專利名稱：一種彈性防銹涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，具體地說是一種用于金屬材料的表面處理組合物，即一種高彈性、防銹性能好、貯存穩(wěn)定性好的彈性防銹涂料。
背景技術(shù)：
在含鹽的環(huán)境如海水或高溫/高濕環(huán)境中，鍍有金屬的鋼的表面會形成白色的銹跡，導(dǎo)致基材表面明顯惡化的外觀或防銹能力的降低。

防銹涂料是工業(yè)上廣泛使用的一種涂料，其主要作用在于防止金屬在長期使用過程中受到氧化而生銹。防銹涂料中的防銹顏料組分通常為紅丹、鉛粉以及鋅、鉛或鋇的鉻酸鹽。這些顏料都有很強(qiáng)的毒性，在涂料的生產(chǎn)和使用過程中會嚴(yán)重污染環(huán)境，損害生產(chǎn)與施下操作人員的身體健康。因此，許多國家都已經(jīng)通過立法禁止使用含有紅丹、鉛粉等為防銹顏料組分的涂料生產(chǎn)和使用。目前，人們先后開發(fā)出以磷酸鋅、磷酸鋁、鑰酸鋅、硼酸鈣等防銹顏料組分的防銹涂料，這些涂料具有毒性低的特點，但是防銹效果不好，成膜樹脂的展色和穩(wěn)定性也欠佳。另一方面，國內(nèi)生產(chǎn)的防銹涂料大多數(shù)為溶劑型涂料，其溶劑包括有鐵紅醇酸、鐵紅酚醛、鐵紅環(huán)氧醋、鐵紅環(huán)氧、氯磺化聚乙烯等。這些涂料不僅價格昂貴，而且極易污染環(huán)境，對人體造成傷害。另外，在防銹涂料的使用過程中，由于溫度、濕度的變化容易產(chǎn)生裂縫，從而加速涂料的老化，對金屬材料表面難以起到防銹效果?，F(xiàn)有的彈性涂料在一定溫度范圍內(nèi)能夠保持較高的彈性、韌性和伸長率，涂布在金屬材料表面形成彈性保護(hù)層，當(dāng)產(chǎn)生裂紋時涂層不會斷裂，具有較好的防裂抗?jié)B漏性。但由于目前國內(nèi)主要采用燃煤發(fā)電，空氣中二氧化硫含量高，各地區(qū)酸雨頻發(fā)，空氣污染嚴(yán)重，造成彈性涂層表面沾污和酸蝕破壞嚴(yán)重，使彈性涂層的裝飾性和耐久性大大下降。CN 101402816A公開了一種用于建筑外墻表面保護(hù)和裝飾的水性彈性涂料。目前的彈性涂料主要著重于解決彈性涂料的耐沾污性，而對耐酸雨和耐老化方面很少涉及。本發(fā)明所述涂料中各組分的質(zhì)量百分含量如下水10-20%，助溶劑2-4%，分散劑O. 5-1. 0%，多功能助劑O. 2-0. 4%，消泡劑O. 2-0. 5%，防腐劑O. 1-0. 2%，防霉防藻劑O. 2-0. 6%，耐酸顏料15-23%，耐酸填料5-18%，氟碳乳液10-15%，丙烯酸彈性乳液30_40%，成膜助劑1_1. 5%，流變助劑O. 3-0. 8%，增稠劑O. 5-1. 0%。該發(fā)明在彈性及耐老化方面表現(xiàn)較好，但是在用于金屬材料表面時，不能夠同時做到防銹。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種用于金屬材料的防銹性能好、高彈性的涂料組合物。在本說明書中，術(shù)語“金屬材料”包括鋼、鈦、鋁、銅板或類似物和通過鍍鋅、熔融金屬噴鍍等方法而獲得的電鍍金屬材料。作為鋼的例子，有冷軋鋼、熱軋鋼、不銹鋼等。
為了獲得一種有效的防銹涂層，有下列規(guī)定S卩(I)應(yīng)防止腐蝕性液體的滲入，
(2)防銹膜應(yīng)與金屬基材緊密接觸，(3)應(yīng)使用防銹離子或等效物鈍化金屬表面，及(4)防銹膜應(yīng)是防水、防酸和防堿的。作為常規(guī)的防銹劑，鉻化合物，必須具有優(yōu)異的鈍化性能。這里所說的鈍化性能是指金屬或金屬合金，盡管其環(huán)境對它進(jìn)行化學(xué)或電化學(xué)激發(fā)，仍保持一種惰性狀態(tài)。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種彈性防銹涂料，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分
