專(zhuān)利名稱(chēng)：：水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于環(huán)氧樹(shù)脂涂料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料及其制備方法和應(yīng)用。二
背景技術(shù)：
：作為三大通用熱固性樹(shù)脂之一，環(huán)氧樹(shù)脂以其優(yōu)良的工藝性能、機(jī)械性能和物理性能，廣泛的應(yīng)用于機(jī)械電子、航空航天、交通、建筑等領(lǐng)域。通常環(huán)氧樹(shù)脂在應(yīng)用時(shí)要用到大量的有機(jī)溶劑，一方面增加了成本，另一方面由于有機(jī)溶劑的揮發(fā)造成了環(huán)境污染，危害人類(lèi)健康，因此溶劑性環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)用越來(lái)越受限制，甚至被發(fā)達(dá)國(guó)家禁用。為解決這一問(wèn)題，許多研究者致力于研究不含揮發(fā)性有機(jī)物(VOCfree)、低VOC的環(huán)氧樹(shù)脂體系。其中，具有環(huán)境友好特性的水性環(huán)氧樹(shù)脂體系便是這一領(lǐng)域備受關(guān)注的研究方向之一。隨著工業(yè)的發(fā)展，防腐涂料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在國(guó)外，水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐蝕涂料已成為發(fā)展最快的水性防腐蝕涂料品種之一。然而水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐蝕涂料的研發(fā)在我國(guó)相對(duì)滯后，其主要原因是水性環(huán)氧樹(shù)脂是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，貯存穩(wěn)定性不好和涂膜的綜合性能不盡如人意。解決貯存穩(wěn)定性的常用方法是用磷酸、氨基苯甲酸等與環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)(或開(kāi)環(huán)后再接枝)，由于破壞了具有交聯(lián)功能的環(huán)氧基，導(dǎo)致水性環(huán)氧樹(shù)脂涂膜耐水、耐腐蝕性較差，不能滿(mǎn)足防腐涂料性能要求。目前，水性防腐涂料的水分散液的貯存穩(wěn)定性和分散液涂膜的耐水、耐腐蝕性之間的矛盾是制約水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料發(fā)展的一大瓶頸。所以研究開(kāi)發(fā)既具有良好的貯存穩(wěn)定性，同時(shí)又具有優(yōu)良的涂膜岸水、耐腐蝕性的水性防腐涂料迫在眉睫，并且具有可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)提供的水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐蝕涂料，需外加固化劑，綜合性能不好，進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格高等問(wèn)題，提供一種成本低，并具有貯存穩(wěn)定性好、耐水、耐腐蝕性好、加熱自固化等優(yōu)異性能的水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐蝕涂料的制備方法。本發(fā)明的上述目的是通過(guò)如下方案予以實(shí)現(xiàn)的一種水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料，由占涂料總質(zhì)量的如下質(zhì)量百分比的各組分組成硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液30-60;氧化鐵紅10~20;防銹顏料5~10;滑石粉5~15;消泡劑0.2-0.4;流平劑0.2-0.4;抗閃銹劑0.30.4;去離子水1025。所述硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液是以環(huán)氧樹(shù)脂為母體，以甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯為接枝單體，進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，制備大分子鏈中含有羧基的水性自乳化環(huán)氧一苯丙共聚物，然后加入中和劑中和，再進(jìn)行硅氧烷改性制作而成；防銹顏料是鈦鐵粉、磷酸鋅或三聚磷酸鋅；抗閃銹劑為磷酸鹽的混合物。一種水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料的制備方法，其生產(chǎn)流程如下首先，制作硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液，其詳細(xì)步驟(1)稱(chēng)取如下質(zhì)量百分比的各單體和引發(fā)劑甲基丙烯酸1430%、甲基丙烯酸甲酯1540%、苯乙烯2040%、過(guò)氧化苯甲酰25%;所述質(zhì)量百分比為占所稱(chēng)取單體總質(zhì)量的百分比；(2)在裝有攪拌器、冷凝管、氮?dú)鈱?dǎo)管、滴液漏斗的四口反應(yīng)釜中，用環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的1/31/2的丁醇和乙二醇單丁醚預(yù)溶好環(huán)氧樹(shù)脂，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，預(yù)先一次性加一半單體和引發(fā)劑的混合液，再在3-4h內(nèi)連續(xù)滴加剩余的單體和引發(fā)劑的混合液，在聚合溫度110-117。