專利名稱：一種膠乳及其合成方法和水性金屬防腐涂料及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膠乳及其合成方法和水性金屬防腐涂料及其合成方法。
背景技術(shù)：
金屬材料是人類文明的物質(zhì)基礎(chǔ)，然而無(wú)時(shí)無(wú)刻不在發(fā)生的金屬腐蝕也給人類社會(huì)造成了巨大損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界毎年腐蝕生銹的金屬約為年產(chǎn)量的20%以上，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失約10000億美元。我國(guó)毎年金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的4%，超過(guò)了火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震造成損失的總和。因此研究金屬的腐蝕防護(hù)方法以控制金屬的腐蝕，從而減少腐蝕造成的損失，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的意義。在金屬材料的防腐領(lǐng)域，涂覆防腐涂料是ー種十分重要的手段。 水性涂料最早應(yīng)用并成功替代溶劑型涂料是在建筑涂料領(lǐng)域，但隨著環(huán)保法規(guī)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)的限制越來(lái)越嚴(yán)格以及新型高性能水性樹脂的出現(xiàn)，水性涂料也逐漸應(yīng)用到エ業(yè)金屬防腐蝕領(lǐng)域。最初水性金屬防腐蝕涂料的樹脂采用的是單組分形式，主要是苯こ烯-丁ニ烯與こ烯基丙烯酸的三聚物和醇酸樹脂的乳化等；之后，雙組分環(huán)氧涂料得到重視和發(fā)展；現(xiàn)在，高性能的聚氨酯分散體、含氟聚合物、聚酯、有機(jī)硅樹脂等基料也被使用在水性金屬防腐蝕涂料的制作中，有的已經(jīng)取得了很好的效果；另外，有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合、互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(IPN)防腐蝕涂料也得到迅速發(fā)展，并且有水性涂料成功應(yīng)用于重防腐領(lǐng)域的報(bào)道。但是，目前就水性金屬防腐蝕涂料的實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外產(chǎn)品的水平，其性能還不能與溶劑型涂料相媲美，這同時(shí)也是涂料科技工作者面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。目前大多是利用丙烯酸乳膠耐候性好的特點(diǎn)，用其制作面漆，金屬的防腐蝕主要通過(guò)配套的底漆來(lái)解決。環(huán)氧樹脂具有許多羥基及醚鍵，能與基材親和，因而對(duì)金屬有極好的粘結(jié)力，漆膜堅(jiān)韌、耐腐蝕性強(qiáng)，但是耐候性差。含氟丙烯酸樹脂保留丙烯酸酯涂料的耐堿性等特點(diǎn)，又具有有機(jī)氟樹脂耐候性、耐沾污性、耐腐蝕性及自潔性能，是ー種綜合性能優(yōu)良的樹脂，但是附著力較差。與成熟的溶劑型涂料相比，水性涂料在金屬表面的應(yīng)用還存在不足，如在制備水性涂料的過(guò)程中使用的表面活性剤，使得涂膜耐水性差，直接用于金屬的水性底漆容易發(fā)生閃蝕，由水所引起的涂膜干燥時(shí)間緩慢，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)強(qiáng)機(jī)械作用カ的穩(wěn)定性差，施工過(guò)程中對(duì)金屬基材表面清潔度要求高等問(wèn)題，但只要設(shè)計(jì)得當(dāng)，其在許多惡劣環(huán)境下完全可以勝任，并且其性能正得到不斷的改善和提高。