含硫代羰基的化合物12 113
彈性乳液38 95
水分散性二氧化硅6 33
亞硝酸鹽I 14
短纖維3~24
纖維素10 19。我們發(fā)現(xiàn)可以提高貯存穩(wěn)定性而不對防銹作用造成負(fù)面的影響的辦法是在相對大量水分散性二氧化硅的存在下，移除磷酸根離子。在本說明書中，移除或不含主要量的磷酸根離子是指相對于防銹涂料的總量含低于約lOOppm、最好低于50ppm的磷酸根離子。由于硫化物可很容易地被吸附于金屬表面，并具有優(yōu)異的氧化能力，它可給金屬表面帶來鈍化性能。因此，含硫代羰基的化合物，是一種硫化物，它具有對金屬材料的防銹效果。當(dāng)施用防銹涂料時，含硫代羰基化合物中的硫羥基的離子被吸附于如鋅或鋁金屬表面上的活潑位置，藉此發(fā)揮防銹作用。而硫原子本質(zhì)上很容易與鋅或鋁形成配位鍵，一種具有硫代羰基的化合物最好同時帶有氮或氧離子，由于這種化合物中的氮或氧原子也可以與鋅或鋁的金屬表面形成配位鍵，因此硫代羰基化合物，特別是同時具有氮和氧原子的硫代羰基化合物，可很容易地與鋅或鋁的金屬表面形成螯合鍵，藉此使硫代羰基化合物更牢固地吸附在鋅的表面上。另外，含硫代羰基的化合物又可作為樹脂膜的交聯(lián)促進(jìn)劑。這兩種機(jī)制的協(xié)同作用，降低了樹脂膜中的微孔數(shù)量，并可作為防水和無用離子如氯離子的有效屏障。本發(fā)明中的含硫代羰基化合物是指具有硫代羰基的化合物，也包括在水溶液中或者在酸或堿存在時，能夠釋放含硫代羰基化合物的化合物。所述含硫代羰基的化合物為硫脲或其衍生物、硫代酰胺化合物、硫醛化合物或硫代羥酸化合物中的一種或至少兩種的混合物。其重量份數(shù)可選擇12. 2^112,28^100,40^85,52 74，63 70，67 等。本發(fā)明主要成膜物質(zhì)是指彈性乳液，直接影響涂層的耐久性、彈性和耐沾污性。其重量份數(shù)可選擇39 93，45 88，51 79，60 70，63等。
水分散性二氧化硅可以進(jìn)一步提高涂料的耐腐蝕性。除耐腐蝕性外，還可以提高干燥能力、抗磨損能力和膜粘結(jié)能力。本發(fā)明中的水分散性二氧化硅，通常是指一種因其細(xì)粒大小而具有在水中保持穩(wěn)定分散的能力，而不出現(xiàn)半永久性的沉降的特性。對這種水分散性二氧化硅沒有特別的限制，只要它僅含少量的雜質(zhì)如鈉，而且它是弱堿性物質(zhì)即可。在本發(fā)明中，水分散性二氧化硅的重量份數(shù)可選擇6. 2^32,8^27,12^22, Γ 8,15等。本發(fā)明中亞硝酸鹽的作用主要是防銹。當(dāng)亞硝酸鹽的量過小時，防銹作用降低；此外，當(dāng)亞硝酸鹽的量過大時，則干燥時，涂層部分結(jié)晶而形成白色，并在高濕度下潮解。亞硝酸鹽可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇，主要指亞硝酸鈉。其重量份數(shù)可選擇I. 02 13. 5，3 11,5. 5 8，7 等。 本發(fā)明所述短纖維的長度為50 150_，例如50. 2 148_，58 125_，70 112_，86 100mm, 95mm等,進(jìn)一步優(yōu)選7(Tl20mm,最優(yōu)選100mm。短纖維的加入增加了涂料的彈性，提聞了涂料的抗拉能力。本發(fā)明所述纖維素為甲基纖維素、羧甲基纖維素或羥乙基纖維素中的一種或至少兩種的混合物。羧甲基纖維素(CMC)為無毒無味的白色絮狀粉末，性能穩(wěn)定，易溶于水，其水溶液為中性或堿性透明粘稠液體，可溶于其它水溶性膠及樹脂，不溶于乙醇等有機(jī)溶齊U。CMC可作為粘合劑、增稠劑、懸浮劑、乳化劑、分散劑、穩(wěn)定劑、上漿劑等。羥乙基纖維素(HEC)是一種白色或淡黃色，無味、無毒的纖維狀或粉末狀固體，由堿性纖維素和環(huán)氧乙烷(或氯乙醇)經(jīng)醚化反應(yīng)制備，屬非離子型可溶纖維素醚類。由于HEC具有良好的增稠、懸浮、分散、乳化、粘合、成膜、保護(hù)水分和提供保護(hù)膠體等特性，已被廣泛應(yīng)用在石油開采、涂料、建筑、醫(yī)藥食品、紡織、造紙以及高分子聚合反應(yīng)等領(lǐng)域。本發(fā)明所述纖維素的重量份數(shù)可選擇10. 5 18. 6，13 17，15等。一種彈性防銹涂料，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分
