本发明属于高分子材料领域，涉及一种涂料，具体来说是一种水性防腐涂料及其制备方法。
背景技术：
我国防腐蚀涂料的市场需求与分布主要集中在下列行业：（1）化工与石油化工行业；（2）铁路、公路桥梁；（3）电力和能源工业；（4）船舶、集装箱行业（5）机床及机械行业。溶剂型防腐蚀涂料因其优异的性能而被广泛用于海工、石油化工、管道、工业防腐涂料等多种应用领域。近年来，由于全球各国对环境保护的关注，用水性涂料技术来替代溶剂型涂料已经成为涂料的发展趋势。与溶剂型涂料相比，水性涂料具有较低的voc含量，极少的气味，不易燃烧，使用安全，可用水清洗等诸多优点。水性防腐涂料与溶剂型防腐涂料体系类似，大多由三层涂层构成防腐涂料体系，其中面漆要具有：（1）保护内涂层；（2）遮蔽紫外线，以减小对涂层的破坏；（3）起装饰作用。为达到上述要求需在防腐涂料的制造过程中加入具备良好防腐性能、耐候性能的主要成膜物质-水性树脂。目前已有的防腐涂料面漆用水性树脂主要有水性丙烯酸酯树脂、水性聚氨酯树脂、水性有机氟树脂，这类树脂功能比较单一，只具备耐候性能或只具有成膜功能等。限制了这类水性树脂在水性防腐涂料上的使用。
基于以上背景，需要发展一种环保、性能接近溶剂型的水性防腐涂料及其制备方法。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种水性防腐涂料及其制备方法，所述的这种水性防腐涂料及其制备方法要解决现有技术中的防腐涂料面漆用水性树脂功能比较单一，只具备耐候性能或只具有成膜功能的技术问题。
本发明提供了一种水性防腐涂料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂5-8份；
水性树脂100-120份；
流平剂0.05-0.1份；
润湿剂1-10份；
增稠剂1-3份；
消泡剂0.2-1份；
成膜助剂2-5份；
催化剂0.02-1.0份；
缓蚀剂20-30份；
颜填料15-30份；
去离子水20-40份；
其中；所述的缓蚀剂为磷酸锌、三聚磷酸二氢铝、磷酸氢钙、羟基亚磷酸锌或者复合铁钛粉中的任意一种或两种以上的组合；
颜填料为钛白粉、滑石粉、氧化铁红、硫酸钡、碳酸钡或者膨润土中的任意一种或两种以上的组合；
所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡或者辛酸亚锡中的任意一种或两种的组合；
所述的水性树脂为环氧树脂、氯醚树脂、丙烯酸酯经接枝反应后水性化后得到的水性树脂。
其中所述的亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂为德国拜耳公司的bayhydurxp2655；
所述的流平剂为byk公司的byk346；
所述的润湿剂为美国陶氏公司的np-100；所述的增稠剂为罗门哈斯有限公司的rm825；所述的消泡剂为德国汉高公司的nopconxz；所述的成膜助剂为美国陶氏化学公司的二丙二醇丁醚。
进一步的，所述的一种水性防腐涂料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂5份；
水性树脂60份；
流平剂0.05份；
润湿剂1份；
增稠剂1份；
消泡剂0.2份；
成膜助剂2份；
催化剂0.02份；
缓蚀剂20份；
颜填料15份；
去离子水20份；
其中所述的亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂为德国拜耳公司的bayhydurxp2655；
所述的流平剂为byk公司的byk346；
所述的润湿剂为美国陶氏公司的np-100；
所述的增稠剂为罗门哈斯有限公司的rm825；
所述的消泡剂为德国汉高公司的nopconxz；
所述的成膜助剂为美国陶氏化学公司的二丙二醇丁醚；
所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡；
进一步的，所述的一种水性防腐涂料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂8份；
水性树脂70份；
流平剂0.1份；
润湿剂10份；
增稠剂3份；
消泡剂1份；
成膜助剂5份；
催化剂1.0份；
缓蚀剂30份；
颜填料30份；
去离子水40份；
其中所述的亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂为德国拜耳公司的bayhydurxp2655；
所述的流平剂为byk公司的byk346；
所述的润湿剂为美国陶氏公司的np-100；
所述的增稠剂为罗门哈斯有限公司的rm825；
所述的消泡剂为德国汉高公司的nopconxz；
所述的成膜助剂为美国陶氏化学公司的二丙二醇丁醚；
所述的催化剂为辛酸亚锡。
本发明还提供了上述的一种水性防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
