本發(fā)明涉及一種金屬水性防腐涂料，屬于涂料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，防止金屬腐蝕一直受到人們的廣泛重視。在金屬表面涂覆防腐蝕涂層是最有效﹑最簡(jiǎn)單以及最常用的防腐措施。涂覆防腐蝕涂料是金屬防護(hù)的主要手段之一。目前市售的防腐蝕涂料主要為溶劑型涂料體系，從節(jié)能、環(huán)保的角度考慮，涂料水性化是近年來(lái)研究領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。
水性涂料是用水作溶劑或者作分散介質(zhì)的涂料。它具有無(wú)毒，無(wú)味，價(jià)格低廉，資源豐富等特點(diǎn)，可以大大減少涂料中有機(jī)溶劑揮發(fā)對(duì)大氣造成的污染，并且以水作為溶劑，可極大的提高涂料在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和施工過(guò)程中的安全性。目前，水性防腐涂料已經(jīng)成功應(yīng)用于建筑裝飾、汽車(chē)制造、船舶和集裝箱制造、鐵路機(jī)車(chē)、航空航天、交通橋梁及木器涂裝等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種金屬水性防腐涂料，通過(guò)改進(jìn)原料組分，提高涂料的防腐性能，以滿足金屬制品防銹的使用要求。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種金屬水性防腐涂料，由以下質(zhì)量份的原料復(fù)配制得：
納米二氧化硅改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂58-69份；聚氨酯乳液24-37份；鋅粉8-13份；分散劑5-8份；增稠劑4-7份；成膜助劑3-6份；消泡劑0.2-0.6份；顏料4-9份；
所述的納米二氧化硅改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂的合成方法為：
將5份丙烯酸、8份丙烯酸羥丙酯、14份甲基丙烯酸甲酯、37份丙烯酸丁酯、7份丙烯酸異辛酯、9份磷酸酯單體PAM-200、0.8份過(guò)氧化苯甲酰和174mL正丁醇混合均勻，在裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)和滴液漏斗的四口燒瓶中加入預(yù)先配好的1/3引發(fā)劑和單體的混合液，升溫至85℃回流，起粘1h后，將以35mL環(huán)己酮配置的9份硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米SiO2分散液及剩余單體與引發(fā)劑的混合液混合，緩慢滴加入內(nèi)，2h滴完，降溫至80℃左右保溫2h，冷卻至50℃后，加入由24mL丁酮稀釋的13份環(huán)氧樹(shù)脂，反應(yīng)0.5h，降溫，加46mL乙酸丁酯稀釋?zhuān)尤?份乳化劑OP-10、8份十二烷基苯磺酸鈉及214份去離子水，攪拌成乳化液，再減壓脫除有機(jī)溶劑，得到納米二氧化硅改性的環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂。
所述分散劑為聚丙烯酸銨鹽、聚磷酸鹽、烷基芳基磺酸鹽中的一種。
所述增稠劑為羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、聚丙烯酸鈉中的一種。
所述的成膜助劑為異丙醇、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚中的一種。
所述的消泡劑為乳化硅油、聚甘油脂肪酸酯和磷酸酯類(lèi)中的一種。
所述的顏料為磷酸鋅或三聚磷酸鋁。
本發(fā)明含氟、磷酸酯、二氧化硅金屬水性防腐涂料，在丙烯酸酯、環(huán)氧乳液、聚氨酯的有機(jī)網(wǎng)絡(luò)中摻雜無(wú)機(jī)組分，到成膜性、力學(xué)、熱學(xué)等性能優(yōu)于相同組分常規(guī)復(fù)合材料的有機(jī)—無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料；該磷酸酯可與金屬表面以P-O-M化學(xué)鍵相結(jié)合，極大地增強(qiáng)膜的附著能力，使之耐磨性、防腐性增強(qiáng)。此外，本發(fā)明涂料的耐污性高、耐候性好，不使用有機(jī)溶劑，環(huán)保無(wú)毒，不會(huì)對(duì)環(huán)境和人體產(chǎn)生危害，適用于鋼鐵等金屬表面的防腐處理。
具體實(shí)施方式