含硫代羰基的化合物33 80
彈性乳液55 90
水分散性二氧化硅12 23
亞硝酸鹽3 11
短纖維8 16
纖維素2~16。本發(fā)明所述涂料還包括分散劑、消泡劑、耐酸顏料、耐酸填料及成膜助劑。它們在涂料中的用量雖小，但對涂料的儲存、施工及涂膜的外觀、耐水性和耐洗刷性均有明顯影響。所述的分散劑選用聚羧酸銨鹽，能有效地分散無機(jī)顏填料，并吸附在顏、填料表面，對親水的顏、填料進(jìn)行表面疏水改性，同時與乳液之間有良好的相容性，能有效地提高彈性涂料的抗水性。所述的消泡劑選用礦物油類或有機(jī)硅改性礦物油類消泡劑。
所述的耐酸顏料選用金紅石型鈦白粉，所述的耐酸填料選用沉淀硫酸鋇、超細(xì)石英粉或長石粉。填料主要起到涂裝性能的調(diào)整、涂膜性能的改變和進(jìn)一步降低配方成本的作用。一種彈性防銹涂料，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分
含硫代羰基的化合物40 60
彈性乳液63 78
水分散性二氧化硅16-20
亞硝酸鹽6 10
短纖維11 15
纖維素5 13
分散劑1~11
消泡劑2 9
耐酸顏料13 30
耐酸填料7 18。作為本發(fā)明最優(yōu)選的技術(shù)方案，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分含硫代羰基的化合物50
彈性乳液63
水分散性二氧化硅17
亞硝酸鹽7
短纖維12
纖維素10
分散劑8
消泡劑6
耐酸顏料22
耐酸填料12本發(fā)明所述的“包括”，意指其除所述組分外，還可以包括其他組分，這些其他組分賦予所述涂料不同的特性。除此之外，本發(fā)明所述的“包括”，還可以替換為封閉式的“為”或“由……組成”。與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明添加有含硫代羰基化合物和水分散性二氧化硅的防銹涂料，呈現(xiàn)出了顯著增強(qiáng)的耐腐蝕性和防銹能力及優(yōu)異的貯存穩(wěn)定性。用本發(fā)明的以含硫代羰基化合物為基的防銹涂料和添加有水分散性二氧化硅的防銹涂料涂敷的防銹處理的金屬材料，在其上面形成了高度防銹的薄膜，可以阻止銹跡的形成。本發(fā)明產(chǎn)品在具有優(yōu)異的防銹能力的同時，更具有良好的彈性性能，能夠使涂料在抗裂化方面更加優(yōu)異。另外，還具備耐久性、耐酸雨性和耐沾污性。下面對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但下述的實例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的權(quán)利范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
具體實施例方式為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實施例如下實施例I一種彈性防銹涂料，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分硫脲113
彈性乳液95
水分散性二氧化硅6
亞硝酸鹽14
短纖維3
甲基纖維素IOo實施例2一種彈性防銹涂料，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分
1，3-二乙基-2-硫脲12
彈性乳液38
水分散性二氧化硅33
亞硝酸鹽I
短纖維24
羥乙基纖維素19實施例3一種彈性防銹涂料，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分
