耐候防腐蚀涂料及其制备方法、防护方法与流程

1.本发明涉及涂料领域，特别是涉及一种耐候防腐蚀涂料及其制备方法、防护方法。


背景技术：

2.转向系统作为车辆重要的传动系统，如发生局部锈蚀，会形成疲劳源，进而发生构件断裂。因此，对转向系统的防护涂层的耐候性、耐腐蚀性要求较高。尤其对于越野车的转向系统，对在耐盐雾、耐候试验后的抗腐蚀二次性能的要求很高，例如有关国际标准要求1000小时耐候试验后二次盐雾试验应达到500小时以上，试验后漆膜无明显变色、粉化、失光或光泽增高，机械性能无明显变化。
3.然而，目前常用的耐腐蚀、耐候涂装的防护作用不理想。涂装传统的耐久性涂料或防锈涂层，耐候试验后变色严重，达不到越野车转向系统涂装高耐候、高耐腐蚀的要求。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种耐候防腐蚀涂料及其制备方法、防护方法，以提高耐候、耐腐蚀效果。
5.本发明的其中一个目的是提供一种耐候防腐蚀涂料，方案如下：
6.一种耐候防腐蚀涂料，包含以下重量份数的各组分：
[0007][0008][0009]
所述改性聚酯环氧粘结剂包括聚酯、环氧树脂、乳化剂以及水，所述聚酯、所述环氧树脂、所述乳化剂以及所述水的质量比为(20～30)∶(30～40)∶(5～10)∶(10～20)。
[0010]
与传统方案相比，上述耐候防腐蚀涂料具有以下有益效果：
[0011]
上述耐候防腐蚀涂料包含改性聚酯环氧粘结剂，改性聚酯环氧粘结剂包括特定比例的聚酯、环氧树脂、乳化剂以及水，将聚酯和环氧树脂进行乳化处理后，与金属螯合物、颜料、填料以及助溶剂配合，具有优异的耐候试验后的耐腐蚀二次性能，1000小时耐候试验后二次盐雾试验达到500小时以上，可以用于越野车转向系统耐候耐腐蚀防护。同时，上述耐候防腐蚀涂料还具有优良的金属表面附着力、抗石击性能等优点，综合性能优良。
[0012]
在其中一个实施例中，所述金属螯合物选自生物基金属螯合物、次胺基三乙酸二钠盐、乙二胺四乙酸四钠盐、二硫代氨基甲酸盐和黄原酸酯类螯合物中的至少一种。
[0013]
在其中一个实施例中，所述环氧树脂的环氧当量为175～200。
[0014]
在其中一个实施例中，所述填料选自滑石粉、镍粉和锌粉中的至少一种。
[0015]
在其中一个实施例中，所述助溶剂选自酯类溶剂和酮类溶剂中的至少一种。
[0016]
在其中一个实施例中，所述助溶剂为质量比为(2～3)∶(1～2)的乙酸乙酯和丙酮的混合物。
[0017]
在其中一个实施例中，所述乳化剂选自op-10、sp-60、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
[0018]
在其中一个实施例中，所述乳化剂为质量比为(10～14)∶(1～2)∶(2～3)的op-10、sp-60以及十二烷基苯磺酸钠的混合物。
[0019]
本发明的另一个目的是提供上述任一实施例所述的耐候防腐蚀涂料的制备方法，方案如下：
[0020]
一种耐候防腐蚀涂料的制备方法包括以下步骤：
[0021]
将所述聚酯和所述环氧树脂混合，得到混合树脂；
[0022]
在所述混合树脂中加入乳化剂，滴加水，在80℃～90℃下搅拌40min～60min，得到所述改性聚酯环氧粘结剂；
[0023]
将所述改性聚酯环氧粘结剂、所述金属螯合物、所述颜料、所述填料以及所述助溶剂搅拌混合。
[0024]
上述耐候防腐蚀涂料的制备方法将聚酯和环氧树脂进行乳化处理后，得到包括特定比例的聚酯、环氧树脂、乳化剂以及水的改性聚酯环氧粘结剂，再与与金属螯合物、颜料、填料以及助溶剂配合，所得涂料具有优异的耐候试验后的耐腐蚀二次性能，1000小时耐候试验后二次盐雾试验达到500小时以上，可以用于越野车转向系统耐候耐腐蚀防护。同时，上述耐候防腐蚀涂料还具有优良的金属表面附着力、抗石击性能等优点，综合性能优良。
