【技术领域】
本发明涉及油漆制备技术领域，具体涉及一种水性阻燃防锈油漆及其制备方法。
背景技术：
随着社会的发展，人们的环保意识的增强，水性油漆被越来越多的人们使用，水性油漆就是以水为稀释剂、不含有机溶剂的涂料，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游离tdi有毒重金属，无毒无刺激气味，对人体无害，不污染环境，漆膜丰满、晶莹透亮、柔韧性好并且具有耐水、耐磨、耐老化、耐黄变、干燥快、使用方便等特点。但是现有的水性油漆形成漆膜的防火阻燃性能、防锈性能不是很好，耐水性差，因此需要研制一种阻燃性、耐水性、防锈性能较好的水性油漆。
提高水性油漆阻燃性的最有效方法是在油漆配料中增加阻燃剂。目前，常见的阻燃剂有有机系阻燃剂(包括有机卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂、有机氮系阻燃剂、有机硅系阻燃剂、有机硼系阻燃剂和膨胀型阻燃剂)、无机系阻燃剂。无机系阻燃剂具有阻燃效果好、低毒的特点，然而其添加量大，常常会导致油漆的性能下降，因此，目前普遍采用对阻燃剂改性的方法来提高阻燃剂与油漆的相容性。
水滑石材料属于阴离子型层状化合物，水滑石在受热时，其结构水合层板羟基及层间离子以水和co2的形式脱出，起到降低燃烧气体浓度，阻隔o2的阻燃作用；水滑石的结构水，层板羟基以及层间离子在不同的温度内脱离层板，从而可在较低的范围内(200-800℃)释放阻燃物质。在阻燃过程中，吸热量大，有利于降低燃烧时产生的高温，可以作为无卤高抑烟阻燃剂，广泛应用于塑料、橡胶、涂料等领域。
超支化聚合物与普通聚合物具有优异的相容性，且具有端基丰富、容易改性的优点，将水滑石引入到超支化聚合物中，得到超支化阻燃剂，能够改善水滑石与油漆之间的相容性，在保持阻燃效果的同时能，减少阻燃剂用量和保持油漆的性能。然而，目前还没有相关的研究报道。
技术实现要素：
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种水性阻燃防锈油漆及其制备方法，本发明在改善油漆防锈性能、防水性能、附着力、硬度等性能的同时，将水滑石引入到超支化聚合物中，得到水滑石超支化阻燃剂，加入油漆后能够改善水滑石与油漆之间的相容性，在保持阻燃效果的同时能，减少阻燃剂用量，从而不影响油漆优良性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种水性阻燃防锈油漆，是由以下重量份的原料制成：
丙烯酸改性醇酸树脂乳液30-40份，松香酚醛树脂20-25份，环氧树脂5-8份，苯丙乳液11-15份，水20-30份，阻燃剂18-25份，阴离子型烷基琥珀酸钠0.2-0.4份，硅醇润湿剂0.2-0.4份，钠基膨润土1-3份，防锈剂1-1.5份，固化剂2-3份，ph调节剂0.6-0.75份，消泡剂0.2-0.6份，流平剂0.2-0.3份，助溶剂3-4份；
所述阻燃剂为到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂，通过以下方法制备而得：
按重量份将甲基丙二醇30-45份、富马酸二丁酯12-28份、二羟甲基丙酸30-55份溶解在140-170份溶剂乙醇中，在n2保护、55-65℃条件下反应2-4h，再抽真空除去溶剂，得中间产物；在n2保护、温度95-105℃的条件下向中间产物中加入25-35份镁铝水滑石粉和0.4-0.6份对甲苯磺酸，在搅拌速度为600-800r/min的高速搅拌条件下反应6-8h，过滤，滤渣经乙醇洗涤、抽滤得到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
本发明中，优选地，所述流平剂为改性聚丙烯酸酯溶液流平剂和聚硅氧烷-聚醚共聚物流平剂按重量比1:2混合而成。
