一种金属防护涂料及其制备方法与流程

本发明涉及一种金属防护涂料及其制备方法，属于防护涂料技术领域。

背景技术：

金属材料广泛应用于建筑、交通、国防等各个领域，但是金属在使用的过程中容易与周围环境发生化学作用使得金属发生腐蚀，腐蚀是一个日益严重的问题，每年由于金属腐蚀使得全球造成极大的资源浪费。为了解决这一问题，金属基体的防护得到了广泛的研究，其中环氧树脂涂料越来越受到金属防护的重视。

环氧树脂涂料有油性环氧树脂涂料和水性环氧树脂涂料两种，由于油性环氧树脂涂料会污染环境，对人体有害，环保友好型的水性环氧树脂涂料逐渐发展起来，但是但在实际应用中水性环氧涂层也存在一定的不足：粘结性低、韧性低、弱抗热性，同时长时间受到水浸泡或高温烘烤，涂层出现起泡甚至开裂、脱落，使涂层耐水、耐腐蚀的下降，对金属的防护性能低。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种金属防护涂料，具有良好的机械性能，粘结性、韧性、耐热性良好，经长时间受到水浸泡或高温烘烤，涂层耐水、耐腐蚀的良好，提高其对金属的防护性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种金属防护涂料，包括以下重量份数配比的原料：水性环氧树脂60～90份、丙烯酸树脂乳液20～35份、聚氨酯树脂10～15份、去离子水15～25份、脂肪酸的三甘油酯5～10份、有机改性磷酸锆2～3.5份、硬脂酸锌1～3.5份，有机硅消泡剂0.2～0.8份；

该金属防护涂料的通过以下方法制备：将水性环氧树脂加入去离子水中，搅拌、加热，加入丙烯酸树脂乳液经微波处理，得到涂料基液；将脂肪酸的三甘油酯加入涂料基液中，搅拌、加热，加入聚氨酯树脂，经微波处理后加入有机改性磷酸锆、硬脂酸锌，混合均匀，得到涂料乳化液；将有机硅消泡剂加入涂料乳化液中，混合均匀，降温后高速搅拌，得到金属防护涂料。

其中，所述金属防护涂料，包括以下重量份数配比的原料：水性环氧树脂80份、丙烯酸树脂乳液28份、聚氨酯树脂12份、去离子水20份、脂肪酸的三甘油酯8份、有机改性磷酸锆3份、硬脂酸锌2.5份，有机硅消泡剂0.5份。

其中，所述有机改性磷酸锆的制备：将γ-磷酸锆5份加入去离子水100份中，在转速800～1200r/min的条件下搅拌分散6～7h，后搅拌加热温度至35～40℃，加入低分子量的聚醚胺4份，反应10～12h，过滤、洗涤，在温度55～65℃条件下干燥，得到有机改性磷酸锆。

其中，所述有机硅消泡剂的制备：将二甲基硅油12份、亚麻酸4份混合，在转速1000～1500r/min的条件下搅拌混合均匀后加温至75～85℃，并充入氮气保护，加入纳米二氧化硅0.7份，搅拌20～30min，加入5.5份聚醚硅油，在转速1500～2000r/min的条件下搅拌30～35min，再降低温度至40～45℃，在转速1000～1500r/min的条件下搅拌10～15min，再加热温度至55～65℃，在搅拌5～10min内加入甘草酸铵0.3份，降低温度至30～35℃，在转速1000～1500r/min的条件下搅拌15～20min，得到有机硅消泡剂。

