CN110845931B - 聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，按重量份计，其基本配方是：聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂100.0～150.0份、APAO改性水性丙烯酸树脂20.0～50.0份、填料15.0～45.0份、纳米氧化锌3.5～10.0份、润湿剂0.3～0.7份、分散剂0.5～1.2份、消泡剂0.2～0.6份、流平剂0.2～0.6份、硅烷偶联剂2.0～6.0份、增稠防沉剂0.1～0.8份、pH调节剂0.4～1.2份、防冻剂4.0～8.0份、成膜助剂5.0～10.0份、去离子水10.0～30.0份；本发明制得的聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，在成膜过程中涂膜流平性好，不产生流挂；具有良好的柔韧性、耐冲击、硬度、耐腐蚀以及抗氧化等性能；广泛用于金属等表面保护和装饰。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性丙烯酸树脂水性涂料，尤其涉及到一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料及其制备方法，属于水性功能涂料技术领域。
背景技术
随着现代工业的飞速发展，钢铁材料的防腐工作越来越引起各方面的重视。钢铁腐蚀时，通常在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化状态，这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，缩短设备的使用寿命，甚至会造成火灾、爆炸等灾难性事故。据统计，每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10～20％.金属腐蚀事故引起的停产、停电等间接损失就更无法计算。因此防腐是全世界都必须重视的课题。
丙烯酸漆主要用于钢材、铝材等金属材料，具有干燥快、附着力好、耐热性、耐候性能好等优点，丙烯酸漆包括溶剂型丙烯酸漆和水性漆丙烯酸漆，与溶剂型相比，水性丙烯酸漆具有低毒、不易燃、不含有机溶剂、无污染等优点，水溶性丙烯酸漆在保证丙烯酸漆的各种优良特性外，还将大部分有机挥发溶剂代之以水，从而大幅度降低大气污染，由于水性丙烯酸漆的上述种种优点，因此，用于涂料工业中有较好的发展。但是，丙烯酸漆在使用过程中存在的普遍缺陷，如：其硬度与柔韧性难以平衡、耐水性差，涂膜完成很容易出现闪蚀，而一旦出现闪蚀点，漆膜的完整性受到破坏，漆膜的防锈防腐蚀功能则大打折扣。
目前，关于改性丙烯酸树脂涂料的制备方法已有研究，比如：中国专利CN109777232A公开了一种水性改性丙烯酸防腐涂料及其制备方法，所述水性改性丙烯酸防腐涂料按重量份包括：核壳结构丙烯酸乳液250～400份、无皂丙烯酸乳液100～250份、颜料30～150份、填料100～300份、色浆0～50份、分散剂3～10份、润湿剂1～3份、消泡剂1～3份、丙二醇5～15份、多功能助剂0.5～5份、防霉剂1～3份、防腐剂1～3份、成膜助剂10～15份、增稠剂5～10份、中和剂1～2份、流平剂1～5份、抑闪蚀剂5～15份、软化水150～200份；其漆膜机械强度高、附着力强、防腐性能好。
中国专利CN109627880A公开了一种水性丙烯酸防腐涂料及其制备方法，属于防腐涂料技术领域。所述水性丙烯酸防腐涂料，包括如下质量百分比的组分：水性丙烯酸乳液50～70％、pH调节剂0.2～0.4％、消泡剂0.1～0.2％、润湿剂0.3～0.6％、分散剂0.5～1.5％、石墨烯粉1～2％、无机色粉12～18％、缓蚀剂2～4％、助溶剂2～4％、锈转化剂2～5％、抗闪锈剂1～3％、增稠剂0.3～0.6％、余量为去离子水。
但是，上述发明依然存在一些不足，如：耐水性较差、漆膜硬度与柔韧性难以平衡等问题。因此，本发明开发一种综合性能良好的水性丙烯酸树脂防腐涂料符合目前市场的需求。
发明内容
为解决所述的技术问题，本发明加入能平衡漆膜硬度与柔韧性的聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂为主要成膜物质，为解决抗流挂性能，本发明加入抗流挂性能好的APAO改性水性丙烯酸树脂。
聚醚胺是一类主链为聚醚结构，末端活性官能团为胺基的聚合物，其特殊的分子结构赋予了聚醚胺优异的综合性能，其具有良好的柔韧性、耐冲击、硬度、耐腐蚀以及抗氧化等一系列性能。
本发明的目的旨在提供一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料。
本发明的另一目的提供一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料的制备方法。
