水性除銹防銹納米涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明首先合成功能性丙烯酸羥丙酯基磷酸酯單體，然后共聚到苯丙乳液制備了改性的苯丙乳液，丙烯酸羥丙酯基磷酸酯占聚合單體總量在3%～8%。選擇鈦酸酯偶聯(lián)劑TC-WT對(duì)納米碳酸鈣改性的優(yōu)化工藝，解決納米粒子的團(tuán)聚問(wèn)題。通過(guò)測(cè)定懸浮液的等電點(diǎn)確定體系的pH值合理的范圍，多功能助劑進(jìn)行控制。本品具有干燥快、防銹、防腐性能好、耐沖洗、耐鹽水的特點(diǎn)，本發(fā)明產(chǎn)品帶水、帶銹涂料，成本低、工藝簡(jiǎn)單、無(wú)二次污染，減少了銹蝕金屬表面涂飾前大量高強(qiáng)度的勞動(dòng)和繁多的處理程序。
【專利說(shuō)明】水性除銹防銹納米涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種水性除銹防銹納米涂料及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]近年來(lái)，開(kāi)發(fā)無(wú)毒、低污染的水性涂料、高固體分涂料已成為防腐涂料研究的主要方向。普通水性醇酸樹(shù)脂和苯丙乳液所配制的水性鐵紅防腐涂料存在下列缺陷:干燥慢、耐鹽水有銹點(diǎn)。在低溫條件下，利用五氧化二磷作為磷酸化試劑與帶雙鍵的丙烯酸羥基酯制備了功能性的磷酸酯單體，并將制得的磷酸酯單體共聚到具有核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液中。因此，該行業(yè)急需解決合成功能性羥基磷酸酯單體與苯乙烯共聚，以水代替有機(jī)溶劑，使漆具有除銹、磷化與防銹等功能。.[0003]采用相同的用量納米CaCO3代替鈦白粉，是一種降低防腐涂料成本的有效途徑。鈦酸酯偶聯(lián)劑濕法改性納米CaCO3，探索其最佳條件為:攪拌強(qiáng)度、改性時(shí)間、改性溫度、改性劑用星。
[0004]乳膠漆的弊病如返粗、沉降、分層、浮色、發(fā)花等與潤(rùn)濕、分散、體系的pH值有關(guān)。顏填料顆粒在滑動(dòng)面處產(chǎn)生的zeta電位，Zeta電位不是粒子界面的電位，只是吸附層外側(cè)的電位，吸附層越厚，zeta電位就越低。每一種顏填料都有一個(gè)等電點(diǎn)，在某pH值時(shí)電荷為零或中性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)尋找最佳的潤(rùn)濕劑、分散劑、體系的等電點(diǎn)是解決乳膠漆的弊病的關(guān)鍵。
[0005]雖然使用閃蝕抑制劑(如亞硝酸鈉、苯甲酸鈉和四硼酸鈉)可以抑制閃蝕的產(chǎn)生。但這些鹽有極好的水溶性，水溶性鹽會(huì)增加干涂膜的水敏感性，因而會(huì)增加腐蝕產(chǎn)生的機(jī)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決納米粒子的團(tuán)聚、涂料閃繡、聚沉的弊病、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，本發(fā)明涉及活性羥基磷酸酯的合成、偶聯(lián)劑對(duì)納米碳酸鈣的改性、水性顏填料優(yōu)化工藝、制備除銹、防銹一體化及穩(wěn)定周期長(zhǎng)涂料方法，解決涂料的閃繡、穩(wěn)定性的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明公開(kāi)丙烯酸羥丙酯基磷酸酯的合成、改性苯丙乳液、提高附著力、防銹、穩(wěn)定性。采用偶聯(lián)劑對(duì)納米CaCO3改性的優(yōu)化工藝、成功地解決了納米顆粒的分散與穩(wěn)定化問(wèn)題。選擇無(wú)毒、水溶解度小的顏填料進(jìn)行磷化膜處理、通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇合適的潤(rùn)濕劑、分散劑、PH值及膠體改性劑，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高，原料易得，水為主要溶劑，降低生產(chǎn)成本，對(duì)環(huán)境友好，制備除銹、防銹一體化、耐水、耐鹽霧、機(jī)械性能、耐洗刷涂料及穩(wěn)定周期長(zhǎng)的涂料。
[0008]本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種水性除銹防銹納米涂料，涂料所用的樹(shù)脂為丙烯酸羥丙酯基磷酸酯，丙烯酸羥丙酯基磷酸酯占聚合單體總量在3%~8%，丙烯酸羥丙酯基磷酸酯的單體其結(jié)構(gòu)如下
