【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及油漆制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水性阻燃防銹油漆及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展，人們的環(huán)保意識的增強(qiáng)，水性油漆被越來越多的人們使用，水性油漆就是以水為稀釋劑、不含有機(jī)溶劑的涂料，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游離tdi有毒重金屬，無毒無刺激氣味，對人體無害，不污染環(huán)境，漆膜豐滿、晶瑩透亮、柔韌性好并且具有耐水、耐磨、耐老化、耐黃變、干燥快、使用方便等特點(diǎn)。但是現(xiàn)有的水性油漆形成漆膜的防火阻燃性能、防銹性能不是很好，耐水性差，因此需要研制一種阻燃性、耐水性、防銹性能較好的水性油漆。
提高水性油漆阻燃性的最有效方法是在油漆配料中增加阻燃劑。目前，常見的阻燃劑有有機(jī)系阻燃劑(包括有機(jī)鹵系阻燃劑、有機(jī)磷系阻燃劑、有機(jī)氮系阻燃劑、有機(jī)硅系阻燃劑、有機(jī)硼系阻燃劑和膨脹型阻燃劑)、無機(jī)系阻燃劑。無機(jī)系阻燃劑具有阻燃效果好、低毒的特點(diǎn)，然而其添加量大，常常會導(dǎo)致油漆的性能下降，因此，目前普遍采用對阻燃劑改性的方法來提高阻燃劑與油漆的相容性。
水滑石材料屬于陰離子型層狀化合物，水滑石在受熱時，其結(jié)構(gòu)水合層板羥基及層間離子以水和co2的形式脫出，起到降低燃燒氣體濃度，阻隔o2的阻燃作用；水滑石的結(jié)構(gòu)水，層板羥基以及層間離子在不同的溫度內(nèi)脫離層板，從而可在較低的范圍內(nèi)(200-800℃)釋放阻燃物質(zhì)。在阻燃過程中，吸熱量大，有利于降低燃燒時產(chǎn)生的高溫，可以作為無鹵高抑煙阻燃劑，廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、涂料等領(lǐng)域。
超支化聚合物與普通聚合物具有優(yōu)異的相容性，且具有端基豐富、容易改性的優(yōu)點(diǎn)，將水滑石引入到超支化聚合物中，得到超支化阻燃劑，能夠改善水滑石與油漆之間的相容性，在保持阻燃效果的同時能，減少阻燃劑用量和保持油漆的性能。然而，目前還沒有相關(guān)的研究報道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種水性阻燃防銹油漆及其制備方法，本發(fā)明在改善油漆防銹性能、防水性能、附著力、硬度等性能的同時，將水滑石引入到超支化聚合物中，得到水滑石超支化阻燃劑，加入油漆后能夠改善水滑石與油漆之間的相容性，在保持阻燃效果的同時能，減少阻燃劑用量，從而不影響油漆優(yōu)良性能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種水性阻燃防銹油漆，是由以下重量份的原料制成：
丙烯酸改性醇酸樹脂乳液30-40份，松香酚醛樹脂20-25份，環(huán)氧樹脂5-8份，苯丙乳液11-15份，水20-30份，阻燃劑18-25份，陰離子型烷基琥珀酸鈉0.2-0.4份，硅醇潤濕劑0.2-0.4份，鈉基膨潤土1-3份，防銹劑1-1.5份，固化劑2-3份，ph調(diào)節(jié)劑0.6-0.75份，消泡劑0.2-0.6份，流平劑0.2-0.3份，助溶劑3-4份；
所述阻燃劑為到鎂鋁水滑石粉超支化阻燃劑，通過以下方法制備而得：