下列實(shí)施方案，僅是舉例說(shuō)明，不是僅有的，所以，一切在本發(fā)明范圍內(nèi)或是作與本發(fā)明相似的改變均包含于本發(fā)明之內(nèi)。各原料組份以質(zhì)量份計(jì)。
本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬水性防腐涂料，由以下原料制得：納米二氧化硅改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯乳液、鋅粉、分散劑、增稠劑、成膜助劑、消泡劑、顏料。
所述的聚氨酯乳液為本領(lǐng)域所常用，如合肥恒瑞化工新材料有限公司的水性聚氨酯乳液。
所述的納米二氧化硅改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂的合成方法為：
將丙烯酸(AA)、丙烯酸羥丙酯(HPA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸異辛酯(EHA)、磷酸酯單體PAM-200、過(guò)氧化苯甲酰(BPO)和正丁醇按比例混合均勻，在裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)和滴液漏斗的四口燒瓶中加入預(yù)先配好的1/3引發(fā)劑和單體的混合液，升溫至85℃回流，起粘1h后，將以環(huán)己酮配置的硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米SiO2分散液及剩余單體與引發(fā)劑的混合液混合，緩慢滴加入內(nèi)，2h滴完，降溫至80℃左右保溫2h，冷卻至50℃后，加入由丁酮稀釋的環(huán)氧樹(shù)脂，反應(yīng)0.5h，降溫，加乙酸丁酯稀釋?zhuān)尤脒m量乳化劑OP-10、十二烷基苯磺酸鈉及去離子水，攪拌成乳化液，再減壓脫除有機(jī)溶劑，得到納米二氧化硅改性的環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂。
丙烯酸樹(shù)脂是丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯類(lèi)或衍生物的均聚和共聚物的總稱(chēng)。它低毒、色淺，成膜性好、耐黃變，但耐水性差，室溫固化速率慢。且由于其線性分子上缺少交聯(lián)點(diǎn)，難以形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因而涂層硬度低，易被刮傷。環(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基、羥基、醚鍵等活性基團(tuán)，交聯(lián)后對(duì)基材有良好的附著力，成膜硬度高、封閉性好，易于加工成型。二者通過(guò)開(kāi)環(huán)酯化，利用環(huán)氧樹(shù)脂中的環(huán)氧基團(tuán)與丙烯酸樹(shù)脂中的羧基反應(yīng)，在環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈的兩端引入丙烯基不飽和雙鍵，使漆膜形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，加速成膜固化，提高涂層的硬度、耐水性等性能，得到具有良好熱穩(wěn)定性的環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂，因而廣泛用于涂料、黏合、油墨等領(lǐng)域。納米二氧化硅由于具備無(wú)機(jī)非金屬納米材料的顆粒尺寸小、比表面積大、表面存在大量不飽和殘鍵及不同鍵合狀態(tài)的羥基且因表面厭氧而偏離了穩(wěn)態(tài)的硅氧結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，常被加入有機(jī)聚合物中，得到成膜性、力學(xué)、熱學(xué)等性能優(yōu)于相同組分常規(guī)復(fù)合材料的有機(jī)—無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料。
由于納米二氧化硅具有比表面積大和比表面能大等特點(diǎn)，自身易團(tuán)聚；另一方面，納米二氧化硅表面極性較強(qiáng)，在有機(jī)介質(zhì)中不易均勻分散，這就極大地限制了其納米效應(yīng)的發(fā)揮。因此需對(duì)納米二氧化硅粉體進(jìn)行表面改性。
所述的硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米SiO2由如下方法制備：
