CN103980407B

CN103980407B - 水性含磷含硅丙烯酸树脂以及直接在锈层上涂装的涂料

Info

Publication number: CN103980407B
Application number: CN201410223309.7A
Authority: CN
Inventors: 高延敏; 解宝盛
Original assignee: JIANGSU HUAXIA PAINT-MAKING CO LTD
Current assignee: JIANGSU HUAXIA PAINT-MAKING CO LTD
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: CN103980407A

Abstract

本发明涉及一种水性含磷含硅丙烯酸树脂以及直接在锈层上涂装的涂料，属于涂料技术领域。涂料组合物，包括有按重量百分比计的如下组分：水性含磷含硅丙烯酸树脂10％～25％、水性醇酸树脂10～20％、氨基乙二醇10～20％、腐蚀抑制剂5～15％、咪唑啉1～5％、功能助剂1～5％、防锈颜料10～15％、填料10～15％。本发明的优点在于：1、环保；2、可以直接在锈层上涂装，无需对表面进行防锈处理；3、耐腐蚀与附着力高。

Description

水性含磷含硅丙烯酸树脂以及直接在锈层上涂装的涂料

技术领域

本发明涉及一种水性含磷含硅丙烯酸树脂、其制备方法以及一种可以直接在锈层上涂装的涂料组合物，属于涂料技术领域。

背景技术

在锈层涂料上人们已经进行了诸多的研究。例如，人们将涂层分为渗透性、稳锈型、转化型。在上述的涂料尽管人们做出了诸多的努力，但是在技术层面仍然没有解决涂层与锈层的结合力长久使用的问题。例如：目前的解决方案是有机小分子，如偶联剂，但是所改善涂层的附着力，仍然难以满足工业的实际要求，即使在涂层初期能够满足使用要求，可是随着使用的时间的延长，有机小分子逐渐将扩散涂层的表面，使附着力劣化。同时，所使用的涂层，因为含有有机溶剂，致使污染了环境，环保，改善涂层与锈层的附着力以及防腐性能是需要解决的问题。

发明内容

为解决涂料的涂层与锈层的附着力和环保问题，本发明是一种水性含磷含硅丙烯酸树脂以及包括有该树脂的可以直接在锈层上涂装的涂料组合物。技术方案如下：

水性含磷含硅丙烯酸树脂，具有如式(1)所示的重复单元结构：

式中，R是为的烷基或者环烷基或者芳基；进一步优选，所述的烷基的碳原子数为1～15之间；所述的环烷基的碳原子数是在3～15之间；最优选是丁基；

式中，R1是碳原子数为4～8之间的烷基；

式中，n1是1～4之间的整数；n2是1～4之间的整数；n3是1～4之间的整数；n4是1～4之间的整数。

上述的水性含磷含硅丙烯酸树脂的分子量优选是20000～40000之间。

本发明的另一个目的是提供了一种上述水性含磷含硅丙烯酸树脂的制备方法，包括如下步骤：

将磷化丙烯酸羟乙酯单体、甲基丙烯酸单体、丙烯酸酯和含硅乙烯酸单体进行共聚制得。

上述步骤中，所述的磷化丙烯酸羟乙酯的结构如式(2)所示：

式(2)中，R是为的烷基或者环烷基或者芳基；进一步优选，所述的烷基碳原子数为1～15之间；所述的环烷基的碳原子数是在3～15之间；最优选是丁基；实验发现甲基、乙基、丙基硬度、在水中的溶解度较好，而丁基附着力为最好。

上述的含硅乙烯酸单体的结构如式(3)所示：

CH2＝CH-CH2-CH2Si(OCH3)3

(3)。

上述步骤中，所述的丙烯酸酯的结构如式(4)所示：

CH2＝CH-COOR1(4)

式(4)中，R1是碳原子数为4～8之间的烷基。

上述步骤中，各个单体的质量比优选是：磷化丙烯酸羟乙酯：甲基烯酸单体：丙烯酸酯：含硅乙烯单体＝25：45：5：1。

上述步骤中，共聚反应的条件优选是：在引发剂偶氮二异丁晴引发下进行本体聚合，聚合温度为55～75℃。

本发明还提供了包括有上述的水性含磷含硅丙烯酸树脂的可以直接在锈层上涂装的涂料组合物，包括有按重量百分比计的如下组分：水性含磷含硅丙烯酸树脂10％～25％、水性醇酸树脂10～20％、氨基乙二醇10～20％、腐蚀抑制剂5～15％、咪唑啉1～5％、功能助剂1～5％、防锈颜料10～15％、填料10～15％。

