一种用于钢结构的高闪点醇酸防护涂料组合物的制作方法

1.本发明属于涂料技术领域，更具体地说，涉及一种用于钢结构的高闪点醇酸防护涂料组合物。


背景技术：

2.醇酸树脂是一种由多元醇、多元酸以及一元酸(植物油)缩聚反应形成的一种线型树脂，也称之为一元酸(植物油)改性的聚酯树脂。醇酸树脂按原料植物油(或脂肪酸)的性质分类：干性醇酸树脂、半干性醇酸树脂和不干性醇酸树脂。由于干性油分子中双键含量高，用其合成的干性醇酸树脂可以在空气下自动发生氧化交联反应干燥成膜，也称为氧化型醇酸树脂。半干性醇酸树脂在空气中交联成膜的速度就相对缓慢，而不干性醇酸树脂则不能在空气自动交联成膜，需要借助催干剂中钴、锰、铅、锌等离子与过氧化氢形成一个氧化还原系统，来降低过氧化氢分解的活化能，从而达到漆膜干燥的目的。
3.目前公开的资料显示，1)陕西科技大学雷瑞等以废弃pet瓶、三羟甲基丙烷(tmp)和非食用花椒籽油(zso)为主要原料，制备出一种pet改性花椒籽油水性醇酸树脂；2)南阳农业职业学院符英等以亚麻油、三羟甲基丙烷(tmp)、季戊四醇为主要原料，以氢氧化锂为催化剂，制备出一种亚麻油基自干型水性醇酸树脂；3)厦门双瑞船舶涂料有限公司李至秦等以氢氧化锂为催化剂，让豆油、tmp在240℃的温度条件下发生醇解反应制备出一种gma改性水性醇酸树脂；4)南京理工大学汤旸等以tmp、亚麻油、环氧树脂(e-44)为主要原料，制备出一种环氧树脂改性水性醇酸树脂；5)山西省应用化学研究所吴建兵等先将豆油用tmp醇解制得三羟甲基丙烷豆油酸甘油酸酯，然后以高固含量羟基丙烯酸树脂为改性剂，以tma为水性单体，加入pa酯化反应制备出一种羟基丙烯酸树脂改性水溶性醇酸树脂；6)南阳农业职业学院于国玲等以豆油、新戊二醇(npg)、pa、ma、ha、tmp和tma为主要原料制备出水性醇酸树脂，然后以自制水性醇酸树脂与水性丙烯酸乳液hg-100冷拼，选用瑞科h98为防闪锈剂，湾厦s-1440为催干剂，配制出一种水性丙烯酸乳液/水性醇酸树脂杂化涂料。
4.目前而言，以大豆油为原材料制备出的醇酸树脂色泽较淡灵活多变并且工艺较为成熟，具备自氧化特性而被涂料行业所广泛钟爱。在中国，棉籽油产量以及用量历年来居于世界第一，棉籽油由于其组成成分具有天然的抗氧化能力，在加热时相较于其他植物油类气味较少，脂肪酸结构组成与大豆油相近，是一种比较有力的大豆油替代品。例如中国专利cn201480051179.1公开了一种涂料体系包含基于100重量份涂料体系计30至90重量份的生物树脂组分和10至70重量份的异氰酸酯组分并具有大于60％的固含量百分比，所述生物树脂组分包含丙烯酸类聚合物和由天然油形成的生物多元醇；所述天然油选自芥花籽油、蓖麻油、椰子油、棉籽油、橄榄油、棕榈油、花生油、菜籽油、豆油及其组合。再如中国专利cn201980020587.3公开了一种包含热固性树脂体系的涂料组合物，所述涂料组合物包含以下的混合物：热固性树脂体系，石墨烯纳米片，和天然油或合成油，所述天然油是合欢油或棉籽油。
5.然而，棉籽油原料之于豆油而言，存在的劣势：例如颜色偏深色，制备得出的醇酸
树脂颜色颇深，无法广泛应用于涂料的各种浅色类别的颜色，尤其是白度要求较高的领域，从而限制了醇酸树脂的应用。但是对于一些色系要求不高的领域，例如钢结构，涂料的主要作用是耐腐蚀，因此开发相关的技术可以加大棉籽油醇酸涂料应用。
