專利名稱：：鋼結構水性帶銹防腐涂料及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種鋼結構水性帶銹防腐涂料及其制備方法，屬于化工行業涂料領域的新材料。技術背景由于鋼結構具有強度高、韌性好、制作方便、施工速度快、建筑周期短等一系列優點，而在現代建筑業中得到越來越廣泛的應用。但是其容易腐蝕的特點卻給國民經濟帶來了巨大的損失。噴涂鋼結構防腐涂料是鋼結構防腐措施中最為經濟合理的措施之一。一般鋼結構涂刷防腐涂料時，在其部分表面已存在一定厚度的腐蝕層，對于普通的防腐涂料來說，必須徹底清除鐵銹，使涂料直接與鋼鐵表面相接觸，以保證涂料的防腐能力。在防腐工程中，施工費用占70%以上，而其中以噴砂為主的表面處理(除銹、除油等)又占70%以上。同時在很多現場施工條件下，也不可能達到噴砂Sa2.5級以上的標準。而目前人們對環境的要求越來越高，因此，水性防腐涂料已獲迅速的發展，應用范圍不斷擴大，產品性能也不斷提高。在防腐涂料領域，對表面處理低于Sa2級，以及帶濕氣、帶油表面上可適用的防腐涂料提出了很高的要求。水性防腐涂料近年還出現了水性復合防銹漆、水性帶銹乳液型防銹漆、底面合一水性帶銹復合涂料等，用于除銹不完善的鋼基材上，甚至可以在水下施工。目前世界上就有很多非常成功的金屬防腐水性涂料體系，如佐敦油漆的水性防腐涂料配套方案，就通過了世界上最為苛刻的NORSOK標準實驗認可。但是現有的較成功的水性防腐涂料都是底面漆分開涂刷，施工麻煩，而且還要考慮底面漆的配套性問題，底面漆不配套，將影響底面漆的粘結，影響涂料的耐腐蝕性能。而目前的底面合一的水性帶銹防腐涂料又對底材有一定的要求，要求銹層厚度低于80aw，且所選用原材料均價格較高，增加了涂料的成本。如CN1458197A，選用了水乳型合成樹脂與水性高光澤清漆，CN1288919A，選用了亞麻油、三羥甲基丙烷、間苯二甲酸或苯酐中的一種，以及順丁烯二酸酐、偏苯三酸酐、丙烯酸酯、乙二醇丁醚、丁醇等組成，兩種涂料均選用了價格相對較高的原材料，提高了涂料成本，且對銹層有一定要求，涂刷前必須使之達到要求厚度。因此，研制一種新型的鋼結構水性帶銹防腐涂料及其制備方法已為急需。
發明內容本發明的目的在于提供一種新型的鋼結構水性帶銹防腐涂料及其制備方法，能克服現有底面合一的水性帶銹防腐涂料的不足，具有性能優異、原材料易得、成本低、對環境無污染等特點，可直接涂于銹層厚度為90^m以下的鋼鐵表面，而不需預先除銹，能與鐵銹相互作用，生成穩定的鰲合物，而將活性鐵銹轉化為穩定覆蓋層，從而對鋼鐵構件起到保護作用。既可用作底漆，也可用作面漆，且干燥快，施工方便。同時，涂料的制作工藝簡單、方便。本發明的鋼結構水性帶銹防腐涂料的質量百分比組成如下苯丙乳液30%40%，氧化鐵2.0%2.5%，滑石粉8.0%10.0%,磷酸鋅2.5%3.0%，氧化鋅1.5%2.0%，氫氧化鋁1.0°%1.1%，磷酸18.5%19.5%，丹寧酸5.5%6.0%，磷酸二氫鋅0.0750%0.1875%，重鉻酸鉀0.1250%0.3125%，成膜助劑2.0%3,0%，鄰苯二甲酸二丁酯1.35%1.45%，六偏磷酸鈉0.6%0.7%，消泡劑0.3%0.4%，水加至100%。