按照重量份数称取各反应物质，在控制转速1500-2500r/min的高速分散机中加入润湿剂、流平剂、消泡剂、缓蚀剂与颜填料，将水性树脂加入到高速分散机中，在控制转速300-400r/min下加入润湿剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂与去离子水，经600-800r/min转速下分散15-20min后将转速降至300r/min，加入亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂和催化剂，继续分散5-10min，混合均匀后经过滤除去滤渣，所得的滤液再经质量百分比浓度为25-28%的氨水调ph值为8-9，即得到水性防腐涂料。
进一步的，所述的水性树脂的制备方法是将60-70份活性磷酸酯单体、60份氯醚树脂、0.07份对羟基苯甲醚和二乙二醇二甲醚、丙二醇甲醚、丁醇混合溶剂加入圆底四口烧瓶中，加热并搅拌，升温到100~120℃且氯醚树脂完全溶解时，加入60份丙烯酸酯单体、10份新戊二醇二丙烯酸酯，所述的丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-羟基乙酯按质量比为10:10:10:3组成的混合单体，加入完毕后，升温至110~120℃反应，搅拌下恒温3~4h，停止加热，待温度降到40~50℃，调节ph值为7，加入去离子水并快速搅拌，恒温1~2h，经减压去除溶剂，即得水性防腐涂料用水性树脂。
进一步的，所述的减压蒸馏过程控制温度为30℃，压力为-755mmhg。
本发明的一种水性防腐涂料，由于原料中的水性羟基含氟聚氨酯含有分散于水中的含氟二异氰酸酯的组成，因此，本发明的一种水性防腐涂料涂膜固化后含有众多氢键和交联结构，使该涂膜接近或达到了溶剂型双组份聚氨酯的高硬度、高光泽和优良的耐水性，同时满足环保要求。
对本发明的涂膜进行了耐酸性和耐碱性测试，耐酸性（96h）按照gb/t1763-1989进行检测，涂膜外观无变化；耐碱性（96h）按照gb/t1763-1989进行检测，涂膜外观无变化。并对涂层的老化性能进行了评价，按gb/t9277进行，涂层经500h人工加速老化试验后，保光率大于83%，涂层不起泡、不剥落、无裂纹。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。将本发明的水性防腐涂料涂膜后具有较高的涂膜硬度、光泽和对水的接触角，使之可以使用在常规溶剂型聚氨酯涂料的传统应用领域，如汽车、木器、工业维护、塑料以及风电叶片、太阳能电池等高性能技术领域。而且，由于反应条件简单，反应方法成熟，制备工艺简单，适于规模化生产。
附图说明
图1显示了实施例1所得的水性树脂的红外光谱图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明进一步详细描述，但并不限制本发明。
本发明各实施例所用的原料中除特殊表明的厂家及规格外，其他原料均为市售，规格均为化学纯。
本发明所用的各种设备的型号及生产厂家的信息如下：
gfj-0.4型高速分散机，上海新诺仪器设备有限公司生产；
接触角测量仪jcz000，上海中晨数字技术设备有限公司生产；
涂膜铅笔划痕硬仪qhq，天津材料试验机厂生产；
wgg-60便携式镜向光泽计，上海嘉标测试仪器有限公司生产。
实施例1
一种水性防腐涂料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂5份；
水性树脂60份；
流平剂0.05份；
润湿剂1份；
增稠剂1份；
消泡剂0.2份；
成膜助剂2份；
催化剂0.02份；
去离子水20份；
其中所述的亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂为德国拜耳公司的bayhydurxp2655；
所述的流平剂为byk公司的byk346；
所述的润湿剂为美国陶氏公司的np-100；
所述的增稠剂为罗门哈斯有限公司的rm825；
所述的消泡剂为德国汉高公司的nopconxz；
所述的成膜助剂为美国陶氏化学公司的二丙二醇丁醚；
所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡；
上述的一种水性防腐涂料的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）、水性树脂的制备
将70份活性磷酸酯单体、60份氯醚树脂、0.07份对羟基苯甲醚和二乙二醇二甲醚、丙二醇甲醚、丁醇混合溶剂加入圆底四口烧瓶中，加热并搅拌，升温到106℃左右且氯醚树脂完全溶解时，以一定速度滴加60份丙烯酸酯单体（丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-羟基乙酯按质量比为10:10:10:3组成的混合单体）、10份新戊二醇二丙烯酸酯，滴加完毕后，升温至115℃左右反应，搅拌下恒温3.5h，停止加热，待温度降到45℃，调节ph值为7，加入去离子水并快速搅拌，恒温1.5h，经减压去除溶剂，即得水性防腐涂料用水性树脂。
上述所得的水性树脂通过红外色谱仪（美国nicolet公司380型）进行红外光谱分析，所得的红外光谱图如图1所示，从图1中可以看出，3251.66cm-1是o-h键的伸缩振动吸收峰；