6.经检索，中国专利cn202011571446.1公开了一种速干钢结构面漆及其制备工艺。所述的面漆由下述重量份的各组分构成，水性醇酸树脂20-100份、颜填料30-70份、n,n-二甲基乙醇胺1-2.5份、助剂1-9份、去离子水2-25份；催干剂0.01-1。一方面，其使用的水性醇酸树脂为丙烯酸-山梨醇醇酸树脂，并未使用棉籽油醇酸树脂；另一方面，在实际使用过程中，由于钢结构生产是一般经过热处理工艺，在其表面会生成一层氧化物，这些氧化物呈多孔状，不利于涂料在其表面的铺展。


技术实现要素：

7.1.要解决的问题
8.针对现有钢结构上涂覆醇酸树脂涂料铺展受阻的问题，本发明的目的是提供一种用于钢结构的高闪点醇酸防护涂料组合物，提高涂料的表面张力，使得涂料铺展顺利进行。
9.2.技术方案
10.为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
11.本发明的用于钢结构的高闪点醇酸防护涂料组合物，其中高闪点要求为大于60℃。该组合物的组分包含：40-50重量份醇酸树脂、5-15重量份醇醚溶剂、2-5重量份非反应性表面活性剂、0.7-1重量份催干剂、15-20重量份钛白粉和5-15重量份硫酸钡；其中：所述醇酸树脂的原料按重量份数包含30-40重量份棉籽油、5-10重量份棕榈油、1-3重量份大豆油、5-20重量份季戊四醇、10-20重量份三羟甲基丙烷、20-50重量份邻苯二甲酸酐以及1-10重量份苯甲酸；所述非反应性表面活性剂为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性离子型表面活性剂中的一种；该涂料组合物在40℃时的运动黏度5mm2/s以上且不超过30mm2/s，5.5≤ph≤8.5。
12.于本发明一种可能的实施方式中，所述醇酸树脂的原料还包含有5-8重量份亲水性溶剂。
13.于本发明一种可能的实施方式中，所述的亲水性溶剂选自：乙二醇丁醚，丙二醇中的一种或两种以上的混合物。
14.于本发明一种可能的实施方式中，所述醇醚溶剂为二乙二醇甲醚，二丙二醇丁醚中的一种或两种以上的混合物。
15.于本发明一种可能的实施方式中，涂料组合物的组分还包含0.2-0.4重量份的硅油。
16.于本发明一种可能的实施方式中，涂料组合物的组分还包含有0.2-0.4重量份润湿剂，所述润湿剂为矿物润滑油、液体石蜡、油溶性羊毛脂和聚四氟乙烯超细微粉中的一种或两种以上的混合物。
17.于本发明一种可能的实施方式中，涂料组合物的组分还包含有0.1-0.4重量份抗氧化剂，所述抗氧化剂为酚系抗氧化剂中的一种或两种以上的混合物。
18.于本发明一种可能的实施方式中，涂料组合物的组分还包含有0.1-0.5重量份消泡剂，所述消泡剂为有机硅、聚醚或酰胺中的一种或两种以上的混合物。
19.于本发明一种可能的实施方式中，涂料组合物的组分还包含有用于调节ph至5.5-8.5的有机酸(如柠檬酸)或naoh。
20.于本发明一种可能的实施方式中，所述催干剂包括金属氧化物、金属盐和稀土催干剂中的一种或几种。
21.3.有益效果
22.相比于现有技术，本发明的有益效果为：
23.本发明的用于钢结构的高闪点醇酸防护涂料组合物，不仅保持了醇酸树脂涂料的基本性能，硬度好，成膜强度高，附着力好，不易起皮，同时具有较好的自干性；其组分中的非反应性表面活性剂具有较强的表面张力，而氧化层多为具有多孔的物质，非反应性表面活性剂易粘附于这些多孔物质表面，增加了粘附的比表面积，粘附的强度较高，涂层不易脱落；同时，非反应性表面活性剂涂覆均匀，干燥后的涂层厚度一致性较好，涂料的涂层表面较为光滑。
附图说明
24.图1为本发明实施例和对比例所采用的钢板表面结构示意图；
25.图2为实施例和对比例1的钢板涂覆结构示意图；
26.图3为实施例1涂料组合物涂覆干燥后的sem图。