本发明涉及一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，按重量份计，其基本配方是：聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂100.0～150.0份、APAO改性水性丙烯酸树脂20.0～50.0份、填料15.0～45.0份、纳米氧化锌3.5～10.0份、润湿剂0.3～0.7份、分散剂0.5～1.2份、消泡剂0.2～0.6份、流平剂0.2～0.6份、硅烷偶联剂2.0～6.0份、增稠防沉剂0.1～0.8份、pH调节剂0.4～1.2份、防冻剂4.0～8.0份、成膜助剂5.0～10.0份、去离子水10.0～30.0份。
其中，所述的APAO改性水性丙烯酸树脂由APAO、交联单体、丙烯酸、丙烯酸硬单体、丙烯酸软单体与中和剂通过反应制得。
所述的填料为空心玻璃珠、空心陶瓷粉、空心纤维、珍珠岩、云母粉、滑石粉、硫酸钡、膨润土、高岭土、碳酸钙、钛白粉中的一种或几种的组合。
所述的pH调节剂为AMP-95、氨水、三乙胺中的一种或几种的组合。
所述的成膜助剂为醇酯十二、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种的组合。
所述的防冻剂为乙二醇、丙三醇、丙二醇中的一种或几种的组合。
所述的一种聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂，按重量份计,其组分为：聚醚胺衍生物4.0～12.0份、交联单体4.0～8.0份、偶氮二异丁腈0.6～1.5份、丙烯酸3.0～6.5份、助溶剂5.0～15.0份、丙烯酸硬单体60.0～120.0份、丙烯酸软单体15.0～40.0份、乳化剂1.5～4.0份、中和剂3.5～11.0份、去离子水100.0～200.0份。
其中，所述的丙烯酸硬单体与丙烯酸软单体的质量之比为3～4:1。
所述的聚醚胺衍生物由聚醚胺与2-丁烯醛反应制得。
] 所述的丙烯酸硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、2-丙基庚基丙烯酸酯的中一种或几种的组合。
所述的丙烯酸软单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、甲基丙烯酸十三碳酯、甲基丙烯酸正己酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种的组合。
所述的交联单体为丙烯酸羟丙酯、甲基丙酸羟乙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯中的一种或几种的组合。
所述的助溶剂为乙二醇单丁醚、二甘醇二甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚中的一种或几种的组合。
所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一种或几种的组合。
本发明提供一种聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：
a）、在储罐中，按配方重量份计，将聚醚胺衍生物、交联单体、5/6偶氮二异丁腈、丙烯酸、助溶剂、丙烯酸硬单体、丙烯酸软单体搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
b）、在多功能反应釜中，通入氮气，加入适量去离子水与乳化剂，搅拌溶解，升温至80～82℃，然后加入1/4的混合液Ⅰ，搅拌反应0.5～1.0h，直到出现蓝光为止，然后滴加剩下的混合液Ⅰ，滴加时间为3.5～4.5h，滴加完毕，升温至88～90℃，加入剩下1/6的偶氮二异丁腈，保温反应1.0～1.5h，反应完毕；
c）、降温至45℃以下，加入中和剂，高速搅拌分散0.5h，加入配方量的去离子水，搅拌分散1.0h，直到完全分散好为止，加去离子水去规定固含，过滤，即得聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂。
所述的聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂，基于申请发明专利“一种聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂及其制备方法”，并作了详细描述。
本发明涉及一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)、按配方重量份，依次加入去离子水、分散剂、填料、润湿剂、纳米氧化锌，1000～1200rpm/min搅拌30～40min，研磨至细度≤20μm；
2)、冷却至室温，按配方重量份，依次将聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂、APAO改性水性丙烯酸树脂、pH调节剂、消泡剂、流平剂加入调漆缸中，500～800rpm/min搅拌10～20min；
