一种锌基合金用双树脂水性涂料及制备方法

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1.本发明涉及环保涂料技术领域，特别涉及一种锌基合金用双树脂水性涂料及制备方法。
技术背景
2.由于环境保护法的制定和人们环境保护意识的加强，传统有机涂料因含有大量的有机溶剂和重金属成分而被限制使用，这使得水性涂料发展迅速，特别是近年来随着可持续发展战略的大力提倡，耐蚀环保型涂料在使用过程中不仅被要求具有稳定高效的性能以及简单易行的使用条件，而且在开发应用过程中要符合绿化学的要求。
3.凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。涂料一般由树脂、溶剂、填料以及包括乳化剂、成膜助剂、增稠剂、消泡剂、流平剂等在内的添加剂组成。目前，我国环保型水性涂料以水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料为主，其中水性聚氨酯涂料耐磨、易清理，但是其耐水性和耐溶剂性不佳；而水性丙烯酸涂料有耐酸碱、安全环保、廉价、防腐蚀等优势，但是其热稳定性、耐蚀性及机械性能不佳。总的来说单树脂水性涂料的部分性能差，因此面对恶劣的环境表现较差仍待优化。
4.为了提升水性涂料的综合性能和使用寿命，双树脂交联固化是最理想的解决方案。但两种树脂成分不同，在固化过程中交联反应生成的组织结构差异较大，两者混合使用易出现分布不均的问题，因此二者一般不混用或者分层成膜使用，特别是在锌基合金表面，由于涂层通常较薄，两种树脂的混合不均溶液造成涂层的结构差异，从而影响对基材的保护性能。
5.水性涂料交联固化反应为：
6.(1)胺基、酰胺基和醛基等基团帮助丙烯酸树脂交联；
7.(2)聚氨酯树脂因异氰酸根和聚酯(醚)多元醇反应生成氨基甲酸酯而交联；
8.(3)环氧基与脂肪族伯胺加成开环生成羧基和-nho与水反应生成脲键。