本发明中，优选地，所述ph调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，所述消泡剂为聚醚聚硅氧烷共聚物；所述助溶剂为对氨基苯甲酸等与丙二醇苯醚按照重量比为1:2混合而成。
本发明中，优选地，所述镁铝水滑石粉的细度为180-250目。
本发明中，优选地，所述防锈剂为有机三元聚羧酸类防锈剂；所述固化剂为异氰酸酯类固化剂。
本发明还提供上述水性阻燃防锈油漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份准备好所有的原料，将丙烯酸改性醇酸树脂乳液、松香酚醛树脂、环氧树脂、苯丙乳液混合得第一混合物；向高速搅拌容器中放入水，开启搅拌调节搅拌速度为600-800r/min，将配方量50％的阴离子型烷基琥珀酸钠、硅醇润湿剂、消泡剂投入高速搅拌容器，一边搅拌一边加入助溶剂搅拌至分散完全；
(2)向上述已分散完全的液体中加入所述第一混合物，搅拌40-60min后，升温至75-80℃，在40-60min的时间内逐渐加入固化剂；然后再加入剩余量的硅醇润湿剂、阴离子型烷基琥珀酸钠、消泡剂，继续搅拌5-20min，然后加入钠基膨润土进行增稠，待钠基膨润土分散完全后，调整搅拌速度为300-500r/min，加入流平剂、防锈剂和阻燃剂，分散完全后，最后加入ph调节剂，搅拌均匀即得成品。
由于采用上述技术方案，本发明的技术效果为：
1、本发明中，丙烯酸改性醇酸树脂是由丙烯酸单体和醇酸树脂化学反应制备的改性树脂，融合了两种树脂的优异性能，较普通醇酸树脂的保光性、保色性、耐候性和干燥速度均有明显提高。松香酚醛树脂具有优良的抗水性和优良的光泽。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在，能提高体系的粘附力。流平剂采用改性聚丙烯酸酯溶液流平剂和聚硅氧烷-聚醚共聚物流平剂复配，具有较好的表面控制能力，不稳泡，可以重涂，具有良好的抗缩孔和基材润湿能力。防锈剂和阻燃剂能较好地与体系中的其他组分配合相容；所有原料发生反应后协同作用能形成致密的薄膜，覆盖在材料表面，对各种材料都具有很强的附着力，漆膜涂层的硬度高、丰满度好、光泽高，且阻燃性、耐盐雾性能好，成本低，同时环保，本发明的主要原料属于水性体系，配方中不含有如酮、乙酸乙酯、二甲苯、香蕉水，不污染环境，为绿色环保油漆，可广泛用于钢铁结构的表面防锈及保护装饰作业。
2、本发明在改善油漆的阻燃性时，将水滑石引入到超支化聚合物中，得到水滑石超支化阻燃剂，能够改善水滑石与油漆之间的相容性，在保持阻燃效果的同时，能减少阻燃剂用量和保持油漆优良性能。
【具体实施方式】
为了更清楚地表达本发明，以下通过具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例中，部分原料的具体型号或品类如下：丙烯酸改性醇酸树脂乳液采用的型号为hk-68；松香酚醛树脂采用jc2121高粘度树脂；环氧树脂采用缩水甘油醚类环氧树脂；苯丙乳液采用sd-800。阴离子型烷基琥珀酸钠采用二烷基-2-磺基琥珀酸钠；硅醇润湿剂采用的型号为gsk－575；异氰酸酯类固化剂可以采用甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或者混合型的多异氰酸酯xd803。防锈剂选择巴斯夫防锈剂irgacorl190或
实施例1
一种水性阻燃防锈油漆，是由以下重量份的原料制成：丙烯酸改性醇酸树脂乳液30份，松香酚醛树脂20份，环氧树脂5份，苯丙乳液11份，水20份，阻燃剂18份，阴离子型烷基琥珀酸钠0.2份，硅醇润湿剂0.2份，钠基膨润土1份，防锈剂1份，甲苯二异氰酸酯固化剂2份，ph调节剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.6份，消泡剂聚醚聚硅氧烷共聚物0.2份，流平剂0.2份，助溶剂3份；所述流平剂为改性聚丙烯酸酯溶液流平剂和聚硅氧烷-聚醚共聚物流平剂按重量比1:2混合而成；所述助溶剂为对氨基苯甲酸与丙二醇苯醚按照重量比为1:2混合而成。所述阻燃剂为到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
