有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆及製備方法
2023-09-20 15:21:15 3
專利名稱：有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆及製備方法
技術領域：
本項發明涉及防腐漆製備領域。
背景技術：
隨著人類社會的發展，金屬的利用在人們生產生活領域已無處不在，長期以來人們對金屬的保護也與開發利用相行相伴，但是由於過去樹脂技術及其它材料技術局限性導致的金屬保護塗層因綜合耐候性差等問題，使得金屬保護嚴重滯後於對金屬的利用，大量的金屬於無聲處被腐蝕掉了。金屬與水及氧氣間發生的氧化反應以及有化學腐蝕性的物質如酸、鹼、鹽等，在電化學的作用下使金屬的電子失去，變成疏鬆吸水的氧化物質或其它鹽類，從而使金屬迅速腐蝕。據資料顯示，全球每年約有10億噸金屬受到腐蝕，相當於當年產量的20%，且無法回·收利用，造成驚人的浪費和環境汙染。因而對金屬的保護意義不下於金屬製造。傳統的防腐漆具有下列缺點
1.傳統的防腐漆多為溶劑性，夏天施工易對工人身體造成損害，對環境也不友好.
2.傳統的防腐漆均為底、面分開，二次施工型，勞動效率低下.
3.近年來新出現的(包括已公開的水性專利防腐漆)水性防腐漆，根據我們科研人員的反覆重複驗證均存在以下問題
I.遮蓋率與光澤度顧此失彼。漆膜依附性不強，易脫落。不耐高溫。
發明內容
本發明的目的就是針對傳統的防腐漆上述之不足，而提供一種可用於製備高溫自清潔防腐漆的改性的丙烯酸樹脂微乳液。本發明的優點是本發明的特點不僅在於它完美突破了水性防腐漆」包裹與粘接」的傳統物理做法，引入了電化學分子橋接技術及復鹽與螯合技術，第一次將甲基苯基矽氧烷引入到金屬防腐行業，其製成品有如下特點
1、完美的水性帶鏽、轉鏽、防鏽特徵；
2、高遮蓋率與高光澤性的統一；
3、高耐候性(具有耐酸、耐鹼、耐輻射、耐高低溫)；
4、具有超強的拒水性和自潔功能；
5、漆膜硬度好，其硬度超過2H；
6、無有機溶劑，低V0C，有利環保。
具體實施例方式一、MPM改性的丙烯酸樹脂微乳液的製備(O甲基丙烯醯氧基丙基甲氧基甲基苯基矽油(MPM)的製備方法為催化縮合法，由HO(MephSiO)n H與CH2 = CMeC00C3H6SiMe (OMe) 2在粒狀磺酸型陽離子交換樹脂催化下水解縮合而得。反應式為
HO (MephSiO)n H+2CH2 = CMeC00C3H6SiMe(OMe)2 _H1^
CH2 = CMeC00C3H6 (MeO) MeSiO (MephSiO) nSiMe (OMe) C3H60C0CMe = CH2，[MPM]
MPM 製備實例由 4. 4mol 的 Η0(Μ印hSiO)n H (η 約 300)及 9. Imol 的 CH2 =CMeC00C3H6SiMe (OMe) 2在粒狀磺酸型陽離子交換樹脂(平均孔徑> 40 μ m)催化及60°C下反應lh，即得4 mo I的MPM轉化率最高可達95%。(2)單體的預乳化取AE0_7(脂肪醇聚氧乙烯醚-7) O. 05-0. 5kg、SDS (十二烷基硫酸鈉)0. 25-1 kg、AES (脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉)0. 25-lkg與PEG-400 (聚乙二醇 400) O. 4-0. 75kg、MAA (甲基丙烯酸甲酯)I. 2-1. 4kg、ST (苯乙烯)O. 5-0. 8 kg、AN(丙烯腈)I. 0-2. Okg,混合攪拌製成乳預乳液I ;再取AE0-7 (脂肪醇聚氧乙烯醚_7)
O.05-0. 5kg、SDS (十二烷基硫酸鈉)O. 2. 5-1 kg、AES (脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉)O. 25-lkg與AE0-3 (脂肪醇聚氧乙烯醚-3) O. l-lkg、PEG-400 (聚乙二醇400) O. 4-0. 75kg加入MMA (甲基丙烯酸甲酯)I. 2-1. 4kg、BA(丙烯酸正丁酯)5-12kg、2 — EHA(丙烯酸一 2 —乙基己酯)5-12kg、MPMl. 4-1. 8kg中，在攪拌下緩慢加入水2_4kg，用轉相分散法製成預乳液II ；
