專利名稱：水性防腐涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水性防腐涂料及其制備方法，特別涉及一種高性能長壽命鋼用無毒無味納米水性散熱器內(nèi)防腐涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：
鋼制制散熱器面臨的突出問題之一是內(nèi)防腐，即如何防止高溫高壓堿性鍋爐水對散熱器內(nèi)壁的腐蝕，從而解決散熱器的長壽命和安全運(yùn)營的問題。
針對散熱器內(nèi)防腐問題，人們發(fā)明了各種方法解決之。包括電鍍鋅、鍍鎳、化學(xué)鍍鎳磷合金、涂料保護(hù)、電化學(xué)陰極保護(hù)以及添加緩蝕劑等，但實(shí)施起來，有各種各樣的缺點(diǎn)。電化學(xué)陰極保護(hù)(鎂陽極)法，很難保證對散熱器的各個(gè)部位都有充分的保護(hù)；電鍍和化學(xué)鍍，實(shí)施起來難度較大，成本也相對較高；添加緩蝕劑的方法只能一定程度地減緩腐蝕，而且要針對不同系統(tǒng)，不同水質(zhì)，研究相應(yīng)的有效緩蝕劑和適當(dāng)?shù)靥砑恿?，這對系統(tǒng)的運(yùn)行管理也提出了難題。相比較而言，涂料的內(nèi)涂裝(以灌裝的方法實(shí)施)比較簡便。在散熱器焊接成型之后，通過灌裝對內(nèi)表面進(jìn)行前處理和充分的清洗，烘干，即可進(jìn)行涂料的涂裝。這種方法的關(guān)鍵是選擇合適的涂料。涂料耐高溫堿性水腐蝕性能及涂層與被保護(hù)金屬的附著力是涂料選擇主要技術(shù)指標(biāo)。
目前研制出的散熱器內(nèi)防腐涂料由武漢材料保護(hù)研究所的TY3318、TY3319，其主要成分為酚醛改性環(huán)氧樹脂，其最大的缺點(diǎn)是使用大量的高揮發(fā)性有機(jī)溶劑，造成涂料氣味過大，不利于環(huán)境保護(hù)和操作人員的健康。此外，在環(huán)境溫度低于15℃時(shí)，其流動性差，不宜施工，在鋼制散熱器上附著力較差，不能滿足散熱器耐腐蝕性要求等缺點(diǎn)。
水性涂料是上世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的技術(shù)，但長期以來，水性涂料除有利于環(huán)保之外，其他主要性能指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑型涂料，近年來其研究重點(diǎn)是盡量縮小與傳統(tǒng)溶劑型涂料在各項(xiàng)性能上的差距。無機(jī)富鋅涂料是水性防腐涂料的重要品種，主要用作底漆，具有優(yōu)異的防腐性能。國內(nèi)近年開發(fā)的水性高模數(shù)硅酸鉀、硅酸鋰富鋅涂料已在工程上應(yīng)用，性能不斷改進(jìn)，作為一種零VOC的環(huán)保型防腐涂料已被各行各業(yè)接受。但這種涂料的耐熱水腐蝕性能，特別是耐流動熱水腐蝕的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足散熱器內(nèi)防腐的要求。國內(nèi)數(shù)家企業(yè)采用核殼結(jié)構(gòu)、自乳化聚合乳液制造技術(shù)制備出了納米級水性丙烯酸改性醇酸膠乳、納米級水性氨基丙烯酸改性醇酸膠乳、水性環(huán)氧丙烯酸氨基微膠乳以及由這些膠乳制備的系列水性防腐涂料，已開始用于石油化工、冶金、五金交電、汽車、機(jī)車車輛、貨車、船舶等領(lǐng)域的防腐。但無論那一種產(chǎn)品，都不能抵御高溫堿性熱水的腐蝕。陰極電泳涂料在國內(nèi)外發(fā)展很快，并取得了許多新的成就。其中最有代表的是厚膜型陰極電泳涂料、低溫固化型和彩色陰極電泳涂料，這幾種涂層耐80℃熱堿水腐蝕的時(shí)間都在100小時(shí)以下，仍然不能滿足要求。
此外水性涂料對施工環(huán)境的依賴性更強(qiáng)，如何保證在高濕、低溫及封閉環(huán)境下獲得性能良好的涂層也是水性防腐涂料著重解決的問題。
