本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，涉及一種涂料，具體來說是一種水性防腐涂料及其制備方法。
背景技術：
我國防腐蝕涂料的市場需求與分布主要集中在下列行業(yè)：（1）化工與石油化工行業(yè)；（2）鐵路、公路橋梁；（3）電力和能源工業(yè)；（4）船舶、集裝箱行業(yè)（5）機床及機械行業(yè)。溶劑型防腐蝕涂料因其優(yōu)異的性能而被廣泛用于海工、石油化工、管道、工業(yè)防腐涂料等多種應用領域。近年來，由于全球各國對環(huán)境保護的關注，用水性涂料技術來替代溶劑型涂料已經(jīng)成為涂料的發(fā)展趨勢。與溶劑型涂料相比，水性涂料具有較低的voc含量，極少的氣味，不易燃燒，使用安全，可用水清洗等諸多優(yōu)點。水性防腐涂料與溶劑型防腐涂料體系類似，大多由三層涂層構成防腐涂料體系，其中面漆要具有：（1）保護內(nèi)涂層；（2）遮蔽紫外線，以減小對涂層的破壞；（3）起裝飾作用。為達到上述要求需在防腐涂料的制造過程中加入具備良好防腐性能、耐候性能的主要成膜物質(zhì)-水性樹脂。目前已有的防腐涂料面漆用水性樹脂主要有水性丙烯酸酯樹脂、水性聚氨酯樹脂、水性有機氟樹脂，這類樹脂功能比較單一，只具備耐候性能或只具有成膜功能等。限制了這類水性樹脂在水性防腐涂料上的使用。
基于以上背景，需要發(fā)展一種環(huán)保、性能接近溶劑型的水性防腐涂料及其制備方法。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術中的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種水性防腐涂料及其制備方法，所述的這種水性防腐涂料及其制備方法要解決現(xiàn)有技術中的防腐涂料面漆用水性樹脂功能比較單一、只具備耐候性能或只具有成膜功能的技術問題。
本發(fā)明提供了一種水性防腐涂料，按重量份數(shù)計算，其原料組成及含量如下：
親水改性脂肪族聚異氰酸酯固化劑10-40份
長效水性樹脂100-120份
流平劑0.05-0.1份
潤濕劑1-10份
增稠劑1-3份
消泡劑0.2-1份
成膜助劑2-5份
催化劑0.02-1.0份
緩蝕劑20-30份
顏填料15-30份
去離子水20-40份
其中，所述的緩蝕劑為磷酸鋅、三聚磷酸二氫鋁、磷酸氫鈣、羥基亞磷酸鋅或者復合鐵鈦粉中的一種或兩種以上的混合；
所述的顏填料為復合鐵鈦粉、鈦白粉、滑石粉、氧化鐵紅、硫酸鋇、碳酸鋇或者膨潤土中的一種或兩種以上的混合；
所述的催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、或二月桂酸二丁基錫與辛酸亞錫組成的混合物；
所述的長效水性樹脂為環(huán)氧樹脂、氯醚樹脂、丙烯酸酯經(jīng)接枝反應后水性化后得到的水性樹脂。
所述的親水改性脂肪族聚異氰酸酯固化劑為德國拜耳公司的bayhydurxp2655；
所述的流平劑為byk公司的byk346；
所述的潤濕劑為美國陶氏公司的np-100；
所述的增稠劑為羅門哈斯有限公司的rm825；
所述的消泡劑為德國漢高公司的nopconxz；
所述的成膜助劑為美國陶氏化學公司的二丙二醇丁醚。
進一步的，所述的一種水性防腐涂料，按重量份數(shù)計算，其原料組成及含量如下：
親水改性脂肪族聚異氰酸酯固化劑5份
長效水性樹脂60份
流平劑0.05份
潤濕劑1份
增稠劑1份
消泡劑0.2份
成膜助劑2份
催化劑0.02份
緩蝕劑20份
顏填料15份
去離子水20份
其中所述的親水改性脂肪族聚異氰酸酯固化劑為德國拜耳公司的bayhydurxp2655；
所述的流平劑為byk公司的byk346；
所述的潤濕劑為美國陶氏公司的np-100；
所述的增稠劑為羅門哈斯有限公司的rm825；
所述的消泡劑為德國漢高公司的nopconxz；
所述的成膜助劑為美國陶氏化學公司的二丙二醇丁醚；
所述的緩蝕劑為磷酸鋅、三聚磷酸二氫鋁按質(zhì)量比1:1組成的一種或多種混合物；
