一种防闪锈水性丙烯酸防腐涂料及其制备方法与流程

本发明涉及防闪锈涂料，特别涉及一种防闪锈水性丙烯酸防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、水的存在，导致水性工业上涂料极易闪锈，闪锈是水性涂料的特有现象。闪锈是指水性涂料涂装到金属基材上，在干燥的过程中涂层表面会出现锈斑的现象，这是由于水和氧气的存在，以及碳钢表面的不均匀，导致金属基材表面形成了大量的原电池，使得基材表面发生电化学腐蚀，表现为闪锈。在水性涂料施工过程中，闪锈会严重影响涂膜的性能，严重影响涂膜对金属的防腐作用。因此，合适的防闪锈剂对提升水性防腐涂料的防闪锈性有很大的帮助。

2、目前，功能单一的传统涂料已不能满足当今社会的需求，开发具有多种性能的新型纳米复合涂料已成为涂料工业研究的新热点。由于纳米材料具有独特的性能，将纳米材料用于涂料中，可使其获得多种特殊的性能，如提高涂料的耐老化性、耐腐蚀性、抗辐射性，还可以进一步提高涂料的附着力、强度、硬度、耐磨性等，从而大大提高了传统涂料的性能。

3、目前解决闪锈现象最有效的防闪锈剂是亚硝酸钠。亚硝酸钠水溶性好，防锈效果显著，价格低廉，但残留的亚硝酸钠会对涂层的耐蚀性造成负面影响，另外亚硝酸钠本身具有一定的氧化性，会影响水性涂料的贮存稳定性。市售防闪锈剂(如美国raybo60、法国阿斯柯迪ascotran-h10等)的主要成分多为有机锌螯合物，为增强防闪锈效果一般会添加少量亚硝酸钠，但亚硝酸钠是一种间接致癌物，在许多地方已经禁止使用。

4、cn111876006a公开了一种水性涂料用抗闪锈剂及其制备方法。所用原料为咪唑啉离子液体、三氮唑离子液体、季铵盐离子液体、有机磷酸盐、炔醇和去离子水以一定质量比复配而成。该发明容易在金属表面形成均匀致密的吸附膜，有效防止金属表面的电化学腐蚀，起到抑制腐蚀的作用。该发明应用于水性涂料中，抗闪锈剂性能好用量少，只需要添加少量抗闪锈剂即可保证金属表面不会出现闪锈点。该发明原料配比复杂，步骤繁琐。

5、cn103923503a公开了一种水性环氧树脂涂料的复合闪锈抑制剂及其制备方法。原料有钼酸盐、苯甲酸盐、聚苯胺水性液体和去离子水。该防闪锈剂与水性环氧树脂相容性好并且有效抑制闪锈。但是该发明的聚苯胺有毒，对眼睛有影响。

6、cn107964351b公开了一种水性复合锌铝防腐涂料。原料有锌铝合金粉、钝化剂、分散剂、湿润剂、填料等，其中填料选自纳米二氧化硅、纳米二氧化锌、纳米氧化锌等。该发明虽然解决了锌铝混合粉储存或使用时因析氢产生的“胖听”现象，但是所制得防腐涂料颗粒粒径还是比较大的，对于闪锈防护方面还不是很好。

7、cn108864790b公开了一种石墨烯复合防锈颜料及其制备方法。该发明提供的石墨烯复合防锈颜料中磷酸锌以纳米颗粒形式负载在大片径的石墨烯上，其反应活性及对金属的钝化能力得到大幅提升。但是该方法对于氧化锌的纯度要求较高，需要达到99.5％以上。

8、目前国内外所生产的磷酸锌系产品存在着颗粒粒径大，而且粒度分布不均匀，颗粒形状不规则，原料成本居高不下等缺点。此外，一方面，由于磷酸锌防锈颜料的溶解度低和水性差，导致颜料的防锈活性不高；另一方面，由于颜料显效延时，即形成有效保护膜的速度太慢，因此不能用于临时性保护涂料的各种保养底漆中和克服所谓的“闪锈”问题。以上的缺点和不足，使得磷酸锌防锈颜料的开发受到了很大的限制，无法全面取代传统的有毒防锈颜料。为了达到全面取代传统的含重金属的有毒防锈颜料的目的，必须对磷酸锌进行改性，开发新一代磷酸锌系活性颜料。