3)、按配方重量份，加入硅烷偶联剂、成膜助剂、防冻剂，500～800rpm/min搅拌10～20min；
4)、按配方重量份，依次加入增稠防沉剂、去离子水，400～600rpm/min搅拌10～20min，25℃条件下调整粘度至40～45秒，过滤包装，即得聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料。
本发明制得的聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，在成膜过程中涂膜流平性好，不产生流挂；具有良好的柔韧性、耐冲击、硬度、耐腐蚀以及抗氧化等性能；广泛用于金属等表面保护和装饰。
具体实施方式
本发明结合以下实例对一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1
一种聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂A，其制备工艺如下：
一种聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂A，按重量份计,其组分为：聚醚胺衍生物9.0份、甲基丙酸羟乙酯6.0份、偶氮二异丁腈1.1份、丙烯酸4.5份、丙二醇丁醚10.0份、甲基丙烯酸甲酯90.0份、丙烯酸丁酯15.0份、甲基丙烯酸月桂醇酯10.0份、乳化剂2.5份、三乙胺6.5份、去离子水160.0份。
本实施例中一种聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：
a）、在储罐中，按配方重量份计，将聚醚胺衍生物、甲基丙酸羟乙酯、5/6偶氮二异丁腈、丙烯酸、丙二醇丁醚、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂醇酯搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
b）、在多功能反应釜中，通入氮气，加入适量去离子水与乳化剂，搅拌溶解，升温至80～82℃，然后加入1/4的混合液Ⅰ，搅拌反应45min，出现蓝光，然后滴加剩下的混合液Ⅰ，滴加时间为4.0h，滴加完毕，升温至88～90℃，加入剩下1/6的偶氮二异丁腈，保温反应1.0h，反应完毕；
c）、降温至40℃，加入三乙胺，高速搅拌分散0.5h，加入配方量的去离子水，搅拌分散1.0h，直到完全分散好为止，加去离子水去规定固含，过滤，即得聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂A。
实施例2
一种聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂B，其制备工艺如下：
一种聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂B，按重量份计,其组分为：聚醚胺衍生物8.0份、丙烯酸羟丁酯5.0份、偶氮二异丁腈0.9份、丙烯酸4.5份、二甘醇二甲醚9.0份、甲基丙烯酸异冰片酯30份、甲基丙烯酸甲酯70.0份、甲基丙烯酸丁酯20.0份、甲基丙烯酸缩水甘油酯8.0份、乳化剂2.5份、氨水5.0份、去离子水170.0份。
本实施例中一种聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：
a）、在储罐中，按配方重量份计，将聚醚胺衍生物、丙烯酸羟丁酯、5/6偶氮二异丁腈、丙烯酸、二甘醇二甲醚、、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯搅拌均匀，得到混合液Ⅰ；
c）、在多功能反应釜中，通入氮气，加入适量去离子水与乳化剂，搅拌溶解，升温至80～82℃，然后加入1/4的混合液Ⅰ，搅拌反应0.5h，出现蓝光，然后滴加剩下的混合液Ⅰ，滴加时间为4.5h，滴加完毕，升温至88～90℃，加入剩下1/6的偶氮二异丁腈，保温反应1.0h，反应完毕；
d）、降温至42℃，加入氨水，高速搅拌分散0.5h，加入配方量的去离子水，搅拌分散1.0h，直到完全分散好为止，加去离子水去规定固含，过滤，即得聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂B。
实施例3
一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，其制备工艺如下：
一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，按重量份计,其组分为：聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂A 130.0份、APAO改性水性丙烯酸树脂30.0份、碳酸钙10.0份、钛白粉15.0份、纳米氧化锌7.0份、润湿剂0.5份、分散剂0.9份、消泡剂0.4份、流平剂0.4份、硅烷偶联剂4.0份、增稠防沉剂0.5份、AMP-95 0.9份、丙二醇6.0份、醇酯十二7.0份、去离子水20.0份。