顏填料為鈦白粉、滑石粉按質(zhì)量比10:3組成的一種或多種混合物；
所述的催化劑為二月桂酸二丁基錫；
所述的長效水性樹脂按重量份數(shù)計算。
進一步的，所述的一種水性防腐涂料，按重量份數(shù)計算，其原料組成及含量如下：
親水改性脂肪族聚異氰酸酯固化劑8份
長效水性樹脂70份
流平劑0.1份
潤濕劑10份
增稠劑3份
消泡劑1份
成膜助劑5份
催化劑1.0份
緩蝕劑30份
顏填料30份
去離子水40份
其中所述的親水改性脂肪族聚異氰酸酯固化劑為德國拜耳公司的bayhydurxp2655；
所述的流平劑為byk公司的byk346；
所述的潤濕劑為美國陶氏公司的np-100；
所述的增稠劑為羅門哈斯有限公司的rm825；
所述的消泡劑為德國漢高公司的nopconxz；
所述的緩蝕劑為復合鐵鈦粉；
顏填料為復合鐵鈦粉、鈦白粉按質(zhì)量比3:10組成的混合物；
所述的成膜助劑為美國陶氏化學公司的二丙二醇丁醚；
所述的催化劑為辛酸亞錫；
所述的長效水性樹脂。
本發(fā)明還提供了上述的一種水性防腐涂料的制備方法，包括如下步驟：
1)按照重量份數(shù)稱取各反應原料；
2)在控制轉(zhuǎn)速1500-2500r/min的高速分散機中加入30~60%的潤濕劑、30~60%的流平劑、30~60%的消泡劑、緩蝕劑與顏填料，將長效水性樹脂加入到高速分散機中，在控制轉(zhuǎn)速300-400r/min下加入剩下的潤濕劑、剩下的流平劑、剩下的消泡劑、增稠劑、成膜助劑與去離子水，經(jīng)600-800r/min轉(zhuǎn)速下分散15-20min后將轉(zhuǎn)速降至300r/min，加入親水改性脂肪族聚異氰酸酯固化劑和催化劑，繼續(xù)分散5-10min，混合均勻后經(jīng)過濾除去濾渣，所得的濾液再經(jīng)質(zhì)量百分比濃度為25-28%的氨水調(diào)ph值為7-8，即得到水性防腐涂料。
進一步的，所述的長效水性樹脂的制備方法是，將60~80重量份的環(huán)氧樹脂e-51、60重量份的氯醚樹脂、0.06重量份的對苯二酚和120重量份的乙二醇丁醚、二乙二醇二甲醚和丁醇按質(zhì)量比1：1：0.3組成的混合溶劑加入一個反應容器中，加熱并攪拌，升溫到100~110℃且環(huán)氧樹脂完全溶解時，加入60~80份丙烯酸酯單體，所述的丙烯酸酯單體是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-羥基丙酯按質(zhì)量比1:8：9：5：3組成的混合單體、10份二乙二醇二丙烯酸酯混合溶液，加入完畢后，升溫至110~120℃反應，攪拌下恒溫3~5h，停止加熱，待溫度降到40~50℃，調(diào)節(jié)ph值為7，加入去離子水并快速攪拌，恒溫0.5~2h，經(jīng)減壓去除溶劑，即得水性防腐涂料用水性樹脂。
進一步的，所述的減壓蒸餾過程控制溫度為30℃，壓力為-755mmhg。
本發(fā)明的一種水性防腐涂料，由于原料中的水性羥基含氟聚氨酯含有分散于水中的含氟二異氰酸酯的組成，因此，本發(fā)明的一種水性防腐涂料涂膜固化后含有眾多氫鍵和交聯(lián)結構，使該涂膜接近或達到了溶劑型雙組份聚氨酯的高硬度、高光澤和優(yōu)良的耐水性，同時滿足環(huán)保要求。
對本發(fā)明的水性防腐涂料進行了耐酸性和耐堿性測試，耐酸性（96h）按照gb/t1763-1989進行檢測，涂膜外觀無變化；耐堿性（96h）按照gb/t1763-1989進行檢測，涂膜外觀無變化。并對涂層的老化性能進行了評價，按gb/t9277進行，涂層經(jīng)500h人工加速老化試驗后，保光率大于83%，涂層不起泡、不剝落、無裂紋。
本發(fā)明和已有技術相比，其技術進步是顯著的。將本發(fā)明的水性防腐涂料涂膜后具有較高的涂膜硬度、光澤和對水的接觸角，使之可以使用在常規(guī)溶劑型聚氨酯涂料的傳統(tǒng)應用領域，如汽車、木器、工業(yè)維護、塑料以及風電葉片、太陽能電池等高性能技術領域。而且本發(fā)明的效耐候型防腐涂料的制備方法反應條件簡單，反應方法成熟，適于規(guī)模化生產(chǎn)。
