水性防锈底面合一漆及制备方法和应用与流程

1.本发明涉及涂料技术领域，尤其是涉及一种水性防锈底面合一漆及制备方法和应用。


背景技术：

2.目前碳钢结构材料的防锈方法大多采用溶剂型涂料作为保护，因其溶剂挥发速度快，能快速成膜，且其涂膜如附着力好、耐盐雾、耐水性、耐盐水性、防锈性等性能优越，因此作为防护性材料在碳钢材料中应用。
3.随着地球温室效应日益严峻，减少有机物排放成为人们关注的课题。现有技术的溶剂型防锈涂料挥发性有机溶剂排放到大气，碳排放高，对环境不友好；挥发的有机溶剂对人体危害性大。目前水性体系涂料亲水性大，成膜速度慢，容易出现闪锈，阴阳色等；水性涂料不挥发物含量低，固含量仅有40％-50％，含水量大，导致干燥速度慢。
4.另外，水性涂料生产工艺还是需要研磨工序，不断的将预分散好的颜料浆泵进装有玻璃珠、或锆珠、或陶瓷球及钢球的设备中，不断循环将集聚的颜料大颗粒解聚，分散成细度达到目标值的小颗粒，大大增加生产周期和能耗。
5.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

6.本发明的目的之一在于提供一种高固含量的水性防锈底面合一漆，以缓解现有的技术中水性防锈漆固含量低、颜色不均、含水量大和干燥速度慢的技术问题。
7.本发明的目的之二在于提供一种水性防锈底面合一漆的制备方法，以缓解现有的技术中水性防锈漆生产效率低、制作周期长，耗时和能耗大的技术问题。
8.为解决上述技术问题，本发明特采用如下技术方案：
9.本发明的第一方面提供了一种水性防锈底面合一漆，包括按重量份的如下组分：水性丙烯酸树脂30份-50份、防锈颜料5-90份、填料5份-20份、水10份-30份和添加剂0.8份-12份。
10.其中，所述防锈颜料的粒径为425目-1500目。
11.可选地，所述防锈颜料包括氧化铁红粉、三聚磷酸铝、锌粉、铝粉、磷酸锌、磷酸锆、锌铬黄、铬酸锶和磷酸锶中的至少一种。
12.可选地，所述添加剂包括分散剂、防腐剂、乳化剂、成膜助剂、消泡剂和中和剂中的至少一种。
13.优选地，所述分散剂包括超分散剂，优选为超支链型聚丙烯酸酯类分散剂。
14.优选地，所述防腐剂包括亚硝酸盐和/或磷酸三苯酚酯。
15.优选地，所述成膜助剂包括醇酯十二、dpm和pm中的至少一种。
16.优选地，在所述水性防锈底面合一漆中，所述分散剂的重量份为0.5份-2份。
17.无机颜料的重量份为5份-15份，有机颜料的重量份为20份-45份。
18.优选地，在所述水性防锈底面合一漆中，所述防腐剂的重量份为0.1份-1份。
19.可选地，在所述水性防锈底面合一漆中，所述乳化剂的重量份为0.1份-1份。
20.优选地，在所述水性防锈底面合一漆中，所述成膜助剂的重量份为2份-5份。
21.优选地，在所述水性防锈底面合一漆中，所述消泡剂的重量份为0.1份-1份。
22.优选地，在所述水性防锈底面合一漆中，所述中和剂的重量份为0.8份-3份。
23.本发明的第二方面提供了所述的水性防锈底面合一漆的制备方法，具体包括以下步骤：
24.步骤a：将将防锈颜料、填料经过425目-1500目筛网筛分，加入水和任选的分散剂、任选的防腐剂、任选的消泡剂分散均匀得到预制色浆；
25.步骤b：在水性丙烯酸树脂中加入预制色浆、任选的成膜助剂、任选的乳化剂、任选的中和剂混合均匀得到所述水性防锈底面合一漆。
26.可选地，所述预制色浆的细度小于50μm。
27.可选地，步骤a中，所述分散的温度为40℃-50℃。
28.可选地，步骤a中，所述分散的转速为800rpm-2200rpm；
29.优选地，所述分散的时间为45min-90min。
30.可选地，所述水性防锈底面合一漆的固含量为50％-70％。
31.可选地，所述水性防锈底面合一漆的粘度80ku-110ku。
32.本发明的第三方面提供了所述的水性防锈底面合一漆在碳钢材料防锈中的应用。
33.与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
