一种水性防腐漆及其制备方法和应用与流程

本发明属于水性漆料领域，具体涉及一种水性防腐漆及其制备方法和应用。

背景技术：

1、铸铁管广泛应用于建筑工程、市政工程、工业管道系统等领域，使用环境复杂多样。在铸铁管的生产加工中，铸铁管内、外壁通常会涂刷防腐漆，以减少存放、运输以及使用过程发生的锈蚀，延长铸铁管的使用寿命。铸铁管的体积一般比较大，生产车间的空间有限，铸铁管的流水线涂装节奏快，管件从涂装工序下线后就会堆叠、转移到室外存放，因此对防腐漆的要求较高。例如，要求防腐漆具有耐化学腐蚀性佳、干速快、机械性能优异、抗粘连性好的特点。

2、目前，铸管外壁用防腐漆大多数为油性漆，以有机溶剂为分散介质，易燃易爆，安全风险高，且涂装过程气味大。为应对环保与安全需求，水性防腐漆成为替代方向。其中，单组份水性漆施工简便、干燥速度快、设备易清洗，更适配铸管流水线连续涂装。同时，单组份水性防腐漆的价格相对较低，市场的接受度高，尤其单组份丙烯酸水性防腐漆。例如，cn113861781a公开的厚涂型单组份水性铸管防腐涂料，采用特种丙烯酸改性乳液为基料，搭配水性改性磷酸锌、附着力促进剂、沉淀硫酸钡和滑石粉等，实现快干、厚涂低温烘烤不起泡、下线直接码垛不黏连、防腐性优异，但特种丙烯酸改性乳液的成本高，无法满足市场对性价比的需求。目前，常规苯丙水性乳液成本低廉、通用性强，但单纯使用苯丙乳液制备的水性漆，存在着耐化学腐蚀性不足（耐酸性、耐碱性、耐盐水性）、硬度低、抗粘连性差等问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术涉及以低成本苯丙水性乳液为基料的防腐漆的不足，本发明将提供一种水性防腐漆及其制备方法和应用，本发明的水性防腐漆以苯丙乳液为基料，协同各组份，解决常规苯丙水性漆的漆膜硬度低、粘连、耐酸碱、耐盐水性能差的问题，实现铸管外壁高防腐要求。

2、为实现上述目的，具体包括以下技术方案：

3、一方面，本发明提供一种水性防腐漆，包括如下重量份的组分：苯丙乳液40-60份、填料10-35份、硅溶胶0.3-1.5份、封闭型硅烷0.1-1份、聚乙烯微粉蜡0.5-1份、成膜助剂2-5份、着色剂2-5份、分散剂0.05-0.3份、消泡剂0.2-0.5份、防闪锈剂0.2-0.5份、增稠剂0.2-0.5份、水10-20份；所述填料包括重晶石粉和硅微粉；所述重晶石粉和硅微粉的质量之比为1：（0.2-1）；所述水性防腐漆的ph值为7.5-9.5。

4、行业内一般通过防腐漆漆料的存储稳定性、防腐漆形成的漆膜的耐化学腐蚀性（主要通过耐中性盐雾、耐水性、耐盐水性、耐酸性和耐碱性方面综合评价获得）、抗粘连性能和铅笔硬度评价防腐漆综合性能优劣以及是否符合实际需求。

5、本发明的防腐漆中，以苯丙乳液作为基料，重晶石粉和硅微粉为填料，其中，重晶石粉的吸油值低，对苯丙乳液的消耗小，同时化学稳定性高，对腐蚀介质有优异的物理屏蔽作用；硅微粉的莫氏硬度高，有利于提升漆膜的硬度和抗粘连性。但是，若重晶石粉和硅微粉两者的质量比不匹配，若重晶石粉用量过多和硅微粉用量过少时，会导致漆膜耐盐水性和硬度低，即导致漆膜的耐化学腐蚀性能和硬度不合格；若硅微粉的用量过多且重晶石粉过少，会导致漆膜的耐中性盐雾性、耐盐水性和耐碱性差，即导致漆膜的耐化学腐蚀性能不合格；本发明的发明人发现，当重晶石粉和硅微粉的质量之比为1：（0.2-1），两者相互配合，能够使得漆膜同时兼顾漆膜的硬度和耐化学腐蚀性能。

