具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料的制作方法
【专利摘要】一种具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料，该聚氨酯自修复带锈涂料由合成树脂、酸性组合物、助剂、溶剂和固化剂等组成。其制备方法：利用偶联剂进行酸性组合物包膜处理，再由包膜酸性组合物制备聚氨酯自修复带锈涂料。本发明制得的包膜完整的酸性组合物在聚氨酯涂料中有很好地分散性和相容性，解决了直接加入不包膜的酸性组合物由于它们的溶解度高而引起涂层起泡的难题，酸性组合物在涂层与基材界面有水的情况下会缓慢释放，对锈层产生转化作用，然后形成稳定的锈层产物；对无锈蚀的钢铁产生磷化作用和自修复作用。本发明涂料具有非常强的锈层转化和稳定能力，可广泛应用于难以完全清除锈层的钢结构部位的防腐蚀施工。
【专利说明】具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料
[0001]【技术领域】
本发明涉及一种具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料，属涂料【技术领域】。
[0002]【背景技术】
磷酸和单宁酸是环保型带锈涂料的一种重要成分。如中国专利CN1084906公开了一种水性带锈防腐涂料，其组分包括合成树脂乳液、转锈稳锈剂、渗透除油剂、磷化钝化剂、水，其中转锈稳定剂是草酸、酒石酸、丹宁酸、磷酸。中国专利CN1052317公开了一种水性带锈涂料，由合成树脂乳液、转化剂、增稠剂、成膜助剂、冻融稳定剂及其他助剂组成，其中转化剂是单宁酸或没食子酸。由此看到磷酸和单宁酸主要用于水性带锈涂料中，不适宜用于溶剂性涂料。这是因为磷酸中的水分与溶剂型涂料成膜物质不相容，另外直接在溶剂型涂料中加入磷酸和单宁酸会使涂层严重起泡，造成涂层的保护作用丧失。
[0003]
【发明内容】
本发明的目的是，为了能够把磷酸和单宁酸更好用于溶剂型涂料中，解决酸性化合物与溶剂型涂料成膜物质的相容性问题；同时也为了解决了它们由于溶解度大而引起涂层起泡的难题，本发明提出一种具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料。
[0004]实现本发明的技术方案是，本发明在聚氨酯涂料中加入包膜后的酸性组合物，形成能阻碍腐蚀介质渗透的聚氨酯自修复带，从而获得具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料。
[0005]本发明具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料由以下两组分构成: 组分一包括以下组分和含量(按质量份计):
合成树脂50~80 ;
助剂0.5~5 ;
酸性组合物0.5~15 ;
颜料I~25 ;
溶剂20~50 ;
组分二包括以下组分和含量(按质量份计):
溶剂O~75 ;
固化剂25~100 ；
组分一与组分二的配比为(100:1)~(100:80)；
所述的酸性组合物是酸性无机物与有机酸的混合物。酸性无机物是偏磷酸、磷酸二氢盐。偏磷酸与磷酸二氢盐的质量比为(1:0.1)~(1:10);磷酸二氢盐如磷酸二氢铝、磷酸二氢锌、磷酸二氢锰、磷酸二氢钡、磷酸二氢铵等。有机酸是植酸、单宁酸之一或它们的混合物。酸性无机物与有机酸的质量比为(1:0.1)~(1:10)。
[0006]所述的酸性组合物是偶联剂包膜处理的酸性组合物。所述的偶联剂是硅烷偶联齐?。硅烷偶联剂包括乙烯基类、氯烃类、氨烃基类、聚氨酯烃基、甲基丙烯酰氧烷基类、含硫烃基类等，商品牌号如 WD-26、A150、WD-50、KH550、WD-60、KH560、WD70、KH570 等。[0007]合成树脂为羟基丙烯酸树脂或羟基聚酯树脂之一或它们的混合物。可以选自长兴化学工业股份有限公司的ETERAC 7307-2-PM-70、ETERAC 7328-S-50、ETERAC7331-1-XS-70、ETERAC7331-2-X-70。
[0008]固化剂为异氰酸酯类固化剂，如日本三井武田化学株式会社的D-170N、D-170HN、D-172N、D-177N 等。
[0009]颜料是钛白、铁黄、酞菁绿、群青、氧化锌、锌白等。
溶剂是制备聚氨酯涂料中常用的溶剂，如甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、甲乙酮、二甲基甲酰胺等。