本发明一种金属防护涂料的制备方法，具体包括以下步骤：

s1、将水性环氧树脂、聚氨酯树脂、硬脂酸锌、有机改性磷酸锆分别通过超微粉碎机中进行超微粉碎，分别得到水性环氧树脂微粉、聚氨酯树脂微粉、硬脂酸锌微粉、有机改性磷酸锆微粉；

s2、向去离子水中加入水性环氧树脂微粉，在转速1500～2000r/min条件下搅拌30～35min，加热温度至55～65℃，加入丙烯酸树脂乳液，在微波下搅拌处理一段时间，得到涂料基液；

s3、将脂肪酸的三甘油酯加入涂料基液中，在转速2000～2500r/min条件下搅拌15～20min，加热温度至为65～75℃，加入聚氨酯树脂，在微波下搅拌处理一段时间，加入有机改性磷酸锆、硬脂酸锌，混合均匀，得到涂料乳化液；

s4、将有机硅消泡剂加入涂料乳化液中，混合均匀，降低温度至35～40℃，在转速3000～3500r/min条件下搅拌50～55min，得到金属防护涂料。

其中，所述步骤s2中的微波处理条件：在微波功率1000～1500w条件下搅拌处理40～45min。

其中，所述步骤s3中的微波处理条件：在微波功率700～1000w条件下搅拌处理30～35min。

本发明的有益效果：

1)本发明以水性环氧树脂、丙烯酸树脂乳液为该涂料的原料，并结合聚氨酯树脂，具有良好的机械性能，大大提高该涂料的粘结性、韧性、耐热性良好，提高涂层的耐水、耐腐蚀性能；将该涂料涂抹在金属制品上，涂层经长时间受到水浸泡或高温烘烤，涂层的没有起泡、裂开、脱落的现象，提高其对金属的防护性能。

2)本发明的有机硅消泡剂使用二甲基硅油、亚麻酸及聚醚硅油制备，稳定性好，消泡能力强，同时加入甘草酸铵，能够舒缓消泡剂的强疏水疏油性；添加在该涂料中，稳定好，涂层在长时间受到水浸泡或高温烘烤有效避免涂膜的起泡现象。

3)本发明使用聚醚胺与γ-磷酸锆反应，对γ-磷酸锆的功能化，得到有机改性磷酸锆，在该涂料中，稳定好，提高涂料的防腐性、耐磨性、抗击性，同时进一步增加涂料的耐热性、附着性。

4)本发明以水、脂肪酸的三甘油酯作为溶剂，环保，安全无毒，可以放心使用。

5)本发明的制备过程中采用微波处理，使水性环氧树脂、丙烯酸树脂乳液、聚氨酯树脂之间的结合更加稳定，提高涂料的致密性，进而提高涂料的耐水性、附着性、耐高温性等综合性能。

具体实施方式

为了对本发明作出更加清楚完整地说明，下面用具体实施例说明本发明，但并不是对发明的限制。

实施例1

有机改性磷酸锆的制备：将γ-磷酸锆5份加入去离子水100份中，在转速800～1200r/min的条件下搅拌分散6～7h，后搅拌加热温度至35～40℃，加入低分子量的聚醚胺4份，反应10～12h，过滤、洗涤，在温度55～65℃条件下干燥，得到有机改性磷酸锆。

实施例2

有机硅消泡剂的制备：将二甲基硅油12份、亚麻酸4份混合，在转速1000～1500r/min的条件下搅拌混合均匀后加温至75～85℃，并充入氮气保护，加入纳米二氧化硅0.7份，搅拌20～30min，加入5.5份聚醚硅油，在转速1500～2000r/min的条件下搅拌30～35min，再降低温度至40～45℃，在转速1000～1500r/min的条件下搅拌10～15min，再加热温度至55～65℃，在搅拌5～10min内加入甘草酸铵0.3份，降低温度至30～35℃，在转速1000～1500r/min的条件下搅拌15～20min，得到有机硅消泡剂。

实施例3

一种金属防护涂料，包括以下重量份数配比的原料：水性环氧树脂60份、丙烯酸树脂乳液20份、聚氨酯树脂10份、去离子水15份、脂肪酸的三甘油酯5份、有机改性磷酸锆2份、硬脂酸锌1份，有机硅消泡剂0.2份；其中，有机改性磷酸锆由实施例1制备得到，有机硅消泡剂由实施例2制备得到。