(3)微乳液聚合在裝有溫度計、攪拌器、冷凝管的四口瓶中加入水2-4kg，攪拌，加入總量1/2的預乳液I，用氨水調pH值至7，開始升溫，升溫至57-63°C時加入引發劑APS (過硫酸銨)O. 4-0. 6kg，繼續升溫並加入剩餘預乳液I和引發劑APS (過硫酸銨)O. 4-0. 6kg，溫度控制在87-93°C，繼續加入預乳液II及APS (過硫酸銨)0. 4-0. 6kg，並保持反應I. 5h，自然冷卻，過濾，得到MPM改性的丙烯酸樹脂微乳液。二、有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆 粉末原料預處理
取粉末原料總質量I. 5%的含氫娃油，
取矽油總質量3%的表面活性劑0P-10，
取矽油總質量10倍的去離子水；
將定量的含氫矽油投入高速分散釜中，然後投入定量的表面活性劑0P-10，開啟低速攪拌機，將原料混合均勻，然後關閉低速攪拌機，開啟高速分散機，高速分散5分鐘後，開始滴加去離子水，通過轉相法將含氫矽油乳化成含氫矽油乳液，過濾後放入噴霧罐備用；
將粉末投入攪拌罐，將含氫矽油乳液用噴霧器噴至攪拌罐，邊噴邊攪拌，攪勻即可；粉末原料分別是鈦白粉、雲母粉、高嶺土、硫酸鋇，每種粉末原料單獨預處理，預處理後的粉末，即為有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆的預處理粉末原料。本防腐漆製備實例(I)
取去離子水230g，PH調節劑AMP-951g，銨鹽分散劑I. 7g，鈉鹽分散劑5g，潤溼劑ΡΕ-lOOlg,乙二醇5g，成膜助劑十二醇脂18g，消泡劑NXZlg，預處理後的鈦白粉130g，預處理後的高嶺土 80g，預處理後的硫酸鋇30g，改性磷酸鋁47g，磷酸鋅47g，預處理後的雲母粉50g，流平劑RM-20203. 3g，依次將上述原料投入高速分散釜中，高速分散lh，下料到調漆爸，加入MPM改性乳液500g，消泡劑NXZlg，去離子水35g，低速攪拌下，投入X-405 (分散溼潤劑)2g，防閃鏽劑5g，優選的矽烷偶聯劑Y-甲基丙烯醯氧基三甲氧基矽烷3g，加入防腐殺菌劑3g，加入鹼溶脹和聚氨脂型增稠劑各適量調節粘度到合適值，過濾包裝，即得白色水性有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆。本防腐漆製備實例(2)
取去離子水230g，PH調節劑AMP-951g，銨鹽分散劑I. 7g，鈉鹽分散劑5g，潤溼劑(PE-100) Ig,乙二醇5g，成膜助劑十二醇脂18g，消泡劑NXZlg，預處理後的鈦白粉150g，預處理後的硫酸鋇80g,改性磷酸招50g,磷酸鋅40g,預處理後的雲母粉60g,中黃IOg,預處理後的高嶺土 50g，大紅10g，流平劑(RM-2020) 3g，依次將上述原料投入高速分散釜中，高速分散lh，下料到調漆釜，加入MPM改性乳液550g，消泡劑NXZlg，去離子水35g，低速攪拌下，投入X-405 (分散溼潤劑)2g，防閃鏽劑5g，優選的矽烷偶聯劑Y-甲基丙烯醯氧基三甲氧基矽烷3. 3g，加入防腐殺菌劑3g，加入鹼溶脹和聚氨脂型增稠劑各適量調節粘度到合適值，過濾包裝，即得橙色水性有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆。
本防腐漆製備實例(3)
取去離子水300g，PH調節劑(AMP-95) lg，銨鹽分散劑2. 2g，鈉鹽分散劑4. 8g，潤溼劑(PE-100) Ig,乙二醇5g，成膜助劑十二醇脂19g，消泡劑NXZlg，預處理後的鈦白粉110g，磷鐵粉130g，預處理後的高嶺土 60g，改性磷酸鋁50g，磷酸鋅40g，碳黑5g，流平劑(RM-2020)3g，依次將上述原料投入高速分散釜中，高速分散lh，下料到調漆釜，加入MPM改性乳液530g，消泡劑NXZlg，去離子水50g，低速攪拌下，投入X-405 (分散溼潤劑)2g，防閃鏽劑