[0025]
本发明的又一个目的是提供一种防护方法，方案如下：
[0026]
一种防护方法，包括以下步骤：
[0027]
步骤1，对工件进行喷丸处理；
[0028]
步骤2，在所述工件上涂敷防锈涂层；
[0029]
步骤3，在所述防锈涂层的基础上，涂敷上述任一实施例所述的所述耐候防腐蚀涂料，干燥固化。
[0030]
上述防护方法，能够对金属表面进行长效的耐候防腐蚀防护。
附图说明
[0031]
图1为抗石击性能特性值(等级)划分的标准图片；
[0032]
图2为越野车转向系统实际应用试验中采用实施例1的耐候防腐蚀涂料的防护情况的照片；
[0033]
图3为越野车转向系统实际应用试验中采用传统水性环氧涂料的防护情况的照片。
具体实施方式
[0034]
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使
对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0035]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0036]
本发明一实施例的耐候防腐蚀涂料，包含以下重量份数的组分：
[0037][0038]
其中，改性聚酯环氧粘结剂包括聚酯、环氧树脂、乳化剂以及水。聚酯、环氧树脂、乳化剂以及水的质量比为(20～30)∶(30～40)∶(5～10)∶(10～20)。
[0039]
上述耐候防腐蚀涂料包含改性聚酯环氧粘结剂，改性聚酯环氧粘结剂包括特定比例的聚酯、环氧树脂、乳化剂以及水，将聚酯和环氧树脂进行乳化处理后，与金属螯合物、颜料、填料以及助溶剂配合，具有优异的耐候试验后的耐腐蚀二次性能，1000小时耐候试验后二次盐雾试验达到500小时以上，可以用于越野车转向系统耐候耐腐蚀防护。同时，上述耐候防腐蚀涂料还具有优良的金属表面附着力、抗石击性能等优点，综合性能优良。
[0040]
发明的目的在于提供一种应用于越野车转向系统零件的、防护涂层及其涂敷工艺，其为了提高国产越野车的涂层质量水平，消除已存在的涂层质量问题，缩小同进口越野车的质量差距，提高保护涂层在金属表面的粘结强度60％以上，具有优良的耐紫外及耐腐蚀和三高环境融合的作用。提高转向保护涂层在金属表面的粘结强度，具有优良的耐候及耐腐蚀性能。
[0041]
在其中一个示例中，耐候防腐蚀涂料包含以下重量份数的组分：
[0042][0043]
其中，金属螯合物是通过螯合剂分子与金属离子的强结合作用，将金属离子包合到螯合剂内部，变成稳定的、分子量更大的化合物。
[0044]
可选地，金属螯合物选自生物基金属螯合物、次胺基三乙酸二钠盐、乙二胺四乙酸
四钠盐、二硫代氨基甲酸盐和黄原酸酯类螯合物中的至少一种。
[0045]
金属螯合物的用量范围为1～5份，金属螯合物的用量过少，金属表面化合物膜不完整，耐候防腐蚀较差，而用量过多，则会影响涂料成膜，影响涂料的储存稳定性。
[0046]
在其中一个示例中，改性聚酯环氧粘结剂的制备方法包括以下步骤：
[0047]
将聚酯和环氧树脂混合，得到混合树脂。在混合树脂中加入乳化剂，采用转相乳化法对混合树脂进行乳化处理。更具体地，加入乳化剂后，边搅拌边滴加水，在80-90℃下搅拌40-60min，得到改性聚酯环氧粘结剂。
[0048]
其中，水优选采用去离子水。
[0049]
可选地，环氧树脂可选用但不限于双酚a型环氧树脂、缩水甘油醚类环氧树脂的至少一种，具体例如e51、e44、e6101等。
[0050]
在其中一个示例中，环氧树脂的环氧当量为175～200。
[0051]
可选地，聚酯为多元醇和多元酸缩聚而成的聚合物。其中，多元醇例如可以是聚醚多元醇，多元酸例如可以是乙二酸。
