專利名稱：一種鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵表面防腐涂裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料及其制備方法，該防腐涂料可直接用于涂覆銹蝕鋼結(jié)構(gòu)材料表面。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年由于金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的4%。因此金屬的防腐蝕問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。在之前的金屬防腐蝕涂裝技術(shù)中，涂漆前金屬表面預(yù)處理約占整個(gè)涂裝工程總價(jià)的45%左右。為了保護(hù)鋼鐵不受腐蝕，延長(zhǎng)其使用壽命，對(duì)鋼鐵進(jìn)行防腐蝕涂裝成為一種最經(jīng)濟(jì)和有效的方法。為了獲得優(yōu)良的耐腐蝕性能，涂裝前必須把鋼材上的鐵銹清除干凈，否則會(huì)由于鐵銹的不斷膨脹導(dǎo)致漆膜和防腐效果很差。如果能減少或省去除銹、除油、除水等表面處理工序，將可顯著減低涂裝成本，同時(shí)還可大大簡(jiǎn)化涂漆工藝，從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和減少銹塵對(duì)人體的危害。據(jù)報(bào)道鋼板涂裝費(fèi)用分 配比例為表面除銹42%，施工30%，涂料19%。目前國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)防腐依然沿用噴砂后進(jìn)行涂裝的老工藝，雖然防腐效果較好，但噴砂、拋丸工藝也存在著復(fù)雜結(jié)構(gòu)件有死角、耗費(fèi)電能高、粉塵污染、噪聲污染、成本高等諸多缺點(diǎn)，故制備能夠直接在銹面上施工的帶銹涂料是非常必要的。目前，多數(shù)使用的溶劑型銹面防腐涂料，具有施工簡(jiǎn)單，可以直接涂刷，省去了除銹這一工序。但是溶劑型帶銹防銹漆中所含有的甲醛、苯、二甲苯都是有毒致癌物質(zhì)，對(duì)人體健康造成極大的隱患，如發(fā)明專利CN101760109A公開了一種以環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂為成膜物雙組份溶劑型帶銹底漆，雖然解決了薄銹表面的直接涂裝，但仍然存在溶劑污染施工環(huán)境等問(wèn)題。水性銹面防腐涂料已成為行業(yè)內(nèi)的熱點(diǎn)。如而現(xiàn)有的水性帶銹防銹涂料普遍存在成本高、耐水性差、裝飾性差等問(wèn)題。如發(fā)明專利CN1264754A采用磷酸和有機(jī)酸、催化劑、緩蝕劑、活性劑、滲透劑及合金粉制備了水性鐵銹轉(zhuǎn)化劑，解決了水性帶銹涂裝和施工污染的問(wèn)題，涂膜的耐水性能及與外層涂膜的結(jié)合力較差，而發(fā)明專利CN10132726A采用以單寧酸、磷酸等鐵銹轉(zhuǎn)化劑，苯丙溶液為成膜物，配以填料等制備了水性帶銹涂料，但此涂料制備工藝復(fù)雜、鐵銹轉(zhuǎn)化欠徹底。再如發(fā)明專利CN101638541A采用乙丙乳液為成膜物制備穩(wěn)定性較好的水性帶銹涂料，但此涂料的附著力與耐水性較差。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明研制了一種快速鐵銹轉(zhuǎn)化劑，以環(huán)氧乳液和陽(yáng)離子苯丙溶液及聚苯胺乳液復(fù)合成膜物，解決了目前水性帶銹涂料成膜的均勻性、涂膜易泛白、鐵銹轉(zhuǎn)化性能力差的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單、防腐性能優(yōu)良的節(jié)能環(huán)保型鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料及其制備方法。本發(fā)明所提供的一種鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料由鐵銹轉(zhuǎn)化劑、環(huán)氧乳液、陽(yáng)離子苯丙乳液、滲透劑、乙二醇乙醚、分散穩(wěn)定劑及去離子水組成，其原料組成的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為