4.7g，優選的矽烷偶聯劑Y -甲基丙烯醯氧基三甲氧基矽烷2. 9g，加入防腐殺菌劑3g，加入鹼溶脹和聚氨脂型增稠劑各適量調節粘度到合適值，過濾包裝，即得鐵灰色水性有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆。以上為本發明最優化的實施方式，包括MPM(有機矽)改性丙烯酸乳液的合成工藝、配方；成品漆的製備工藝、產品配方；依據本發明已公開的內容，本領域的技術人員能考慮到的替代方案，雷同的實施方式，均為本發明的範疇。本發明中MPM改性丙烯酸樹脂乳液也可作為高端皮革生產中的重要原料。本發明的特點及原理闡述
要做到金屬在嚴苛環境下的塗裝保護，必須從以下幾個方面研究入手
1.必須形成緻密的漆膜以隔絕水汽、氧氣及酸、鹼、鹽氛圍氣體的侵入，這就需要成膜樹脂擁有足夠緊密的交聯強度，並且樹脂本身必須抗酸、鹼、鹽腐蝕.漆膜樹脂一旦在嚴苛環境下遭到破壞，金屬就會裸露並很快遭到腐蝕，目前，傳統的丙稀酸系(包括較為流行的環氧改性系列)乳液所形成的漆膜，其耐腐蝕度均不能令人滿意。本發明引入了有機矽改性丙稀酸樹脂，較為完美的解決了漆膜自身的抗腐蝕性能力問題。並使漆膜獲得了有機矽樹脂的非凡特性.
2.漆膜與被塗裝金屬的依附力是防腐效果持久性的關鍵因素，由於漆膜屬有機物，被塗裝金屬是無機物，兩者之間很難形成牢固的化學鍵力，僅靠微弱的範德華力連接，在嚴苛環境下漆膜容易粉化\脫落。本發明優選了矽烷偶連劑在漆膜和被塗金屬間形成了牢固的電化學鍵橋接，對傳統的」包裹與粘接」原理及方法給予了革命性升級，完美了解決了依附力這一關鍵性問題。傳統的水性防腐漆其配方在選擇填料時並不合理。比如添加碳酸鈣，在空氣和水的侵蝕下會變成碳酸氫鈣，由於碳酸氫鈣微溶於水，在雨水的衝刷下就會導致流失造成漆膜空洞，形成缺陷.本發明摒除了碳酸鈣等不合理填料，在通用填料的基礎上添加了優選的磷酸鋅和改性磷酸鋁等可以和鐵鏽和游離鐵形成復鹽和緻密螯合物，從而阻止了金屬的進一步游離，終結了表面活性游離金屬失去電子而被氧化腐蝕的過程，螯合物可以使活潑金屬原子失去活性，復鹽可以使已氧化的疏鬆的各態氧化鐵(金屬)形成緻密結構，從而實現了帶鏽，轉鏽，和防鏽的完美功能.具體來說就是磷酸鋅在於能在金屬表面和Fe3+形成附著牢固的絡合物Fe[Zn3 (P04) 3]沉澱層而抑制陽極反應，同時能與塗料中羥基、羧基絡合，使顏料一塗料一底材之間形成化學結合而提高塗層的附著力和抗滲性。三聚磷酸鋁為白色顏料，微溶於水，在塗層下溶解時電離出，在陽極部位與金屬離子結合成不溶的螯合物鈍化膜，該膜硬度高，附著牢固。有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆性能測試表
權利要求
1.有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆，其原料包括樹脂乳液，其特徵在於樹脂乳液是MPM改性丙烯酸樹脂微乳液，它還有偶聯劑Y -甲基丙烯醯氧基三甲氧基矽烷，偶聯劑Y-甲基丙烯醯氧基三甲氧基矽烷的添加比例為原料總量的O. 5-3%。
2.根據權利要求I所述的有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆合成工藝；包括防腐漆合成工藝，其特徵在於它還有粉末原料預處理工藝，預處理方法為 取粉末原料總質量I. 2-1. 8%的含氫娃油， 取矽油總質量2. 5-3. 5%的表面活性劑0P-10， 取矽油總質量9-11倍的去離子水； 將定量的含氫矽油投入高速分散釜中，然後投入定量的表面活性劑0P-10，開啟低速攪拌機，將原料混合均勻，然後關閉低速攪拌機，開啟高速分散機，高速分散4-6分鐘後，開始滴加去離子水，通過轉相法將含氫矽油乳化成含氫矽油乳液(即配即用)，過濾後放入噴霧te備用； 將粉末投入攪拌罐，將含氫矽油乳液用噴霧器噴至攪拌罐，邊噴邊攪拌，攪勻即可；粉末原料分別是鈦白粉、雲母粉、高嶺土、硫酸鋇，每種粉末原料單獨預處理，預處理後的粉末即為有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆的預處理粉末原料，再進入下一工序一分散磨漿工序。