6、硅溶胶中的二氧化硅颗粒的粒径小，可填充漆膜的孔隙，提高漆膜的致密性；封闭型硅烷具有有机链段与硅基端，有机链段可与苯丙乳液的分子量缠绕、结合，硅基端可与二氧化硅颗粒和填料粒子键合，二者形成界面结合的桥梁，提高界面粘接力，减少微观缺陷，从而提高漆膜的致密性、硬度和化学耐久性；且封闭型硅烷的封闭结构使该硅烷耐水解，在水性漆中稳定的长效存在，更好的发挥辅助作用。

7、聚乙烯微蜡粉为合成高分子蜡，含长链高分子结构，结晶度高，熔点高，耐高温，颗粒大（相比于石蜡、蜡乳液），成膜后提供硬质支撑骨架，物理隔离效果更强，抗粘连更长效，高温不返粘（石蜡易高温迁移，易返粘）。同时其不含乳化剂（蜡乳液含有乳化剂等对耐水性不好），一定程度上能提高漆膜的耐水性。另外，在水性漆中，聚乙烯微蜡粉以纯蜡粉添加，其添加量不能过高，否则影响体系的分散稳定性。

8、水性防腐漆的ph在7.5-9.5范围，可以使得防腐漆兼具良好的稳定性和防腐性能。

9、因此，本发明的防腐漆当中，以苯丙乳液作为基料，配合特定质量比的重晶石粉和硅微粉填料、硅溶胶、封闭型硅烷、聚乙烯微粉蜡以及其余助剂，在漆料仍然具有低成本的基础上，能够使得漆料具有良好的存储稳定性，进一步提高漆料形成的漆膜的耐化学腐蚀性、硬度以及抗粘连性，使得防腐漆的综合性能好，满足多种场景的防腐需求，特别是将其应用于铸铁管表面，其表现出具有优异的耐腐蚀性。

10、优选地，所述水性防腐漆中，着色剂和填料的质量之和与苯丙乳液的质量之比为（颜基比）为0.6-1.6。

11、在一实施方式中，所述水性防腐漆的ph为7.5-9.5，其具体可以为7.50、7.72、7.94、8.17、8.39、8.61、8.83、9.06、9.28、9.50，或者上述两者之间的范围。

12、当体系的ph值偏低时，苯丙乳液自带的羧基的电离程度低，乳胶粒之间的静电斥力小，在生产或存储过程中易发生絮凝、破乳，涂料的贮存稳定性差。同时，当涂料直接喷涂在未预处理的金属基材表面时，基材易发生闪锈。当体系的ph偏高时，自干工况下，漆膜中残留的ph调节剂相对较多，使漆膜的亲水性增强，漆膜的防腐性能下降。

13、优选地，所述苯丙乳液的玻璃化温度为20-40℃；更具体地，其包括丙烯酸乳液；例如，可以使用广东恒和永盛集团有限公司的丙烯酸乳液lr-5536、广东蓝德堡新材料有限公司的丙烯酸乳液mt-687、黄山联固新材料科技有限公司的丙烯酸乳液uacryl 4072，但是不限于这些种类。

14、优选地，所述重晶石粉的d50为2-3.5μm，所述重晶石粉的吸油量为12-15g/100g。

15、优选地，所述硅微粉的平均粒径为4-5μm，所述硅微粉的吸油量为24-26g/100g。

16、重晶石粉或/或硅微粉的粒度和/或吸油值在上述范围内，可以使得防腐漆料的漆膜具有更优的综合性能。

17、重晶石粉的d50或硅微粉的平均粒径采用激光衍射法粒度分析法进行测试获得。重晶石粉或硅微粉吸油值是通过测试其在规定条件下所吸收的精制亚麻仁油量，其测试标准为gb/t 5211.15-2014。