C下恒溫反應(yīng)5-6h，抽去溶劑即得環(huán)氧一苯丙接枝共聚物；所述環(huán)氧樹(shù)脂是雙酚A類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂，如E-44，E-51等，其加入量為步驟(1)所稱(chēng)取單體總質(zhì)量的100-150%。(3)將所得的產(chǎn)物在室溫下加與羧基等摩爾量的中和劑中和15-30min，再在50-60。C水浴下加定量的硅氧烷恒溫反應(yīng)60-100min，最后滴加去離子水，快速分散0.5-1h，即得帶藍(lán)光的乳白色硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液。所述中和劑是氨水等弱堿性物質(zhì)，硅氧烷是含氨基的硅氧垸；硅氧烷的加入量為步驟(2)所稱(chēng)取環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的0.52.5%，去離子水的加入量為步驟(1)所稱(chēng)取單體總質(zhì)量的400700%。然后，按照上述各組份配比稱(chēng)取配方原料，將氧化鐵紅、防銹顏料、滑石粉、抗閃銹劑和去離子水混合，在高速剪切下分散到細(xì)度《50ym，同時(shí)緩緩加入按照上述方法制作的硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液、消泡劑、流平劑，攪拌均勻即可制成水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1、本發(fā)明釆用來(lái)源充足、價(jià)格便宜的丙烯酸酯類(lèi)單體(甲基丙烯酸，甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯)和環(huán)氧樹(shù)脂，通過(guò)簡(jiǎn)單的工藝，制備硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液，用該分散液和顏填料、助劑混合，制備出的水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料，其性能與進(jìn)口的水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料相近，且該水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料性?xún)r(jià)比高，適用范圍廣，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2、本發(fā)明釆用氨基硅氧垸作為環(huán)氧接枝共聚物的改性劑，通過(guò)接枝共聚的方法，將丙烯酸酯類(lèi)單體接枝到環(huán)氧樹(shù)脂上，使其具有一定的親水性。由于氨基硅氧烷由于具有較好的耐候耐濕性、柔韌性、耐水、耐化學(xué)品性，且可與環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng)，可作為環(huán)氧樹(shù)脂的開(kāi)環(huán)試劑;具有自交聯(lián)功能的開(kāi)環(huán)試劑氨基硅氧烷對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧基進(jìn)行開(kāi)環(huán)，使水分散液的穩(wěn)定性提高。由于開(kāi)環(huán)試劑自帶可自交聯(lián)基團(tuán)，又解決了水性環(huán)氧樹(shù)脂涂膜耐水、耐腐蝕性能差的缺點(diǎn)，可制得穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹(shù)脂，且其涂膜具有良好的耐水、耐腐蝕等性能，從而克服了以往改性方法難以二者兼得的矛盾，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。3、本發(fā)明由于在聚合物分子鏈上引入了硅氧烷鍵，可加熱自固化，與雙組份水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料相比，工藝簡(jiǎn)單，操作方便。4、本發(fā)明由于在聚合物分子鏈上引入了丙烯酸酯共聚物和硅氧烷鍵，提高了環(huán)氧樹(shù)脂的柔韌性。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1:本實(shí)施例的水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料由如下質(zhì)量百分比的各組分組成硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液40%，氧化鐵紅15%，防銹顏料鈦鐵粉8%，滑石粉15%，消泡劑0.2%，流平劑0.2%,抗閃銹劑磷酸鹽混合物0.4%，去離子水21.2%。所述質(zhì)量百分比為占所稱(chēng)取涂料總質(zhì)量的百分比。其中硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液的制備方法，其詳細(xì)步驟如下(1)稱(chēng)取如下質(zhì)量百分比的各單體和引發(fā)劑甲基丙烯24%、甲基丙烯酸甲酯38%、苯乙烯36%、過(guò)氧化苯甲酰2%;所述質(zhì)量百分比為占所稱(chēng)取單體總質(zhì)量的百分比；(2)在裝有攪拌器、冷凝管、氮?dú)鈱?dǎo)管、滴液漏斗的四口燒瓶中，用環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的1/2的丁醇和乙二醇單丁醚預(yù)溶好環(huán)氧樹(shù)脂，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，預(yù)先一次性加一半的引發(fā)劑和單體的混合液,再在3h內(nèi)連續(xù)滴加剩余的單體和引發(fā)劑的混合液，在聚合溫度115x:下恒溫反應(yīng)5h，抽去溶劑即得環(huán)氧一苯丙接枝共聚物。