[0052]
在其中一个示例中，聚酯选用含有不饱和双键的不饱和聚酯树脂。
[0053]
在其中一个示例中，聚酯采用顺丁烯二酸酐、磷苯二甲酸酐、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇等为原料，经缩聚反应而成。
[0054]
进一步地，乳化剂选自op-10、sp-60、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
[0055]
在其中一个示例中，乳化剂为质量比为(10～14)∶(1～2)∶(2～3)的op-10、sp-60以及十二烷基苯磺酸钠的混合物。采用该复合乳化剂，能够使树脂成分乳化、分散良好。
[0056]
在一个具体的示例中，乳化剂采用质量比为14∶2∶3的op-10、sp-60以及十二烷基苯磺酸钠的混合物。
[0057]
在其中一个示例中，经过乳化处理，所形成的乳液的粒度为14-24μm。乳液粒度处于上述范围，分散稳定性好，较容易形成连续、平滑的漆膜，储存稳定性好。
[0058]
颜料可选用但不限于耐腐蚀颜料，例如改性三聚磷酸铝、炭黑中至少一种；以及耐候颜料，例如酞青蓝、酞青绿中的至少一种。
[0059]
可选地，助溶剂可选用但不限于酯类溶剂、酮类溶剂等。
[0060]
在其中一个示例中，助溶剂采用质量比为(2～3)∶(1～2)的乙酸乙酯和丙酮的混合物。采用该复合溶剂，能够使树脂成分快速、良好地分散，并且涂料的稳定性好。在一个具体的示例中，助溶剂采用质量比为3∶2的乙酸乙酯和丙酮的混合物。
[0061]
上述耐候防腐蚀涂料的固化剂可选用但不限于亚油酸二聚体、桐油酸二聚体、脂肪族多元胺中的至少一种。
[0062]
上述耐候防腐蚀涂料与固化剂的用量质量比为(4～5)∶(0.8～1)。
[0063]
上述耐候防腐蚀涂料的固化条件为21～25℃的条件下保温固化20～30h，或者在80～90℃的条件下保温固化20～30分钟。
[0064]
可选地，填料可选用但不限于滑石粉、镍粉、锌粉中的至少一种。
[0065]
进一步地，本发明还提供一种上述任一示例的耐候防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0066]
将聚酯和环氧树脂混合，得到混合树脂；
[0067]
在混合树脂中加入乳化剂，滴加水，在80℃～90℃下搅拌40min～60min，得到改性
聚酯环氧粘结剂；
[0068]
将改性聚酯环氧粘结剂、金属螯合物、颜料、填料以及助溶剂搅拌混合。
[0069]
上述耐候防腐蚀涂料的制备方法将聚酯和环氧树脂进行乳化处理后，得到包括特定比例的聚酯、环氧树脂、乳化剂以及水的改性聚酯环氧粘结剂，再与与金属螯合物、颜料、填料以及助溶剂配合，所得涂料具有优异的耐候试验后的耐腐蚀二次性能，1000小时耐候试验后二次盐雾试验达到500小时以上，可以用于越野车转向系统耐候耐腐蚀防护。同时，上述耐候防腐蚀涂料还具有优良的金属表面附着力、抗石击性能等优点，综合性能优良。
[0070]
进一步地，本发明还提供一种防护方法，使用上述耐候防腐蚀涂料。该防护方法包括以下步骤：
[0071]
步骤1，对工件进行喷丸处理；
[0072]
步骤2，在所述工件上涂敷防锈涂层；
[0073]
步骤3，在所述防锈涂层的基础上，涂敷上述任一示例所述的所述耐候防腐蚀涂料，干燥固化。
[0074]
上述防护方法，能够对金属表面进行长效的耐候防腐蚀防护。
[0075]
在其中一个示例中，防锈涂层的成分为肌醇六磷酸酯。
[0076]
在其中一个示例中，在喷丸处理之后，使用压缩空气对工件进行清理。
[0077]
以下结合具体实施例和对比例进行进一步说明，但本发明并不局限于下述具体实施例。
[0078]