2954.84cm-1是为氯醚树脂的-ch2中c-h键的伸缩振动吸收峰；
在1726.98cm-1明显的为c=o特征峰，这是由于接枝到环氧、氯醚分子链上的生成的丙烯酸酯贡献的；
1066.49cm-1处为氯醚树脂的醚氧键c-o的伸缩振动吸收峰;
1144.47cm-1处为丙烯酸酯的c-o的伸缩振动吸收峰，这说明丙烯酸类单体己经成功接枝于环氧、氯醚树脂上；
以上表明，本发明所得的水性树脂成功制备出来；
（2）、水性防腐涂料的制备
按照配方，在控制转速1500-2500r/min的高速分散机中加入润湿剂、流平剂、消泡剂、缓蚀剂与颜填料，将60份步骤（1）所得水性树脂乳液加入到gfj-0.4型高速分散机（上海新诺仪器设备有限公司）中，在300r/min搅拌下加入的1份润湿剂、0.05份流平剂、0.2份消泡剂、1份增稠剂、2份成膜助剂与20份去离子水，在800r/min转速下分散15-20min,将转速降至300r/min，加入5份亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂和0.02份催化剂，分散10min，混合均匀后经gs450小型振动筛（莱州市景泰化工机械厂）过滤，所得的滤液再经浓度为25%的氨水调ph值为8-9，即到水性防腐涂料。
对该涂膜进行了耐酸性和耐碱性测试，耐酸性（96h）按照gb/t1763-1989进行检测，涂膜外观无变化；耐碱性（96h）按照gb/t1763-1989进行检测，涂膜外观无变化。并对涂层的老化性能进行了评价，按gb/t9277进行，涂层经500h人工加速老化试验后，保光率大于83%，涂层不起泡、不剥落、无裂纹。
实施例2
一种水性防腐涂料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下：
亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂8份；
水性树脂70份；
流平剂0.1份；
润湿剂10份；
增稠剂3份；
消泡剂1份；
催化剂1.0份；
成膜助剂5份；
去离子水40份；
其中所述的亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂为德国拜耳公司的bayhydurxp2655；
所述的流平剂为byk公司的byk346；
所述的润湿剂为美国陶氏公司的np-100；
所述的增稠剂为罗门哈斯有限公司的rm825；
所述的消泡剂为德国汉高公司的nopconxz；
所述的成膜助剂为美国陶氏化学公司的二丙二醇丁醚；
所述的催化剂为辛酸亚锡；
上述的一种水性防腐涂料的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）、水性树脂乳液的制备
将60份活性磷酸酯单体、60份氯醚树脂、0.07份对羟基苯甲醚和二乙二醇二甲醚、丙二醇甲醚、丁醇混合溶剂加入圆底四口烧瓶中，加热并搅拌，升温到106℃左右且氯醚树脂完全溶解时，以一定速度滴加60份丙烯酸酯单体（丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-羟基乙酯按质量比为10:10:10:3组成的混合单体）、10份新戊二醇二丙烯酸酯，滴加完毕后，升温至115℃左右反应，搅拌下恒温3.5h，停止加热，待温度降到45℃，调节ph值为7，加入去离子水并快速搅拌，恒温1.5h，经减压去除溶剂，即得水性防腐涂料用水性树脂。
（2）、水性防腐涂料的制备
按照配方，在控制转速1500-2500r/min的高速分散机中加入润湿剂、流平剂、消泡剂、缓蚀剂与颜填料，将70份步骤（2）所得水性树脂乳液加入到gfj-0.4型高速分散机（上海新诺仪器设备有限公司）中，在600r/min搅拌下加入10份润湿剂、0.1份流平剂、1份消泡剂、3份增稠剂、5份成膜助剂与40份去离子水，在600r/min转速下分散15min，将转速降至300r/min，加入8份亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂和1.0份催化剂，分散5min，混合均匀后经gs450小型振动筛（莱州市景泰化工机械厂）过滤，所得的滤液再经浓度为28%的氨水调ph值为8-9，即到水性防腐涂料。
对该涂膜进行了耐酸性和耐碱性测试，耐酸性（96h）按照gb/t1763-1989进行检测，涂膜外观无变化；耐碱性（96h）按照gb/t1763-1989进行检测，涂膜外观无变化。并对涂层的老化性能进行了评价，按gb/t9277进行，涂层经500h人工加速老化试验后，保光率大于83%，涂层不起泡、不剥落、无裂纹。
综上所述本发明所得的水性防腐涂料具有长效耐候性，对该涂膜进行了耐酸性和耐碱性测试，耐酸性（96h）按照gb/t1763-1989进行检测，涂膜外观无变化；耐碱性（96h）按照gb/t1763-1989进行检测，涂膜外观无变化。并对涂层的老化性能进行了评价，按gb/t9277进行，涂层经500h人工加速老化试验后，保光率大于87%，涂层不起泡、不剥落、无裂纹。
所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。