3.根據權利要求I所述的有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆，其特徵在於MPM改性丙烯酸樹脂微乳液原料重量份配比為 甲基丙烯酸(MAA)I. 5 -2. O 甲基丙烯醯氧基丙基甲氧基甲基苯基矽油(MPM) I. 4-1. 8 甲基丙烯酸甲酯(MMA)I. 2-1. 4 過硫酸銨(APS)O. 1-1. O 苯乙烯(ST)O. 5-0. 8 濃度為30%的氨水1.0-3. O 丙烯腈(AN)I. 0-2. O份 脂肪醇聚氧乙烯醚-3 (AEO-3)O. 1-1 脂肪醇聚氧乙烯醚-7(AEO-7)O. 1-1 丙烯酸正丁酯(BA)5-12 聚乙二醇 400 (PEG-400)O. 8-1. 5 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)O. 5-2. O 丙烯酸一 2—乙基己酯(2-EHA)5-12 十二烷基硫酸鈉(SDS)O. 5-2水4-8。
4.根據權利要求2所述的有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆，其特徵在於MPM改性丙烯酸樹脂微乳液的製備方法為 (I)單體的預乳化將一部分脂肪醇聚氧乙烯醚-7 (AEO-7)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)、聚乙二醇400 (PEG-400)、與甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(ST)、丙烯腈(AN)，混合攪拌製成乳預乳液I ;再將剩餘的脂肪醇聚氧乙烯醚-7 (AEO-7)加入脂肪醇聚氧乙烯醚-3 (AEO-3)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸正丁酯(BA)、丙烯酸一 2—乙基己酯(2-EHA)、甲基丙烯醯氧基丙基甲氧基甲基苯基矽油(MPM)中，在攪拌下緩慢加入一部分水，用轉相分散法製成預乳液II ； (2)微乳液聚合在裝有溫度計、攪拌器、冷凝管的四口瓶中加入另一部分水，攪拌，加入部分預乳液I，用氨水調PH值至7，開始升溫，升溫至57-63°C時加入引發劑過硫酸銨(APS)，繼續升溫並加入另一部分預乳液I和引發劑APS，溫度控制在87-93°C，繼續加入預乳液II及APS，並保持反應1.2-1. 8h，自然冷卻，過濾，得到MPM改性的丙烯酸樹脂微乳液。
5.根據權利要求3或4所述的有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆，其特徵在於甲基丙烯醯氧基丙基甲氧基甲基苯基矽油(MPM)的製備方法為催化縮合法，由HO (MephSiO) n H與CH2 = CMeC00C3H6SiMe (OMe) 2在粒狀磺酸型陽離子交換樹脂催化下水解縮合而得。
全文摘要
有機矽改性耐高溫自清潔水性電化學防腐漆，其原料包括樹脂乳液，其特徵在於樹脂乳液是MPM改性丙烯酸樹脂微乳液，它還有偶聯劑γ-甲基丙烯醯氧基三甲氧基矽烷，偶聯劑γ-甲基丙烯醯氧基三甲氧基矽烷的添加比例為原料總量的0.5-3％。優點是其製成品有如下特點1、完美的水性帶鏽、轉鏽、防鏽特徵；2、高遮蓋率與高光澤性的統一；3、高耐候性(具有耐酸、耐鹼、耐輻射、耐高低溫)；4、具有超強的拒水性和自潔功能；5、漆膜硬度好，其硬度超過2H；6、無有機溶劑，低VOC，有利環保。
文檔編號C09D151/08GK102838913SQ20121029390
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者熊兵, 熊滿軍 申請人:荊門市昌元科技有限公司