技术实现思路

1、本发明提供了一种防闪锈水性丙烯酸防腐涂料，包括如下组分，以重量份计：水性丙烯酸树脂30～55份、填料3～10份、防闪锈剂1～3份、分散剂1～2份、湿润剂1～2份、消泡剂1～2份、防沉剂0.1～1份、颜料1～5份、成膜助剂0.1～1份、ph调节剂0.1～1份、增稠剂0.2～2份、水20～50份。

2、优选的，所述水性丙烯酸树脂为有机硅改性苯丙乳液、苯丙乳液、纯丙乳液中的至少一种；更优选的，所述水性丙烯酸树脂为有机硅改性苯丙乳液。

3、优选的，所述填料为重质碳酸钙、云母粉、煅烧高岭土、沉淀硫酸钡、硅微粉中的至少一种；更优选的，所述填料为沉淀硫酸钡。

4、所述防闪锈剂制备方法如下：

5、(1)将0.06～0.09mmol纳米氧化锌与0.03～0.045mmol氢氧化物、0.03～0.05mmol硅酸盐混合在一起，然后加入100～200ml的水后在超声波清洗槽中搅拌1～2h，获得混合物；

6、(2)将体积为2～3.5ml，摩尔浓度为0.013～0.015mmol/l的磷酸缓慢滴加到上述步骤(1)的混合物中并搅拌，滴加速率为30～40滴/min，搅拌速率为300～400r/min；滴加完毕后，加热至60～70℃继续反应30～50min；抽滤，得到的滤饼用水洗涤；在80～100℃干燥至质量恒定，获得疏松的粉体产品，即所述防闪锈剂。

7、优选的，所述氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化铝中的至少一种；更优选的，所述氢氧化物为氢氧化钾。

8、优选的，所述硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙中的至少一种；更优选的，所述硅酸盐为硅酸钾。

9、优选的，所述分散剂为disperbyk-154、disperbyk-191、disperbyk-192中的至少一种；更优选的，所述分散剂为disperbyk-191。

10、优选的，所述湿润剂为tego 4100、byk 348、flash-x 330中的至少一种；更优选的，所述湿润剂为flash-x 330。

11、优选的，所述消泡剂为byk 028、foamex 840、foamex 1488、foamex k3、foamex k7中的至少一种；更优选的，所述消泡剂为foamex 1488。

12、优选的，所述防沉剂为气相二氧化硅、有机膨润土、石蜡中的至少一种；更优选的，所述防沉剂为有机膨润土。

13、优选的，所述颜料为氧化铁红、钛白粉、炭黑中的至少一种；更优选的，所述颜料为钛白粉。

14、优选的，所述成膜助剂为十二碳醇酯、丙二醇丁醚、丙二醇苯醚中的至少一种；更优选的，所述成膜助剂为十二碳醇酯。

15、优选的，所述ph调节剂为氨水、n,n-二甲基乙醇胺、amp-95中的至少一种；更优选的，所述ph调节剂为n,n-二甲基乙醇胺。

16、优选的，所述增稠剂为rm-8w、rm-12w、ase-60中的至少一种；更优选的，所述增稠剂为rm-8w。

17、本发明还公开了上述防闪锈水性丙烯酸防腐涂料的制备方法，以重量份计，具体步骤如下：

18、(1)将10～25份的水和0.1～1份的增稠剂混合，搅拌时间为3～5min，搅拌转速为1300～2000r/min；

19、(2)继续加入0.5～1份消泡剂、0.1～1份防沉剂、1～2份分散剂、1～2份湿润剂和0.1～1份ph调节剂，搅拌10～15min，搅拌转速为500～1000r/min；

20、(3)继续加入1～5份颜料、3～10份填料，搅拌30～40min，搅拌转速为1500～2000r/min；

21、(4)继续加入10～25份水、30～55份水性丙烯酸树脂、0.5～1份消泡剂、0.1～1份成膜助剂和1～3份防闪锈剂，搅拌15～20min，搅拌转速为550～800r/min；

22、(5)最后向上述步骤(4)搅拌后混合物中再添加0.1～1份增稠剂，继续搅拌5～10min，搅拌转速为550～800r/min，即得本发明防闪锈水性丙烯酸防腐涂料。