本实施例中一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)、按配方重量份，依次加入去离子水、分散剂、碳酸钙、钛白粉、润湿剂、纳米氧化锌，1000～1200rpm/min搅拌30～40min，研磨至细度≤20μm；
2)、冷却至室温，按配方重量份，依次将聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂A、APAO改性水性丙烯酸树脂、AMP-95、消泡剂、流平剂加入调漆缸中，500～800rpm/min搅拌10～20min；
3)、按配方重量份，加入硅烷偶联剂、醇酯十二、丙二醇，500～800rpm/min搅拌10～20min；
4)、按配方重量份，依次加入增稠防沉剂、去离子水，400～600rpm/min搅拌10～20min，25℃条件下调整粘度至44秒，过滤包装，即得聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料。
实施例4
一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，其制备工艺如下：
一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，按重量份计,其组分为：聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂B 120.0份、APAO改性水性丙烯酸树脂35.0份、空心陶瓷粉20.0份、膨润土20.0份、纳米氧化锌8.0份、润湿剂0.6份、分散剂1.1份、消泡剂0.5份、流平剂0.5份、硅烷偶联剂5.0份、增稠防沉剂0.5份、三乙胺0.8份、乙二醇7.0份、二丙二醇丁醚3.0份、丙二醇甲醚醋酸酯3.0份、去离子水18.0份。
本实施例中一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)、按配方重量份，依次加入去离子水、分散剂、空心陶瓷粉、膨润土、润湿剂、纳米氧化锌，1000～1200rpm/min搅拌30～40min，研磨至细度≤20μm；
2)、冷却至室温，按配方重量份，依次将聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂、APAO改性水性丙烯酸树脂、三乙胺、消泡剂、流平剂加入调漆缸中，500～800rpm/min搅拌10～20min；
3)、按配方重量份，加入硅烷偶联剂、二丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇，500～800rpm/min搅拌10～20min；
4)、按配方重量份，依次加入增稠防沉剂、去离子水，400～600rpm/min搅拌10～20min，25℃条件下调整粘度至42秒，过滤包装，即得聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料。
按照相关标准耐水性（GB/T1733-1993）、附着力（GB/T9286-1998）、铅笔硬度（GB/T6739-1996）、柔韧性（GB/T1731-1993）、耐冲击性（GB/T1732-1993）、耐溶剂性（GB/T9274-88）、丝状腐蚀（GB/T13452.4-92）、耐人工老化（GB/T14522）、抗流挂性（GB/T9264-2012）等，对本发明的聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料与常规水性丙烯酸树脂涂料（对比例）的性能进行对比检测，检测的性能指标如表1所示。
表1：本发明的实施例与对比例检测的性能指标
| 检测项目 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例 |
| 丰满度（目测） | 良好 | 良好 | 一般 |
| 铅笔硬度 | 2H | 2H | HB |
| 附着力（划格法）/级 | 0级 | 0级 | 2级 |
| 抗流挂性 | 不流挂 | 不流挂 | 少许不流挂 |
| 耐水性 | 20d漆膜正常 | 20d漆膜正常 | 5d漆膜正常 |
| 柔韧性/mm | 1 | 1 | 2 |
| 耐冲击性 | 漆膜正常 | 漆膜正常 | 漆膜开裂 |
| 耐溶剂性 | 通过 | 通过 | 起泡 |
| 丝状腐蚀 | 轻微 | 轻微 | 严重 |
| 耐人工老化 | 1000h | 960h | 360h |
由表1可以看出本发明的实施例3、实施例4的附着力、抗流挂性、耐水性、丝状腐蚀、柔韧性、硬度等性能远远超过常规水性丙烯酸树脂涂料。