按重量份將甲基丙二醇30-45份、富馬酸二丁酯12-28份、二羥甲基丙酸30-55份溶解在140-170份溶劑乙醇中，在n2保護(hù)、55-65℃條件下反應(yīng)2-4h，再抽真空除去溶劑，得中間產(chǎn)物；在n2保護(hù)、溫度95-105℃的條件下向中間產(chǎn)物中加入25-35份鎂鋁水滑石粉和0.4-0.6份對甲苯磺酸，在攪拌速度為600-800r/min的高速攪拌條件下反應(yīng)6-8h，過濾，濾渣經(jīng)乙醇洗滌、抽濾得到鎂鋁水滑石粉超支化阻燃劑。
本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述流平劑為改性聚丙烯酸酯溶液流平劑和聚硅氧烷-聚醚共聚物流平劑按重量比1:2混合而成。
本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述ph調(diào)節(jié)劑為2-氨基-2-甲基-1-丙醇，所述消泡劑為聚醚聚硅氧烷共聚物；所述助溶劑為對氨基苯甲酸等與丙二醇苯醚按照重量比為1:2混合而成。
本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述鎂鋁水滑石粉的細(xì)度為180-250目。
本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述防銹劑為有機(jī)三元聚羧酸類防銹劑；所述固化劑為異氰酸酯類固化劑。
本發(fā)明還提供上述水性阻燃防銹油漆的制備方法，包括以下步驟：
(1)按照重量份準(zhǔn)備好所有的原料，將丙烯酸改性醇酸樹脂乳液、松香酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、苯丙乳液混合得第一混合物；向高速攪拌容器中放入水，開啟攪拌調(diào)節(jié)攪拌速度為600-800r/min，將配方量50％的陰離子型烷基琥珀酸鈉、硅醇潤濕劑、消泡劑投入高速攪拌容器，一邊攪拌一邊加入助溶劑攪拌至分散完全；
(2)向上述已分散完全的液體中加入所述第一混合物，攪拌40-60min后，升溫至75-80℃，在40-60min的時間內(nèi)逐漸加入固化劑；然后再加入剩余量的硅醇潤濕劑、陰離子型烷基琥珀酸鈉、消泡劑，繼續(xù)攪拌5-20min，然后加入鈉基膨潤土進(jìn)行增稠，待鈉基膨潤土分散完全后，調(diào)整攪拌速度為300-500r/min，加入流平劑、防銹劑和阻燃劑，分散完全后，最后加入ph調(diào)節(jié)劑，攪拌均勻即得成品。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的技術(shù)效果為：
1、本發(fā)明中，丙烯酸改性醇酸樹脂是由丙烯酸單體和醇酸樹脂化學(xué)反應(yīng)制備的改性樹脂，融合了兩種樹脂的優(yōu)異性能，較普通醇酸樹脂的保光性、保色性、耐候性和干燥速度均有明顯提高。松香酚醛樹脂具有優(yōu)良的抗水性和優(yōu)良的光澤。環(huán)氧樹脂分子鏈中固有的極性羥基和醚鍵的存在，能提高體系的粘附力。流平劑采用改性聚丙烯酸酯溶液流平劑和聚硅氧烷-聚醚共聚物流平劑復(fù)配，具有較好的表面控制能力，不穩(wěn)泡，可以重涂，具有良好的抗縮孔和基材潤濕能力。防銹劑和阻燃劑能較好地與體系中的其他組分配合相容；所有原料發(fā)生反應(yīng)后協(xié)同作用能形成致密的薄膜，覆蓋在材料表面，對各種材料都具有很強(qiáng)的附著力，漆膜涂層的硬度高、豐滿度好、光澤高，且阻燃性、耐鹽霧性能好，成本低，同時環(huán)保，本發(fā)明的主要原料屬于水性體系，配方中不含有如酮、乙酸乙酯、二甲苯、香蕉水，不污染環(huán)境，為綠色環(huán)保油漆，可廣泛用于鋼鐵結(jié)構(gòu)的表面防銹及保護(hù)裝飾作業(yè)。