23、本发明具有如下优点：

24、1.本发明防闪锈水性丙烯酸防腐涂料，兼具了优异的防闪锈、防腐性能，可用于金属材料制造的储运、石化设备等设施，在对金属进行防腐蚀保护的同时，提高了设施的防腐、防闪锈性能，节约了资源。

25、2.本发明所制备的防闪锈剂添加到水性丙烯酸树脂体系中，实现了水性涂料的多功能化，同时也提升了水性涂料的防腐蚀、耐酸、耐碱、防闪锈等多方面性能。

26、3.本发明制备方法具有原料易得、生产工艺简单、可操作性强、易于实现工业化生产等优点。

27、本发明中各原料的作用介绍：

28、水性丙烯酸树脂：成膜树脂在漆膜中起到粘结颜料、填料的作用，同时与基材或其它漆膜结合形成一个完整封闭的整体，防止漆膜脱落并阻隔腐蚀介质。防腐涂料的性能很大程度上取决于成膜树脂的性能，其粘结颜填料的能力、附着力、柔韧性、对腐蚀介质阻隔能力都会影响漆膜的使用性能。

29、填料沉淀硫酸钡：由于沉淀硫酸钡的特殊性能，对粘结剂的要求低、分散性好，是涂料中不可缺少的成分。本身可以防止涂料的ph值降低，从而减弱闪锈程度。沉淀硫酸钡吸油量较低，在漆膜中具有良好的填充性，因此制得漆膜的硬度也最大。

30、分散剂disperbyk-191：disperbyk-191不仅对颜、填料的分散效果有影响并且对涂料的抗闪锈性能也有很大的影响。不含voc和溶剂的润湿分散剂，用于水性涂料体系和胶粘剂。适合颜料浓缩浆(含树脂和不含树脂的)，特别适合用于乳液体系。不同种类的分散剂对于涂料的抗闪锈性能影响很大，比如离子型的分散剂在水中发生电离使水的导电性增加，因而涂料的抗闪锈效果差，如聚丙烯酸钠盐。再比如磷酸酯类的分散剂可以在金属基材上进行吸附，对涂料的抗闪锈能力有提升。

31、湿润剂flash-x 330：由于水性涂料表面张力高，导致无法在基材表面铺展，因此需要添加湿润剂使涂料铺展在基材表面上，合适的湿润剂不仅有良好的湿润效果，并且可以抑制闪锈。一方面湿润剂中的有效成分可以铺展在基材表面起到隔绝腐蚀介质的作用，另一方面由于降低表面张力有助于树脂和其他助剂在基材表面作用。

32、消泡剂foamex 1488：消泡剂赢创迪高tego foamex 1488主要应用于水性配方的消泡剂乳液，特别适用于色漆配方，具有良好的长效性、高能性等性质。由于特殊的原材料，迪高消泡剂1488既具有消泡有效性、又具有很强的兼容性，这样不仅具有传统的有机消泡剂和有机硅消泡剂所达不到的性能，同时又避免了部分有机硅消泡剂产生的副作用，例如：鱼眼、硅斑等现象。消泡剂foamex 1488适合于本发明的苯丙乳液，是一种可靠的泡沫控制剂。

33、防沉剂有机膨润土：有机膨润土是一种无机矿物/有机铵复合物，以膨润土为原料，利用膨润土中蒙脱石的层片状结构及其能在水或有机溶剂中溶胀分散成胶体级粘粒特性，通过离子交换技术插入有机覆盖剂而制成的。有机膨润土在各类有机溶剂、油类、液体树脂中能形成凝胶，具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、润滑性、成膜性，耐水性及化学稳定性，在涂料工业中有重要的应用价值。在油漆油墨、航空、冶金、化纤、石油等工业中也有广泛的应用。有机膨润土防止沉淀的机理是改变体系的流变性能，使其具有触变性，从而防止颜、填料沉降。在涂料中引入防沉剂，就是在涂料中引入疏松网络触变性结构，能使颜、填料颗粒悬浮而不结块，防止颜料沉淀，改善涂料性能，使之保持优良的流平性等。防沉剂在现代涂料中起着重要的作用，对涂料的生产、贮存、涂装和涂膜性能产生重要影响，因而其使用日益受到重视。

