一種應用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及水性金屬表面涂覆材料技術領域，具體涉及一種應用于鋼材緊固件表 面的水性環(huán)保型成膜材料及其制備方法與應用。
【背景技術】
[0002] 據估計，由于金屬腐蝕造成的直接經濟損失約占國民生產總值的3%~4%。防腐 技術在化工、石油、電力、機械、金屬加工、交通運輸、核能及航天等領域中至關重要。目前主 要的防腐蝕措施有選用耐蝕材料、陰極保護、陽極保護、介質處理、緩蝕劑、涂層保護、氧化 處理等，其中涂層保護法應用最廣泛、最有效的措施。
[0003] 金屬表面涂層保護方法很多，如在金屬表面涂覆有機涂料或施加鍍層、磷化、鈍化 等。而傳統(tǒng)的金屬涂層保護方法，對環(huán)境存在較大影響，如鉻鈍化、磷化以及有機溶劑揮發(fā) 等。
[0004] 水性聚合物的發(fā)展給金屬防腐領域的發(fā)展帶來了機遇，而開發(fā)到具有溶劑型涂料 的性能的水性樹脂材料，特別是具有忍受如水和鹽類腐蝕性苛刻物質的水性樹脂材料，一 直以來都是金屬防腐防銹領域難以攻克的問題。

【發(fā)明內容】

[0005] 為克服現有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種耐腐蝕性高的應用于鋼材緊 固件表面的水性環(huán)保型成膜材料。
[0006] 為實現上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下：
[0007] -種應用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料的制備方法，包括以下步驟：
[0008] 1)外殼乳液的合成：取20-30份的乙烯基單體I，0. 5-1. 5份的引發(fā)劑、1-3份的分 子量調劑、〇. 5-1. 5份的復合乳化劑、1-3份的pH調節(jié)劑以及補足至100份的水，反應制得 外殼乳液；
[0009] 2)核殼乳液的合成：向步驟1)得到的外殼乳液中加入1-2份的引發(fā)劑、50-90份 的乙烯基單體II，反應得到核殼乳液，即應用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料；
[0010] 步驟1)中，所述乙烯基單體I包括烯屬羧酸、交聯官能團單體和丙烯酸（C1-C w)醇 醋；
[0011] 步驟2)中，所述乙烯基單體II為丙烯酸（C1-Ciq)醇酯、磷酸酯類功能單體、苯乙 烯的一種或兩種以上。
[0012] 作為優(yōu)選，所述步驟1)外殼乳液的合成包括以下步驟：
[0013]i)將引發(fā)劑加水升溫溶解通入氮氣除氧得到引發(fā)劑溶液；
[0014] ii)將乙烯基單體I、分子量調節(jié)劑、水及復合乳化劑混合預乳化得到預乳化溶 液；
[0015]iii)在80_85°C以"饑餓法"將預乳化溶液滴加入引發(fā)劑溶液中反應，加入pH調 節(jié)劑調節(jié)pH至7. 5-8. 0,得到外殼乳液。
[0016] 作為優(yōu)選，所述步驟2)核殼乳液的合成包括以下步驟：
[0017] I)將引發(fā)劑加至步驟1)得到的外殼乳液中；
[0018] II)在80-85°C下滴加乙烯基單體II，滴加完畢后繼續(xù)熟化60-90min，冷卻至室 溫，過濾，得到核殼乳液，即應用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料。
[0019] 作為優(yōu)選，步驟1)中，
[0020] 所述烯屬羧酸為富馬酸、衣康酸、馬來酸、甲基丙烯酸、丙烯酸和羧乙基丙烯酸酯 中的一種或兩種以上；
[0021] 所述交聯官能團單體為二乙烯基笨、乙二醇雙丙烯酸酯、馬來酸二烯丙酯、季戊四 醇三烯丙酯、對苯二甲基酸二烯酯、亞甲基雙丙烯酰胺、乙氧基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、 三乙二醇雙丙烯酸酯、N-羥甲基丙烯酰胺、N-甲氧甲基丙烯酰胺、N-異丁氧甲基丙烯酰胺、 N-異丙氧甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸-(6-羥乙酯、丙烯酸-(6-羥乙酯、甲基丙烯酸-(6-羥 丙酯、丙烯酸-0 -羥丙酯、烯丙基縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸縮水甘油 酯、羥甲基雙丙酮丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺中的一種或兩種以上；
[0022] 所述丙烯酸（C1-Ciq)醇酯單體為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、 丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸異辛酯中的一種或 兩種以上。