在發(fā)達(dá)國(guó)家，水性涂料產(chǎn)品在金屬防腐蝕領(lǐng)域已占據(jù)一定市場(chǎng)份額，而同時(shí)國(guó)外具有實(shí)カ的大公司非常重視水性涂料產(chǎn)品的開發(fā)。金屬防腐涂料屬干“量大面廣”的涂料品種，如汽車漆、船舶漆、鐵路用漆等，大力開發(fā)水性金屬防腐涂料產(chǎn)品將會(huì)有很大的發(fā)展空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有膠乳以及金屬防腐涂料存在的上述不足，提供一種膠乳及其合成方法和水性金屬防腐涂料及其合成方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種膠乳由以下成分按重量百分比合成5% 35%的環(huán)氧樹脂、12% 40%的硬單體、10% 40%的軟單體、O. 5% I. 5%的功能性單體、O. 3% O. 8%的pH調(diào)節(jié)劑、O. 8%~ I. 2%的陰離子型乳化剤、O. 4% O. 6%的非離子乳化劑、O. 2% O. 6%的引發(fā)劑、O. I I %的含磷酸基的功能單體、O. 5 8%的含氟單體和40% 60%的去離子水。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)ー步，所述環(huán)氧樹脂為E-51或者E-44 ;硬單體為甲基丙烯酸甲酷，甲基丙烯酸こ酯中的至少ー種；軟單體為丙烯酸丁酷、丙烯酸異辛酯中的至少ー種；功能性單體是丙烯酸、甲基丙烯酸，丙烯酰胺、丙烯腈中的任何ー種；PH調(diào)節(jié)劑是碳酸氫鈉、磷酸氫ニ鈉中的任何ー種；陰離子型乳化劑是烷基酚聚氧こ烯硫酸鈉，壬基酚聚氧こ烯硫酸鈉、十二烷基 硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的任何ー種；非離子乳化劑是月桂醇聚氧こ烯醚、壬基酚聚氧こ烯醚、脂肪醇聚氧こ烯醚中的任ー種；引發(fā)劑是過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀中的任ー種；含磷酸基的功能単體是羥こ基甲基丙烯酸磷酸酷、羥甲基丙烯酸磷酸酯中的任ー種；含氟單體是甲基丙烯酸三氟こ酯，丙烯酸三氟丁酯中的任ー種。本發(fā)明還提供一種解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種膠乳的合成方法包括以下步驟步驟11 :在電動(dòng)乳化器內(nèi)加入陰離子型乳化剤、非離子乳化剤、pH調(diào)節(jié)劑、環(huán)氧樹脂、硬單體、軟單體、功能性單體、含磷酸基的功能單體、含氟單體和去離子水，高速乳化30min,制得預(yù)乳化液；步驟12 :在裝有電動(dòng)攪拌器、回流冷凝管、恒壓滴液漏斗的四ロ燒瓶中加入水?dāng)嚢枭郎刂?0°C，加入1/7重量的預(yù)乳化液和1/3重量的引發(fā)劑溶液，攪拌至體系出現(xiàn)藍(lán)光，開始同時(shí)滴加剰余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑溶液，3. 5h滴加完畢，保溫反應(yīng)lh，冷卻至40°C出料。本發(fā)明還提供一種解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下ー種水性金屬防腐涂料包括甲組分和こ組分，所述甲組分由以下成分按重量百分比合成10% 20%的水、2%
4%的防沉劑、O. 2 % O. 4 %的分散劑、10 % 20 %的氧化鐵紅、O. 2 % O. 6 %的消泡劑、
2% 4 %的滑石粉、O. 3 % O. 8 %的增稠劑、8 % 12 %的復(fù)合磷酸鋅、O. 2 % O. 4 %的潤(rùn)濕劑、40% 60%的如權(quán)利要求I或2所述的膠乳以及O. I O. 2的pH調(diào)節(jié)劑；所述こ組分為有機(jī)胺。進(jìn)ー步，所述防沉劑為改性聚酰胺、納米ニ氧化硅、苯こ烯-順丁烯ニ酸酐共聚物中的任ー種；所述分散劑為聚氧こ烯醇，聚こニ醇、粘土、聚こ烯醇中的任ー種；所述消泡劑為聚醚類消泡劑、有機(jī)硅類消泡劑中的任ー種；所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、聚氨酷、聚丙烯酸鈉中的任ー種；所述潤(rùn)濕劑為壬基酚聚氧こ烯醚、辛基酚聚氧こ烯醚中的任ー種；所述PH調(diào)節(jié)劑為N，N- ニ甲基こ醇胺、氨水中的任ー種。