納米涂料是近年來伴隨納米技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的新型涂料，其通常添加一種到數(shù)種納米填料并與涂料中的有機(jī)聚合物發(fā)生鍵合作用，同時(shí)各種納米填料之間會產(chǎn)生協(xié)同作用，使它的耐擦洗性、硬度、細(xì)度、耐老化性、耐污染性都有大幅度提高，并且具有了凈化空氣、殺菌、抑菌的功能。同時(shí)由于納米填料具有表面富集趨勢，納米涂料在成膜過程中，表層會形成納米材料富集層，使其表面性能更高，進(jìn)一步延長涂層的使用壽命。盡管納米材料的添加會大幅度提高涂料的性能，但目前還沒有其他耐高溫堿性熱水腐蝕的納米水性涂料出現(xiàn)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種耐高溫耐堿性水腐蝕，附著力強(qiáng)，流動性好，灌裝操作范圍寬，并且十分有利于環(huán)境保護(hù)的納米水性防腐涂料。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能制備耐高溫耐堿性水腐蝕，附著力強(qiáng)，流動性好，灌裝操作范圍寬，并且十分有利于環(huán)境保護(hù)的納米水性防腐涂料的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種水性防腐涂料，其特征在于包括由下述原料組分環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、特種硅油或?qū)Π被郊姿帷⑻盍?、納米顏料或普通顏料、納米鈦白粉，還有樹脂溶劑和水溶劑。
一種防腐涂料的制備方法，其步驟依次為 (1)以醇醚類有機(jī)物為溶劑，用酚醛樹脂對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，得到改性樹脂F(xiàn)H； (2)以醇醚類有機(jī)物為溶劑，用對氨基苯甲酸或特種硅油對FH樹脂進(jìn)行改性，得改性FH樹脂； (3)在上述改性FH樹脂中加入填料、納米顏料、納米鈦白粉，攪拌，研磨，得混合料； (4)邊攪拌邊在上述混合料中加入蒸餾水，調(diào)至所需要的粘度。
水性防腐涂料的組成中優(yōu)選30～50重量份的環(huán)氧樹脂、10～20重量份的酚醛樹脂、5～15重量份的特種硅油或?qū)Π被郊姿帷?0～20重量份填料、1～3重量份納米顏料或普通顏料、1～3重量份納米鈦白粉，5～10重量份的醇醚類有機(jī)物、25～40重量份的蒸餾水，還有低于1重量份的助劑。
防腐涂料的制備方法中優(yōu)選如下的工藝條件 (1)在40～90℃時(shí)以醇醚類有機(jī)物為溶劑，用10～20重量份酚醛樹脂對30～50重量份的環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，得到改性樹脂F(xiàn)H； (2)在60～110℃時(shí)以醇醚類有機(jī)物為溶劑，用5～15重量份的對氨基苯甲酸或特種硅油對FH樹脂進(jìn)行改性，得改性FH樹脂； (3)在上述改性FH樹脂中加入10～30重量份填料、1～3重量份納米顏料、1-3重量份納米鈦白粉及0.5～1重量份助劑，攪拌，研磨，得混合料； (4)邊攪拌邊在上述混合料中加入15～40重量份的蒸餾水，調(diào)至所需要的粘度。
所述環(huán)氧樹脂可以是E-44、E-51、E-20、E-9等。
所述酚醛樹脂可以是醇溶型酚醛樹脂、油溶型酚醛樹脂等。
所述填料可以是鈦白粉、鈦酸鋇粉等鈦酸鹽類化合物和高嶺土等硅酸鹽類化合物。
所述顏料可以是納米鐵紅、納米鈦白等納米顏料或軟黑、鐵紅、鉻綠等普通顏料。
所述助劑(主要指流平劑)可以是氟碳改性聚醚硅油、水溶性氟碳樹脂等水性流平劑。
本防腐涂料的使用方法為(1)將鋼制散熱器進(jìn)行除油除銹及磷化等步驟的前處理；(2)將內(nèi)防腐涂料用泵打進(jìn)散熱器，進(jìn)行循環(huán)，隨后將涂料倒出并將散熱器瀝干；(3)將散熱器放進(jìn)烘烤爐內(nèi)烘烤，使涂膜固化，烘烤溫度為180℃左右為佳。
