一種水性船用防腐蝕涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及防腐蝕涂料合成技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種水性船用防腐蝕涂料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水性防腐涂料在防腐涂料領(lǐng)域方面的應(yīng)用呈上升趨勢，尤其是隨著船舶工業(yè)的發(fā) 展和社會環(huán)保要求的提高，要求水性工業(yè)防腐蝕涂料可以在極端的條件下對鋼材提供有效 的保護，由于水是它們的主要溶劑，水也可以用來清洗和稀釋水性涂料，它們幾乎沒有溶劑 味道，同時，使用水性涂料也可給用戶帶來較低的成本，如快干可以節(jié)省時間，低燃性可以 降低保險費用，較少的室內(nèi)通風(fēng)可以減少能耗，以及不需要溶劑和清洗劑上的花費，使用單 層涂層配套，可以省去停工時間和架設(shè)腳手架的費用，研究水性防腐涂料已成為涂料工業(yè) 發(fā)展的一大趨勢，應(yīng)用前景廣闊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種水性船用防腐蝕涂料及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：低聚 物二元醇與二異氰酸酯進行聚合反應(yīng)，反應(yīng)物與三羥甲基雙丙酮丙烯酰胺進行反應(yīng)后，再 與羥烷基胺改性的有機鈦雜化環(huán)氧樹脂進行反應(yīng)制成水性聚氨酯-有機鈦雜化環(huán)氧樹脂 及其乳液，水性聚氨酯-有機鈦雜化環(huán)氧樹脂乳液在引發(fā)劑存在下，繼續(xù)與丙烯酸羥基酯 類化合物反應(yīng)制得水性聚氨酯-有機鈦雜化環(huán)氧樹脂-丙烯酸酯復(fù)合乳液，向復(fù)合乳液中 加入無機填料磷酸鋅硫酸鋇、滑石粉、鈦白粉和輕質(zhì)碳酸鈣，流變助劑乙二醇單丁醚，有機 硅消泡劑，固化劑三羥甲基丙烷三（3-乙烯亞胺)丙酸酯，充分攪拌均勻，即制得水性船用防 腐蝕涂料，具體包含以下步驟： 1) .羥烷基胺改性有機鈦雜化環(huán)氧樹脂：在裝有攪拌器、溫度計和回流冷凝器的四頸 瓶中，加入丙酮溶解的有機鈦雜化環(huán)氧樹脂（I)，加熱升溫至40°C~50°C，緩慢加入羥烷基 胺后，加熱升溫，于70°C~80°C下反應(yīng)3~5小時，生成中間聚合物羥烷基胺改性有機鈦雜 化環(huán)氧樹脂，備用；
其中，有機鈦雜化環(huán)氧樹脂化學(xué)式（I)中，其聚合度n< 2,平均分子量低于500 ;有機 鈦雜化環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基與羥烷基胺的摩爾比為1 : 0.5~0.9; 2) .水性聚氨酯-有機鈦雜化環(huán)氧樹脂乳液的制備：在裝有攪拌器、溫度計和回流冷凝 器的四頸瓶中，加入脫水處理的低聚物二元醇和二羥甲基丙酸和/或二羥甲基丁酸，加熱 升溫至60°C~70°C，緩慢加入二異氰酸酯后，加熱升溫，于75°C~85°C下反應(yīng)1~2小時， 停止加熱，向四頸瓶中加入三羥甲基雙丙酮丙烯酰胺，加熱升溫，于70°C~80°C下反應(yīng)2~ 3小時，停止加熱，向四頸瓶中加入已制備的羥烷基胺改性有機鈦雜化環(huán)氧樹脂，用丙酮調(diào) 節(jié)反應(yīng)體系的粘度，于80 °C~85 °C下反應(yīng)3~4小時，停止加熱，冷卻至40 °C~50 °C，加入 輕烷基胺進行中和反應(yīng)，調(diào)節(jié)PH=7~8,在高速剪切條件下，加入反應(yīng)物1~1. 