鐵銹轉(zhuǎn)化劑15 25
環(huán)氧乳液6 10
陽(yáng)離子苯丙乳液 45 60· 滲透劑O. Γ0. 2
乙二醇乙醚O.1 O. 5
分散穩(wěn)定劑O. Γο. 3
去離子水10 20
其中所述的鐵銹轉(zhuǎn)化劑其原料組成及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為
焦性沒食子酸5 10
沒食子酸5 10
聚苯胺乳液5 10
低級(jí)脂肪醇5 10
磷酸I 3
朽1檬酸O. 4 O. 6
去離子水60 70
所述滲透劑為丙三醇或山梨糖醇；所述分散穩(wěn)定劑為聚乙烯醇或明膠，所述聚乙烯醇或明膠配制成5wt. %的水溶液；所述低級(jí)脂肪醇為乙醇或甲醇；所述聚苯胺乳液是采用微乳聚合法制備的。本發(fā)明所提供的鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料的制備方法具體步驟如下
(I)制備鐵銹轉(zhuǎn)化劑
在燒瓶中加入規(guī)定量的低級(jí)脂肪醇和質(zhì)量是所述低級(jí)脂肪醇六倍的去離子水混合攪勻，再分別加入焦性沒食子酸、沒食子酸，完全溶解后，再加入規(guī)定量聚苯胺乳液充分?jǐn)嚢?，最后分批加入磷酸、檸檬酸和余量的去離子水，常溫?cái)嚢杈鶆蚝蟮玫剿鲨F銹轉(zhuǎn)化劑；
(2)制備目標(biāo)產(chǎn)品鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料
在燒瓶中加入規(guī)定量的陽(yáng)離子苯丙乳液和環(huán)氧乳液攪拌均勻后，在攪拌條件下緩緩加入鐵銹轉(zhuǎn)化劑，充分?jǐn)嚢杈鶆颍俜峙尤霛B透劑、乙二醇乙醚、分散穩(wěn)定劑的水溶液以及去離子水，混合后升溫至30°C 50°C，攪拌2(T30min后得到目標(biāo)產(chǎn)品鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料。采用上述方法制得的水性銹面防腐涂料，用刷子直接涂覆在有黃色銹面的A4鋼板上，短時(shí)間內(nèi)在鋼板表面即可形成致密均勻黑色涂膜，表干時(shí)間為2(T30 min，涂膜的主要性能
硬度(鉛筆法)2 3H
附著力(畫圈法)I級(jí)
鐵銹轉(zhuǎn)化時(shí)間(目測(cè)完全變黑)1(T15 min
鐵銹轉(zhuǎn)化程度(涂膜剝離后觀察金屬基體色)=95^99%
耐鹽水性150小時(shí)不起泡，不剝離，不生銹
本發(fā)明以焦性沒食子酸、沒食子酸混合與聚苯胺乳液及檸檬酸完全替代磷酸與單寧酸轉(zhuǎn)化劑體系，克服轉(zhuǎn)化劑可能對(duì)金屬產(chǎn)生過(guò)腐蝕而使涂膜欠均勻等現(xiàn)象，與現(xiàn)有技術(shù)相比，鐵銹轉(zhuǎn)化快而徹底，由于焦性沒食子酸和沒食子酸分子結(jié)構(gòu)中含有多元酚羥基和羧酸及其衍生物，又可以解決與環(huán)氧乳液和陽(yáng)離子苯丙溶液復(fù)合高分子乳液的穩(wěn)定性問(wèn)題，并且更容易與鐵銹作用能使鋼結(jié)構(gòu)表面形成堅(jiān)實(shí)的絡(luò)合物，從而在鋼鐵表面生成一層由化學(xué)鍵和物理粘結(jié)致密的復(fù)合物膜。由于在陽(yáng)離子苯丙乳液中添加環(huán)氧乳液可以充分發(fā)揮環(huán)氧基與金屬基體結(jié)合力強(qiáng)特點(diǎn)。由于聚苯胺乳液與前兩種乳液良好的相容性和成膜的相互促進(jìn)作用產(chǎn)生了意想不到的效果，故膜層牢固致密均勻、附著力明顯增加。涂膜的耐水性能可以達(dá)到極大的提高。本發(fā)明的另一個(gè)突出特點(diǎn)是節(jié)能環(huán)保，由于制備過(guò)程基本采用常溫操作，只是在涂料產(chǎn)品合成時(shí)控溫30°C 50°C，故能耗低，采用以水為溶劑，不含苯類、甲醛、亞硝酸鈉等對(duì)人體有害物質(zhì)，無(wú)揮發(fā)性氣體產(chǎn)生，有利于環(huán)境保護(hù)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:
(1)制備鐵銹轉(zhuǎn)化劑