進(jìn)ー步，所述有機(jī)胺為ニ亞こ基三胺、こニ胺、三こ烯四胺中任ー種。本發(fā)明還提供一種解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下ー種水性金屬防腐涂料的合成方法包括以下步驟步驟21 :將潤(rùn)濕劑、分散劑和防沉劑加到水中慢速攪拌分散，先加入4/5重量的消泡劑，攪拌5分鐘，再加入氧化鐵紅、滑石粉和復(fù)合磷酸鋅攪拌10分鐘，接著加入2/3重量的增稠劑，高速分散10分鐘，最后加入pH調(diào)節(jié)劑使體系pH值為8 9，再分散I小時(shí)以上制成衆(zhòng)料；步驟22 :將所述漿料用立式砂磨機(jī)研磨，至漿料細(xì)度達(dá)到50 μ m以下；步驟23 :將所述漿料加到攪拌釜中，加入權(quán)利要求I或2所述的膠乳及剰余增稠劑和消泡劑，攪拌30分鐘，所得涂料的甲組份；步驟24 :將有機(jī)胺用水稀釋到50%的質(zhì)量濃度，即為涂料的こ組分；步驟25 :將涂料甲組份與こ組份按100 O. 5 100 3的比例配料，混合均勻
即可使用。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明制備的膠乳中具有共價(jià)鍵合的磷酸酯基團(tuán)以及氟樹月旨，使得乳膠膜具有附著力高、防閃銹、防腐性能、耐候性、耐水性以及自清潔性優(yōu)異等綜合性能；引入磷酸酯基團(tuán)，解決了水性涂料的閃銹問(wèn)題；將乳膠膜設(shè)計(jì)成雙組分交聯(lián)體系解決了乳膠膜耐水性差的難題；研制的水性金屬防腐涂料具有環(huán)保與性能優(yōu)異的特點(diǎn)，可用于金屬結(jié)構(gòu)的涂裝與防護(hù)。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1-5 :環(huán)氧樹脂接枝含氟丙烯酸酯膠乳的制備(組分及質(zhì)量百分比)表I環(huán)氧樹脂接枝含氟丙烯酸酯膠乳配方

權(quán)利要求
1.ー種膠乳，其特征在于，所述膠乳由以下成分按重量百分比合成5% 35%的環(huán)氧樹月旨、12% 40%的硬單體、10% 40%的軟單體、O. 5% I. 5%的功能性單體、O. 3% O. 8%的pH調(diào)節(jié)劑、O. 8% I. 2%的陰離子型乳化剤、O. 4% O. 6%的非離子乳化剤、O. 2% O. 6%的引發(fā)劑、O. I 1%的含磷酸基的功能單體、O. 5 8%的含氟單體和40% 60%的去離子水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膠乳，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂為E-51或者E-44;硬単體為甲基丙烯酸甲酷，甲基丙烯酸こ酯中的至少ー種；軟單體為丙烯酸丁酷、丙烯酸異辛酯中的至少ー種；功能性単體是丙烯酸、甲基丙烯酸，丙烯酰胺、丙烯腈中的任何ー種；pH調(diào)節(jié)劑是碳酸氫鈉、磷酸氫ニ鈉中的任何ー種；陰離子型乳化劑是烷基酚聚氧こ烯硫酸鈉，壬基酚聚氧こ烯硫酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的任何ー種；非離子乳化劑是月桂醇聚氧こ烯醚、壬基酚聚氧こ烯醚、脂肪醇聚氧こ烯醚中的任ー種；引發(fā)劑是過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀中的任ー種；含磷酸基的功能単體是羥こ基甲基丙烯酸磷酸酷、羥甲基丙烯酸磷酸酯中的任ー種；含氟單體是甲基丙烯酸三氟こ酯，丙烯酸三氟丁酯中的任ー種。