上述水性阻燃防锈油漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备阻燃剂：按重量份将甲基丙二醇30份、富马酸二丁酯12份、二羟甲基丙酸30份溶解在140份溶剂乙醇中，在n2保护、55-65℃条件下反应2h，再抽真空除去溶剂，得中间产物；在n2保护、温度95-105℃的条件下向中间产物中加入25份细度为180-250目的镁铝水滑石粉和0.4份对甲苯磺酸，在搅拌速度为600r/min的高速搅拌条件下反应6h，过滤，滤渣经乙醇洗涤、抽滤得到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
(2)按照重量份准备好所有的原料，将丙烯酸改性醇酸树脂乳液、松香酚醛树脂、环氧树脂、苯丙乳液混合得第一混合物；向高速搅拌容器中放入水，开启搅拌调节搅拌速度为600r/min，将配方量50％的阴离子型烷基琥珀酸钠、硅醇润湿剂、消泡剂投入高速搅拌容器，一边搅拌一边加入助溶剂搅拌至分散完全；
(3)向上述已分散完全的液体中加入所述第一混合物，搅拌40min后，升温至75-80℃，在40min的时间内逐渐加入固化剂；然后再加入剩余量的硅醇润湿剂、阴离子型烷基琥珀酸钠、消泡剂，继续搅拌5min，然后加入钠基膨润土进行增稠，待钠基膨润土分散完全后，调整搅拌速度为300r/min，加入流平剂、防锈剂和阻燃剂，分散完全后，最后加入ph调节剂，搅拌均匀即得成品。
实施例2
一种水性阻燃防锈油漆，是由以下重量份的原料制成：丙烯酸改性醇酸树脂乳液35份，松香酚醛树脂22份，环氧树脂6份，苯丙乳液12份，水25份，阻燃剂22份，阴离子型烷基琥珀酸钠0.3份，硅醇润湿剂0.3份，钠基膨润土2份，防锈剂1.2份，二苯基甲烷二异氰酸酯固化剂2份，ph调节剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.7份，消泡剂聚醚聚硅氧烷共聚物0.4份，流平剂0.25份，助溶剂3.5份；流平剂为改性聚丙烯酸酯溶液流平剂和聚硅氧烷-聚醚共聚物流平剂按重量比1:2混合而成；助溶剂为对氨基苯甲酸等与丙二醇苯醚按照重量比为1:2混合而成。阻燃剂为到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
上述水性阻燃防锈油漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备阻燃剂：按重量份将甲基丙二醇42份、富马酸二丁酯25份、二羟甲基丙酸40份溶解在155份溶剂乙醇中，在n2保护、55-65℃条件下反应3h，再抽真空除去溶剂，得中间产物；在n2保护、温度95-105℃的条件下向中间产物中加入30份细度为180-250目的镁铝水滑石粉和0.5份对甲苯磺酸，在搅拌速度为700r/min的高速搅拌条件下反应7h，过滤，滤渣经乙醇洗涤、抽滤得到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
(2)按照重量份准备好所有的原料，将丙烯酸改性醇酸树脂乳液、松香酚醛树脂、环氧树脂、苯丙乳液混合得第一混合物；向高速搅拌容器中放入水，开启搅拌调节搅拌速度为700r/min，将配方量50％的阴离子型烷基琥珀酸钠、硅醇润湿剂、消泡剂投入高速搅拌容器，一边搅拌一边加入助溶剂搅拌至分散完全；
(3)向上述已分散完全的液体中加入所述第一混合物，搅拌50min后，升温至75-80℃，在50min的时间内逐渐加入固化剂；然后再加入剩余量的硅醇润湿剂、阴离子型烷基琥珀酸钠、消泡剂，继续搅拌12min，然后加入钠基膨润土进行增稠，待钠基膨润土分散完全后，调整搅拌速度为400r/min，加入流平剂、防锈剂和阻燃剂，分散完全后，最后加入ph调节剂，搅拌均匀即得成品。