硫甲醛80
彈性乳液55
水分散性二氧化桂12
亞硝酸鹽11
短纖維16
羧甲基纖維素2實施例4一種彈性防銹涂料，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分硫代苯甲酸33
彈性乳液90
水分散性二氧化硅23
亞硝酸鹽3
短纖維8
經(jīng)乙基纖維素16實施例5 一種彈性防銹涂料，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分
硫脲60
彈性乳液63
水分散性二氧化硅16
亞硝酸鹽10
短纖維15
羧甲基纖維素5
聚羧酸銨鹽11
消泡劑2
金紅石型鈦白粉30
超細(xì)石英粉7。實施例6一種彈性防銹涂料，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分I，3-二乙基-2-硫脲40
彈性乳液78
水分散性二氧化桂20
亞硝酸鹽6
短纖維11
甲基纖維素13
聚羧酸銨鹽I
消泡劑9
金紅石型鈦白粉13
長石粉18實施例7一種彈性防銹涂料，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分
硫代苯甲酸50
彈性乳液63
水分散性二氧化硅17
亞硝酸鹽7
短纖維12
羧甲基纖維素10
聚羧酸銨鹽8
消泡劑6
金紅石型鈦白粉22
沉淀硫酸鋇12。將CN 101402816A中公開的技術(shù)方案作為本發(fā)明的對比實施例對比實施例I涂料配方為200. Og去離子水、30. Og丙二醇、7. Og分散劑SN5027、2. Og多功能助劑ΑΜΡ-95、3· Og消泡劑ΝΧΖ、1· Og卡松防腐劑LXE、2. Og防霉防藻劑R-2000、150. Og金紅石型鈦白粉、180. Og沉淀硫酸鋇、100. Og氟碳乳液、300. Og丙烯酸彈性乳液、10. Og成膜助劑醇酯-12、4. Og流變助劑R-2020、8. Og增稠劑TT-935。在水中依次加入助溶劑、分散劑、多功能助劑、1/2消泡劑、防腐劑、防霉防藻劑、金紅石型鈦白粉和沉淀硫酸鋇，高速分散至細(xì)度合格，然后加入氟碳乳液和丙烯酸彈性乳液、1/2消泡劑、成膜助劑、流變助劑和增稠劑，調(diào)節(jié)至合適粘度，最后得到成品彈性涂料。對比實施例2涂料配方 為:150. Og去離子水、25. Og乙二醇、8. Og分散劑SN5027、2. 5g多功能助劑 AMP-95,3. 5g 消泡劑 DFC165U. 5g BIT 防腐劑 PR0XELAQ、4. Og 防霉防藻劑 R-2000、190. Og金紅石型鈦白粉、110. Og超細(xì)石英粉、125. Og氟碳乳液、350. Og丙烯酸彈性乳液、
12.Og成膜助劑苯甲醇、5. Og流變助劑R-2020、7. Og增稠劑TT-935。制備過程同實施例I。按以下方法分別評價本發(fā)明實施例1-5及對比實施例的性能如下(A)防銹能力測試方法(噴鹽試驗)在35°C，將5%的氯化鈉水溶液噴到所涂敷物件的涂裝一側(cè)，觀察板上出現(xiàn)白色銹跡的時間。測試結(jié)果表明，對比實施例在260h時出現(xiàn)白色銹跡，300h后出現(xiàn)一半面積的銹跡。而本發(fā)明實施例1-5在300h時均未出現(xiàn)白色銹跡。(B)彈性性能將本發(fā)明實施例1-7與對比實施例1，2進(jìn)行拉拔強(qiáng)度試驗，本發(fā)明實施例1-7標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7天拉拔強(qiáng)度為2. 8兆帕，對比實施例1，2標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7天拉拔強(qiáng)度為I. 3兆帕。(C)貯存穩(wěn)定性測試方法將防銹涂料在恒溫箱中40°C下貯存一個月，并以粘度的變化程度為基礎(chǔ)，評價貯存穩(wěn)定性。測試結(jié)果表明，對比實施例1，2的粘度變化大于3%，而本發(fā)明實施例1-7的粘度變化未超過3%。申請人:聲明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在上述實施例的基礎(chǔ)上，將上述實施例某組分的具體含量點值，與發(fā)明內(nèi)容部分的技術(shù)方案相組合，從而產(chǎn)生的新的數(shù)值范圍，也是本發(fā)明的記載范圍之一，本申請為使說明書簡明，不再羅列這些數(shù)值范圍。