[0023] 作為優(yōu)選，步驟1)中，所述復合乳化劑為丙烯酰胺基異丙基磺酸鈉、含烯丙基的 特種醇醚硫酸鹽、含雙鍵的醇醚硫基琥珀酸酯鈉鹽、乙烯基磷酸鈉、2-烯丙基醚3-羥基丙 烷-1-磺酸鈉、烯丙基醚羥基丙烷磺酸鈉、支鏈烷基醇聚氧乙烯醚磷酸單酯、C12-C13半支鏈 脂肪醇聚氧乙烯醚和環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷共聚物中的兩種以上。
[0024] 作為優(yōu)選，所述分子量調節(jié)劑為伯十二碳硫醇、叔十二碳硫醇、醋酸正十二烷基硫 醇酯、苯甲酸正十二烷基硫醇酯、1-正十二烷流基三氯乙醇、(6-苯基(6-正十二烷硫基乙 基苯基酮、二芳酰二硫化物或3-巰基丙醇中的一種；所述pH調節(jié)劑為醇胺類有機胺或氨 水。
[0025] 作為優(yōu)選，所述乙烯基單體II為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、 丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸異辛酯、羥乙基甲基 丙烯酸磷酸酯、乙烯烷氧基磷酸酯、甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯、乙烯基烷基磷酸酯、氮 雜環(huán)甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸異冰片酯或苯乙烯中一種或兩種以上。
[0026] 作為優(yōu)選，所述引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鈉或過硫酸鉀。
[0027] 本發(fā)明的目的之二在于提供一種上述的方法制備的應用于鋼材緊固件表面的水 性環(huán)保型成膜材料。
[0028] 本發(fā)明的目的之三在于提供上述的應用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材 料在鋼材防銹上的應用。
[0029] 相對于現有技術，本發(fā)明存在以下技術效果：
[0030] 1.本發(fā)明采用先制成自交聯型外殼乳液，以提高對金屬的附著力、耐水性和耐侯 性；再以磷酸酯單體或其他乙烯基單體，形成核殼乳液，以提高耐腐蝕性高的應用于鋼材緊 固件表面的水性環(huán)保型成膜材料對金屬的防腐蝕性能和防銹性；
[0031] 2.本發(fā)明提供的應用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料為殼-核型結構， 其殼的硬度高，且常溫下可自交聯，即強度大耐高溫，不易開裂或破損；其核的硬度可通過 調整乙烯基單體II的組分而改變，以得到不同玻璃化溫度的殼核乳液；
[0032] 3.本發(fā)明制備過程操作簡單，可操作性穩(wěn)定，適宜大規(guī)?；a；
[0033] 4.產品屬于水性環(huán)保型高新科技產品，可通過歐盟RoHS指令2002/95/EC指令及 其重訂的2011/65/EU附錄二的限制要求?？赏ㄟ^歐洲指令2009/48/EC及其后續(xù)修訂制令 中規(guī)定的可溶性元素含量。為鋼材彩色水性環(huán)保涂層提供符合市場要求的產品與技術支 持；
[0034] 5.本發(fā)明提供的應用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料對金屬具有優(yōu)秀 的附著力、防腐蝕性、防閃銹性、屏蔽性、耐候性和耐水性，并且常溫下能自交聯；
[0035] 6.本發(fā)明提供的應用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料應用于種水性涂 料上，具有貯存時間長久、穩(wěn)定性優(yōu)良、耐高溫、耐水、耐候、常溫自交聯的優(yōu)點，而且其制備 工序簡單，無毒，環(huán)保等優(yōu)點。
[0036] 下面結合具體的實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。
【具體實施方式】
[0037] 本發(fā)明提供一種應用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料及其制備方法與 應用，該應用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料的制備方法包括以下步驟：
[0038] -種應用于鋼材緊固件表面的水性環(huán)保型成膜材料的制備方法，包括以下步驟：
[0039] 1)外殼乳液的合成：取20-30份的乙烯基單體I，0. 5-1. 5份的引發(fā)劑、1-3份的分 子量調劑、〇. 5-1. 5份的復合乳化劑、1-3份的pH調節(jié)劑以及補足至10