2、本發(fā)明在改善油漆的阻燃性時，將水滑石引入到超支化聚合物中，得到水滑石超支化阻燃劑，能夠改善水滑石與油漆之間的相容性，在保持阻燃效果的同時，能減少阻燃劑用量和保持油漆優(yōu)良性能。
【具體實(shí)施方式】
為了更清楚地表達(dá)本發(fā)明，以下通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。以下實(shí)施例中，部分原料的具體型號或品類如下：丙烯酸改性醇酸樹脂乳液采用的型號為hk-68；松香酚醛樹脂采用jc2121高粘度樹脂；環(huán)氧樹脂采用縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂；苯丙乳液采用sd-800。陰離子型烷基琥珀酸鈉采用二烷基-2-磺基琥珀酸鈉；硅醇潤濕劑采用的型號為gsk－575；異氰酸酯類固化劑可以采用甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯或者混合型的多異氰酸酯xd803。防銹劑選擇巴斯夫防銹劑irgacorl190或
實(shí)施例1
一種水性阻燃防銹油漆，是由以下重量份的原料制成：丙烯酸改性醇酸樹脂乳液30份，松香酚醛樹脂20份，環(huán)氧樹脂5份，苯丙乳液11份，水20份，阻燃劑18份，陰離子型烷基琥珀酸鈉0.2份，硅醇潤濕劑0.2份，鈉基膨潤土1份，防銹劑1份，甲苯二異氰酸酯固化劑2份，ph調(diào)節(jié)劑2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.6份，消泡劑聚醚聚硅氧烷共聚物0.2份，流平劑0.2份，助溶劑3份；所述流平劑為改性聚丙烯酸酯溶液流平劑和聚硅氧烷-聚醚共聚物流平劑按重量比1:2混合而成；所述助溶劑為對氨基苯甲酸與丙二醇苯醚按照重量比為1:2混合而成。所述阻燃劑為到鎂鋁水滑石粉超支化阻燃劑。
上述水性阻燃防銹油漆的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備阻燃劑：按重量份將甲基丙二醇30份、富馬酸二丁酯12份、二羥甲基丙酸30份溶解在140份溶劑乙醇中，在n2保護(hù)、55-65℃條件下反應(yīng)2h，再抽真空除去溶劑，得中間產(chǎn)物；在n2保護(hù)、溫度95-105℃的條件下向中間產(chǎn)物中加入25份細(xì)度為180-250目的鎂鋁水滑石粉和0.4份對甲苯磺酸，在攪拌速度為600r/min的高速攪拌條件下反應(yīng)6h，過濾，濾渣經(jīng)乙醇洗滌、抽濾得到鎂鋁水滑石粉超支化阻燃劑。
(2)按照重量份準(zhǔn)備好所有的原料，將丙烯酸改性醇酸樹脂乳液、松香酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、苯丙乳液混合得第一混合物；向高速攪拌容器中放入水，開啟攪拌調(diào)節(jié)攪拌速度為600r/min，將配方量50％的陰離子型烷基琥珀酸鈉、硅醇潤濕劑、消泡劑投入高速攪拌容器，一邊攪拌一邊加入助溶劑攪拌至分散完全；
(3)向上述已分散完全的液體中加入所述第一混合物，攪拌40min后，升溫至75-80℃，在40min的時間內(nèi)逐漸加入固化劑；然后再加入剩余量的硅醇潤濕劑、陰離子型烷基琥珀酸鈉、消泡劑，繼續(xù)攪拌5min，然后加入鈉基膨潤土進(jìn)行增稠，待鈉基膨潤土分散完全后，調(diào)整攪拌速度為300r/min，加入流平劑、防銹劑和阻燃劑，分散完全后，最后加入ph調(diào)節(jié)劑，攪拌均勻即得成品。
實(shí)施例2
