试验)在35°C，将5%的氯化钠水溶液喷到所涂敷物件的涂装一侧，观察板上出现白色锈迹的时间。测试结果表明，对比实施例在260h时出现白色锈迹，300h后出现一半面积的锈迹。而本发明实施例1-5在300h时均未出现白色锈迹。(B)弹性性能将本发明实施例1-7与对比实施例1，2进行拉拔强度试验，本发明实施例1-7标准养护7天拉拔强度为2. 8兆帕，对比实施例1，2标准养护7天拉拔强度为I. 3兆帕。(C)贮存稳定性测试方法将防锈涂料在恒温箱中40°C下贮存一个月，并以粘度的变化程度为基础，评价贮存稳定性。测试结果表明，对比实施例1，2的粘度变化大于3%，而本发明实施例1-7的粘度变化未超过3%。申请人:声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某组分的具体含量点值，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的数值范围，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些数值范围。
权利要求
1.一种弹性防锈涂料，其特征在于，所述涂料按重量份数包括以下组分含硫代羰基的化合物12 113弹性乳液38 95水分散性二氧化硅6 33亚硝酸盐1~14短纤维3-24纤维素10 19。
2.根据权利要求I所述的涂料，其特征在于，所述涂料中磷酸根离子的量少于lOOppm，进一步优选少于50ppm。
3.根据权利要求I或2所述的涂料，其特征在于，所述含硫代羰基的化合物为硫脲或其衍生物、硫代酰胺化合物、硫醛化合物或硫代羟酸化合物中的一种或至少两种的混合物。
4.根据权利要求1-3之一所述的涂料，其特征在于，所述短纤维的长度为5(Tl50mm，进一步优选70 120mm,最优选100mm。
5.根据权利要求1-4之一所述的涂料，其特征在于，所述纤维素为甲基纤维素、羧甲基纤维素或羟乙基纤维素中的一种或至少两种的混合物。
6.根据权利要求1-5之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料按重量份数包括以下组分含硫代羰基的化合物33 80弹性乳液55-90水分散性二氧化桂12-23亚硝酸盐3 11短纤维8 16纤维素2-16 ο
7.根据权利要求1-6之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料还包括分散剂、消泡剂、耐酸颜料、耐酸填料及成膜助剂。
8.根据权利要求1-7之一所述的涂料，其特征在于，所述的分散剂选用聚羧酸铵盐，所述的消泡剂选用矿物油类或有机硅改性矿物油类消泡剂。
9.根据权利要求1-8之一所述的涂料，其特征在于，所述的耐酸颜料选用金红石型钛白粉； 优选地，所述的耐酸填料选用沉淀硫酸钡、超细石英粉或长石粉中的一种或至少两种的混合物。
10.根据权利要求1-9之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料按重量份数包括以下组分含硫代観基的化合物40 60弹性乳液63-78水分散性二氧化硅16 20亚硝酸盐6 10短纤维I卜15纤维素5 13分散剂I 11消泡剂2 9耐酸颜料13 30耐酸填料7 18;或，所述涂料按重量份数包括以下组分含硫代羰基的化合物50弹性乳液63水分散性二氧化硅17亚硝酸盐7短纤维12纤维素10分散剂8消泡剂6耐酸颜料22耐酸填料1全文摘要
本发明涉及一种弹性防锈涂料。所述涂料按重量份数包括以下组分含硫代羰基的化合物12~113；弹性乳液38~95；水分散性二氧化硅6~33；亚硝酸盐1~14；短纤维3~24；纤维素10~19。本发明产品在具有优异的防锈能力的同时，更具有良好的弹性性能，能够使涂料在抗裂化方面更加优异。
文档编号C09D7/12GK102876231SQ20121031866
公开日2013年1月16日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者胡昌悌 申请人:芜湖县双宝建材有限公司