以下具体实施例中所涉及的原料，若无特殊说明，均可来源于市售，所使用的仪器，若无特殊说明，均可来源于市售。
[0079]
实施例1
[0080]
本实施例提供一种耐候防腐蚀涂料，其制备方法包括以下步骤：
[0081]
步骤1，将20重量份的聚酯和35重量份的环氧树脂混合，得到混合树脂。其中，聚酯为不饱和聚酯(采用顺丁烯二酸酐、磷苯二甲酸酐、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇等为原料，经缩聚反应)，环氧树脂为e51。
[0082]
步骤2，采用转相乳化法对混合树脂进行乳化处理。在混合树脂中加入6重量份的乳化剂，边搅拌边滴加15重量份的水。在80℃下搅拌60min，得到改性聚酯环氧粘结剂。其中，乳化剂为质量比为14∶2∶3的op-10、sp-60以及十二烷基苯磺酸钠。
[0083]
步骤3，将24重量份的改性聚酯环氧粘结剂、3重量份的金属螯合物、20重量份的颜料、25重量份的填料以及10重量份的助溶剂搅拌混合，搅拌均匀，得到耐候防腐蚀涂料。其中，金属螯合物为乙二胺四乙酸四钠盐，颜料为炭黑，填料为镍粉，助溶剂为3∶2的乙酸乙酯和丙酮。
[0084]
实施例2
[0085]
本实施例提供一种耐候防腐蚀涂料，其制备方法包括以下步骤：
[0086]
步骤1，将25重量份的聚酯和40重量份的环氧树脂混合，得到混合树脂。其中，聚酯为不饱和聚酯(采用顺丁烯二酸酐、磷苯二甲酸酐、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇等为原料，经缩聚反应)，环氧树脂为e44。
[0087]
步骤2，采用转相乳化法对混合树脂进行乳化处理。在混合树脂中加入10重量份的乳化剂，边搅拌边滴加20重量份的水。在80℃下搅拌60min，得到改性聚酯环氧粘结剂。其
中，乳化剂为质量比为14∶2∶3的op-10、sp-60以及十二烷基苯磺酸钠。
[0088]
步骤3，将30重量份的改性聚酯环氧粘结剂、5重量份的金属螯合物、20重量份的颜料、25重量份的填料以及10重量份的助溶剂搅拌混合，搅拌均匀，得到耐候防腐蚀涂料。其中，金属螯合物为次胺基三乙酸二钠盐，颜料为炭黑，填料为锌粉，助溶剂为3∶2的乙酸乙酯和丙酮。
[0089]
实施例3
[0090]
本实施例提供一种耐候防腐蚀涂料，其制备方法包括以下步骤：
[0091]
步骤1，将30重量份的聚酯和30重量份的环氧树脂混合，得到混合树脂。其中，聚酯为不饱和聚酯(采用顺丁烯二酸酐、磷苯二甲酸酐、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇等为原料，经缩聚反应)，环氧树脂为e51。
[0092]
步骤2，采用转相乳化法对混合树脂进行乳化处理。在混合树脂中加入6重量份的乳化剂，边搅拌边滴加15重量份的水。在80℃下搅拌60min，得到改性聚酯环氧粘结剂。其中，乳化剂为质量比为14∶2∶3的op-10、sp-60以及十二烷基苯磺酸钠。
[0093]
步骤3，将20重量份的改性聚酯环氧粘结剂、1重量份的金属螯合物、20重量份的颜料、25重量份的填料以及10重量份的助溶剂搅拌混合，搅拌均匀，得到耐候防腐蚀涂料。其中，金属螯合物为乙二胺四乙酸四钠盐，颜料为酞青蓝，填料为锌粉，助溶剂为3∶2的乙酸乙酯和丙酮。
[0094]
实施例4
[0095]
本实施例与实施例1基本相同，区别在于：在步骤3中，改性聚酯环氧粘结剂的添加量为20份、金属螯合物的添加量为1份。
[0096]
实施例5
[0097]
本实施例与实施例1基本相同，区别在于：在步骤3中，改性聚酯环氧粘结剂的添加量为28份、金属螯合物的添加量为4份。
[0098]
对比例1
[0099]
本对比例与实施例1的区别在于：涂料中未添加金属螯合物。
[0100]
对比例2
[0101]