環(huán)氧樹脂可以提高涂層的耐蝕性能及附著力；酚醛樹脂具有耐高溫性能；對氨基苯甲酸或特種硅油可以使成膜物質(zhì)具有一定的親水性。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是與現(xiàn)有的改性丙烯酸涂料相比，本發(fā)明的防腐涂料以環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、對氨基苯甲酸(或特種硅油)組成改性環(huán)氧樹脂，，耐高溫耐堿性水腐蝕，附著力強(qiáng)，流動性好，灌裝操作范圍寬，使涂膜可耐140℃高溫堿性水(pH12以上)的腐蝕，附著力和抗高溫動態(tài)回路水沖擊腐蝕的性能均屬優(yōu)良。能保證鋼制散熱器的使用壽命。并且是水性涂料，具有環(huán)保功能，該涂料無毒無氣味，十分有利于操作人員的健康和環(huán)境保護(hù)。
下面通過具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

具體實(shí)施例方式 對比例 現(xiàn)有的改性丙烯酸涂料的組分是200克的丙烯酸單體，100克的多種環(huán)氧樹脂，50克的添加劑(如氣相二氧化硅)，350克的混合稀釋劑(二丙酮醇與乙醇按3∶1比例混合)。
具體配制方法是先在150℃下配制改性丙稀酸樹脂，再在改性丙稀酸樹脂中加入填料(滑石粉)、顏料(鈦白粉)和助劑(氣相二氧化硅)，用高速攪拌機(jī)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使用砂磨機(jī)對混合料進(jìn)行充分研磨，再使用高速攪拌機(jī)往混合料中添加混合稀釋劑，調(diào)整粘度，對調(diào)整好粘度的涂料裝桶。
實(shí)施例1 一種納米水性防腐涂料的制備方法，其步驟依次為 (1)在40～90℃時(shí)以丙二醇多乙醚為溶劑，用10重量份醇溶性酚醛樹脂加入50重量份的E-20環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，得到改性樹脂F(xiàn)H體系； (2)在60～110℃時(shí)用5重量份的對氨基苯甲酸對上述樹脂體系進(jìn)行改性，得親水的FH樹脂； (3)在上述親水FH樹脂體系中加入填料(15重量份鈦白粉)、顏料(1.2重量份納米鐵紅)、1重量份納米鈦白粉和流平劑(0.8重量份聚醚改性有機(jī)硅)，用高速攪拌機(jī)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使用砂磨機(jī)對混合料進(jìn)行充分研磨，再使用高速攪拌機(jī)往混合料中添加25重量份的蒸餾水；得本發(fā)明防腐涂料1。
實(shí)施例2 一種納米水性防腐涂料的制備方法，其步驟依次為 (1)在40～90℃時(shí)以乙二醇多乙醚為溶劑，用40重量份醇溶性酚醛樹脂加入80重量份的E-20環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，得到樹脂F(xiàn)H體系； (2)在60～110℃時(shí)用15重量份的對氨基苯甲酸對上述FH樹脂體系進(jìn)行改性，得親水性FH樹脂； (3)在上述親水性FH樹脂中加入填料(5重量份鈦白粉，10重量份高嶺土)、顏料(1.3重量份普通鐵紅)、2重量份納米鈦白粉和流平劑(0.5重量份氟碳改性聚醚硅油)，用高速攪拌機(jī)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使用砂磨機(jī)對混合料進(jìn)行充分研磨，再使用高速攪拌機(jī)往混合料中添加30重量份的蒸餾水；得本發(fā)明防腐涂料2。