具体实施方式
27.下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
28.以下实施例中使用的原料若无特殊说明，均由市场购买得到。尽管阐述本发明广泛范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实施例中列出的数值尽可能精确地报道。然而，任何数值固有地包含必然由它们各自测试测量中存在的标准偏差产生的某些误差。
29.本发明的用于钢结构的高闪点醇酸防护涂料组合物，钢结构可以为钢板、钢管以及其他钢结构件，该醇酸防护涂料组合物的组分包含：40-50重量份醇酸树脂、5-15重量份醇醚溶剂、2-5重量份非反应性表面活性剂、0.7-1重量份催干剂、15-20重量份钛白粉和5-15重量份硫酸钡；其中：所述醇酸树脂的原料按重量份数包含30-40重量份棉籽油(闪点为216℃)、5-10重量份棕榈油(闪点为165℃)、1-3重量份大豆油(闪点为160℃)、5-20重量份季戊四醇(闪点为200.1℃)10-20重量份三羟甲基丙烷(闪点为180℃)、20-50重量份邻苯二甲酸酐(闪点为151.7℃)以及1-10重量份苯甲酸(闪点为121℃)；所述非反应性表面活性剂(相应的碳数挺多的，不易燃，闪点一般在100℃以上)为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性离子型表面活性剂中的一种；该涂料组合物在40℃时的运动黏度5mm2/s以上且不超过30mm2/s，5.5≤ph≤8.5。
30.进一步的，阴离子型表面活性剂可以列举的有烷基苯磺酸盐、烷基磺酸酯盐(闪点大于200℃)、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、脂肪醇硫酸盐、α-烯基磺酸盐、烷基琥珀酸酯磺酸盐、醇胺烷基苯磺酸盐、环烷酸盐等。
31.进一步的，阳离子型表面活性剂可以列举的有伯铵盐、仲铵盐、叔铵盐、季铵盐等。
32.进一步的，非离子性表面活性剂可以列举的有长链脂肪醇聚氧乙烯醚(闪点为110℃)、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺和聚醚类
等。
33.进一步的，两性离子表面活性剂可以列举的有脂肪酰胺丙基氧化胺、椰油酰胺丙基甜菜碱、烷基二甲基甜菜碱、烷基二甲基磺乙基甜菜碱等。
34.需要说明的是，非反应性的表面活性剂可以在涂料体系中起到分散的作用，同时可以改善钢结构表面的润湿能力。上述的非反应性表面活性剂具有较强的表面张力，而氧化层多为具有多孔的物质，非反应性表面活性剂易粘附于这些多孔物质表面，并形成一层粘附膜(如图3所示)，增加了粘附的比表面积，粘附的强度较高，涂层不易脱落；同时，非反应性表面活性剂涂覆均匀，干燥后的膜层厚度一致性较好，涂料中的其他组分与非反应性表面活性剂具有较好的结合性，通过调节涂料在40℃时的运动黏度5mm2/s以上且不超过30mm2/s，从而达到铺展的目的。
35.上述的醇酸树脂的原料还包含有5-8重量份亲水性溶剂；所述的亲水性溶剂选自：乙二醇丁醚(闪点为61℃)，丙二醇(闪点为107℃)中的一种或两种以上的混合物。
36.该涂料组合物组分中的所述醇醚溶剂为二乙二醇甲醚(闪点为93℃)，二丙二醇丁醚(闪点为96.1℃)中的一种或两种以上的混合物。
37.此外，该涂料组合物的组分还包含：
38.1)0.2-0.4重量份的硅油。