[0010]所述助剂是涂料常用的分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂。分散剂如BYK公司的Disperbyk?_110、Disperbyk?_170、Disperbyk?_171、Disperbyk?_174。消泡剂如楠木化成株式公社的 0X-60、0X-88M、0X-70、#1950、#1951。流平剂如 Tego 化工公司的 Glide 100、Glide ZG 400、Glide 406、Glide 410。防沉剂如有机改性膨润土类，如台湾德谦贸易股份有限公司的 VISCOGEL B4, VISCOGEL ED。
[0011]本发明具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料的制备方法，其过程如下:
(I)包膜酸性组合物的制备
在反应釜中加入溶剂 ，再加入0.3%~?%溶剂质量的合成树脂，均匀混合后，加入2%~?Ο%溶剂量的酸性组合物，在50(Tl500rpm下搅拌0.2^1h,然后研磨2~12h，测试细度≤40Mm后取出基料，按合成树脂与固化剂的质量比为(100:10)~(100:80)加入固化剂，在50(Tl500rpm下搅拌0.2~lh。然后在6(T80°C温度中反应2~5h，冷却后离心得到的固体进行溶剂清洗，经6(T8(TC喷雾干燥、气流粉碎，得到包膜酸性组合物。
[0012](2)上述包膜酸性组合物加入到合成树脂、助剂、颜料和溶剂中，分散研磨，得到聚氨酯自修复带锈涂料组分一；
(3)聚氨酯自修复带锈涂料的组分二只需把固化剂用溶剂溶解即可；将组分二加入组分一中，常温下固化I~7天形成聚氨酯自修复带锈涂层。
[0013]本发明的有益效果是，本发明可得到一种包膜完整的酸性组合物；包膜酸性组合物在聚氨酯涂料中有很好地分散性和相容性，解决了直接加入不包膜的酸性组合物由于它们的溶解度高而引起涂层起泡的难题，酸性组合物在涂层与基材界面有水的情况下会缓慢释放，对锈层产生转化作用，然后形成稳定的锈层产物；对无锈蚀的钢铁产生磷化作用和自修复作用。另外，该聚氨酯自修复带锈涂料有良好的贮存稳定性。
[0014]本发明制备方法适用于具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料的规模化生产；本发明聚氨酯自修复带锈涂料产品可广泛应用于难以完全清除锈层的钢结构部位的防腐蚀施工。
【具体实施方式】
[0015]包膜酸性组合物的制备:
在反应釜中加入溶剂，再加入0.6%溶剂质量的ETERAC 7307-2-PM-70树脂，均匀混合后，加入2%溶剂量的偏磷酸、1%溶剂量的磷酸二氢锌、1%溶剂量的植酸，在600rpm下搅拌
0.3h，然后研磨4h，测试细度<40Mm后取出基料，再加入0.3%溶剂质量的172N固化剂，在1000rpm下搅拌0.5h。然后在70°C反应3h，冷却后离心得到的固体进行溶剂清洗、70°C喷雾干燥、气流粉碎，得到包膜酸性组合物。
[0016]聚氨酯自修复带锈涂料的制备:
比较例1:
在容器中加入64kg ETERAC 7307-2-PM-70树脂，然后在搅拌状态下加入0.5kgDisperbyke-110分散剂、0.5kg VISCOGEL ED防沉剂、14.5kg甲乙酮、没有包膜处理的5.5kg酸性组合物(2.75kg偏磷酸、1.375kg磷酸二氢锌、1.375kg植酸)和15kg钛白粉中，搅拌40分钟，再把这些树脂混合物进行研磨，得到聚氨酯自修复带锈涂料的组分一；在另外的容器中把50kg 172N固化剂溶解在50kg醋酸丁酯中，制成聚氨酯自修复带锈涂料的组分二 ；按组分一:组分二 =100:65的比例把组分二加入到组分一中，常温下固化7天形成聚氨酯自修复带锈涂层。
[0017]实施例1:
在容器中加入64kg ETERAC 7307-2-PM-70树脂，然后在搅拌状态下加入0.5kgDisperbyke-1lO分散剂、0.5kg VISCOGEL ED防沉剂、14.5kg甲乙酮、5.5kg上述包膜酸性组合物和15kg钛白粉，搅拌40分钟；再把这些树脂混合物进行研磨，得到聚氨酯自修复带锈涂料的组分一；在另外的容器中把50kg 172N固化剂溶解在50kg醋酸丁酯中，制成聚氨酯自修复带锈涂料的组分二 ；按组分一:组分二 =100:65的比例把组分二加入到组分一中，常温下固化7天形成聚氨酯自修复带锈涂层。
[0018]实施例2:
在容器中加入64kg ETERAC 7307-2-PM-70树脂，然后在搅拌状态下加入0.5kgDisperbyke-1lO分散剂、0.5kg VISCOGEL ED防沉剂、18.8kg甲乙酮、1.2kg上述包膜酸性组合物和15kg钛白粉，搅拌40分钟；再把这些树脂混合物进行研磨，得到聚氨酯自修复带锈涂料的组分一；在另外的容器中把50kg 172N固化剂溶解在50kg醋酸丁酯中，制成聚氨酯自修复带锈涂料的组分二 ；按组分一:组分二 =100:65的比例把组分二加入到组分一中，常温下固化7天形成聚氨酯自修复带锈涂层。
