一种氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆及其制备方法与流程

2021-02-02 19:02:55|

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本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆及其制备方法。

背景技术：

随着目前经济高速发展，海上船舶用金属材料的耐腐蚀现象越来越引起关注，由于长时间处于恶劣的工作环境，船舶金属材料用耐热、防腐措施不可避免；腐蚀防护是通过不同的技术来实现的，在优化工艺成本、工艺性能和腐蚀效果的同时，选择正确的腐蚀防护技术至关重要，涂层是目前使用的预防、减少或控制腐蚀的方法中最常用的一种，各种各样的涂层材料和涂层工艺适用于不同的条件和应用领域；

醇酸树脂既可配制单组分自干漆，也可以配制双组份自干漆或烘干漆。其单体来源丰富、价格低、品种多、配方变化大、工艺简单、混溶性好、对颜料、填料的润湿性和分散性好，受石油价格波动不大、具有独一无二的价格优势，符合可持续发展的社会要求；随着社会对环境保护、生产安全的意识逐渐提高，水性漆正在被应用到社会的各个领域。用水替代涂料中的挥发性的有机溶剂在安全、成本、毒性以及环境污染方面具有绝对的优势；醇酸树脂是一种重要的涂料用树脂，其单体来源丰富、价格低、品种多、配方变化大、方便化学改性且性能好，但由于醇酸树脂结构中只含有c-c、c-o键，键能较低，所以醇酸涂料存在涂膜的干燥缓慢、硬度低、耐水性差、户外耐候性差等明显的缺点，因此为了进一步拓宽醇酸树脂的使用范围就必须对其进行改性。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提出了一种氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆，按重量份计包括：

氟硅改性醇酸树脂30-60份、水性磷酸锌4-10份、分散剂0.3-0.5份、消泡剂0.4-0.8份、抑泡剂0.2-0.3份、润湿剂0.25-0.4份、中和剂1.2-4.5份、流平剂0.5-3.5份、防闪锈剂0.25-0.35份、防腐剂0.1-0.3份、水性催干剂0.5-1.5份、去离子水65-100份；

所述的氟硅改性醇酸树脂按重量份计包括：不饱和脂肪酸15-30份、邻苯二甲酸酐10-15份、三羟甲基丙烷10-16份、乙二醇6-10份、氟硅聚合物15-25份、偏苯三酸酐10-20份、中和剂3-6份、助溶剂15-45份；

所述的氟硅改性醇酸树脂通过以下步骤方法得到：将氟硅聚合物、不饱和脂肪酸、邻苯二甲酸酐、三羟甲基丙烷、乙二醇加入到反应釜中，氮气氛条件下加热升温至140-160℃,1h后升温至200-210℃，保温约2h后继续升温至210-220℃，反应至物料酸值为5-10mgkoh/g后，降温至70-90℃后分别加入中和剂和助溶剂，搅拌均匀得到所述氟硅改性醇酸树脂。

优选地，所述的氟硅聚合物通过以下步骤方法得到：在反应釜中加入去离子水，依次加入乙烯基三乙氧基硅烷、氟烯类单体、丙烯酸羟丙酯，搅拌条件下形成乳化液，然后加入硝酸铈铵水溶液，氮气氛，温度为60-85℃条件下反应4-6h后，过滤干燥后得到所述氟硅聚合物；其中，乙烯基三乙氧基硅烷、氟烯类单体、丙烯酸羟丙酯和硝酸铈铵的质量比为1:(0.08-0.12):(0.11-0.16):(0004-0.009)。

优选地，所述的不饱和脂肪酸为蓖麻油脂肪酸、大豆油脂肪酸、葵花油脂肪酸、亚麻油脂肪酸中的一种或两种。

优选地，所述的水性催干剂水性催干剂为octa-soligen421aqua、所述的防腐剂选择aa146型防腐剂、所述的消泡剂为mo2111ag。

优选地，所述的氟烯类单体为全氟烷基乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯中的任意一种。

一种氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆的制备方法，按以下步骤进行：

(1)在反应釜中加入去离子水，然后将中和剂、抑泡剂、防闪锈剂、防腐剂加至反应釜中，400-600rpm搅拌5-10min；

(2)按顺序加入氟硅改性醇酸树脂、水性磷酸锌、润湿剂、分散剂、流平剂、水性催干剂，边搅拌边加入消泡剂，600-800rpm搅拌10-15min，过研磨机至细度小于20μm，得到所述氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆。

有益效果：

有机硅树脂中si-o键具有较高的键能，具有较高的热稳定性，耐热性能远远高于一般的有机树脂，而且具有低的表面张力、表面能以及成膜能力较强，本发明将有机硅树脂、有机氟树脂复合和丙烯酸羟丙酯进行共聚，引入低表面能的氟单体，其中，硅氟协同作用对涂膜疏水性的提高效果优于氟、硅单独作用的结果，具备较低的表面能，而且具有良好的耐化学溶剂性能；丙烯酸羟丙酯的羟基可以参与到后续的醇酸树脂合成过程，氟硅聚合物与醇酸树脂之间部分以化学键交联在一起，形成化学结构上的“分散”，使得氟硅聚合物与醇酸树脂的界面结合性好，赋予涂料以较好的表面疏水性和耐化学介质腐蚀性，而且涂料无环境污染、voc含量较低，可以应用于海洋重防腐领域。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆，按重量份计包括：氟硅改性醇酸树脂46份、水性磷酸锌7份、分散剂0.4份、消泡剂0.6份、抑泡剂0.3份、润湿剂0.4份、中和剂1.5份、流平剂1.5份、防闪锈剂0.30份、防腐剂0.2份、水性催干剂1.2份、去离子水80份；