苯丙乳液為成膜物質，它提供了涂層對基材的附著力，對腐蝕介質的屏蔽和耐蝕作用，對涂料組成中其他組分的粘結力等。氧化鐵為防銹顏料，它是一種物理防銹顏料，其化學性能穩定、質地堅硬、粒度細、填充性好，耐光、耐污性好，且具有良好的耐久性、耐化學性和耐熱性，具有較好的著色力和遮蓋力，可使漆膜致密、屏蔽作用強、降低滲透性等。滑石粉的主要成分為硅酸鎂，其片狀結構延長了腐蝕介質的擴散路徑，在漆膜中適當取向可以降低涂層的裂紋敏感性，改善漆膜的整體性能和耐候性，也可改善與基底的結合性。滑石粉還可以提高涂料的粘度并使其具有觸變性，減少顏填料的沉降趨勢，應用得當可以降低增稠劑的用量。磷酸鋅作為活性防銹顏料，是一種高效、無毒的新型金屬防腐活性顏料，它具有陽極極磷酸鋅離解和水解，生成磷酸鹽離子，在金屬表面和Fe"形成附著牢固的絡合物Fe[Zn3(P04)3]沉淀層而抑制陽極反應(陽極極化)，鋅離子與陰極的OH—反應，生成溶解性很小的氫氧化鋅或堿式鋅鹽而起陰極極化作用，同時能與漆料中的羥基、羧基絡合，使顏料一漆料一底材之間形成化學結合，從而提高涂層的附著力和抗滲性，起到帶銹防銹的作用。氧化鋅是堿性物質，有水溶性。少量添加時，能使鐵銹中活潑的Y—FeOOH轉化成較穩定的類似四氧化三鐵結構。同時，氧化鋅的堿性也是有利于提高涂膜的防腐性，但是當氧化鋅用量較大時，對涂膜耐水性不利，涂膜起泡。氫氧化鋁提供鋁離子，與鐵銹發生反應，將鐵銹溶解，使鐵離子與磷酸或磷酸鋅提供的磷酸根離子結合，生成牢固且性能穩定的磷化膜，從而穩定鐵銹，對銹層起到阻蝕鈍化作用。磷酸、丹寧酸作為轉化劑，將鋼鐵表面活潑有害的成分轉化為穩定的保護層，附著在鋼鐵表面，阻止腐蝕的進一步發生。磷酸二氫鋅與重鉻酸鉀組成復合緩蝕劑，在水性帶銹涂料中起輔助防銹作用，它能更好地使鐵基體鈍化，增強阻蝕作用。成膜助劑又稱成膜劑、凝集劑、聚結劑，常為高沸點溶劑，在涂膜形成后慢慢揮發，促進乳膠粒子的塑性流動和彈性變形，改善其聚結性能。在乳膠漆中成膜助劑因對乳膠粒子的溶解作用而使粒子表面軟化，促使聚合物粒子易受壓變形，融合成膜；成膜助劑的加入可降低水性涂料的成膜溫度，改善乳膠漆的成膜性能。鄰苯二甲酸二丁酯作為增稠劑，可以增加涂料的韌性、滲透性和附著力，降低成膜溫度。六偏磷酸鈉作為分散劑，增強顏填料在乳液中的分散程度，促進其防銹能力或改善涂料性能等作用的發揮。水性涂料中含有幫助顏料濕潤分散的助劑；有改善涂料成品貯藏穩定的助劑，有調整漆膜外觀平整的助劑；還有一些達到特殊功能的助劑。上述這些助劑品種大多都屬于表面活性劑，都能改變涂料的表面張力，致使涂料本身就存在著易起泡或使泡沫穩定的內部因素。涂料制造過程中需要使用各種高速混合機，如三輥機、砂磨機和球磨機等。涂料涂裝時所用的各種方式方法，如空氣噴涂、無氣噴涂、輥涂、流涂和淋涂等。在這些過程中，都會程度不同地增加涂料體系的自由能，幫助產生泡沫，這是產生泡沫的外部因素。