附圖說明
圖1是實施例1所得的長效水性樹脂的紅外光譜圖。
具體實施方式
下面通過實施例并結合附圖對本發(fā)明進一步詳細描述，但并不限制本發(fā)明。
本發(fā)明各實施例所用的原料中除特殊表明的廠家及規(guī)格外，其他原料均為市售，規(guī)格均為化學純。
本發(fā)明所用的各種設備的型號及生產(chǎn)廠家的信息如下：
gfj-0.4型高速分散機，上海新諾儀器設備有限公司生產(chǎn)；
接觸角測量儀jcz000，上海中晨數(shù)字技術設備有限公司生產(chǎn)；
涂膜鉛筆劃痕硬儀qhq，天津材料試驗機廠生產(chǎn)；
wgg-60便攜式鏡向光澤計，上海嘉標測試儀器有限公司生產(chǎn)。
實施例1
一種水性防腐涂料，按重量份數(shù)計算，其原料組成及含量如下：
親水改性脂肪族聚異氰酸酯固化劑10份
長效水性樹脂60份
流平劑0.05份
潤濕劑1份
增稠劑1份
消泡劑0.2份
成膜助劑2份
緩蝕劑20份
顏填料15份
催化劑0.02份
去離子水20份
其中所述的親水改性脂肪族聚異氰酸酯固化劑為德國拜耳公司的bayhydurxp2655；
所述的流平劑為byk公司的byk346；
所述的潤濕劑為美國陶氏公司的np-100；
所述的增稠劑為羅門哈斯有限公司的rm825；
所述的消泡劑為德國漢高公司的nopconxz；
所述的成膜助劑為美國陶氏化學公司的二丙二醇丁醚；
所述的緩蝕劑為磷酸鋅、三聚磷酸二氫鋁按質(zhì)量比1:1組成的一種或多種混合物；
顏填料為鈦白粉、滑石粉按質(zhì)量比10:3組成的一種或多種混合物；
所述的催化劑為二月桂酸二丁基錫；
上述的一種水性防腐涂料的制備方法，具體包括如下步驟：
（1）、長效水性樹脂的制備
將60份環(huán)氧樹脂e-51、60份氯醚樹脂、0.06份對苯二酚和120份乙二醇丁醚、二乙二醇二甲醚、丁醇按質(zhì)量比1：1：0.3組成的混合溶劑加入圓底四口燒瓶中，加熱并攪拌，升溫到105℃左右且環(huán)氧樹脂完全溶解時，以2滴/s的速度滴加60份丙烯酸酯單體（丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-羥基丙酯按質(zhì)量比1:8：9：5：3組成的混合單體）、10份二乙二醇二丙烯酸酯混合溶液，滴加完畢后，升溫至117℃左右反應，攪拌下恒溫4h，停止加熱，待溫度降到45℃，調(diào)節(jié)ph值為7，加入去離子水并快速攪拌，恒溫1h，經(jīng)減壓去除溶劑，即得水性防腐涂料用水性樹脂。
上述所得的長效水性樹脂通過紅外色譜儀（美國nicolet公司380型）進行紅外光譜分析，所得的紅外光譜圖如圖1所示，從圖1中可以看出，3443.21cm-1是o-h鍵的伸縮振動吸收峰；
2922.07cm-1是-ch2中c-h鍵的伸縮振動吸收峰；
1636.08cm-1處為-nhcoo-結構中n-h的伸縮振動吸收峰；
1384.40cm-1是o-h面內(nèi)彎曲振動；
1457.76cm-1是c-h鍵的彎曲振動吸收峰；
進一步，1261.23cm-1為c-f鍵伸縮振動；
以上表明，本發(fā)明所得的長效水性樹脂的結構中含有c-f鍵等特征基團，說明c-f鍵已成功引入到長效水性樹脂結構中；
（2）、水性防腐涂料的制備
按照配方，在控制轉(zhuǎn)速1500-2500r/min的高速分散機中加入潤濕劑、流平劑、消泡劑、緩蝕劑與顏填料，將60份步驟（1）所得水性樹脂乳液加入到gfj-0.4型高速分散機（上海新諾儀器設備有限公司）中，在300r/min攪拌下加入的1份潤濕劑、0.05份流平劑、0.2份消泡劑、1份增稠劑、2份成膜助劑與20份去離子水，在800r/min轉(zhuǎn)速下分散15-20min,將轉(zhuǎn)速降至300r/min，加入10份親水改性脂肪族聚異氰酸酯固化劑和0.02份催化劑，分散10min，混合均勻后經(jīng)gs450小型振動篩（萊州市景泰化工機械廠）過濾，所得的濾液再經(jīng)濃度為25%的氨水調(diào)ph值為7-8，即到水性防腐涂料。
