專利名稱：水性帶銹涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種抗腐蝕涂料，更詳細地說屬于一種用于鋼鐵構(gòu)件的水性帶銹涂料。
為了保護鋼鐵構(gòu)件不生銹，常采用涂料的方法。以往在使用涂料之前，必須對基材徹底除銹，除銹工作的勞動強度很大，并且對大型和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋼鐵構(gòu)件來說，全面徹底除銹幾乎是不可能的。目前已經(jīng)有了帶銹涂料，它使用前無須徹底除銹，可以直接涂在鋼鐵構(gòu)件的銹面上，同樣能收到防銹的效果。特開昭57-18766和GB 2160877號專利中敘述了一種由乳液、成膜助劑、轉(zhuǎn)化劑、轉(zhuǎn)化促進劑、凍融穩(wěn)定劑、消泡劑、增粘劑和水等組成的抗腐蝕涂料，這是目前較好的一類水性帶銹涂料。但是也還有成膜溫度高、貯存穩(wěn)定性差的缺點。
本發(fā)明的目的在于提供一種水性帶銹涂料，更確切說，提供一種成膜溫度低，貯存穩(wěn)定性好，不含磷酸的轉(zhuǎn)化型水性帶銹涂料。本涂料由合成樹脂乳液、轉(zhuǎn)化劑、轉(zhuǎn)化促進劑、成膜助劑、凍融穩(wěn)定劑、消泡劑及防霉劑等組成。
合成樹脂乳液是水性帶銹涂料的重要組成部分，通常都采用軟硬單體共混的辦法來合成，但成膜溫度都較高。要降低成膜溫度，就得降低硬性單體含量，這樣涂膜就變軟，發(fā)粘;要提高涂膜硬度，就得提高硬性單體的含量，這樣就提高了成膜溫度。用這種成膜溫度較高的乳液配制涂料時，需加入大量助劑，特別是增塑劑，這就要影響涂料的貯存穩(wěn)定性和涂膜性能。
本發(fā)明采用分步聚合法合成具有層狀結(jié)構(gòu)粒子的乳液，所謂層狀結(jié)構(gòu)乳液，就是由兩種以上組分不同的聚合物，呈不均相存在于同一粒子之中，以一種聚合物為核心，另一種聚合物包在核心外層，所以，也稱核殼結(jié)構(gòu)乳液。用這種乳液制備的涂料，具有如下優(yōu)點其一，使硬質(zhì)聚合物處于中心，軟質(zhì)聚合物包在外面，這樣有利于粒子融著，有利于對被涂物的表面粘接或附著。而且成膜溫度低，成膜后，可同時獲得硬度高，綜合性能好的涂膜;其二，使不易分散的親水性差的聚合物居于中心，親水性強的聚合物包在外圍，可提高乳液的分散穩(wěn)定性。成膜后，又呈現(xiàn)出疏水性，因此可提高涂膜的耐水性。
制備例把240份(按重量，下同)蒸餾水、1.0份碳酸氫鈉和2.2份陰離子表面活性劑加入反應(yīng)器中，再將第一步單體即5份丙烯酸丁酯和35份苯乙烯分散于上述水溶液中，升溫至70℃，加入引發(fā)劑即0.17份過硫酸銨和0.20份亞硫酸氫鈉，使之在30分鐘內(nèi)聚合，保溫20分鐘，得到粒徑為0.155μ的粒度分布均勻的乳液;然后以每分鐘2～3毫升的速度滴加第二步單體，即88份的丙烯酸丁酯、30份的苯乙烯和2份丙烯酸，約一個小時加完，保溫1小時，得到層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合聚合物乳液，其粒徑為0.250μ，粘度(涂4＃杯)15.6秒，pH值4～5，最低成膜溫度5℃。