本对比例与实施例1的区别在于：未实施步骤2，即未对混合树脂进行乳化处理，直接将树脂和金属螯合物共混。
[0102]
对比例3
[0103]
本对比例与实施例1的区别在于：在步骤1中，树脂成分仅有环氧树脂。
[0104]
对比例4
[0105]
本对比例与实施例1的区别在于：在步骤1中，树脂成分仅有聚酯。
[0106]
将上述实施例1～5以及对比例1～4制备得到的涂料进行涂敷实验，步骤如下：
[0107]
对金属工件进行喷丸处理。
[0108]
使用压缩空气对金属工件进行清理。
[0109]
涂敷高分子防锈涂层，用压缩空气吹干。
[0110]
喷涂上述耐候防腐蚀涂料，在80度下保温20分钟后，常温冷却。室温放置72小时后，经检测，涂层的厚度为15～20μm之间。
[0111]
将上述试样进行以下多项实验。
[0112]
耐候试验后的耐腐蚀二次性能实验：
[0113]
每组制作三个试样，进行人工加速耐候试验(按gb/t1865-2009进行)。保持1000小时后，将试样取出进行中性盐雾试验(按gb/t 1771-2007进行)。观察涂层有无开裂、锈蚀、变色、脱落等现象，记录有效防腐蚀的时间。
[0114]
附着力试验：
[0115]
按gb/t 9286-88试验。
[0116]
抗石击性能试验：
[0117]
步骤1，将石击仪接到压缩空气管道上或接到压缩空气瓶上。将检测的油漆样板，以待测面朝向石击仪碎石流出口，并固定在夹具架上，旋紧。
[0118]
步骤2，打开压缩空气导管的阀门，并将放出的气流由减压阀调到压力计显示压力0.2mpa。
[0119]
步骤3，称取500g带棱角的钢丸，将其均匀地装入漏斗中。钢丸由气流聚集起来并喷到检测面上。此后把压缩空气阀门关闭，钢丸收集在集料漏斗中。步骤3重复进行两次。
[0120]
步骤4，对击伤的表面用一条长为12～15cm的胶带完全贴牢，并压紧(用塑料刮板或凸轮等加压)，将剩余的尾部胶带朝上弯折。然后，沿检测板垂直方向猛力撕扯胶带，把漆膜已经受损部分从涂层表面带下来。
[0121]
抗石击特性值(等级)参照图1进行评定。
[0122]
硬度试验：
[0123]
按gb/t 6739-96(科尼格摆)试验。
[0124]
涂层耐溶剂性能试验：
[0125]
在23℃下，使用丙酮溶剂，进行1小时点滴试验，观察涂层外观有无明显变化。
[0126]
涂层耐机油性能试验：
[0127]
在23℃下，使用轿车用发动机机油(sg10w/30)，16小时点滴试验，观察涂层外观有无明显变化。
[0128]
耐酸性能试验：
[0129]
在23℃下，使用0.05mol/l硫酸溶液，进行4小时点滴试验，观察涂层外观有无明显变化。
[0130]
耐碱性能试验：
[0131]
在23℃下，使用0.1mol/l氢氧化钠溶液，进行4小时点滴试验，观察涂层外观有无明显变化。
[0132]
实验测试结果如表1所示。
[0133]
表1
[0134][0135]
越野车转向系统实际应用试验
[0136]
分别将实施例1的耐候防腐蚀涂料以及传统水性环氧涂料分别涂敷于转向系统，安装于两辆越野车上，同时进行道路试验。50000km的里程后检查两辆越野车的转向系统涂
层的防护情况。
[0137]
50000km试验后，两辆越野车的转向系统涂层的防护情况如图2和图3所示。由图2可见，采用实施例1的耐候防腐蚀涂料保护的转向系统无明显变色、剥落、锈蚀的情况发生。由图3可见，采用传统保护涂层处理的转向系统(虚框内部分)已经发生明显变色、局部剥落、产生锈蚀的情况。
[0138]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0139]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。