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種水性除銹防銹納米涂料，其特征在于，涂料所用的樹(shù)脂為丙烯酸羥丙酯基磷酸酯，丙烯酸羥丙酯基磷酸酯占聚合單體總重量的3%~8%，丙烯酸羥丙酯基磷酸酯的單體其結(jié)構(gòu)如下
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的一種水性除銹防銹納米涂料，其特征在于，其包括如下質(zhì)量百分含量的組分:改性苯丙乳液31-35%，粒徑為30-80nm的納米碳酸鈣4-6%，消泡劑.0.2-0.8%，分散劑0.6-0.8%，多功能助劑0.6-0.8%，膠體改性劑0.8_1%、填料21-26%、潤(rùn)濕劑0.2-0.8%、溶劑20-23%、增稠劑0.6-1.5%、成膜助劑0.8-1.5%、閃繡抑制劑1.4 -1.6%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備水性除銹防銹納米涂料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)制備丙烯酸羥丙酯基磷酸酯 將0.3mol的丙烯酸輕丙基酯、0.3g對(duì)甲氧基苯酹和乙醇150ml加入到燒瓶中，攪拌均勻加熱到40-50°C，緩慢加入0.1mol的P2O5到反應(yīng)瓶，完畢后在70_80°C回流反應(yīng)lh，每隔30min跟蹤測(cè)試酸值的變化，繼續(xù)反應(yīng)1.5h左右，所得產(chǎn)品為酸值在306左右的淺藍(lán)色粘稠液體，即得丙烯酸羥丙酯基磷酸酯； (2)改性苯丙乳液的制備過(guò)程 將溶劑加入帶有回流冷凝管、機(jī)械攪拌器的四口反應(yīng)瓶中，升溫80°C使其回流，接著加入單體3.0g甲基丙烯酸甲酯、2.8g丙烯酸羥丙酯基磷酸酯、2.4g甲基丙烯酸丁酯、5.6g丙烯酸-P -羥丙酯、3.2g苯乙烯、2.0g甲基丙烯酸、0.6g甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.3g十二烷基硫酸鈉等，引發(fā)劑0.3g K2S2O8溶解在19.22ml異丙醇與6.4ml乙醇混合有機(jī)溶劑，再加入66.30g去離子水混合均勻后加入反應(yīng)瓶，保溫0.5h,滴加單體甲基丙烯酸甲酯12.0g、丙烯酸羥丙酯基磷酸酯11.2g、甲基丙烯酸丁酯9.6g、丙烯酸-羥丙酯22.4g、苯乙烯.12.8g、甲基丙烯酸8.0g、甲基丙烯酸縮水甘油酯2.4g、十二烷基硫酸鈉1.2g單體液，耗時(shí)約3.5~4.0h ;滴完后保溫2h，其后加入追加引發(fā)劑液K2S2083.0g,繼續(xù)保溫2h ;再升溫到.88°C左右熟化I h，降溫至60°C，在充分?jǐn)嚢柘掠?-氨基-2-甲基-1-丙醇調(diào)節(jié)pH=7.0-7.6為止，在高剪切下激烈攪拌可制得改性苯丙乳液； (3)鈦酸酯偶聯(lián)劑改性納米碳酸鈣 首先將水浴升溫至30°C -80°C，然后納米碳酸鈣加入盛有無(wú)水乙醇的容器中剪切.0.5-lh，再加入鈦酸酯，超聲分散0.5-lh，保溫；離心分離，然后用石油醚洗滌，干燥、研磨即得改性納米碳酸鈣；(4)按照涂料配方，將溶劑加入制漆釜中，在攪拌下依次加入潤(rùn)濕劑、分散劑攪拌均勻；在繼續(xù)攪拌下，依次加入填料和改性納米CaCO3,高速分散0.5-lh,然后在低轉(zhuǎn)速下加入消泡劑、成膜助劑，攪勻后再加入改性的苯丙乳液和增稠劑、閃銹抑制劑、膠體改性劑等，繼續(xù)在低轉(zhuǎn)速下攪勻即得納米復(fù)合涂料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種制備水性除銹防銹納米涂料的制備方法，其特征在于，所述消泡劑為磷酸三丁酯、潤(rùn)濕劑為PE-100、分散劑為SN-5040、多功能助劑為2-氨基-2-甲基-1-丙醇，膠體改性劑為CM-134、成膜助劑為醇酯十二，增稠劑為羥乙基纖維素、閃繡抑制劑為SER-AD FA379， 填料為三聚磷酸鋁、鐵紅、磷酸鋅、氧化鋅、硫酸鋇，溶劑為水。
【文檔編號(hào)】C08F220/28GK103525235SQ201310438288
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】陳士昆, 周銘, 常春, 陳群, 劉道富, 黃順道 申請(qǐng)人:淮南師范學(xué)院, 江蘇榮昌新材料科技有限公司