实施例3
一种水性阻燃防锈油漆，是由以下重量份的原料制成：丙烯酸改性醇酸树脂乳液40份，松香酚醛树脂25份，环氧树脂8份，苯丙乳液15份，水30份，阻燃剂25份，阴离子型烷基琥珀酸钠0.4份，硅醇润湿剂0.4份，钠基膨润土3份，防锈剂1.5份，混合型的多异氰酸酯xd803固化剂3份，ph调节剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.75份，消泡剂聚醚聚硅氧烷共聚物0.6份，流平剂0.3份，助溶剂4份；流平剂为改性聚丙烯酸酯溶液流平剂和聚硅氧烷-聚醚共聚物流平剂按重量比1:2混合而成；助溶剂为对氨基苯甲酸等与丙二醇苯醚按照重量比为1:2混合而成。阻燃剂为到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
上述水性阻燃防锈油漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备阻燃剂：按重量份将甲基丙二醇45份、富马酸二丁酯28份、二羟甲基丙酸55份溶解在170份溶剂乙醇中，在n2保护、55-65℃条件下反应4h，再抽真空除去溶剂，得中间产物；在n2保护、温度95-105℃的条件下向中间产物中加入35份细度为180-250目的镁铝水滑石粉和0.6份对甲苯磺酸，在搅拌速度为800r/min的高速搅拌条件下反应8h，过滤，滤渣经乙醇洗涤、抽滤得到镁铝水滑石粉超支化阻燃剂。
(2)按照重量份准备好所有的原料，将丙烯酸改性醇酸树脂乳液、松香酚醛树脂、环氧树脂、苯丙乳液混合得第一混合物；向高速搅拌容器中放入水，开启搅拌调节搅拌速度为800r/min，将配方量50％的阴离子型烷基琥珀酸钠、硅醇润湿剂、消泡剂投入高速搅拌容器，一边搅拌一边加入助溶剂搅拌至分散完全；
(3)向上述已分散完全的液体中加入所述第一混合物，搅拌60min后，升温至80℃，在60min的时间内逐渐加入固化剂；然后再加入剩余量的硅醇润湿剂、阴离子型烷基琥珀酸钠、消泡剂，继续搅拌20min，然后加入钠基膨润土进行增稠，待钠基膨润土分散完全后，调整搅拌速度为500r/min，加入流平剂、防锈剂和阻燃剂，分散完全后，最后加入ph调节剂，搅拌均匀即得成品。
对比例1
该对比例与实施例2的区别在于：采用等量的镁铝水滑石代替本发明中的镁铝水滑石粉超支化阻燃剂；制备油漆时进行相应地调整。
对比例2
该对比例与实施例2的区别在于：采用镁铝水滑石代替本发明中的镁铝水滑石粉超支化阻燃剂，用量为镁铝水滑石粉超支化阻燃剂的2倍；制备油漆时进行相应地调整。
对比例3
该对比例与实施例2的区别在于：采用等量醇酸树脂代替丙烯酸改性醇酸树脂乳液，采用等量的聚二甲基硅氧烷流平剂代替本发明中的流平剂，不使用阴离子型烷基琥珀酸钠和硅醇润湿剂，制备油漆时进行相应地调整。
对比例4
该对比例与实施例2的区别在于：不使用防锈剂。
对实施例1-3以及对比例1和2制备所得的油漆进行性能比较，并将各油漆分别喷涂在钢铁制品表面，进行阻燃级别和氧指数测试，部分测试依据的检测方法如下，具体结果如下表1和表2：
漆膜光泽测试：gb/t9754-2007漆膜耐水性：gb/tl733-1993
漆膜硬度：gb/t1730-89附着力：划叉胶带法(jisk5400)
阻燃级别测试ul94标准氧指数：gb2406-93
耐盐雾测试：gb/t10125-2012(中性盐雾)
表1油漆性能测试结果
从上表的结果可以看出，本发明通过改进阻燃剂能大大提高油漆的阻燃性能，防锈剂能大大提高防锈性能，且所使用的阻燃剂的添加量小，对油漆的各项性能指标没有不良影响。另外，通过本发明的配方和方法制备所得的油漆在光泽性、丰满度、耐水性、附着力、硬度方面都具有较优异的性能。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。