2倍質(zhì)量的 去離子水，進行乳化分散，制得水性聚氨酯-有機鈦雜化環(huán)氧樹脂乳液； 3) .水性聚氨酯-有機鈦雜化環(huán)氧樹脂-丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備：將制得的水性聚 氨酯-有機鈦雜化環(huán)氧樹脂乳液置于四頸瓶中，加熱升溫，于70°C~75°C下，向四頸瓶中緩 慢加入丙烯酸羥基酯類化合物和引發(fā)劑，加完后，于75°C~80°C下進行聚合反應(yīng)3~4小 時，停止加熱，真空抽除丙酮溶劑，用氨水調(diào)節(jié)堿性至PH=9. 5~10. 5,制得水性聚氨酯-有 機鈦雜化環(huán)氧樹脂-丙烯酸酯復(fù)合乳液； 4) .水性船用防腐蝕涂料的制備：向水性聚氨酯-有機鈦雜化環(huán)氧樹脂-丙烯酸酯復(fù) 合乳液中分別加入其質(zhì)量百分數(shù)0~7%的磷酸鋅、0~4%的硫酸鋇、0~4%的滑石粉、0~ 5%的鈦白粉、0~3%的輕質(zhì)碳酸鈣、0. 1~0. 5%的乙二醇單丁醚、0. 05~0. 1%的有機硅消 泡劑、1. 0~1. 5%的三羥甲基丙烷三（3-乙烯亞胺）丙酸酯和10~15%的去離子水，充分 攪拌均勻，即制得水性船用防腐蝕涂料。
[0005] 進一步的是，所述的羥烷基胺優(yōu)選羥烷基仲胺和羥烷基叔胺，更優(yōu)先選自二乙醇 胺、二異丙醇胺、三乙醇胺和三異丙醇胺中的一種或一種以上。
[0006] 所述的低聚物二元醇是選自聚碳酸酯二元醇、聚醚二元醇、聚酯二元醇、聚酯聚醚 二元醇中的一種或一種以上。
[0007] 所述的二異氰酸酯是選自甲苯二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯、氫化苯基甲烷 二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的一種或一種以上。
[0008] 所述的丙烯酸羥基酯類化合物是選自丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸 羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯中的一種或一種以上。
[0009] 所述的二羥甲基丙酸和/或二羥甲基丁酸，其用量是低聚物二元醇質(zhì)量用量的 11 ~13%〇
[0010] 所述的三羥甲基雙丙酮丙烯酰胺，其用量是低聚物二元醇質(zhì)量用量的3. 5~ 4. 5%〇
[0011] 所述的低聚物二元醇、二異氰酸和丙烯酸羥基酯類化合物的質(zhì)量比為1 : 〇.〇6~ 0. 10 : 0. 4 ~0. 5。
[0012] 所述的有機鈦雜化環(huán)氧樹脂和丙烯酸羥基酯類化合物和去離子水的質(zhì)量比為1 ：3 ~5 ： 6 ~8〇
[0013] 所述的引發(fā)劑是選自過氧化環(huán)己酮、偶氮二異庚腈、二苯甲酰、四甲基丁基過氧 化-2-乙基乙酯和偶氮二異丁腈中的一種或一種以上，其用量是丙烯酸羥基酯類化合物用 量的0. 6~0. 9%。