權(quán)利要求
1.一種彈性防銹涂料，其特征在于，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分含硫代羰基的化合物12 113彈性乳液38 95水分散性二氧化硅6 33亞硝酸鹽1~14短纖維3-24纖維素10 19。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的涂料，其特征在于，所述涂料中磷酸根離子的量少于lOOppm，進(jìn)一步優(yōu)選少于50ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的涂料，其特征在于，所述含硫代羰基的化合物為硫脲或其衍生物、硫代酰胺化合物、硫醛化合物或硫代羥酸化合物中的一種或至少兩種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的涂料，其特征在于，所述短纖維的長度為5(Tl50mm，進(jìn)一步優(yōu)選70 120mm,最優(yōu)選100mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的涂料，其特征在于，所述纖維素為甲基纖維素、羧甲基纖維素或羥乙基纖維素中的一種或至少兩種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分含硫代羰基的化合物33 80彈性乳液55-90水分散性二氧化桂12-23亞硝酸鹽3 11短纖維8 16纖維素2-16 ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料還包括分散劑、消泡劑、耐酸顏料、耐酸填料及成膜助劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的涂料，其特征在于，所述的分散劑選用聚羧酸銨鹽，所述的消泡劑選用礦物油類或有機(jī)硅改性礦物油類消泡劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的涂料，其特征在于，所述的耐酸顏料選用金紅石型鈦白粉； 優(yōu)選地，所述的耐酸填料選用沉淀硫酸鋇、超細(xì)石英粉或長石粉中的一種或至少兩種的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分含硫代観基的化合物40 60彈性乳液63-78水分散性二氧化硅16 20亞硝酸鹽6 10短纖維I卜15纖維素5 13分散劑I 11消泡劑2 9耐酸顏料13 30耐酸填料7 18;或，所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分含硫代羰基的化合物50彈性乳液63水分散性二氧化硅17亞硝酸鹽7短纖維12纖維素10分散劑8消泡劑6耐酸顏料22耐酸填料1全文摘要
本發(fā)明涉及一種彈性防銹涂料。所述涂料按重量份數(shù)包括以下組分含硫代羰基的化合物12~113；彈性乳液38~95；水分散性二氧化硅6~33；亞硝酸鹽1~14；短纖維3~24；纖維素10~19。本發(fā)明產(chǎn)品在具有優(yōu)異的防銹能力的同時，更具有良好的彈性性能，能夠使涂料在抗裂化方面更加優(yōu)異。
文檔編號C09D7/12GK102876231SQ20121031866
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者胡昌悌 申請人:蕪湖縣雙寶建材有限公司