技术实现要素：

9.本发明的目的在于针对锌基合金用薄层水性涂料，通过复合树脂和缓蚀剂的添加，克服其综合性能尤其是耐蚀性能的不足，而提供了一种锌基合金用双树脂水性涂料；本发明的另一目的是提供上述锌基合金用双树脂水性涂料的制备方法。
10.为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种锌基合金用双树脂水性涂料，其特征在于，按重量份计，由以下组分制成：8～15份丙烯酸树脂、15～45份聚氨酯树脂、6～10份填料、3～7份改性剂、30～50份溶剂、1～3份乳化剂、0.5～2份消泡剂、2～5份增稠剂、1～3份分散剂、0.5～2份缓蚀剂、0.1～0.5份ph调节剂。
11.优选所述树脂为丙烯酸&聚氨酯复合树脂，比例为1:1～1:5；所述的改性剂为硬脂酸盐、十二烷基吡啶盐酸盐、乙二胺、kh560或kh570中的至少一种；填料为高岭土、滑石粉、云母粉或纳米sio2的至少一种；乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、op-10或吐
温80的至少一种；消泡剂为聚二甲基硅氧烷、脂肪醇聚氧乙烯醚或1-辛醇的至少一种；增稠剂为聚醚型聚氨酯；分散剂为非离子型分散剂；溶剂为纯水(去离子水)；缓蚀剂为碳酸钙、磷酸锌、钼酸钠、钨酸钠、苯并咪唑、5-甲基苯并三氮唑或2-巯基苯并咪唑中的一种或多种；ph调节剂为三乙胺。
12.本发明还提供了一种制备上述的锌基合金用双树脂水性涂料的方法，其具体步骤如下：
13.(1)向6～10份填料中加入3～7份改性剂和10～20份纯水，搅拌制备得到改性填料分散液备用；
14.(2)边搅拌边向改性填料分散液中依次加入8～15份丙烯酸树脂、15～45份聚氨酯树脂、20～30份纯水、1～3份乳化剂、0.5～2份消泡剂、2～5份增稠剂、1～3份分散剂、0.5～2份缓蚀剂，最后加入0.1～0.5份ph调节剂，继续搅拌10～45min后超声2～10min，得到双树脂水性涂料。
15.优选步骤(1)中所述的搅拌速率为300～800rpm；搅拌时间为5～15min。
16.优选加入ph调节剂后调节ph为6.5～7.5。
17.上述的锌基合金为镀锌钢、镀锌铝钢、镀锌钛钢或镀锌镁钢等。
18.有益效果：
19.本发明在涂料制备过程中，以丙烯酸树脂和聚氨酯树脂以一定比例混合作为涂料主体，掺以缓蚀剂及其他成膜助剂制备了涂料。本发明协同聚氨酯和丙烯酸树脂的优点，制备的涂料可以根据基体选用缓蚀剂，涂膜在介质渗入的过程中，缓蚀剂结合介质在集体表面成膜的过程先于介质接触基体产生腐蚀，填补活性点从而实现基体的保护和寿命的延长。
附图说明
20.图1是对比案例、实施案例1、2和3获得的涂料阻抗图；
21.图2是对比案例、实施案例1、2和3获得的涂料3％nacl溶液浸泡腐蚀面积变化图。
具体实施方式
22.对比案例
23.分别滴加适量商品化硅烷改性水性涂料a和水性聚氨酯涂料b至镀锌钢表面，使用美国3#rds涂布棒辊涂去除多余涂料，制备得到厚度1.3
±
0.1μm的涂层，高温使表面达到135℃树脂交联反应涂料固化。商品化硅烷改性水性涂料a和水性聚氨酯涂料b在中性盐雾实验中的老化情况见图1，其电化学阻抗见图2，其他性能见表1。
24.实施案例1
25.(1)向6份填料高岭土中加入3份改性剂十二烷基吡啶盐酸盐和10份纯水，室温300rpm搅拌5min，制备得到改性填料分散液备用；
26.(2)边搅拌边向改性填料分散液中依次加入15份阴离子型丙烯酸树脂、15份阴离子脂肪型聚氨酯树脂、20份纯水、1份乳化剂十二烷基苯磺酸钠、0.5份消泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚、2份聚醚型聚氨酯增稠剂、1份非离子型分散剂、0.5份缓蚀剂钼酸钠，最后加入0.1份三乙胺调节ph为6.5，继续搅拌15min后超声2min，得到双树脂水性涂料ⅰ。
27.(3)滴加适量涂料ⅰ至镀锌钢表面，使用美国3#rds涂布棒辊涂去除多余涂料，制备得到厚度1.3
±
0.1μm的涂层，在室温下静置固化。涂料ⅰ在3％nacl盐水中老化情况见图1，电化学阻抗见图2，其他性能见表1。
28.实施案例2
29.(1)向7份填料纳米sio2中加入4份硅烷改性剂kh560和15份纯水，室温500rpm搅拌10min制备得到改性填料分散液备用；
30.(2)边搅拌边向改性填料分散液中依次加入11份阴离子型丙烯酸树脂、33份阴离子脂肪型聚氨酯树脂、20份纯水、1.96份op-10乳化剂、0.98份1-辛醇消泡剂、2.94份聚醚型聚氨酯增稠剂、1.96份非离子型分散剂、1.96份2-巯基苯并咪唑缓蚀剂，最后加入0.2份三乙胺调节ph为7，继续搅拌15min后超声5min，得到双树脂水性涂料ⅱ。
31.(3)滴加适量复合涂料ⅱ至镀锌铝钢试片，使用美国3#rds涂布棒辊涂去除多余涂料，制备得到厚度1.3
±
0.1μm的涂层，在室温下静置固化。复合涂料ⅱ在3％nacl盐水中老化情况见图1，电化学阻抗见图2，其他性能见表1。
32.实施案例3
33.(1)向10份填料滑石粉中加入7份改性剂kh570和20份纯水，室温800rpm搅拌15min，制备得到改性填料分散液备用；
34.(2)边搅拌边向改性填料分散液中依次加入8份阴离子型丙烯酸树脂、40份阴离子脂肪型聚氨酯树脂、30份纯水、3份乳化剂吐温80、2份消泡剂聚二甲基硅氧烷、5份聚醚型聚氨酯增稠剂、3份非离子型分散剂、2份缓蚀剂磷酸锌，最后加入0.5份三乙胺调节ph为7.5，继续搅拌45min后超声10min，得到双树脂水性涂料ⅲ。
35.(3)滴加适量复合涂料ⅲ至镀锌钛钢表面，使用美国3#rds涂布棒辊涂去除多余涂料，制备得到厚度1.3
±
0.1μm的涂层，在室温下静置固化。涂料ⅲ在3％nacl盐水中老化情况见图1，电化学阻抗见图2，其他性能见表1。
36.表1是对比案例、实施案例1、2和3获得的涂料性能的对比表。按照gb/t6461-2002《金属基体上金属和其他无极覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级》对涂料试样耐蚀性进行评级，评级ra越高腐蚀面积越小。附着力测试根据gb/t 9286-1998《漆和清漆漆膜的划格试验》进行，评级越低附着力越佳，最低为0级。通过sc-80c全自动差仪测量处理前后的试片差值决定涂料其他性能差异，每个试样取3个测量点，差值δe*
ab
小于3合格。耐酸、碱性：将涂料试样在常温条件下浸泡在0.1wt％naoh和0.1wt％hcl溶液中1h。耐中性脱脂性：将涂料试样常温条件下浸泡在脱脂剂中2min。耐溶剂性：80％乙醇擦拭20次。耐高温黄变性：鼓风电热箱200℃保持20min。
37.表1
38.