采用分步聚合法合成層狀結(jié)構(gòu)乳液，要求把聚合體系中乳化劑(例如表面活性劑)濃度調(diào)節(jié)到臨界膠束濃度，這是本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵。如果乳化劑不足，乳液聚合的穩(wěn)定性就非常差，往往在聚合過程中出現(xiàn)凝膠;如果乳化劑濃度超過臨界膠束濃度，會形成新的膠束，乳液粒子不均勻，成膜后，達不到予期目的。
用上述分步聚合法合成的苯丙乳液(苯乙烯～丙烯酸酯)、腈丙乳液(丙烯腈～丙烯酸酯)、丁苯乳液(丁二烯～苯乙烯)、丁腈乳液(丁二烯～丙烯腈)、乙丙乳液(乙酸乙烯酯～丙烯酸酯)、乙乙乳液(乙酸乙烯酯～乙烯)，只要機械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性達到要求，都可用于本發(fā)明。本發(fā)明中合成樹脂乳液可占總重量的60～80%。
轉(zhuǎn)化劑也是本涂料的重量組成部分，為使銹蝕轉(zhuǎn)化迅速、徹底，還要在轉(zhuǎn)化劑中加入轉(zhuǎn)化促進劑，即具有滲透性的弱酸性物質(zhì)。以往水性帶銹涂料大多數(shù)是以各種合成樹脂乳液為基料，配合沒食子酸、丹寧酸、原兒茶酸、安息香酸及其衍生物作為轉(zhuǎn)化劑，以磷酸或亞鐵氰化鉀作為轉(zhuǎn)化劑促進劑，也有同時用磷酸和亞鐵氰化鉀作為轉(zhuǎn)化促進劑的。亞鐵氰化鉀對水性帶銹涂料的貯存穩(wěn)定性有明顯地影響，配合磷酸的涂料，涂在無銹或銹層較薄的部位，往往引起新的銹蝕隱患。本發(fā)明采用丹寧酸或沒食子酸作轉(zhuǎn)化劑，以鄰苯二酚或苯三酚代替磷酸和亞鐵氰化鉀作轉(zhuǎn)化促進劑。鄰苯二酚和苯三酚與丹寧或丹寧酸只有輕度交聯(lián)作用，不會影響涂料的貯存穩(wěn)定性。同時，鄰苯二酚和苯三酚都具有較強的防銹作用和滲透作用，與鐵銹能生成黑色絡(luò)合物，因此，它與丹寧酸或沒食子酸一起作銹蝕轉(zhuǎn)化劑，不僅克服了上述問題，而且使銹蝕轉(zhuǎn)化迅速、徹底。因而賦于該涂料具有較好的防銹效果。本發(fā)明中轉(zhuǎn)化劑可占總重量的4～6%，轉(zhuǎn)化促進劑占1～3%。
為增加涂層厚度，通常在水性涂料中加有增稠劑。由于水性帶銹涂料用的轉(zhuǎn)化劑具有較強的絡(luò)合能力，可與許多化合物絡(luò)合或交聯(lián)，因此，在配制涂料時，除要求乳液具有較高的穩(wěn)定性外，其他助劑都需要認真選擇，否則將影響貯存穩(wěn)定性。常用的增稠劑，如聚乙烯醇、甲基纖維素、聚乙烯醇縮甲醛，雖然具有較好的增稠作用，但與轉(zhuǎn)化劑交聯(lián)，會使涂料貯存不穩(wěn)定或者凝膠;羧甲基纖維素、精制瓊脂、海藻酸鹽、聚丙烯酸鹽可用于本發(fā)明，其中最好的是海藻酸鹽和聚丙烯酸鹽。在本涂料中增稠劑占總重量的5～9%。
為了有助于乳膠粒子成膜，本涂料中還加有乙二醇乙醚、乙二醇丁醚等成膜助劑，用量最好為1～3%(重量)。本涂料中還加有凍融穩(wěn)定劑，可在較低溫度下存放，不致于因受凍而凝膠，乙二醇、1、2-丙二醇、己二醇等都可用于本發(fā)明，其用量可為1～3%(重量)。此外，還加有0.1～1%(重量)的磷酸三丁酯或水性硅油消泡劑及0.1～1%(重量)的苯甲酸鈉和亞硝酸鈉作為防霉劑。本涂料中含有8～12%(重量)的水。