因此涂料的生產制備過程中需要添加一定量的消泡劑，以避免涂料中產生小氣泡，而對涂料性能產生不良影響。本發明的制備方法的工藝步驟如下(1)先將磷酸、氫氧化鋁、氧化鋅、丹寧酸混合，邊加熱邊攪拌直至溶液澄清，制得轉化液，放置片刻；(2)將氧化鐵、滑石粉、磷酸鋅與水混合攪拌，制得顏填料料漿;(3)再將轉化液、顏填料料漿與成膜物質、緩蝕劑、消泡劑(摻量的1/2—2/3)及其它助劑混合，攪拌1.5—2h，轉速為1600—4000r/min，制得料漿，再加入成膜助劑，攪拌0.5—lh，轉速不變，再加入剩下的消泡劑，將攪拌速度調至500—600r/min，攪拌0.5—lh后，最后過濾得到本發明的水性帶銹防腐涂料。該工藝的特征還在于消炮劑第一次摻加量以總量的2/3為宜；轉化液、顏填料料漿與成膜物質、緩蝕劑、消泡劑及其它助劑混合，一次攪拌時間以2h為宜，轉速以3000r/min為宜；加入成膜助劑的攪拌時間以0.5h為宜；二次加入消炮劑后的攪拌時間以0.5h為宜，攪拌速度以600r/min為宜。與現有技術相比本發明具有如下優點粘度低，便于涂刷，有足夠的厚度，且干燥時間短，成膜后漆膜耐酸堿性能優異，可直接涂刷于銹層厚度為90/mi以下的鋼鐵表面，在選擇價格低廉的原材料(如顏填料)的情況下，達到了改善涂料涂裝環境的目的。既可用作底漆，也可用作面漆，干燥快，施工方便。具體實施方式本發明選用的各種原材料的生產廠家分別如下，也可選用其它廠家的產品，其中苯丙乳液可為北京東聯化工有限公司生產的BS-1067系苯乙烯與丙烯酸酯共聚的陰離子型乳液；氧化鐵為湘中精細化學品廠生產；滑石粉為上海陸都化學試劑廠生產；磷酸鋅為天津市雙船化學試劑廠生產；氧化鋅為廣東.汕頭市西隴化工廠生產；氫氧化鋁為天津市大茂化學試劑廠生產；磷酸由湖南匯虹試劑有限公司出品；丹寧酸由上海山浦化工有限公司生產；磷酸二氫鋅為上海試一化學試劑有限公司生產；重輅酸鉀為湖南湘中地質研究所生產；鄰苯二甲酸二丁酯由天津市光震精細化工研究所研制生產；成膜助劑為上海如發化工科技有限公司生產的RF-PPH型成膜助劑；消泡劑為長沙歐化科技有限公司生產的SN—154消泡劑。7為了進一步說明本發明，現舉如下實施例，但本發明不限于實施例。實施例1苯丙乳液33.0%，氧化鐵2.5%,滑石粉9.0%，磷酸鋅2.5%,氧化鋅2.0%，氫氧化鋁1.0%，磷酸19.0Q^，丹寧酸5.5%，磷酸二氫鋅0.075%，重鉻酸鈉0.125%，成膜助劑2.0%，鄰苯二甲酸二丁酯1.45%，六偏磷酸鈉0.6%,消泡劑0.3%，水加至100%。該實施例的制備工藝為(1)先將磷酸、氫氧化鋁、氧化鋅、丹寧酸混合，邊加熱邊攪拌直至溶液澄清，制得轉化液，放置片刻。(2)將氧化鐵、滑石粉、磷酸鋅與水混合攪拌，制得顏填料料漿;(3)再將轉化液、顏填料料漿與成膜物質、緩蝕劑、消泡劑(摻量的2/3)及其它助劑混合，攪拌兩小時，轉速為3000r/min，制得料漿，再加入成膜助劑，攪拌0.5小時，轉速不變，再加入剩下的1/3的消泡劑，將攪拌速度調至600r/min，攪拌0.5小時后，最后過濾得到本發明的水性帶銹防腐涂料。