3.一種膠乳的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括以下步驟 步驟11 :在電動(dòng)乳化器內(nèi)加入陰離子型乳化剤、非離子乳化剤、pH調(diào)節(jié)劑、環(huán)氧樹月旨、硬單體、軟單體、功能性單體、含磷酸基的功能單體、含氟單體和去離子水，高速乳化30min,制得預(yù)乳化液； 步驟12 :在裝有電動(dòng)攪拌器、回流冷凝管、恒壓滴液漏斗的四ロ燒瓶中加入水?dāng)嚢枭郎刂?0°C，加入1/7重量的預(yù)乳化液和1/3重量的引發(fā)劑溶液，攪拌至體系出現(xiàn)藍(lán)光，開始同時(shí)滴加剰余的預(yù)乳化液和引發(fā)劑溶液，3. 5 h滴加完畢，保溫反應(yīng)I h，冷卻至40°C出料。
4.ー種水性金屬防腐涂料，其特征在于，所述水性金屬防腐涂料包括甲組分和こ組分，所述甲組分由以下成分按重量百分比合成10% 20%的水、2% 4%的防沉劑、O. 2% O. 4%的分散劑、10% 20%的氧化鐵紅、O. 2% O. 6%的消泡劑、2% 4%的滑石粉、O. 3% O. 8%的增稠劑、8% 12%的復(fù)合磷酸鋅、O. 2% O. 4%的潤(rùn)濕劑、40% 60%的如權(quán)利要求I或2所述的膠乳以及O. I O. 2的pH調(diào)節(jié)劑；所述こ組分為有機(jī)胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水性金屬防腐涂料，其特征在于，所述防沉劑為改性聚酰胺、納米ニ氧化硅、苯こ烯-順丁烯ニ酸酐共聚物中的任ー種；所述分散劑為聚氧こ烯醇，聚こニ醇、粘土、聚こ烯醇中的任ー種；所述消泡劑為聚醚類消泡劑、有機(jī)硅類消泡劑中的任一種；所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、聚氨酷、聚丙烯酸鈉中的任ー種；所述潤(rùn)濕劑為壬基酚聚氧こ烯醚、辛基酚聚氧こ烯醚中的任ー種；所述pH調(diào)節(jié)劑為N，N-ニ甲基こ醇胺、氨水中的任ー種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水性金屬防腐涂料，其特征在于，所述有機(jī)胺為ニ亞こ基三胺、こニ胺、三こ烯四胺中任ー種。
7.—種水性金屬防腐涂料的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括以下步驟 步驟21 :將潤(rùn)濕劑、分散劑和防沉劑加到水中慢速攪拌分散，先加入4/5重量的消泡齊IJ，攪拌5分鐘，再加入氧化鐵紅、滑石粉和復(fù)合磷酸鋅攪拌10分鐘，接著加入2/3重量的增稠劑，高速分散10分鐘，最后加入PH調(diào)節(jié)劑使體系pH值為8 9，再分散I小時(shí)以上制成漿料； 步驟22 :將所述漿料用立式砂磨機(jī)研磨，至漿料細(xì)度達(dá)到50 μ m以下； 步驟23 :將所述漿料加到攪拌釜中，加入權(quán)利要求I或2所述的膠乳及剰余增稠劑和消泡劑，攪拌30分鐘，所得涂料的甲組份； 步驟24 :將有機(jī)胺用水稀釋到50%的質(zhì)量濃度，即為涂料的こ組分； 步驟25 :將涂料甲組份與こ組份按100 :0. 5 100 3的比例配料，混合均勻即可使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膠乳及其合成方法和水性金屬防腐涂料及其合成方法。所述膠乳由以下成分合成環(huán)氧樹脂、硬單體、軟單體、功能性單體、pH值調(diào)節(jié)劑、陰離子型乳化劑、非離子乳化劑、引發(fā)劑、含磷酸酯功能單體、含氟單體和去離子水。本發(fā)明制備的膠乳中具有共價(jià)鍵合的磷酸酯基團(tuán)以及氟樹脂，使得乳膠膜具有附著力高、防閃銹、防腐性能、耐候性、耐水性以及自清潔性能優(yōu)異等綜合性能；引入磷酸酯基團(tuán)，解決了水性涂料的閃銹問(wèn)題；將乳膠膜設(shè)計(jì)成雙組分交聯(lián)體系解決了乳膠膜耐水性差的難題；研制的水性金屬防腐涂料具有環(huán)保與性能優(yōu)異的特點(diǎn)，可用于金屬結(jié)構(gòu)的涂裝與防護(hù)。
文檔編號(hào)C08F220/22GK102690400SQ20111029988
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者朱愛萍, 董小波, 蔣婷, 鄧金華, 鐘濤, 高勰 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)