在燒瓶中加入8克乙醇和48克去離子水混合攪勻，再分別加入8克焦性沒食子酸、8克沒食子酸，完全溶解后，再加入8克聚苯胺乳液充分?jǐn)嚢瑁詈蠓峙尤?克磷酸、O. 5克檸檬酸和17克去離子水，常溫?cái)嚢杈鶆蚝蟮玫借F銹轉(zhuǎn)化劑；
(2)制備目標(biāo)產(chǎn)品鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料
在燒瓶中加入50克陽(yáng)離子苯丙乳液和8克環(huán)氧乳液攪拌均勻后，在攪拌條件下緩緩加入18克鐵銹轉(zhuǎn)化劑，充分?jǐn)嚢杈鶆?，再分批加入O. 15克丙三醇、O. 3克乙二醇乙醚、O. 2克聚乙烯醇、4克5wt. %聚乙烯醇水溶液和10克去離子水，混合后升溫至30°C 50°C，攪拌20 30min后得到目標(biāo)產(chǎn)品鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料。采用上述方法制得的節(jié)能環(huán)保型水性帶銹防腐涂料，用刷子直接涂覆在有黃色銹面的A4鋼板上，短時(shí)間內(nèi)在鋼板表面即可形成致密均勻黑色涂膜，表干時(shí)間為20 min，涂膜的主要性能
硬度(鉛筆法)2H
附著力(畫圈法)I級(jí)
鐵銹轉(zhuǎn)化時(shí)間(目測(cè)完全變黑)15 min
鐵銹轉(zhuǎn)化程度(涂膜剝離后觀察金屬基體色)98%
耐鹽水性155小時(shí)不起泡，不剝離，不生銹
實(shí)施例2
(1)制備鐵銹轉(zhuǎn)化劑
在燒瓶中加入10克乙醇和60克去離子水混合攪勻，再分別加入10克焦性沒食子酸、5克沒食子酸使其完全溶解，再加入10克聚苯胺乳液充分?jǐn)嚢?，最后分批加入I克磷酸、6克檸檬酸和10克去離子水，常溫?cái)嚢杈鶆蚝蟮玫剿鲨F銹轉(zhuǎn)化劑；
(2)制備目標(biāo)產(chǎn)品鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料
在燒瓶中加入60克陽(yáng)離子苯丙乳液和6克環(huán)氧乳液攪拌均勻后，在攪拌條件下緩緩加入15克鐵銹轉(zhuǎn)化劑，充分?jǐn)嚢杈鶆?，再分批加入O. 15克丙三醇、O.1克乙二醇乙醚、2克5wt. %明膠水溶液和17克去離子水，混合后升溫至30°C 50°C，攪拌2(T30min后得到目標(biāo)產(chǎn)品鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料。采用上述方法制得的節(jié)能環(huán)保型水性帶銹防腐涂料，用刷子直接涂覆在有黃色銹面的A4鋼板上，短時(shí)間內(nèi)在鋼板表面即可形成致密均勻黑色涂膜，表干時(shí)間為22 min，涂膜的主要性能 硬度(鉛筆法)2H
附著力(畫圈法)I級(jí)
鐵銹轉(zhuǎn)化時(shí)間(目測(cè)完全變黑)15 min
鐵銹轉(zhuǎn)化程度(涂膜剝離后觀察金屬基體色)97%
耐鹽水性158小時(shí)不起泡，不剝離，不生銹
實(shí)施例3
(1)制備鐵銹轉(zhuǎn)化劑
在燒瓶中加入5克乙醇和30克去離子水混合攪勻，再分別加入5克焦性沒食子酸、10克沒食子酸，完全溶解后，再加入5克聚苯胺乳液充分?jǐn)嚢?，最后分批加?克磷酸、O. 4克檸檬酸和30克去離子水，常溫?cái)嚢杈鶆蚝蟮玫剿鲨F銹轉(zhuǎn)化劑；
(2)制備目標(biāo)產(chǎn)品鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料
在燒瓶中加入40克陽(yáng)離子苯丙乳液和10克環(huán)氧乳液攪拌均勻后，在攪拌條件下緩緩加入25克鐵銹轉(zhuǎn)化劑，充分?jǐn)嚢杈鶆颍俜峙尤隣. 15克山梨糖醇、O. 3克乙二醇乙醚、6克5wt. %明膠水溶液和5克去離子水，混合后升溫至30°C 50°C，攪拌2(T30min后得到目標(biāo)廣品鋼結(jié)構(gòu)水性鎊面防腐涂料。采用上述方法制得的節(jié)能環(huán)保型水性帶銹防腐涂料，用刷子直接涂覆在有黃色銹面的A4鋼板上，短時(shí)間內(nèi)在鋼板表面即可形成致密均勻黑色涂膜，表干時(shí)間為30 min，涂膜的主要性能
硬度(鉛筆法)3H
附著力(畫圈法)I級(jí)
鐵銹轉(zhuǎn)化時(shí)間(目測(cè)完全變黑)IOmin
鐵銹轉(zhuǎn)化程度(涂膜剝離后觀察金屬基體色)99%
耐鹽水性156小時(shí)不起泡，不剝離，不生銹