一種水性阻燃防銹油漆，是由以下重量份的原料制成：丙烯酸改性醇酸樹脂乳液35份，松香酚醛樹脂22份，環(huán)氧樹脂6份，苯丙乳液12份，水25份，阻燃劑22份，陰離子型烷基琥珀酸鈉0.3份，硅醇潤濕劑0.3份，鈉基膨潤土2份，防銹劑1.2份，二苯基甲烷二異氰酸酯固化劑2份，ph調(diào)節(jié)劑2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.7份，消泡劑聚醚聚硅氧烷共聚物0.4份，流平劑0.25份，助溶劑3.5份；流平劑為改性聚丙烯酸酯溶液流平劑和聚硅氧烷-聚醚共聚物流平劑按重量比1:2混合而成；助溶劑為對氨基苯甲酸等與丙二醇苯醚按照重量比為1:2混合而成。阻燃劑為到鎂鋁水滑石粉超支化阻燃劑。
上述水性阻燃防銹油漆的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備阻燃劑：按重量份將甲基丙二醇42份、富馬酸二丁酯25份、二羥甲基丙酸40份溶解在155份溶劑乙醇中，在n2保護(hù)、55-65℃條件下反應(yīng)3h，再抽真空除去溶劑，得中間產(chǎn)物；在n2保護(hù)、溫度95-105℃的條件下向中間產(chǎn)物中加入30份細(xì)度為180-250目的鎂鋁水滑石粉和0.5份對甲苯磺酸，在攪拌速度為700r/min的高速攪拌條件下反應(yīng)7h，過濾，濾渣經(jīng)乙醇洗滌、抽濾得到鎂鋁水滑石粉超支化阻燃劑。
(2)按照重量份準(zhǔn)備好所有的原料，將丙烯酸改性醇酸樹脂乳液、松香酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、苯丙乳液混合得第一混合物；向高速攪拌容器中放入水，開啟攪拌調(diào)節(jié)攪拌速度為700r/min，將配方量50％的陰離子型烷基琥珀酸鈉、硅醇潤濕劑、消泡劑投入高速攪拌容器，一邊攪拌一邊加入助溶劑攪拌至分散完全；
(3)向上述已分散完全的液體中加入所述第一混合物，攪拌50min后，升溫至75-80℃，在50min的時間內(nèi)逐漸加入固化劑；然后再加入剩余量的硅醇潤濕劑、陰離子型烷基琥珀酸鈉、消泡劑，繼續(xù)攪拌12min，然后加入鈉基膨潤土進(jìn)行增稠，待鈉基膨潤土分散完全后，調(diào)整攪拌速度為400r/min，加入流平劑、防銹劑和阻燃劑，分散完全后，最后加入ph調(diào)節(jié)劑，攪拌均勻即得成品。
實(shí)施例3
一種水性阻燃防銹油漆，是由以下重量份的原料制成：丙烯酸改性醇酸樹脂乳液40份，松香酚醛樹脂25份，環(huán)氧樹脂8份，苯丙乳液15份，水30份，阻燃劑25份，陰離子型烷基琥珀酸鈉0.4份，硅醇潤濕劑0.4份，鈉基膨潤土3份，防銹劑1.5份，混合型的多異氰酸酯xd803固化劑3份，ph調(diào)節(jié)劑2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.75份，消泡劑聚醚聚硅氧烷共聚物0.6份，流平劑0.3份，助溶劑4份；流平劑為改性聚丙烯酸酯溶液流平劑和聚硅氧烷-聚醚共聚物流平劑按重量比1:2混合而成；助溶劑為對氨基苯甲酸等與丙二醇苯醚按照重量比為1:2混合而成。阻燃劑為到鎂鋁水滑石粉超支化阻燃劑。
上述水性阻燃防銹油漆的制備方法，包括以下步驟：
(1)制備阻燃劑：按重量份將甲基丙二醇45份、富馬酸二丁酯28份、二羥甲基丙酸55份溶解在170份溶劑乙醇中，在n2保護(hù)、55-65℃條件下反應(yīng)4h，再抽真空除去溶劑，得中間產(chǎn)物；在n2保護(hù)、溫度95-105℃的條件下向中間產(chǎn)物中加入35份細(xì)度為180-250目的鎂鋁水滑石粉和0.6份對甲苯磺酸，在攪拌速度為800r/min的高速攪拌條件下反應(yīng)8h，過濾，濾渣經(jīng)乙醇洗滌、抽濾得到鎂鋁水滑石粉超支化阻燃劑。