實施例 把5.0份(按重量，下同)的轉(zhuǎn)化劑(丹寧酸)、2.0份的轉(zhuǎn)化促進劑(苯三酚)、10.0份的水、2.0份的成膜助劑(乙二醇丁醚)和2.2份凍融穩(wěn)定劑(乙二醇)混合在一起，稍加熱，使其完全溶解。再邊攪拌，邊把溶解好的上述溶液加入到70.2份的乳液(在制備例中制備的苯丙乳液)之中，然后再邊攪拌邊加入7.0份增稠劑(14.2%的聚丙烯酸鈉水溶液)，最后加入其它助劑，包括0.8份的消泡劑(磷酸三丁酯)和0.8份的防霉劑(5%的苯甲酸鈉)。這里需注意，不可把轉(zhuǎn)化液或增稠劑一下子加入乳液中，以免局部濃度過高，使乳液破乳凝膠。
配制好的涂料，外觀為乳白色，無味，pH值5～6，粘度(涂4＃杯)12.6秒，含固量36.1%，最低成膜溫度1℃，貯存穩(wěn)定性1年以上。將此涂料涂到已銹蝕的鋼鐵試件上，由白變蘭，由蘭變黑這一過程大約需1-1.5分鐘，表干約30分鐘，實干不超過24小時，附著力(劃圈法)1級，將上述試件浸入蒸餾水和3%食鹽水中，7天無有銹蝕，經(jīng)大氣暴露一年后，只有個別銹點。將上述涂料涂到艦船內(nèi)倉室，經(jīng)實船考核三年，無有銹蝕。
本涂料可用于船舶制造工業(yè)、石油工業(yè)、機械工業(yè)、建筑行業(yè)及其他需要鋼鐵防銹保護的各個行業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種水性帶銹涂料，它包含有合成樹脂乳液、轉(zhuǎn)化劑、增稠劑、成膜助劑、凍融穩(wěn)定劑及其他助劑，其特征在于其組成重量百分比為合成樹脂乳液60～80，轉(zhuǎn)化劑4-6，轉(zhuǎn)化促進劑1-3，增稠劑5-9，成膜助劑1-3，凍融穩(wěn)定劑1-3，消泡劑0.1-1，防霉劑0.1-1，水8-12；最佳重量百分比為合成樹脂乳液70.2，轉(zhuǎn)化劑5.0，轉(zhuǎn)化促進劑2.0，水10.0，增稠劑7.0，成膜助劑2.0，凍融穩(wěn)定劑2.2，消泡劑0.8，防霉劑0.8。
2.如權(quán)利要求1所述的水性帶銹涂料，其特征在于所述的合成樹脂乳液系由分步聚合法合成的成膜溫度低的乳液，即苯丙乳液、全丙乳液、腈丙乳液、丁苯乳液、丁腈乳液、乙丙乳液、乙乙乳液中的一種;
3.如權(quán)利要求1所述的水性帶銹涂料，其特征在于所述的增稠劑為海藻酸鹽或是聚丙烯酸鹽;所述的凍融穩(wěn)定劑為乙二醇或1、2-丙二醇或已二醇;
4.如權(quán)利要求1所述的水性帶銹涂料，其特征在于所述的轉(zhuǎn)化促進劑為鄰苯二酚或苯三酚。
全文摘要
本發(fā)明為一種水性帶銹涂料，可把它直接噴涂或刷涂到有銹的鋼鐵結(jié)構(gòu)件上。本發(fā)明涂料由合成樹脂乳液、轉(zhuǎn)化劑、增稠劑、成膜助劑、凍融穩(wěn)定劑及其他助劑組成，其組成重量百分比為合成樹脂乳液60-80，轉(zhuǎn)化劑4-6，轉(zhuǎn)化促進劑1-3，增稠劑5-9，成膜助劑1-3，凍融穩(wěn)定劑1-3其他助劑1-3，水8-12。本涂料的特點是不含磷酸，成膜溫度低，貯存穩(wěn)定性好，不加增塑劑。
文檔編號C23C22/27GK1052317SQ90108650
公開日1991年6月19日 申請日期1990年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月31日
發(fā)明者魏寬文 申請人:中國人民解放軍海軍后勤技術(shù)裝備研究所