(3)將所得的產(chǎn)物在室溫下加與羧基等摩爾量的中和劑中和15min,再在55"C水浴下加定量的氨基硅氧烷恒溫反應(yīng)60min，最后滴加去離子水，快速分散0.5h，即得帶藍(lán)光的乳白色硅氧垸改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液。上述步驟(2)中，環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚A類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂E-44，加入量為步驟(1)所稱(chēng)取單體總質(zhì)量的120%。上述步驟(3)中，中和劑為氨水，硅氧烷為氨基的硅氧烷。氨基硅氧烷的加入量為步驟(2)所稱(chēng)取環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的2.0%，去離子水的加入量為步驟(1)所稱(chēng)取單體總質(zhì)量的600%。按照上述配方，將氧化鐵紅、防銹顏料、滑石粉、抗閃銹劑、和去離子水混合，在高速剪切下分散到細(xì)度《50ym，同時(shí)緩緩加入硅氧垸改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液、消泡劑、流平劑，攪拌均勻即得水性環(huán)氧防腐涂料。本實(shí)施例所得水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料用于容器內(nèi)壁的防腐底漆，附著力高、韌性好、耐腐蝕性能優(yōu)良，具體主要性能如下指標(biāo)名稱(chēng)技術(shù)指標(biāo)檢驗(yàn)方法涂料狀態(tài)均勻無(wú)硬塊目測(cè)貯存期l年以上固體份，％》55GB/T6751漆膜顏色及外觀漆膜平整光滑目測(cè)粘度(涂-4粘度計(jì)，25'C)，s》100GB/T1723表干干燥吋間(25'C，RH《70%)h《1GB/T1728實(shí)干《18GB/T1728附著力(劃格法)，級(jí)《1GB/T9286硬度(鉛筆法)，級(jí)》HGB/T6739柔韌性，mm《1GB/T1731沖擊強(qiáng)度，kg.cm》50(無(wú)裂紋、皺紋及剝落現(xiàn)象)GB/T1732耐水性(25'C)800h漆膜不起泡，不生銹GB/T1733耐酸性(5o/。H2S04中.25°C)48h漆膜不起泡，不生銹GB/T9274耐堿性(3"/。NaOH中，25°C)800h漆膜不起泡，不脫落GB/T9274耐鹽水性(3%NaCl中，25°C)1000h漆膜不起泡，不生銹GB/T1763耐鹽霧性800h漆膜不起泡，不生銹GB/T1771實(shí)施例2:本實(shí)施例的水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料由如下質(zhì)量百分比的各組分組成硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液48%，氧化鐵紅15%，防銹顏料鈦鐵粉10%，滑石粉15%，消泡劑0.3%，流平劑0.3%，抗閃銹劑磷酸鹽混合物0.4%，去離子水11%。所述質(zhì)量百分比為占所稱(chēng)取涂料總質(zhì)量的百分比。其中硅氧垸改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液的制備方法同實(shí)施例1。按照上述配方，采用實(shí)施例1的制備方法，制得水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料。本實(shí)施例所得水性環(huán)氧防腐涂料用于儲(chǔ)罐的防腐底漆，涂膜干燥快，漆膜堅(jiān)韌且耐久，附著力好，耐油性能優(yōu)良。具體主要性能如下<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實(shí)施例3本實(shí)施例的水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料由如下質(zhì)量百分比的各組分組成硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液55%，氧化鐵紅10%，防銹顏料鈦鐵粉10%，滑石粉15%，消泡劑0.3%，流平劑0.3%，抗閃銹劑磷酸鹽混合物0.4%，去離子水9%。所述質(zhì)量百分比為占所稱(chēng)取涂料總質(zhì)量的百分比。其中硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液的制備方法同實(shí)施例1。按照上述配方，釆用實(shí)施例1的制備方法，制得水性環(huán)氧防腐涂料。本實(shí)施例所得水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料用于橋面的防腐底漆,漆膜堅(jiān)韌耐磨，附著力好，抗水滲透性強(qiáng)，有很好的耐候性，能適應(yīng)于多種環(huán)境，具體主要性能如下指標(biāo)名稱(chēng)技術(shù)指標(biāo)檢驗(yàn)方法涂料狀態(tài)均勻無(wú)硬塊目測(cè)貯存期l年以上固體份，％》60GB/T6751漆膜顏色及外觀漆膜平整光滑目測(cè)粘度(涂"4粘度計(jì)，25'C),s》100GB/T1723表干干燥時(shí)間(25°C，RH《70%)h《0.5GB/T1728實(shí)干《16GB/T1728附著力(劃格法)，級(jí)《1GB/T9286硬度(鉛筆法)，級(jí)》HGB/T6739柔韌性，mm《1GB/T1731沖擊強(qiáng)度，kgcm》50(無(wú)裂紋、皺紋及剝落現(xiàn)象)GB/T1732耐水性(25'C)800h漆膜不起泡，不生銹GB/T1733耐酸性(5。/。H2S04中，25°C)48h漆膜不起泡，不生銹GB/T9274耐堿性(3Q/。