實施例2苯丙乳液35.0%，氧化鐵2.3%，滑石粉8.0%，磷酸鋅2.5%，氧化鋅1.5%，氫氧化鋁1.1%，磷酸19.0%，丹寧酸5.5%，磷酸二氫鋅0.075%，重鉻酸鈉0.125%，六偏磷酸鈉0.7%，成膜助劑2.0%，苯二甲酸二丁酯1.4%，消泡劑0.35%，水加至100%。該實施例的制備工藝與實施例1相同。實施例3苯丙乳液38.0%，氧化鐵2.2%，滑石粉10.0%，磷酸鋅3.0%，氧化鋅1.8%，氫氧化鋁1.0%，磷酸18.5%，丹寧酸5.8%，磷酸二氫鋅0.1%，鉻酸鈉0.3%，六偏磷酸鈉0.6%，成膜助劑2.5%，鄰苯二甲酸二丁酯1.4%，.消泡劑0.36%,水加至100%。該實施例的制備工藝與實施例1相同。實施例4苯丙乳液40.0%，氧化鐵2.4%，滑石粉8.0%，磷酸鋅2.5%，氧化鋅1.5%，氫氧化鋁1.1%，磷酸18.5%，丹寧酸5.5%，磷酸二氫鋅0.15%,重鉻酸鈉031%，六偏磷酸鈉0.6%，成膜助劑3.0%，鄰苯二甲酸二丁酯1.45%，消泡劑0.4%，水加至100%。該實施例的制備工藝與實施例1相同。檢測指標和檢測方法如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>本發明具有對環境無污染、成本低、干燥時間短、成膜性能好等優點，且可涂刷于銹層厚度低于90/im的鋼鐵表面，與之前能涂刷于銹層厚度80pm的水性帶銹防腐涂料相比，擴大了涂料的使用范圍，改善了涂裝環境，節省了施工工藝；而且，本發明為底面合一水性帶銹防腐涂料，即可用作底漆，也可用作面漆，在施工過程中避免了對底面漆的配套性問題的考慮。權利要求1、一種水性帶銹防腐涂料，其特征在于其質量百分比組成如下苯丙乳液30％～40％，氧化鐵2.0％～2.5％，滑石粉8.0％～10.0％，磷酸鋅2.5％～3.0％，氧化鋅1.5％～2.0％，氫氧化鋁1.0％～1.1％，磷酸18.5％～19.5％，丹寧酸5.5％～6.0％，磷酸二氫鋅0.0750％～0.1875％，重鉻酸鉀0.1250％～0.3125％，成膜助劑2.0％～3.0％，鄰苯二甲酸二丁酯1.35％～1.45％，六偏磷酸鈉0.6％～0.7％，消泡劑0.3％～0.4％，水加至100％。2、根據權力要求書1所述的一種水性帶銹防腐涂料，其特征在于苯丙乳液33.0%，氧化鐵2.5%，滑石粉9%，磷酸鋅2.5%，氧化鋅2.0%，氫氧化鋁1.0%，磷酸19.0%，單寧酸5.5%，磷酸二氫鋅0.075%,重鉻酸鉀0.125%，成膜助劑2.0%，鄰苯二甲酸二丁酯1.45%,六偏磷酸鈉0.6%，消泡劑0.3%，最后加水至100%。3、根據權力要求書1所述的一種水性帶銹防腐涂料，其特征在于苯丙乳液35.00%，氧化鐵2.3%，滑石粉8.0%，磷酸鋅2.5%，氧化鋅1.5%，氫氧化鋁1.1%，磷酸19.0%，丹寧酸5.5%，磷酸二氫鋅0.075%，重鉻酸鉀0.125%,成膜助劑2.0%，鄰苯二甲酸二丁酯1.4%，六偏磷酸鈉0.7%，消泡劑0.35%，最后加水至100%。