优选的，防锈颜料是云母氧化铁、磷酸锌、锌粉中的一种或者几种的混合物；更优选的是磷酸锌；最优选，磷酸锌的粒径为0.5～5微米。

优选的，填料是氧化铁红、粘土、滑石粉、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、硅藻土、硅灰石粉、硫酸钡、三氧化二锑中的一种或几种的混合物；更优选的是为滑石粉；最优选的，滑石粉的粒径为0.5～5微米。

优选的，所述的功能助剂是指环烷酸钴、辛酸钴、月桂酸锡按照重量比为1：2：1的混合物。

优选的，腐蚀抑制剂是指水杨酸与对羟基苯甲酸的混合物，其混合质量比为2：1。

上述的涂料的制备方法是：先将含磷含硅丙烯酸树脂、水性醇酸树脂、氨基乙二醇、腐蚀抑制剂、咪唑啉、功能助剂混合均匀，然后加入磷酸锌、滑石粉搅拌均匀，然后在研磨机上研磨，最后包装。

组分之间的协同作用原理：所述的含磷、含硅乙烯共聚物是为提高防腐性能的材料，其分子量为20000-40000之间。所采用这样共聚方式的目的在于：含磷单体增强树脂与锈层的分子结合力，甲基丙烯酸增加树脂的水溶性，丙烯酸酯增加涂层的韧性与在锈层中渗透扩散性，同时作为增溶剂强化与醇酸树脂的就地强迫增容，含硅乙烯单体增加界面的附着力，同时增加链间结合力，在与锈层结合后，使涂层由水溶性转变为不溶性，提高涂层的防腐能力。

有益效果

本发明的优点在于：1、环保；2、可以直接在锈层上涂装，无需对表面进行防锈处理；3、耐腐蚀与附着力高。

具体实施方式

实施例1

1.水性含磷含硅丙烯酸树脂的制备

将磷化丙烯酸羟乙酯单体、甲基丙烯酸单体、丙烯酸酯和含硅乙烯酸单体进行共聚制得；各个单体的质量比是：磷化丙烯酸羟乙酯：甲基烯酸单体：丙烯酸酯：含硅乙烯单体＝25：45：5：1；共聚的条件是：在引发剂偶氮二异丁晴引发下，进行本体聚合，聚合温度为65℃，聚合反应时间为5h。

丙烯酸酯的结构是CH2＝CH-COOR1，R1为正丁基。

磷化丙烯酸羟乙酯的结构是：

其中，R是正丁基。

含硅乙烯酸单体的结构：

CH2＝CH-CH2-CH2Si(OCH3)3

2.涂料的制备

取第1步制备得到的水性含磷含硅丙烯酸树脂，按照下列质量百分比制备涂料：

腐蚀抑制剂是指水杨酸与对羟基苯甲酸混合质量比为2：1的混合物，功能助剂是指环烷酸钴、辛酸钴、月桂酸锡按照重量比为1：2：1的混合物。

制备方法是：先将含磷含硅丙烯酸树脂、水性醇酸树脂、氨基乙二醇、腐蚀抑制剂、咪唑啉、功能助剂混合均匀，然后加入磷酸锌、滑石粉搅拌均匀，然后在研磨机上研磨，研磨至颗粒粒径达到0.5-2.5μm，进行灌装即可。

对照例1

与实施例1的区别在于：第1步中共聚丙烯酸树脂的制备过程中未加入磷化丙烯酸羟乙酯单体。将制备得到的共聚丙烯酸树脂与其它组分按照同实施例1的配比和方法制成涂料。

对照例2

与实施例1的区别在于：第1步中共聚丙烯酸树脂的制备过程中未加入丙烯酸酯单体。将制备得到的共聚丙烯酸树脂与其它组分按照同实施例1的配比和方法制成涂料。

对照例3

与实施例1的区别在于：第1步中共聚丙烯酸树脂的制备过程中未加入含硅乙烯单体。将制备得到的共聚丙烯酸树脂与其它组分按照同实施例1的配比和方法制成涂料。

采用《GB/T1771-1991色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》标准进行检测，附着力测定方法照GB/T1720-1979《漆膜附着力测定法》试验。结果如下：