實(shí)施例3 一種納米水性防腐涂料的制備方法，其步驟依次為 (1)在40～90℃時(shí)以乙二醇單乙醚為溶劑，用25重量份醇溶性酚醛樹脂加入65重量份的E-51環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，得到樹脂F(xiàn)H體系； (2)在60～110℃時(shí)用10重量份的對氨基苯甲酸對上述樹脂體系進(jìn)行改性，得親水性FH樹脂體系 (3)在上述親水性FH樹脂中加入填料(10重量份的鈦白粉，5重量份的鈦酸鋇)、顏料(1.2重量份普通軟黑)、1.5重量份納米鈦白粉和流平劑(0.5重量份氟碳改性聚醚硅油)，用高速攪拌機(jī)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使用砂磨機(jī)對混合料進(jìn)行充分研磨，再使用高速攪拌機(jī)往混合料中添加40重量份的蒸餾水；得本發(fā)明防腐涂料3。
實(shí)施例4 一種納米水性防腐涂料的制備方法，其步驟依次為 (1)在40～90℃時(shí)以乙二醇多乙醚為溶劑，用25重量份油溶性酚醛樹脂加入60重量份的E-9環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，得到樹脂F(xiàn)H體系； (2)在60～110℃時(shí)用10重量份的對氨基苯甲酸對上述樹脂體系進(jìn)行改性，得親水性FH樹脂體系； (3)在上述親水性FH樹脂中加入填料(10重量份的鈦白粉，5重量份的硅酸鋁)、顏料(1重量份普通軟黑)、1.5重量份納米鈦白粉和流平劑(0.5重量份氟碳改性聚醚硅油)，用高速攪拌機(jī)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使用砂磨機(jī)對混合料進(jìn)行充分研磨，再使用高速攪拌機(jī)往混合料中添加35重量份的蒸餾水；得本發(fā)明防腐涂料4。
實(shí)施例5 一種納米水性防腐涂料的制備方法，其步驟依次為 (1)在40～90℃時(shí)以乙二醇單乙醚為溶劑，用20重量份油溶性酚醛樹脂加入65重量份的E-44環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，得到樹脂F(xiàn)H體系； (2)在60～110℃時(shí)用10重量份的對氨基苯甲酸對上述樹脂體系進(jìn)行改性，得親水性FH樹脂體系； (3)在上述改性FH樹脂中加入填料(10重量份的鈦白粉，5重量份的高嶺土)、顏料(1.5重量份納米鐵紅)、1.5重量份納米鈦白粉和流平劑(0.5重量份氟碳改性聚醚硅油)，用高速攪拌機(jī)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使用砂磨機(jī)對混合料進(jìn)行充分研磨，再使用高速攪拌機(jī)往混合料中添加35重量份的蒸餾水；得本發(fā)明防腐涂料5。
將所得本發(fā)明防腐涂料使用灌裝方法作散熱器內(nèi)防腐。
采用目前在散熱器內(nèi)防腐領(lǐng)域通用的高溫高壓堿性水腐蝕和動態(tài)回路加速模擬檢測方法測試涂膜對鋼制散熱器的內(nèi)防腐性能(80℃，pH≥12，流速≈10m/s，時(shí)間≥120h)。結(jié)果如下 防腐涂料涂料1涂料2涂料3涂料4涂料5對比涂料試驗(yàn)時(shí)間和結(jié)果300小時(shí)試驗(yàn)后無變化300小時(shí)試驗(yàn)后無變化300小時(shí)試驗(yàn)后無變化300小時(shí)試驗(yàn)后無變化300小時(shí)試驗(yàn)后無變化200小時(shí)后涂層開始脫落120小時(shí)試驗(yàn)后的附著力1級1級1級1級1級3級 由表可知，本發(fā)明的防腐涂料與現(xiàn)有防腐涂料相比，其綜合性能有較大提高。
權(quán)利要求