[0019]实施例3:
在容器中加入64kg ETERAC 7307-2-PM-70树脂，然后在搅拌状态下加入0.5kgDisperbyke-1lO分散剂、0.5kg VISCOGEL ED防沉剂、7kg甲乙酮、13kg上述包膜酸性组合物和15kg钛白粉，搅拌40分钟；再把这些树脂混合物进行研磨，得到聚氨酯自修复带锈涂料的组分一；在另外的容器中把50kg 172N固化剂溶解在50kg醋酸丁酯中，制成聚氨酯自修复带锈涂料的组分二 ；按组分一:组分二 =100:65的比例把组分二加入到组分一中，常温下固化7天形成聚氨酯自修复带锈涂层。
[0020]盐雾试验:
本发明利用盐雾试验来评价涂层的防腐蚀性能。盐雾试验依据国家标准GB/T1771-2007进行，采用连续喷雾方式。溶液为5%NaCl (质量百分比)溶液，试验温度为35±2°C。涂层制备利用空气喷涂方法把涂料喷涂到在户外暴晒6个月后除去浮锈的150_X 75 mm X 3 mm的Q235钢板上，常温干燥7天后进行封边，然后进行200小时盐雾试验。涂层干膜厚度为150 土 10
[0021]表1为涂层盐雾试验结果，涂层起泡情况表明在涂层中加入本发明包膜酸性组合物比加入没有包膜处理的酸性组合物具有更好的保护性能。
[0022]表1涂层耐盐雾试验结果
【权利要求】
1.一种具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料，其特征在于，所述的聚氨酯自修复带锈涂料由以下两组分构成； 组分一包括以下组分和含量(按质量份计): 合成树脂50~80 ; 助剂0.5~5 ; 酸性组合物0.5~15 ; 颜料I~25 ; 溶剂20~50 ; 组分二包括以下组分和含量(按质量份计):溶剂O~75 ; 固化剂25~100 ； 组分一与组分二的配比为(100:1)~(100:80)。
2.根据权利要求1所述的具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料，其特征在于，所述酸性组合物是酸性无机物与有机酸的混合物，酸性无机物与有机酸的质量比为(I:0.1)~(1:10)。
3.根据权利要求2所述的具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料，其特征在于，所述酸性无机物是偏磷酸、磷酸二氢盐，偏磷酸与磷酸二氢盐的质量比为(1:0.1)~(I:10);有机酸是植酸、单宁酸之一或它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料，其特征在于，所述酸性组合物是经过偶联剂包膜处理的酸性组合物。
5.根据权利要求4所述的具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料，其特征在于，所述偶联剂是硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1所述的具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料，其特征在于，所述合成树脂为羟基丙烯酸树脂或羟基聚酯树脂之一或它们的混合物。
7.根据权利要求1所述的具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料，其特征在于，所述固化剂为异氰酸酯类固化剂。
8.根据权利要求1所述的具有锈层转化和稳定作用的聚氨酯自修复带锈涂料，其特征在于，所述带锈涂料的制备方法按下列顺序和步骤进行: (1)包膜酸性组合物的制备， 在反应釜中加入溶剂，再加入0.3%~?%溶剂质量的合成树脂，均匀混合后，加入2%~?Ο%溶剂量的酸性组合物，在50(Tl500rpm下搅拌0.2^1h,然后研磨2~12h，测试细度≤40Mm后取出基料，按合成树脂与固化剂的质量比为(100:10)~(100:80)加入固化剂，在50(Tl500rpm搅拌0.2~Ih ;然后在6(T80°C反应2~5h，冷却后离心得到的固体进行溶剂清洗、6(T80°C喷雾干燥、气流粉碎，得到包膜酸性组合物； (2)上述包膜酸性组合物加入到合成树脂、助剂、颜料和溶剂中，分散研磨，得到聚氨酯自修复带锈涂料组分一； (3)聚氨酯自修复带锈涂料的组分二只需把固化剂用溶剂溶解即可；将组分二加入组分一中，常温下固化I~7天形成聚氨酯自修复带锈涂层。
【文档编号】C09D5/08GK103980805SQ201410217671
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】唐囡, 杨又华, 张宇, 邓静伟, 刘福春, 韩恩厚 申请人:国家电网公司, 国网江西省电力科学研究院, 中国科学院金属研究所