18、优选地，所述填料和所述苯丙乳液的质量之比为（0.25-0.7）：1，其进一步优选（0.4-0.5）：1，其更具体地可以为0.25:1、0.30:1、0.35:1、0.40:1、0.45:1、0.50:1、0.55:1、0.60:1、0.65:1、0.70:1，或者上述两者之间的范围。料和所述苯丙乳液的质量之比在上述范围内，可以使得防腐漆料的漆膜具有更优的综合性能。

19、优选地，所述填料的重量份为15-30份。

20、优选地，所述硅溶胶为单质硅型碱性硅溶胶。

21、优选地，所述封闭型硅烷包括甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷的封闭产物。常规偶联剂遇水后很快水解，会进行自聚，在水性漆的储存过程逐渐失效，同时可能会对漆的稳定性有负面影响（粘度变高或胶化）。硅烷是甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷的封闭产物，通过化学手段将易水解的乙氧基进行了封闭，转化成耐水解的基团，对漆料的稳定性没有负面影响。

22、优选地，所述聚乙烯微粉蜡，d50为4.2-5.2μm，更具体地，可采用购自思洛尔新材料股份有限公司型号为sl-650的聚乙烯微粉蜡。

23、优选地，所述ph调节剂的重量份为0.4-0.6份。优选地，所述ph调节剂包括n,n-二甲基乙醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇的至少一种。

24、优选地，成膜助剂包括醇酯十二。

25、优选地，所述着色剂包括碳黑，更具体地，包括碳黑水性色浆，例如可以为碳黑bk9007-si。

26、优选地，所述分散剂包括高分子聚合物型分散剂，更具体地，如可以采用高帝斯coatex的coadistm 790、鞍山辉虹新材料化工有限公司的hp2361、埃夫科纳聚合物股份有限公司的afcona-4560等型号。

27、优选地，所述消泡剂包括矿物油消泡剂；更具体地，包括如foamstar® st 2410（巴斯夫basf）、weel.ad f-210（深哲新材料（广州）有限公司）、px 238（广州首牵化工有限公司）等型号。

28、优选地，所述防闪锈剂包括有机胺类防闪锈剂；更具体地，包括如wf-799（佛山市美仁化工贸易有限公司）、bw-210（广州环氧科技材料有限公司）、hw-0890（珠海同舟材料有限公司）等型号。

29、优选地，所述增稠剂包括非离子型聚氨酯增稠剂；更具体地，可以包括如coapurtmxs 83（高帝斯coatex）、dsx 1550（科宁cognis）、rheo wt-102（德谦deuchem）等型号。

30、另一方面，本发明提供一种所述的水性防腐漆的制备方法，包括如下步骤：

31、s1、将水、分散剂、部分消泡剂和着色剂混合均匀，再加入填料和聚乙烯微粉蜡进行研磨，得到第一浆料；

32、s2、向所述第一浆料中加入苯丙乳液并分散均匀，再依次加入成膜助剂、剩余的消泡剂，分散均匀，得到第二浆料；

33、s3、将硅溶胶加入所述第二浆料中、封闭型硅烷和防闪锈剂，分散均匀；再调控ph值，得到第三浆料；

34、s4、将增稠剂加入所述第三浆料中，混合均匀，得到所述水性防腐漆。

35、此外，本发明还提供一种铸铁管，其至少部分表面包括所述的水性防腐漆。

36、优选地，所述第一浆料的粒度不超过50μm。

37、优选地，所述第三浆料的ph值为7.5-9.5。

38、优选地，所述水性防腐漆的粘度为80-85ku。

39、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明的防腐漆当中，以苯丙乳液作为基料，配合特定质量比的重晶石粉和硅微粉填料、硅溶胶、封闭型硅烷、聚乙烯微粉蜡以及其余助剂构成单组分漆料，在漆料仍然具有低成本的基础上，能够使得漆料具有良好的存储稳定性，进一步提高漆料形成的漆膜的耐化学腐蚀性、硬度以及抗粘连性，使得防腐漆的综合性能好，满足多种场景的防腐需求，特别是将其应用于铸铁管表面，其表现出具有优异的耐腐蚀性。