a、準(zhǔn)確稱(chēng)取干燥后的納米二氧化硅，加入無(wú)水乙醇中，充分?jǐn)嚢璨⒊曊袷?，而后緩慢加入硅烷偶?lián)劑KH550、KH570，加熱至50℃，恒溫回流2小時(shí)，抽濾，用無(wú)水乙醇洗滌三次、烘干得到偶聯(lián)劑表面改性后的納米二氧化硅。
改性后的納米SiO2表面含有C=C及-NH2，C=C可與聚合單體共聚，-NH2可與環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧基進(jìn)行開(kāi)環(huán)反應(yīng)，使納米二氧化硅粒子嵌入聚合物分子鏈中，形成聚合物網(wǎng)狀。
納米二氧化硅的平均粒徑為40-70nm。
所述分散劑為聚丙烯酸銨鹽、聚磷酸鹽、烷基芳基磺酸鹽中的一種。
所述增稠劑為羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、聚丙烯酸鈉中的一種。
所述的成膜助劑為異丙醇、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚中的一種。
所述的消泡劑為乳化硅油、聚甘油脂肪酸酯和磷酸酯類(lèi)中的一種。
所述的顏料為磷酸鋅或三聚磷酸鋁。
金屬水性防腐涂料的制備方法：
1）將納米二氧化硅改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯乳液加入攪拌釜中，備用；
2）將鋅粉、分散劑、增稠劑、成膜助劑、消泡劑、顏料混合均勻后在攪拌狀態(tài)下加入到步驟1）中，高速分散15分鐘，得到金屬水性防腐涂料。
實(shí)施例1：
一種金屬水性防腐涂料，由以下質(zhì)量份的原料制得：
納米二氧化硅改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂58份；聚氨酯乳液24份；鋅粉8份；分散劑5份；增稠劑4份；成膜助劑3份；消泡劑0.2份；顏料4份。其中，分散劑為聚丙烯酸銨鹽、增稠劑為羧甲基纖維素、成膜助劑為異丙醇、消泡劑為乳化硅油、顏料為磷酸鋅。
實(shí)施例2：
一種金屬水性防腐涂料，由以下質(zhì)量份的原料制得：
納米二氧化硅改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂63份；聚氨酯乳液31份；鋅粉11份；分散劑7份；增稠劑5份；成膜助劑4份；消泡劑0.4份；顏料7份。其中，分散劑為聚磷酸鹽、增稠劑為羥甲基纖維素、成膜助劑為乙二醇丁醚、消泡劑為聚甘油脂肪酸酯、顏料為三聚磷酸鋁。
實(shí)施例3：
一種金屬水性防腐涂料，由以下質(zhì)量份的原料制得：
納米二氧化硅改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂69份；聚氨酯乳液37份；鋅粉13份；分散劑8份；增稠劑7份；成膜助劑6份；消泡劑0.6份；顏料9份。其中，分散劑為烷基芳基磺酸鹽、增稠劑為聚丙烯酸鈉、成膜助劑為二乙二醇丁醚、消泡劑為磷酸酯類(lèi)、顏料為三聚磷酸鋁。
實(shí)施例4；
實(shí)施例1-3中的表面改性納米二氧化硅由如下方法制備：
將5份丙烯酸、8份丙烯酸羥丙酯、14份甲基丙烯酸甲酯、37份丙烯酸丁酯、7份丙烯酸異辛酯、9份磷酸酯單體PAM-200、0.8份過(guò)氧化苯甲酰和174mL正丁醇混合均勻，在裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)和滴液漏斗的四口燒瓶中加入預(yù)先配好的1/3引發(fā)劑和單體的混合液，升溫至85℃回流，起粘1h后，將以35mL環(huán)己酮配置的9份硅烷偶聯(lián)劑表面改性的納米SiO2分散液及剩余單體與引發(fā)劑的混合液混合，緩慢滴加入內(nèi)，2h滴完，降溫至80℃左右保溫2h，冷卻至50℃后，加入由24mL丁酮稀釋的13份環(huán)氧樹(shù)脂，反應(yīng)0.5h，降溫，加46mL乙酸丁酯稀釋?zhuān)?，加?份乳化劑OP-10、8份十二烷基苯磺酸鈉及214份去離子水，攪拌成乳化液，再減壓脫除有機(jī)溶劑，得到納米二氧化硅改性的環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂。
實(shí)施例5：
實(shí)施例1-3金屬水性防腐涂料的制備方法：
1）將納米二氧化硅改性環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯乳液加入攪拌釜中，備用；
2）將鋅粉、分散劑、增稠劑、成膜助劑、消泡劑、顏料混合均勻后在攪拌狀態(tài)下加入到步驟1）中，高速分散15分鐘，得到金屬水性防腐涂料。