[0014] 本發(fā)明一種水性船用防腐蝕涂料及其制備方法，其特點和優(yōu)點是：采用低聚物二 元醇與二異氰酸酯進行聚合反應(yīng)，反應(yīng)物與三羥甲基雙丙酮丙烯酰胺進行反應(yīng)后，再與羥 烷基胺改性的具有防腐蝕性能的有機鈦雜化環(huán)氧樹脂進行反應(yīng)制成水性聚氨酯-有機鈦 雜化環(huán)氧樹脂及其乳液，水性聚氨酯-有機鈦雜化環(huán)氧樹脂乳液在引發(fā)劑存在下，繼續(xù)與 丙烯酸羥基酯類化合物反應(yīng)制得水性聚氨酯-有機鈦雜化環(huán)氧樹脂-丙烯酸酯復(fù)合乳液， 復(fù)合乳液與填料、助劑和固化劑制成防腐蝕涂料的方法，實現(xiàn)水性涂料的制備和達到船用 防腐的效果，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0015] 實施例1 在裝有攪拌器、溫度計和回流冷凝器的四頸瓶中，加入丙酮溶解的有機鈦雜化環(huán)氧樹 脂13克，加熱升溫至40°C~50°C，緩慢加入0. 9克二異丙醇胺后，加熱升溫，于70°C~80°C 下反應(yīng)3~5小時，生成中間聚合物羥烷基胺改性有機鈦雜化環(huán)氧樹脂，備用；在裝有攪拌 器、溫度計和回流冷凝器的四頸瓶中，加入脫水處理的聚醚二元醇100克和二羥甲基丁酸 13克，加熱升溫至60°C~70°C，緩慢加入6克氫化苯基甲烷二異氰酸酯后，加熱升溫，于 75°C~85°C下反應(yīng)1~2小時，停止加熱，向四頸瓶中加入3. 5克三羥甲基雙丙酮丙烯酰 胺，加熱升溫，于70°C~80°C下反應(yīng)2~3小時，停止加熱，向四頸瓶中加入已制備的二異 丙醇胺改性有機鈦雜化環(huán)氧樹脂，用丙酮調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的粘度，于80°C~85°C下反應(yīng)3~4 小時，停止加熱，冷卻至40°C~50°C，加入二異丙醇胺進行中和反應(yīng)，調(diào)節(jié)PH=7~8,在高速 剪切條件下，加入反應(yīng)物1. 2倍質(zhì)量的去離子水，進行乳化分散，制得水性聚氨酯-有機鈦 雜化環(huán)氧樹脂乳液；將制得的置于四頸瓶中的水性聚氨酯-有機鈦雜化環(huán)氧樹脂乳液，加 熱升溫，于70°C~75°C，向四頸瓶中緩慢加入40克丙烯酸羥乙酯和0. 35克四甲基丁基過 氧化-2-乙基乙酯，加完后，于75°C~80°C下進行聚合反應(yīng)3~4小時，停止加熱，真空抽除 丙酮溶劑，用氨水調(diào)節(jié)堿性至PH=9. 5~10. 5,制得水性聚氨酯-有機鈦雜化環(huán)氧樹脂-丙 烯酸酯復(fù)合乳液；向水性聚氨酯-有機鈦雜化環(huán)氧樹脂-丙烯酸酯復(fù)合乳液中加入12克磷 酸鋅、13克硫酸鋇、7克滑石粉、6克的鈦白粉、9克輕質(zhì)碳酸鈣、1. 5克乙二醇單丁醚、0. 3克 有機硅消泡劑、3. 5克三羥甲基丙烷三（3-乙烯亞胺）丙酸酯和35克去離子水，充分攪拌均 勻，即制得水性船用防腐蝕涂料。
[0016] 實施例2 在裝有攪拌器、溫度計和回流冷凝器的四頸瓶中，加入丙酮溶解的有機鈦雜化環(huán)氧樹 脂11克，加熱升溫至40°C~50°C，緩慢加入0. 8克二乙醇胺后，加熱升溫，于70°C~80°C下 反應(yīng)3~5小時，生成中間聚合物羥烷基胺改性有機鈦雜化環(huán)氧樹脂，備用；在裝有攪拌器、 溫度計和回流冷凝器的四頸瓶中，加入脫水處理的聚碳酸酯二元醇100克、二羥甲基丙酸6 克和二羥甲基丁酸6克，加熱升溫至60°C~70°C，緩慢加入8克甲苯二異氰酸酯后，加熱升 溫，于75°C~85°C下反應(yīng)1~2小時，停止加熱，向四頸瓶中加入4克三羥甲基雙丙酮丙烯 酰胺，加熱升溫，于70°C~80°C下反應(yīng)