34.本发明提供的水性防锈底面合一漆，其固含量为50％-70％，遮盖力好，涂布面积大，提高了操作的效率；降低含水量实现了快速干燥，表干＜10min，硬干＜1h达到及超过溶剂型涂料的干燥性能；其挥发性有机物含量＜40g/l，大大降低了对环境的污染；防锈颜料的粒径为425目-1500目，使得水性防锈底面合一漆涂层致密性更好，铝银色更均匀亮白。
35.本发明提供的水性防锈底面合一漆的制备方法，工艺简单，可操作性型强，省去研磨过程，可节约时间4小时，生产周期缩短，降低了能耗。
36.本发明提供的水性防锈底面合一漆的应用，为碳钢材料提供了性能更好的防锈涂料，适合大规模推广使用。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为实施例3提供的水性银面丙烯酸面漆喷涂后得到的涂层使用20倍放大拍摄的效果图。
39.图2为对比例2提供的水性银面色丙烯酸面漆喷涂后得到的涂层使用20倍放大拍摄的效果图。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
41.本发明的第一方面提供了一种水性防锈底面合一漆，包括按重量份的如下组分：水性丙烯酸树脂30份-50份、防锈颜料5份-90份、填料5份-20份、水5份-20份和添加剂0.8份-12份。
42.其中，所述防锈颜料的粒径为425目-1500目。
43.本发明提供的水性防锈底面合一漆，其固含量为50％-70％，遮盖力好，涂布面积大，提高了操作的效率；降低含水量实现了快速干燥，表干＜10min，硬干＜1h达到及超过溶剂型涂料的干燥性能；其挥发性有机物含量＜40g/l，大大降低了对环境的污染；防锈颜料的粒径为425目-1500目，使得水性防锈底面合一漆颜色更均匀。
44.在本发明的一些实施方式中，水性丙烯酸树脂的重量份数典型但不限于30份、35份、40份、45份或50份；防锈颜料的重量份数典型但不限于5份、10份、20份、30份、40份、50份、60份、70份、80份或90份；填料的重量份数典型但不限于5份、10份、15份或20份；水的重量份数典型但不限于5份、10份、15份或20份；添加剂的重量份数典型但不限于0.8份、1份、3份、5份、7份、9份、11份或12份。
45.在本发明的一些实施方式中，填料典型但不限于滑石粉。
46.可选地，所述防锈颜料包括氧化铁红粉、三聚磷酸铝、锌粉、铝粉、磷酸锌、磷酸锆、锌铬黄、铬酸锶和磷酸锶中的至少一种。
47.铝粉容易氧化变黑；且铝粉容易与碱性中和剂反应，导致铝粉不规则排布出现阴阳色。通过铝粉表面做硅包膜；预先对铝粉进行分散加入定向排布助剂形成银亮的涂层消除阴阳色。方法：先加入水和定向排布助剂，搅拌下加入铝粉，慢速搅拌至铝粉完全分散均匀，液体外观呈铝银色。
48.可选地，所述添加剂包括分散剂、防腐剂、乳化剂、成膜助剂、消泡剂和中和剂中的至少一种。
49.优选地，所述分散剂包括超分散剂，优选为超支链型聚丙烯酸酯类分散剂。
50.超支链型聚丙烯酸酯类分散剂很好的吸附于固体颗粒表面，支链在水中充分伸展，提供空间阻位，降低分散的颜料聚集的机会，表征为色浆粘度降低。
51.优选地，所述防腐剂包括亚硝酸盐和/或磷酸三苯酚酯。
52.优选地，所述成膜助剂包括醇酯十二、dpm和pm中的至少一种。
53.醇酯十二，化学名为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，是无色透明液体，无不溶物。
54.dpm的中文名称为二丙二醇单甲醚，分子式是c7h16o3。无色黏稠液体，有令人愉快的气味。与水及多种有机溶剂混溶。由1,2-环氧丙烷水合生成一缩二丙二醇，再与甲醇作用制得。
55.pm的中文名称为丙二醇甲醚，分子式为ch3chohch2och3，有微弱的醚味，但没有强刺激性气味，使其用途更加广泛安全。
56.优选地，在所述水性防锈底面合一漆中，所述分散剂的重量份为0.5份-2份。
57.优选地，在所述水性防锈底面合一漆中，所述防腐剂的重量份为0.1份-1份。