34、颜料钛白粉：钛白粉是一种无机白色颜料，主要成分为二氧化钛。由于具有折射率高、消色力强、白度高、无毒和稳定性好等优点被广泛应用于涂料等行业。无论溶剂型还是水溶性涂料，若使用了钛白粉，其作用不仅仅是遮盖和装饰，更为重要的作用是改善涂料的物化性能，增强化学稳定性，以至提高遮盖力、消色力、防腐蚀性、耐光、耐候性，增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分的透过，从而推迟老化、延长漆膜寿命，同时还能节省用料和增多品种。

35、成膜助剂十二碳醇酯：属于醇酯类化合物，能够有助于各种商品类乳液成膜，有效降低其最低成膜温度。十二碳醇酯的水解稳定性非常好，可以与丙酸乳液在内的各种乳液一起使用。十二碳醇酯加入到乳胶漆中，被吸附在乳液粒子上，软化粒子并且在涂料漆时引起更好的融合。它不会被吸进能渗透的基质中，但可以有效地聚结乳液粒子；还有就是其冰点很低，在冬季不需要特殊处理；其很容易掺入乳液中，且在较高的含量下不影响涂料的稳定性；十二碳醇酯是乳液聚合物的强溶剂。成膜助剂十二碳醇酯是一种广泛应用于涂料中的化学助剂，可以改善涂料的性能，促进涂料的成膜过程，提高涂料的耐久性和附着力。总的来说，十二碳醇酯在涂料中主要有以下作用：1.促进成膜过程：十二碳醇酯可以促进涂料的成膜过程，使涂料快速形成坚固、平整的薄膜；2.改善涂料性能：十二碳醇酯能够改善涂料的性能，并赋予涂料特定的功能。如界面活性剂能够降低表面张力，提高涂料的湿润性和扩散性，使得涂料均匀地覆盖在被涂物表面，形成光滑的薄膜；3.提高附着力：能够使得涂料长期稳定地固定在被涂物表面。

36、ph调节剂n,n-二甲基乙醇胺：简称dmea，n,n-二甲基乙醇胺属于有机醇胺的一种。一般水性涂料呈弱碱性，需要添加ph调节剂维持ph值，一般水性涂料所用到的ph调节剂为氨水或有机醇胺。氨水由于挥发性强并且有刺激性气味很少应用，有机醇胺具有合适的挥发性，且还有分散颜、填料的作用。有机醇胺一方面通过提高涂料的ph值，有助于钝化基材；另一方面可以通过极性原子吸附在基材表面阻隔腐蚀介质从而抑制闪锈的发生，但是ph值超过10.5，在施工过程中可能会对人皮肤造成腐蚀。

37、增稠剂rm-8w：涂料的主要成分是以水和水溶液醇醚作为基础溶液，它的缺点是粘度低、流动性差。通常都会加入增稠剂来改善它的这些粘度和流动性。水性涂料用增稠剂后能够明显提高它的流平性和增加稠度以及赋予涂料更好的粘度稳定性。涂料增稠剂通常分为纤维素、聚丙烯酸酯类、聚氨酯缔合型和无机增稠剂类。成分根据不同涂料和想要效果有所不同。1.避免涂料在涂刷垂直物体外表时发作流挂现象：涂料增稠剂是一种流变的化学助剂，它的主要目的是增加稠度，控制着流体产品的精细特性，改善活动性和流平性，避免施工中呈现流挂现象，特别是在垂直墙面或者边边角角都能够很好的停止涂装，涂抹更平均，颜色更丰满，不会影响接下来的工序。没有加涂料增稠剂的涂料会像水一样流来流去；2.稳定的储存涂料：涂料用增稠剂的化学性能稳定，能与涂料的各种助剂良好的共存，所以不会呈现返稀，分层现象，还能避免涂料沉淀。涂料参加涂料增稠剂后，粘度增加，能够避免涂料在存储过程中已分散的颗粒发作汇集、沉淀，从而到达更稳定的储存；3.控制涂料的流动性：涂料增稠剂的加入可延长涂料成膜时间，减少在辊涂或刷涂过程中发生的滴落和飞溅，从而达到涂膜流平的功能。