4、根據權力要求書1所述的一種水性帶銹防腐涂料，其特征在于苯丙乳液38.0%，氧化鐵2.2%，滑石粉10.0%,磷酸鋅3.0%，氧化鋅1.8%，氫氧化鋁1.0%，磷酸18.5%，丹寧酸5.8%，磷酸二氫鋅0.1%,重鉻酸鉀0.3%，成膜助劑2.5%，鄰苯二甲酸二丁酯1.4%，六偏磷酸鈉0.6%,消泡劑0.36%，最后加水至100%。5、根據權力要求書1所述的一種水性帶銹防腐涂料，其特征在于苯丙乳液40.0%，氧化鐵2.4%，滑石粉8.0%，磷酸鋅2.5%，氧化鋅1.5%，氫氧化鋁1.1%，磷酸18.5%，丹寧酸5.5%，磷酸二氫鋅0.15%，重鉻酸鉀0.31%，成膜助劑3.0%,鄰苯二甲酸二丁酯1.45%，六偏磷酸鈉0.6%，消泡劑0.4%，最后加水至100%。6、根據權利1所述的水性帶銹涂料的制備方法，其特征在于其工藝如下-(1)先將磷酸、氫氧化鋁、氧化鋅、丹寧酸混合，邊加熱邊攪拌直至溶液澄清，制得轉化液，放置片刻；(2)將氧化鐵、滑石粉、磷酸鋅與水混合攪拌，制得顏填料料漿;(3)再將轉化液、顏填料料漿與成膜物質、緩蝕劑、消泡劑(摻量的1/2—2/3)混合，攪拌1.5—2h，轉速為1600—4000r/min，制得料槳，再加入成膜助劑，攪拌0.5—lh，轉速不變，再加入剩下的消泡劑，將攪拌速度調至500—600r/min,攪拌0.5—lh后，最后過濾得到本發明的水性帶銹防腐涂料。7、根據權利要求書6所述水性帶銹涂料的制備工藝，其特征在于消炮劑第一次摻加量以總量的2/3為宜。8、根據權利要求書6所述水性帶銹涂料的制備工藝，其特征在于轉化液、顏填料料漿與成膜物質、緩蝕劑、消泡劑及其它助劑混合，一次攪拌時間以2h為宜。9、根據權利要求書6所述水性帶銹涂料的制備工藝，其特征在于轉化液、顏填料料漿與成膜物質、緩蝕劑、消泡劑及其它助劑混合，一次攪拌時間以2h，轉速為3000r/min為宜。10、根據權利要求書6所述水性帶銹涂料的制備工藝，其特征在于加入成膜助劑的攪拌時間以0.5h為宜。11、根據權利要求書6所述水性帶銹涂料的制備工藝，其特征在于二次加入消炮劑后的攪拌時間以0.5h為宜。12、根據權利要求書6所述水性帶銹涂料的制備工藝，其特征在于二次加入消炮劑后的攪拌速度以600r/min為宜。全文摘要本發明涉及一種鋼結構水性帶銹防腐涂料及制作工藝，該水性帶銹涂料包括苯丙乳液、氧化鐵、滑石粉、磷酸、丹寧酸、氫氧化鋁、氧化鋅、磷酸二氫鋅、重鉻酸鉀、成膜助劑、六偏磷酸鈉、鄰苯二甲酸二丁酯、消泡劑及水加至100％(質量)。其制備方法是按配比先將顏填料加入球磨機制備顏填料料漿，將磷酸、丹寧酸、氧化鋅、氫氧化鋁混合加熱直至溶液澄清，制備轉化液，再將顏填料料漿與轉化液及其它組分混合攪拌，最后過濾制得成品。它具有性能好，成本低等特點，可直接帶銹涂裝，既可作為底漆使用，又可作為面漆使用。文檔編號C09D5/08GK101323726SQ20071003511公開日2008年12月17日申請日期2007年6月13日優先權日2007年6月13日發明者陸小玲,龔建清申請人:湖南大學