采用上述實(shí)施例1中的鐵銹轉(zhuǎn)化劑，按實(shí)施例1的制備方法，改變本發(fā)明鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料，選擇不同組分，并檢測(cè)涂膜的主要性能，結(jié)果見表1:
表I鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料實(shí)施例4-8及涂膜性能(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))
權(quán)利要求
1.一種鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料，其特征在于該防腐涂料由鐵銹轉(zhuǎn)化劑、環(huán)氧乳液、陽(yáng)離子苯丙乳液、滲透劑、乙二醇乙醚、分散穩(wěn)定劑及去離子水組成，其原料組成的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 鐵銹轉(zhuǎn)化劑15 25 環(huán)氧乳液6 10 陽(yáng)離子苯丙乳液 45 60 滲透劑O. Γ0. 2 乙二醇乙醚O.1 O. 5 分散穩(wěn)定劑O. Γο. 3 去離子水10 20 其中所述的鐵銹轉(zhuǎn)化劑其原料組成及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 焦性沒食子酸5 10 沒食子酸5 10 聚苯胺乳液5 10 低級(jí)脂肪醇5 10 磷酸I 3 朽1檬酸O. 4 O. 6 去離子水60 70。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料，其特征在于所述滲透劑為丙三醇或山梨糖醇；所述分散穩(wěn)定劑為聚乙烯醇或明膠，所述聚乙烯醇或明膠配制成5wt. %的水溶液；所述低級(jí)脂肪醇為乙醇或甲醇；所述聚苯胺乳液是采用微乳聚合法制備的。
3.如權(quán)利要求1所述鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料的制備方法，其特征在于該制備方法具體步驟如下 (I)制備鐵銹轉(zhuǎn)化劑 在燒瓶中加入規(guī)定量的低級(jí)脂肪醇和質(zhì)量是所述低級(jí)脂肪醇六倍的去離子水混合攪勻，再分別加入焦性沒食子酸、沒食子酸，完全溶解后，再加入規(guī)定量聚苯胺乳液充分?jǐn)嚢?，最后分批加入磷酸、檸檬酸和余量的去離子水，常溫?cái)嚢杈鶆蚝蟮玫剿鲨F銹轉(zhuǎn)化劑； (2)制備目標(biāo)產(chǎn)品鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料 在燒瓶中加入規(guī)定量的陽(yáng)離子苯丙乳液和環(huán)氧乳液攪拌均勻后，在攪拌條件下緩緩加入鐵銹轉(zhuǎn)化劑，充分?jǐn)嚢杈鶆?，再分批加入滲透劑、乙二醇乙醚、分散穩(wěn)定劑的水溶液及去離子水，混合后升溫至30°C 50°C，攪拌2(T30min后得到目標(biāo)產(chǎn)品鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋼結(jié)構(gòu)水性銹面防腐涂料及其制備方法，屬于鋼鐵表面防腐涂裝技術(shù)領(lǐng)域。該涂料的其原料組成的重量百分?jǐn)?shù)為鐵銹轉(zhuǎn)化劑15～25，環(huán)氧乳液6～10，陽(yáng)離子苯丙乳液40~60，滲透劑0.1~0.2，乙二醇乙醚0.1~0.5，分散穩(wěn)定劑0.1~0.3，去離子水10～20。本發(fā)明產(chǎn)品具有制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、性能優(yōu)良等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09D163/00GK102993846SQ20121050387
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月2日
發(fā)明者古緒鵬, 袁美華, 夏友誼, 楊建國(guó), 喬紅斌, 寧珅 申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)