對該涂膜進行了耐酸性和耐堿性測試，耐酸性（96h）按照gb/t1763-1989進行檢測，涂膜外觀無變化；耐堿性（96h）按照gb/t1763-1989進行檢測，涂膜外觀無變化。并對涂層的老化性能進行了評價，按gb/t9277進行，涂層經(jīng)500h人工加速老化試驗后，保光率大于83%，涂層不起泡、不剝落、無裂紋。
實施例2
一種水性防腐涂料，按重量份數(shù)計算，其原料組成及含量如下：
親水改性脂肪族聚異氰酸酯固化劑40份
長效水性樹脂70份
流平劑0.1份
潤濕劑10份
增稠劑3份
消泡劑1份
催化劑1.0份
緩蝕劑30份
顏填料30份
成膜助劑5份
去離子水40份
其中所述的親水改性脂肪族聚異氰酸酯固化劑為德國拜耳公司的bayhydurxp2655；
所述的流平劑為byk公司的byk346；
所述的潤濕劑為美國陶氏公司的np-100；
所述的增稠劑為羅門哈斯有限公司的rm825；
所述的消泡劑為德國漢高公司的nopconxz；
所述的緩蝕劑為復合鐵鈦粉；
顏填料為復合鐵鈦粉、鈦白粉按質(zhì)量比3:10組成的混合物；
所述的成膜助劑為美國陶氏化學公司的二丙二醇丁醚；
所述的催化劑為辛酸亞錫；
上述的一種水性防腐涂料的制備方法，具體包括如下步驟：
（1）、水性樹脂乳液的制備
將80份環(huán)氧樹脂e-51、60份氯醚樹脂、0.06份對苯二酚和120份乙二醇丁醚、二乙二醇二甲醚、丁醇按質(zhì)量比1：1：0.3組成的混合溶劑加入圓底四口燒瓶中，加熱并攪拌，升溫到105℃左右且環(huán)氧樹脂完全溶解時，以2滴/s的速度滴加80份丙烯酸酯單體（丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-羥基丙酯按質(zhì)量比1:8：9：5：3組成的混合單體）、10份二乙二醇二丙烯酸酯混合溶液，滴加完畢后，升溫至117℃左右反應，攪拌下恒溫4h，停止加熱，待溫度降到45℃，調(diào)節(jié)ph值為7，加入去離子水并快速攪拌，恒溫1h，經(jīng)減壓去除溶劑，即得水性防腐涂料用水性樹脂。
（2）、水性防腐涂料的制備
按照配方，在控制轉(zhuǎn)速1500-2500r/min的高速分散機中加入5份潤濕劑、0.05份流平劑、0.5份消泡劑、30份緩蝕劑與30份顏填料，將70份步驟（1）所得水性樹脂乳液加入到gfj-0.4型高速分散機（上海新諾儀器設備有限公司）中，在600r/min攪拌下加入5份潤濕劑、0.05份流平劑、0.5份消泡劑、3份增稠劑、5份成膜助劑與40份去離子水，在600r/min轉(zhuǎn)速下分散15min，將轉(zhuǎn)速降至300r/min，加入40份親水改性脂肪族聚異氰酸酯固化劑和1.0份催化劑，分散5min，混合均勻后經(jīng)gs450小型振動篩（萊州市景泰化工機械廠）過濾，所得的濾液再經(jīng)濃度為28%的氨水調(diào)ph值為7-8，即到水性防腐涂料。
對該涂膜進行了耐酸性和耐堿性測試，耐酸性（96h）按照gb/t1763-1989進行檢測，涂膜外觀無變化；耐堿性（96h）按照gb/t1763-1989進行檢測，涂膜外觀無變化。并對涂層的老化性能進行了評價，按gb/t9277進行，涂層經(jīng)500h人工加速老化試驗后，保光率大于83%，涂層不起泡、不剝落、無裂紋。
綜上所述本發(fā)明所得的水性防腐涂料具有長效耐候性，對該涂膜進行了耐酸性和耐堿性測試，耐酸性（96h）按照gb/t1763-1989進行檢測，涂膜外觀無變化；耐堿性（96h）按照gb/t1763-1989進行檢測，涂膜外觀無變化。并對涂層的老化性能進行了評價，按gb/t9277進行，涂層經(jīng)500h人工加速老化試驗后，保光率大于83%，涂層不起泡、不剝落、無裂紋。
所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術方案所作的任何等效變換，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。