39.2)0.2-0.4重量份润湿剂，所述润湿剂为矿物润滑油、液体石蜡(闪点为220℃)、油溶性羊毛脂(北京百奥莱博科技有限公司生产产品货号：y15355)和聚四氟乙烯超细微粉(苏州希普能塑料有限公司产品)中的一种或或两种以上的混合物。
40.3)0.1-0.4重量份抗氧化剂，所述抗氧化剂为酚系抗氧化剂中的一种或或两种以上的混合物。可以列举的有烷基单酚、双酚类、多酚类，例如bht、异丁烯烷化制阻碍酚、甲醛烷化制烷撑双酚等。
41.4)0.1-0.5重量份消泡剂，所述消泡剂为有机硅、聚醚或酰胺中的一种或或两种以上的混合物。
42.5)用于调节ph至5.5-8.5的有机酸或naoh。
43.在本发明中，所述催干剂包括金属氧化物、金属盐和稀土催干剂中的一种或几种。金属氧化物可以列举的有氧化锰、氧化铜等；金属盐和稀土催干剂可以列举的有钴、锰、钒(v)和铈(ce)的环烷酸(或异辛酸)盐。
44.在本发明中，大部分的组分均为高闪点物质，即使添加的部分组分闪点低于60℃，但其加入量较少，对组合物的闪点影响微乎其微，因此，本发明的醇酸防护涂料组合物的闪点是大于60以上的。
45.实施例1
46.本实施例的用于钢结构的高闪点醇酸防护涂料组合物，其组分包含：40重量份醇酸树脂、10重量份二乙二醇甲醚、2重量份非反应性表面活性剂烷基苯磺酸盐、0.7重量份异辛酸钴、15重量份钛白粉和5重量份硫酸钡；其中：所述醇酸树脂的原料按重量份数包含40重量份棉籽油、10重量份棕榈油、3重量份大豆油、20重量份季戊四醇、10重量份三羟甲基丙烷、20重量份邻苯二甲酸酐以及4重量份苯甲酸。其中必要时，所述醇酸树脂采用5重量份的乙二醇丁醚作为溶剂，0.2重量份的硅油；0.2重量份液体石蜡；0.1重量份bht；0.1重量份有机硅。
47.经gbt1723-93-涂料粘度测定法测试，该涂料组合物在40℃时的运动黏度15mm2/s，通过调节ph为7。如图3所示，钢结构表面的氧化物被非反应性表面活性剂烷基苯磺酸盐覆盖后，其他组分进而可以在其表面铺展开来，铺展的涂层较为光泽，起到了很好的耐腐蚀功能。
48.实施例2
49.本实施例的用于钢结构的高闪点醇酸防护涂料组合物，其组分包含：45重量份醇酸树脂、10重量份二丙二醇丁醚、3重量份非反应性表面活性剂叔铵盐、1重量份异辛酸钴、15重量份钛白粉和5重量份硫酸钡；其中：所述醇酸树脂的原料按重量份数包含35重量份棉籽油、10重量份棕榈油、2重量份大豆油、20重量份季戊四醇、10重量份三羟甲基丙烷、20重量份邻苯二甲酸酐以及4重量份苯甲酸。其中必要时，所述醇酸树脂采用5重量份的乙二醇丁醚作为溶剂，0.2重量份的硅油；0.2重量份液体石蜡；0.3重量份bht；0.3重量份有机硅。
50.经gbt1723-93-涂料粘度测定法测试，该涂料组合物在40℃时的运动黏度为28mm2/s，通过调节ph为5.5。
51.实施例3
52.本实施例的用于钢结构的高闪点醇酸防护涂料组合物，其组分包含：50重量份醇酸树脂、15重量份二丙二醇丁醚、5重量份非反应性表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚、0.7重量份异辛酸钴、15重量份钛白粉和5重量份硫酸钡；其中：所述醇酸树脂的原料按重量份数包含30重量份棉籽油、5重量份棕榈油、2重量份大豆油、15重量份季戊四醇、10重量份三羟甲基丙烷、20重量份邻苯二甲酸酐以及6重量份苯甲酸。其中必要时，所述醇酸树脂采用7重量份的丙二醇作为溶剂，0.3重量份的硅油；0.3重量份液体石蜡；0.4重量份bht；0.5重量份有机硅。
53.经gbt1723-93-涂料粘度测定法测试，该涂料组合物在40℃时的运动黏度为25mm2/s，通过调节ph为7。