NaOH中，25°C)800h漆膜不起泡，不脫落GB/T9274耐鹽水性(3n/oNaCl中，25°C)1000h漆膜不起泡，不生銹GB/T1763耐鹽霧性1000h漆膜不起泡，不生銹GB/T17711權(quán)利要求1、一種水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料，其特征在于由占涂料總質(zhì)量的如下質(zhì)量百分比的各組分組成硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液30～60；氧化鐵紅10～20；防銹顏料5～10；滑石粉5～15；消泡劑0.2～0.4；流平劑0.2～0.4；抗閃銹劑0.3～0.4；去離子水10～25。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料，其特征在于所述硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液是以環(huán)氧樹(shù)脂為母體，以甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯為接枝單體，進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，制備大分子鏈中含有羧基的水性自乳化環(huán)氧一苯丙共聚物，然后加入中和劑中和，再進(jìn)行硅氧烷改性制作而成。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料，其特征在于所述防銹顏料是鈦鐵粉、磷酸鋅或三聚磷酸鋅。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料，其特征在于所述抗閃銹劑為磷酸鹽的混合物。5、一種水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料的制備方法，其特征在于首先，制作硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液，其方法包括如下步驟(1)稱(chēng)取如下質(zhì)量百分比的各單體和引發(fā)劑甲基丙烯酸1430%、甲基丙烯酸甲酯1540%、苯乙烯2040%、過(guò)氧化苯甲酰25%;所述質(zhì)量百分比為占所稱(chēng)取單體總質(zhì)量的百分比;(2)在裝有攪拌器、冷凝管、氮?dú)鈱?dǎo)管、滴液漏斗的四口反應(yīng)釜中，用環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的1/31/2的丁醇和乙二醇單丁醚預(yù)溶好環(huán)氧樹(shù)脂，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，預(yù)先一次性加一半單體和引發(fā)劑的混合液，再在3-4h內(nèi)連續(xù)滴加剩余的單體和引發(fā)劑的混合液，在聚合溫度110-117"C下恒溫反應(yīng)5-6h，抽去溶劑即得環(huán)氧一苯丙接枝共聚物；(3)將所得的產(chǎn)物在室溫下加與羧基等摩爾量的中和劑中和15-30min，再在50-60。C水浴下加定量的硅氧烷恒溫反應(yīng)60-100min，最后滴加去離子水，快速分散0.5-1h，即得帶藍(lán)光的乳白色硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液；然后，按照配比稱(chēng)取配方原料，將氧化鐵紅、防銹顏料、滑石粉、抗閃銹劑和去離子水混合，在高速剪切下分散到細(xì)度《50um，同時(shí)緩緩加入按照上述方法制作的硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液、消泡劑、流平劑，攪拌均勻即可制成水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料的制備方法，其特征在于:所述硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液制備方法的步驟(2)中，環(huán)氧樹(shù)脂是雙酚A類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂，如E-44、E-51等，其加入量為步驟(1)所稱(chēng)取單體總質(zhì)量的100-150%。7、根據(jù)權(quán)利要求5所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料的制備方法，其特征在于硅氧垸改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液制備方法的步驟G)中，所述中和劑是氨水等弱堿性物質(zhì)，硅氧烷是含氨基的硅氧烷;硅氧垸的加入量為步驟(2)所稱(chēng)取環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的0.52.5%，去離子水的加入量為步驟(1)所稱(chēng)取單體總質(zhì)量的400700%。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料及其制備方法，它解決了現(xiàn)有技術(shù)水分散液的貯存穩(wěn)定性和分散液涂膜的耐水、耐腐蝕性之間的矛盾等問(wèn)題。它由硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液、氧化鐵紅、防銹顏料、滑石粉、消泡劑、流平劑、抗閃銹劑、去離子水按比例混合而成，其特征在于將親水性單體引入到環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈上，具有自乳化特點(diǎn)；將硅氧烷應(yīng)用于水性環(huán)氧樹(shù)脂的改性，能夠加熱自固化。該涂料貯存穩(wěn)定性好，施工性能好，涂膜干燥快，干燥后硬度高，涂膜光亮平滑，耐水，耐腐蝕，耐洗擦，綜合性能優(yōu)良，成本低?？蓾M(mǎn)足儲(chǔ)罐、橋梁等領(lǐng)域防腐涂料要求。文檔編號(hào)C09D151/08GK101633814SQ200910063609公開(kāi)日2010年1月27日申請(qǐng)日期2009年8月12日優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日發(fā)明者凱張,黃春保申請(qǐng)人:凱張