1、一種水性防腐涂料，其特征在于包括由下述原料組分環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、特種硅油或?qū)Π被郊姿?、填料、納米顏料或普通顏料、納米鈦白粉，還有樹脂溶劑和水溶劑。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的防腐涂料，其特征在于包括30～50重量份的環(huán)氧樹脂、10～20重量份的酚醛樹脂、5～15重量份的特種硅油或?qū)Π被郊姿帷?0～20重量份填料、1～3重量份納米顏料或普通顏料、1～3重量份納米鈦白粉，5～10重量份的醇醚類有機(jī)物、25～40重量份的蒸餾水，還有低于1重量份的助劑。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防腐涂料，其特征在于所述環(huán)氧樹脂為E-51、E-44、E-20；所述酚醛樹脂為醇溶性酚醛樹脂；所述填料為鈦白粉，鈦酸鋇粉、納米鈦白，所述顏料為納米鐵紅或軟黑；所述助劑為氟碳改性聚醚硅油或水溶性氟碳樹脂。
4、一種防腐涂料的制備方法，其步驟依次為
(1)以醇醚類有機(jī)物為溶劑，用酚醛樹脂對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，得到改性樹脂F(xiàn)H；
(2)以醇醚類有機(jī)物為溶劑，用對氨基苯甲酸或特種硅油對FH樹脂進(jìn)行改性，得改性FH樹脂；
(3)在上述改性FH樹脂中加入填料、納米顏料、納米鈦白粉，攪拌，研磨，得混合料；
(4)邊攪拌邊在上述混合料中加入蒸餾水，調(diào)至所需要的粘度。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的防腐涂料的制備方法，其特征在于
(1)在40～90℃時(shí)以醇醚類有機(jī)物為溶劑，用10～20重量份酚醛樹脂對30～50重量份的環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，得到改性樹脂F(xiàn)H；
(2)在60～110℃時(shí)以醇醚類有機(jī)物為溶劑，用5～15重量份的對氨基苯甲酸或特種硅油對FH樹脂進(jìn)行改性，得改性FH樹脂；
(3)在上述改性FH樹脂中加入10～30重量份填料、1～3重量份納米顏料、1-3重量份納米鈦白粉及0.5～1重量份助劑，攪拌，研磨，得混合料；
(4)邊攪拌邊在上述混合料中加入15～35重量份的蒸餾水，調(diào)至所需要的粘度。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的防腐涂料，其特征在于所述環(huán)氧樹脂為E-51、E-44、E-20；所述酚醛樹脂為醇溶性酚醛樹脂；所述填料為鈦白粉，鈦酸鋇粉、納米鈦白，所述顏料為納米鐵紅或軟黑；所述助劑為水溶性氟碳樹脂、氟碳改性聚醚硅油。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼制散熱器納米水性內(nèi)防腐涂料的主要組成及制備方法。該涂料以環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、對氨基苯甲酸(或特種硅油)組成改性環(huán)氧樹脂，以鈦白粉、高嶺土、納米鐵紅或軟黑等為顏填料，以蒸餾水為稀釋劑，添加水溶性氟碳樹脂、納米鈦白粉、改性聚醚硅油等助劑，分別在反應(yīng)釜中制備樹脂，在砂磨機(jī)內(nèi)充分研磨，制成具備上述優(yōu)良性能的散熱器內(nèi)防腐涂料。將該涂料涂裝在磷化過的鋼制散熱器內(nèi)表面，使涂膜耐140℃高溫堿性水(pH12以上)的腐蝕，附著力和抗高溫動態(tài)回路水沖擊腐蝕的性能均屬優(yōu)良。能保證鋼制散熱器的使用壽命。該涂料無毒無氣味，十分有利于操作人員的健康和環(huán)境保護(hù)。
文檔編號C09D5/08GK1616567SQ20041008394
公開日2005年5月18日 申請日期2004年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者陳國華, 曹榮宗, 林樂耘, 崔大為 申請人:浙江努奧羅散熱器有限公司, 上海努奧羅散熱器有限公司, 北京有色金屬研究總院