58.可选地，在所述水性防锈底面合一漆中，所述乳化剂的重量份为0.1份-1份。
59.优选地，在所述水性防锈底面合一漆中，所述成膜助剂的重量份为2份-5份。
60.优选地，在所述水性防锈底面合一漆中，所述消泡剂的重量份为0.1份-1份。
61.优选地，在所述水性防锈底面合一漆中，所述中和剂的重量份为0.8份-3份。
62.本发明的第二方面提供了所述的水性防锈底面合一漆的制备方法，具体包括以下步骤：
63.步骤a：将将防锈颜料、填料经过425目-1500目筛网筛分，加入水和任选的分散剂、任选的防腐剂、任选的消泡剂分散均匀得到预制色浆；
64.步骤b：在水性丙烯酸中加入预制色浆、任选的成膜助剂、任选的乳化剂、任选的中和剂混合均匀得到所述水性防锈底面合一漆。
65.本发明提供的水性防锈底面合一漆的制备方法，工艺简单，可操作性型强，省去研磨过程，可节约时间4小时，生产周期缩短，降低了能耗。
66.可选地，所述预制色浆的细度小于50μm。
67.可选地，步骤a中，所述分散的温度为40℃-50℃。
68.在本发明的一些实施方式中，所述分散的温度典型但不限于40℃、42℃、44℃、46℃、48℃或50℃。
69.可选地，步骤a中，所述分散的转速为800rpm-2200rpm。
70.在本发明的一些实施方式中，所述分散的转速典型但不限于800rpm、1000rpm、1200rpm、1400rpm、1600rpm、1800rpm、2000rpm或2200rpm。
71.优选地，所述分散的时间为45min-90min。
72.在本发明的一些实施方式中，所述分散的时间典型但不限于45min、60min、75min或90min。
73.可选地，所述水性防锈底面合一漆的固含量为50％-70％。
74.在本发明的一些实施方式中，所述水性防锈底面合一漆的固含量典型但不限于50％、55％、60％、65％或70％。
75.可选地，所述水性防锈底面合一漆的粘度为90ku。
76.本发明的第三方面提供了所述的水性防锈底面合一漆在碳钢材料防锈中的应用。
77.本发明提供的水性防锈底面合一漆的应用，为碳钢材料提供了性能更好的防锈涂料，适合大规模推广使用。
78.下面结合实施例，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
79.实施例1
80.本实施例提供一种水性丙烯酸富锌漆，其中含水性丙烯酸乳液11份、锌粉65份、滑石粉5份、磷酸锆1份、有机膨润土0.5份、增稠剂羟基乙基纤维素0.1、超支链分散剂0.8份、乳化剂0.2份、润湿剂0.2份、消泡剂0.05份、dpm 2份、醇酯十二1份、防闪锈剂2份、有机胺中和剂2份、去离子水9份。
81.具体步骤如下：
82.1、在1000l容器内加入适量去离子水、乳化剂、润湿剂、消泡剂及超支链分散剂，开
机慢速搅拌均匀后加入有机胺中和剂调ph到8。
83.2、用425目振动筛筛分滑石粉、有机膨润土、锌粉和磷酸锆颜料，后缓慢加入1000l容器。
84.3、在2200rpm分散40min达到要求的细度为50μm，得到预制色浆。
85.4、在预制色浆1000l容器中倒入丙烯酸乳液，搅拌加入dpm、醇酯十二、防闪锈剂、增稠剂羟基乙基纤维素等，800rmp边搅拌边加温到45℃，约10分钟后，粘度上升至90ku后，降温至常温，检查涂料细度为50微米以下即成。
86.实施例2
87.本实施例提供一种更快捷的水性丙烯酸富锌防锈漆，其中含水性丙烯酸乳液11份、锌粉65份、滑石粉5份、磷酸锆1份、有机膨润土0.5份、增稠剂羟基乙基纤维素0.1份、超支链分散剂0.8份、乳化剂0.2份、润湿剂0.2份、消泡剂0.05份、dpm 2份、醇酯十二1份、防闪锈剂2份、有机胺中和剂2份、去离子水10份。
88.具体步骤如下：
89.1、在1000l容器内加入适量去离子水、润湿剂、乳化剂、消泡剂及超支链分散剂，开机慢速搅拌均匀后加入有机胺中和剂调ph到8。