(2)按照重量份準(zhǔn)備好所有的原料，將丙烯酸改性醇酸樹脂乳液、松香酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、苯丙乳液混合得第一混合物；向高速攪拌容器中放入水，開啟攪拌調(diào)節(jié)攪拌速度為800r/min，將配方量50％的陰離子型烷基琥珀酸鈉、硅醇潤濕劑、消泡劑投入高速攪拌容器，一邊攪拌一邊加入助溶劑攪拌至分散完全；
(3)向上述已分散完全的液體中加入所述第一混合物，攪拌60min后，升溫至80℃，在60min的時間內(nèi)逐漸加入固化劑；然后再加入剩余量的硅醇潤濕劑、陰離子型烷基琥珀酸鈉、消泡劑，繼續(xù)攪拌20min，然后加入鈉基膨潤土進(jìn)行增稠，待鈉基膨潤土分散完全后，調(diào)整攪拌速度為500r/min，加入流平劑、防銹劑和阻燃劑，分散完全后，最后加入ph調(diào)節(jié)劑，攪拌均勻即得成品。
對比例1
該對比例與實(shí)施例2的區(qū)別在于：采用等量的鎂鋁水滑石代替本發(fā)明中的鎂鋁水滑石粉超支化阻燃劑；制備油漆時進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整。
對比例2
該對比例與實(shí)施例2的區(qū)別在于：采用鎂鋁水滑石代替本發(fā)明中的鎂鋁水滑石粉超支化阻燃劑，用量為鎂鋁水滑石粉超支化阻燃劑的2倍；制備油漆時進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整。
對比例3
該對比例與實(shí)施例2的區(qū)別在于：采用等量醇酸樹脂代替丙烯酸改性醇酸樹脂乳液，采用等量的聚二甲基硅氧烷流平劑代替本發(fā)明中的流平劑，不使用陰離子型烷基琥珀酸鈉和硅醇潤濕劑，制備油漆時進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整。
對比例4
該對比例與實(shí)施例2的區(qū)別在于：不使用防銹劑。
對實(shí)施例1-3以及對比例1和2制備所得的油漆進(jìn)行性能比較，并將各油漆分別噴涂在鋼鐵制品表面，進(jìn)行阻燃級別和氧指數(shù)測試，部分測試依據(jù)的檢測方法如下，具體結(jié)果如下表1和表2：
漆膜光澤測試：gb/t9754-2007漆膜耐水性：gb/tl733-1993
漆膜硬度：gb/t1730-89附著力：劃叉膠帶法(jisk5400)
阻燃級別測試ul94標(biāo)準(zhǔn)氧指數(shù)：gb2406-93
耐鹽霧測試：gb/t10125-2012(中性鹽霧)
表1油漆性能測試結(jié)果
從上表的結(jié)果可以看出，本發(fā)明通過改進(jìn)阻燃劑能大大提高油漆的阻燃性能，防銹劑能大大提高防銹性能，且所使用的阻燃劑的添加量小，對油漆的各項(xiàng)性能指標(biāo)沒有不良影響。另外，通過本發(fā)明的配方和方法制備所得的油漆在光澤性、豐滿度、耐水性、附著力、硬度方面都具有較優(yōu)異的性能。
上述說明是針對本發(fā)明較佳可行實(shí)施例的詳細(xì)說明，但實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請范圍，凡本發(fā)明所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應(yīng)屬于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。