对已经生锈的钢板进行St2级表面处理，涂刷该漆，干膜厚度约80μm，各个实施例及对照例中的性能试验结果如下：

	实施例1	对照例1	对照例2	对照例3
					耐盐雾时间h	1100	800	700	800
附着力	1级	2级	2级	2级

从表中可以看出，在共聚丙烯酸树脂中分别再加入磷化丙烯酸羟乙酯单体、丙烯酸酯单体或者含硅乙烯单体，有利于涂料与基材的结合力的提高，并且可以提高耐盐雾的性能。

实施例2

1、水性含磷含硅丙烯酸树脂的制备

丙烯酸酯的结构是CH2＝CH-COOR1，R1为正丁基。

磷化丙烯酸羟乙酯的结构是：

其中，R分别采用甲基、乙基、丙基、正丁基、环丙烷基、苯基。

含硅乙烯酸单体的结构：

CH2＝CH-CH2-CH2Si(OCH3)3

2.涂料的制备

照实施例1中的试验方法对涂料性能进行测试，性能试验结果如下：

R

甲基

乙基

丙基

正丁基

正戊基

环丙烷基

苯基

耐盐雾时间h

800

700

1100

800

700

600

附着力

2级

1级

2级

从表中可以看出，磷化丙烯酸羟乙酯中的R为丁基时，得到的涂料具有良好的附着力和耐盐雾时间。

实施例3

采用的同实施例1中相同的含磷含硅丙烯酸树脂，照下面重量百分比配方制备涂料：

本实施例中，采用不同的防锈颜料，制备得到的涂料进行同实施例1中的试验，结果如下表：

防锈颜料	云母氧化铁	磷酸锌	锌粉
				耐盐雾时间h	700	1200	700
附着力	2级	1级	2级

从表中可以看出，磷酸锌作为防锈颜料时，涂料具有的耐盐雾性能和附着力都优于其它两种防锈颜料。

实施例4

本实施例中，采用不同的填料，制备得到的涂料进行同实施例1中的试验，结果如下表：

填料	氧化铁红	滑石粉	氢氧化铝	硅藻土
					耐盐雾时间h	800	1400	800	900
附着力	2级	1级	2级	2级

从表中可以看出，采用滑石粉作为填料时，涂料具有的耐盐雾性能和附着力都优于其它两种防锈颜料，是本发明的最优实施例。

Claims

1.水性含磷含硅丙烯酸树脂，具有如式(1)所示的重复单元结构：

式中，R是烷基、环烷基或者芳基；

式中，R₁是碳原子数为4～8之间的烷基；

式中，n₁是1～4之间的整数；n₂是1～4之间的整数；n₃是1～4之间的整数；n₄是1～4之间的整数。

2.根据权利要求1所述的水性含磷含硅丙烯酸树脂，其特征在于：所述的水性含磷含硅丙烯酸树脂的分子量是20000～40000之间。

3.权利要求1所述的水性含磷含硅丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将磷化丙烯酸羟乙酯单体、甲基丙烯酸单体、丙烯酸酯和含硅乙烯酸单体共聚产物进行共聚制得。

4.根据权利要求3所述的水性含磷含硅丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于：

所述的磷化丙烯酸羟乙酯的结构如式(2)所示：

式(2)中，R是烷基、环烷基或者芳基；

上述的含硅乙烯酸单体的结构如式(3)所示：

CH2＝CH-CH2-CH2Si(OCH3)3(3)

所述的丙烯酸酯的结构如式(4)所示：CH2＝CH-COOR₁(4)

式(4)中，R₁是碳原子数为4～8之间的烷基。

5.根据权利要求3所述的水性含磷含硅丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于：所述的各个单体的质量比优选是：磷化丙烯酸羟乙酯：甲基烯酸单体：丙烯酸酯：含硅乙烯单体＝25：45：5：1；共聚的条件是：在引发剂偶氮二异丁腈引发下，进行本体聚合，聚合温度为55～75℃。

6.包括有权利要求1所述的水性含磷含硅丙烯酸树脂的可以直接在锈层上涂装的涂料组合物，其特征在于：包括有按重量百分比计的如下组分：水性含磷含硅丙烯酸树脂10％～25％、水性醇酸树脂10～20％、氨基乙二醇10～20％、腐蚀抑制剂5～15％、咪唑啉1～5％、功能助剂1～5％、防锈颜料10～15％、填料10～15％。

7.根据权利要求6所述的可以直接在锈层上涂装的涂料组合物，其特征在于：防锈颜料是云母氧化铁、磷酸锌、锌粉中的一种或者几种的混合物。

8.根据权利要求6所述的可以直接在锈层上涂装的涂料组合物，其特征在于：填料是氧化铁红、粘土、滑石粉、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、硅藻土、硅灰石粉、硫酸钡、三氧化二锑中的一种或几种的混合物。

9.根据权利要求6所述的可以直接在锈层上涂装的涂料组合物，其特征在于：所述的功能助剂是指环烷酸钴、辛酸钴、月桂酸锡按照重量为1：2：1的混合物。

10.根据权利要求6所述的可以直接在锈层上涂装的涂料组合物，其特征在于：腐蚀抑制剂是指水杨酸与对羟基苯甲酸的混合物，其混合质量比为2：1。