] 打磨马口铁片表面并用丙酮除油，无水乙醇清洗，然后将上述实施例与常规水性丙烯酸树脂涂料（对比例）刷涂其上，自然固化24h，然后放入60℃干燥箱中干燥12h。将涂层分别浸泡在5.0%NaOH溶液、5.0%HCl溶液和5.0%NaCl溶液中，根据涂层变化来表征其耐蚀性，每24h检查一次；具体检测结果如表2所示：
表2：本发明的实施例与对比例防腐检测的性能指标
| 检测内容 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例 |
| 5.0%NaOH溶液 | 960h出现锈点 | 936h出现锈点 | 240h出现锈点 |
| 5.0%HCl溶液 | 912h出现锈点 | 888h出现锈点 | 216h出现锈点 |
| 5.0%NaCl溶液 | 912h出现锈点 | 840h出现锈点 | 192h出现锈点 |
由表2可以看出本发明的实施例3、实施例4的防腐蚀性能远远超过常规水性丙烯酸树脂涂料。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明；本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (5)
1.一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，其特征在于：所述的聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，按重量份计，其基本配方是：聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂100.0～150.0份、APAO改性水性丙烯酸树脂20.0～50.0份、填料15.0～45.0份、纳米氧化锌3.5～10.0份、润湿剂0.3～0.7份、分散剂0.5～1.2份、消泡剂0.2～0.6份、流平剂0.2～0.6份、硅烷偶联剂2.0～6.0份、增稠防沉剂0.1～0.8份、pH调节剂0.4～1.2份、防冻剂4.0～8.0份、成膜助剂5.0～10.0份、去离子水10.0～30.0份；所述的APAO改性水性丙烯酸树脂由APAO、交联单体、丙烯酸、丙烯酸硬单体、丙烯酸软单体与中和剂通过反应制得；所述的一种聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂，按重量份计,其组分为：聚醚胺衍生物4.0～12.0份、交联单体4.0～8.0份、偶氮二异丁腈0.6～1.5份、丙烯酸3.0～6.5份、助溶剂5.0～15.0份、丙烯酸硬单体60.0～120.0份、丙烯酸软单体15.0～40.0份、乳化剂1.5～4.0份、中和剂3.5～11.0份、去离子水100.0～200.0份；所述的一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，其制备方法包括以下步骤：
1)、按配方重量份，依次加入去离子水、分散剂、填料、润湿剂、纳米氧化锌，1000～1200rpm/min搅拌30～40min，研磨至细度≤20μm；
2)、冷却至室温，按配方重量份，依次将聚醚胺衍生物改性水性丙烯酸树脂、APAO改性水性丙烯酸树脂、pH调节剂、消泡剂、流平剂加入调漆缸中，500～800rpm/min搅拌10～20min；
3)、按配方重量份，加入硅烷偶联剂、成膜助剂、防冻剂，500～800rpm/min搅拌10～20min；
4)、按配方重量份，依次加入增稠防沉剂、去离子水，400～600rpm/min搅拌10～20min，25℃条件下调整粘度至40～45秒，过滤包装，即得聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料。
2.一种如权利要求1所述的一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，其特征在于：所述的填料为空心玻璃珠、空心陶瓷粉、空心纤维、珍珠岩、云母粉、滑石粉、硫酸钡、膨润土、高岭土、碳酸钙、钛白粉中的一种或几种的组合。
3.一种如权利要求1所述的一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，其特征在于：所述的pH调节剂为AMP-95、氨水、三乙胺中的一种或几种的组合。
4.一种如权利要求1所述的一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，其特征在于：所述的成膜助剂为醇酯十二、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种的组合。
5.一种如权利要求1所述的一种聚醚胺改性丙烯酸树脂水性防腐涂料，其特征在于：所述的防冻剂为乙二醇、丙三醇、丙二醇中的一种或几种的组合。
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