90.2、用625目振动筛筛分滑石粉、有机膨润土、锌粉和磷酸锆颜料，后缓慢加入1000l容器。
91.3、在2200rpm分散30min达到要求的细度为50μm，得到预制色浆。
92.4、在预制色浆1000l容器中倒入水性丙烯酸乳液、dpm、醇酯十二、羟基乙基纤维素和防闪锈剂等，800rpm边搅拌边加温到45℃，约10分钟后，粘度上升至90ku后，降温至常温，检查涂料细度为50微米以下即成。
93.实施例3
94.本实施例提供一种水性银面丙烯酸面漆，其中含水性丙烯酸乳液60份、有机膨润土0.5份、滑石粉13份、铝粉浆8份、铝粉定向排布助剂1.5份，分散剂0.5份、防腐剂0.2份、防闪锈剂2份、聚氨酯增稠剂0.6份、润湿剂0.2份、消泡剂0.08份、dpm 2份、醇酯十二1份、去离子水10份和有机胺中和剂1份。
95.具体步骤如下：
96.1、在1000l容器内加入适量去离子水、分散剂、润湿剂、消泡剂和铝粉定向排布助剂，开机慢速搅拌均匀后加入有机胺中和剂调ph到7.5。
97.2、用1250目振动筛筛分滑石粉、有机膨润土和铝粉浆，在800rpm分散20min，得到预制色浆。
98.3、在预制色浆1000l容器中倒入水性丙烯酸乳液、搅拌加入dpm、防腐剂、醇酯十二、聚氨酯增稠剂和防闪锈剂，边搅拌边加温到45℃，约10分钟后，粘度上升至90ku后，降温至常温，检查涂料细度为50微米以下即成。
99.实施例4
100.本实施例提供一种水性底面合一防锈漆，其中含水性丙烯酸树脂48份、二氧化钛3份、滑石粉16份、磷酸锶4份、铬酸锶1份、磷酸锌3份、氧化铁黑粉0.5份、沉淀硫酸钡5份、分散剂0.5份、乳化剂0.1份、防闪锈剂2份、润湿剂0.2份、消泡剂0.08份、dpm 2份、醇酯十二1份和有机胺中和剂2份。
101.具体步骤如下：
102.1、在1000l容器内加入适量去离子水、消泡剂、润湿剂、乳化剂及分散剂，开机慢速搅拌均匀后加入有机胺中和剂调ph到9。
103.2、用800目振动筛筛分二氧化钛、滑石粉、磷酸锶、铬酸锶、磷酸锌、氧化铁黑粉和沉淀硫酸钡，后缓慢加入上述1000l容器。
104.3、在2200rpm分散25min达到要求的细度为50μm，得到预制色浆。
105.4、容器倒入水性丙烯酸树脂，防闪锈剂等，边搅拌边加dpm、醇酯十二，加温到45℃，约10分钟后，粘度上升至90ku后，降温至常温，检查涂料细度为50微米以下即成。
106.实施例5
107.本实施例提供一种水性防锈底面合一漆，与实施例1不同的是，步骤1使用1500目的振动筛进行筛分，分散时间20min达到要求细度50μm，其他步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
108.实施例6
109.本实施例提供一种水性防锈底漆，与实施例1不同的是，步骤1使用800目的振动筛进行筛分，其他步骤均与实施例1相同，在此不再赘述。
110.对比例1
111.本对比例提供一种水性丙烯酸富锌防锈漆，与实施例2不同的是，步骤1不进行筛分，直接使用锌粉、磷酸锆和氧化铁黑粉分散；步骤2中分散的时间为2h，所得预制色浆的细度小于100微米，其余方法和步骤均与实施例2相同，在此不再赘述。
112.对比例2
113.本对比例提供一种水性银面色丙烯酸面漆，与实施例3不同的是，步骤2不进行筛分，直接使用铝粉浆，其余方法和步骤均与实施例3相同，在此不再赘述。
114.对比例3
115.本对比例提供一种水性底面合一防锈漆，与实施例4不同的是，步骤2不进行筛分，直接使用磷酸锶、铬酸锶、磷酸锌、氧化铁黑粉和沉淀硫酸钡经过研磨；步骤2中研磨时间2小时，细度达到50μm；其余方法和步骤均与实施例4相同，在此不再赘述。
116.试验例1
117.将实施例1-6和对比例1-3提供的水性防锈底面合一漆，进行性能测试，测试结果如表1所示。
118.表1水性防锈底面合一漆的性能数据表
[0119][0120]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。