技术特征：

1.一种锌基合金用双树脂水性涂料，其特征在于，按重量份计，由以下组分制成：8～15份丙烯酸树脂、15～45份聚氨酯树脂、6～10份填料、3～7份改性剂、30～50份溶剂、1～3份乳化剂、0.5～2份消泡剂、2～5份增稠剂、1～3份分散剂、0.5～2份缓蚀剂、0.1～0.5份ph调节剂。2.根据权利1所述的一种锌基合金用双树脂水性涂料，其特征在于所述的改性剂为硬脂酸盐、十二烷基吡啶盐酸盐、乙二胺、kh560或kh570中的至少一种；填料为高岭土、滑石粉、云母粉或纳米sio2的至少一种；乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、op-10或吐温80的至少一种；消泡剂为聚二甲基硅氧烷、脂肪醇聚氧乙烯醚或1-辛醇的至少一种；增稠剂为聚醚型聚氨酯；分散剂为非离子型分散剂；溶剂为去离子水；缓蚀剂为碳酸钙、磷酸锌、钼酸钠、钨酸钠、苯并咪唑、5-甲基苯并三氮唑或2-巯基苯并咪唑中的一种或多种；ph调节剂为三乙胺。3.一种制备如权利要求1所述的锌基合金用双树脂水性涂料的方法，其具体步骤如下：(1)向6～10份填料中加入3～7份改性剂和10～20份纯水，搅拌制备得到改性填料分散液备用；(2)边搅拌边向改性填料分散液中依次加入8～15份丙烯酸树脂、15～45份聚氨酯树脂、20～30份纯水、1～3份乳化剂、0.5～2份消泡剂、2～5份增稠剂、1～3份分散剂、0.5～2份缓蚀剂，最后加入0.1～0.5份ph调节剂，继续搅拌10～45min后超声2～10min，得到双树脂水性涂料。4.根据权利3所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的搅拌速率为300～800rpm；搅拌时间为5～15min。5.根据权利3所述的方法，其特征在于：加入ph调节剂后调节ph为6.5～7.5。6.根据权利3所述的方法，其特征在于：锌基合金为镀锌钢、镀锌铝钢、镀锌钛钢或镀锌镁钢。

技术总结

本发明公开了一种锌基合金用双树脂水性涂料及制备方法，其特征在于，按重量份计，由以下组分制成：8～15份丙烯酸树脂、15～45份聚氨酯树脂、6～10份填料、3～7份改性剂、30～50份溶剂、1～3份乳化剂、0.5～2份消泡剂、2～5份增稠剂、1～3份分散剂、0.5～2份缓蚀剂、0.1～0.5份pH调节剂。本发明提供的水性涂料对比目前商品化的水性涂料，兼顾两种树脂的优点，固化成膜后疏水性好，结合力强，防护性能优，使用寿命远超商品化涂料，是一种各方面性能优异的环保涂料。涂料。涂料。