54.实施例4
55.本实施例的用于钢结构的高闪点醇酸防护涂料组合物，其组分包含：40重量份醇酸树脂、10重量份二丙二醇丁醚、2重量份非反应性表面活性剂脂肪酰胺丙基氧化胺、0.7重量份异辛酸锌、15重量份钛白粉和5重量份硫酸钡；其中：所述醇酸树脂的原料按重量份数包含40重量份棉籽油、5重量份棕榈油、3重量份大豆油、20重量份季戊四醇、10重量份三羟甲基丙烷、20重量份邻苯二甲酸酐以及4重量份苯甲酸。其中必要时，所述醇酸树脂采用8重量份的乙二醇丁醚作为溶剂，0.2重量份的硅油；0.2重量份液体石蜡；0.1重量份bht；0.1重量份有机硅。
56.经gbt1723-93-涂料粘度测定法测试，该涂料组合物在40℃时的运动黏度20mm2/s，通过调节ph为8。
57.对比例1
58.该对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，不添加非反应性表面活性剂。
59.对上述实施例和对比例得到的钢结构进行性能测试，分别依据gb/t 1720涂料附着力测定法、gb/t 1728漆膜、腻子膜干燥时间测定法、gb/t 1731漆膜柔韧性测定法、gb/t 1732漆膜耐冲击测定法、gb/t 1733漆膜耐水性测定法等。
60.对比例2
61.该对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，添加6重量份非反应性表面活性剂。
62.对上述实施例和对比例得到的钢结构进行性能测试，分别依据gb/t 1720涂料附着力测定法、gb/t 1728漆膜、腻子膜干燥时间测定法、gb/t 1731漆膜柔韧性测定法、gb/t 1732漆膜耐冲击测定法、gb/t 1733漆膜耐水性测定法等。
63.对比例3
64.该对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，添加1重量份非反应性表面活性剂。
65.对上述实施例和对比例得到的钢结构进行性能测试，分别依据gb/t 1720涂料附着力测定法、gb/t 1728漆膜、腻子膜干燥时间测定法、gb/t 1731漆膜柔韧性测定法、gb/t 1732漆膜耐冲击测定法、gb/t 1733漆膜耐水性测定法等。
66.首先对上述的实施例1～4的钢板进行附着性试验，将用于钢结构的高闪点醇酸防护涂料组合物涂装于金属钢板基材、使其干燥(100℃
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10分钟)而在金属钢板基材上形成了固化涂膜的供试体。然后，对于该供试体，按照划格法进行检验：手握划格仪，均匀施力在实干的漆膜表面，所有划割都必须划透至底材表面，形成网格图；用毛刷沿对角线前后轻轻刷几次，根据涂层剥落结果显示，实施例1～4的金属钢板涂层切割边缘平滑，无脱落，可以达到附着力0级标准，符合国家相关标准要求。
67.如图1和图2所示，实施例1中的钢板表面具有较好的平整度，对比例1中涂料铺展时间较长，且钢板表面干燥后起泡。
[0068][0069]
对比例2-3虽然铺展所需时间较短，但是不利于涂料组合物的干燥要求，因此非反应性表面活性剂添加量必须控制在2-5重量份。
[0070]
以上说明是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能确定本发明具体实施只局限于以上说明。在本发明所述技术领域的普通技术员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应属于本发明的保护范围。