该涂料的制备：

s1、将水性环氧树脂、聚氨酯树脂、硬脂酸锌、有机改性磷酸锆分别通过超微粉碎机中进行超微粉碎，分别得到水性环氧树脂微粉、聚氨酯树脂微粉、硬脂酸锌微粉、有机改性磷酸锆微粉；

s2、向去离子水中加入水性环氧树脂微粉，在转速1500～2000r/min条件下搅拌30～35min，加热温度至55～65℃，加入丙烯酸树脂乳液，在微波功率1000～1500w条件下搅拌处理40～45min，得到涂料基液；

s3、将脂肪酸的三甘油酯加入涂料基液中，在转速2000～2500r/min条件下搅拌15～20min，加热温度至为65～75℃，加入聚氨酯树脂，在微波功率700～1000w条件下搅拌处理30～35min，加入有机改性磷酸锆、硬脂酸锌，混合均匀，得到涂料乳化液；

s4、将有机硅消泡剂加入涂料乳化液中，混合均匀，降低温度至35～40℃，在转速3000～3500r/min条件下搅拌50～55min，得到金属防护涂料。

经测试，该金属防护涂料的粘粘附着性、耐热性、防腐性、耐磨性、抗击性等机械性能良好。

实施例4

一种金属防护涂料，包括以下重量份数配比的原料：水性环氧树脂80份、丙烯酸树脂乳液28份、聚氨酯树脂12份、去离子水20份、脂肪酸的三甘油酯8份、有机改性磷酸锆3份、硬脂酸锌2.5份，有机硅消泡剂0.5份；其中，有机改性磷酸锆由实施例1制备得到，有机硅消泡剂由实施例2制备得到。

其制备过程与实施例3的制备过程相同。

经测试，该金属防护涂料的粘粘附着性、耐热性、防腐性、耐磨性、抗击性等机械性能良好。

实施例5

一种金属防护涂料，包括以下重量份数配比的原料：水性环氧树脂90份、丙烯酸树脂乳液35份、聚氨酯树脂15份、去离子水25份、脂肪酸的三甘油酯10份、有机改性磷酸锆3.5份、硬脂酸锌3.5份，有机硅消泡剂0.8份其中，有机改性磷酸锆由实施例1制备得到，有机硅消泡剂由实施例2制备得到。

其制备过程与实施例3的制备过程相同。

经测试，该金属防护涂料的粘粘附着性、耐热性、防腐性、耐磨性、抗击性等机械性能良好。

实施例6

取六根金属管道，其中，两根金属管道用实施例3制备的金属防护涂料进行涂抹、两根金属管道用实施例4制备的金属防护涂料进行涂抹、两根金属管道用实施例5制备的金属防护涂料进行涂抹，再放入温度45～60℃的条件下的烘房内进行烘干成膜，然后降至室温。

用实施例3制备的金属防护涂料涂抹的两根金属管道，一根金属管道放置水中浸泡30d、一根金属管道放置温度为250～300℃的高温室内7d；用实施例4制备的金属防护涂料涂抹的两根金属管道，一根金属管道放置水中浸泡30d、一根金属管道放置温度为250～300℃的高温室内7d；用实施例4制备的金属防护涂料涂抹的两根金属管道，一根金属管道放置水中浸泡30d、一根金属管道放置温度为250～300℃的高温室内7d；然后分别取出，对六个金属管道进行观察测试，没有涂层的没有起泡、裂开、脱落的现象，再在室温空气中放置7d、15d、30d，观察，六个金属管道没有出现腐蚀现象，该涂料对金属具有很好的防护性能。

本发明制备的金属防护涂料具有良好的机械性能，大大提高该涂料的粘结性、韧性、耐热性良好，提高涂层的耐水、耐腐蚀性能；将该涂料涂抹在金属制品上，涂层经长时间受到水浸泡或高温烘烤，涂层的没有起泡、裂开、脱落的现象，提高其对金属的防护性能。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

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