所述的氟硅改性醇酸树脂按重量份计包括：不饱和脂肪酸22份、邻苯二甲酸酐12份、三羟甲基丙烷14份、乙二醇7份、氟硅聚合物18份、偏苯三酸酐13份、中和剂3份、助溶剂35份；

一种氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆的制备方法，按以下步骤进行：

(1)氟硅聚合物的制备：在反应釜中加入去离子水，依次加入乙烯基三乙氧基硅烷、氟烯类单体、丙烯酸羟丙酯，搅拌条件下形成乳化液，然后加入硝酸铈铵水溶液，氮气氛，温度为75℃条件下反应5h后，过滤干燥后得到所述氟硅聚合物；其中，乙烯基三乙氧基硅烷、氟烯类单体、丙烯酸羟丙酯和硝酸铈铵的质量比为1:0.11:0.14:0.006；

(2)氟硅改性醇酸树脂的制备：将氟硅聚合物、不饱和脂肪酸、邻苯二甲酸酐、三羟甲基丙烷、乙二醇加入到反应釜中，氮气氛条件下加热升温至140-160℃，1h后升温至200-210℃，保温约2h后继续升温至210-220℃，反应至物料酸值为5-10mgkoh/g后，降温至70-90℃后分别加入中和剂和助溶剂，搅拌均匀得到所述氟硅改性醇酸树脂；

(3)在反应釜中加入去离子水，然后将中和剂、抑泡剂、防闪锈剂、防腐剂加至反应釜中，600rpm搅拌10min；

(4)按顺序加入氟硅改性醇酸树脂、水性磷酸锌、润湿剂、分散剂、流平剂、水性催干剂，边搅拌边加入消泡剂，700rpm搅拌12min，过研磨机至细度小于20μm，得到所述氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆。

实施例2

一种氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆，按重量份计包括：氟硅改性醇酸树脂55份、水性磷酸锌8份、分散剂0.3份、消泡剂0.8份、抑泡剂0.2份、润湿剂0.4份、中和剂3.5份、流平剂2.2份、防闪锈剂0.28份、防腐剂0.2份、水性催干剂1.2份、去离子水79份；

所述的氟硅改性醇酸树脂按重量份计包括：不饱和脂肪酸18份、邻苯二甲酸酐13份、三羟甲基丙烷16份、乙二醇8份、氟硅聚合物22份、偏苯三酸酐17份、中和剂4份、助溶剂32份；

一种氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆的制备方法，按以下步骤进行：

(1)氟硅聚合物的制备：在反应釜中加入去离子水，依次加入乙烯基三乙氧基硅烷、氟烯类单体、丙烯酸羟丙酯，搅拌条件下形成乳化液，然后加入硝酸铈铵水溶液，氮气氛，温度为80℃条件下反应4.5h后，过滤干燥后得到所述氟硅聚合物；其中，乙烯基三乙氧基硅烷、氟烯类单体、丙烯酸羟丙酯和硝酸铈铵的质量比为1:0.09:0.13:0008；

(3)在反应釜中加入去离子水，然后将中和剂、抑泡剂、防闪锈剂、防腐剂加至反应釜中，600rpm搅拌8min；

(4)按顺序加入氟硅改性醇酸树脂、水性磷酸锌、润湿剂、分散剂、流平剂、水性催干剂，边搅拌边加入消泡剂，800rpm搅拌15min，过研磨机至细度小于20μm，得到所述氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆。

实施例3

一种氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆，按重量份计包括：氟硅改性醇酸树脂55份、水性磷酸锌6份、分散剂0.5份、消泡剂0.7份、抑泡剂0.2份、润湿剂0.35份、中和剂3.8份、流平剂2.2份、防闪锈剂0.3份、防腐剂0.2份、水性催干剂1.4份、去离子水90份；

所述的氟硅改性醇酸树脂按重量份计包括：不饱和脂肪酸25份、邻苯二甲酸酐10份、三羟甲基丙烷12份、乙二醇8份、氟硅聚合物17份、偏苯三酸酐15份、中和剂4份、助溶剂16份；

一种氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆的制备方法，按以下步骤进行：

(1)氟硅聚合物的制备：在反应釜中加入去离子水，依次加入乙烯基三乙氧基硅烷、氟烯类单体、丙烯酸羟丙酯，搅拌条件下形成乳化液，然后加入硝酸铈铵水溶液，氮气氛，温度为85℃条件下反应4h后，过滤干燥后得到所述氟硅聚合物；其中，乙烯基三乙氧基硅烷、氟烯类单体、丙烯酸羟丙酯和硝酸铈铵的质量比为1:0.11:0.13:0004；

(3)在反应釜中加入去离子水，然后将中和剂、抑泡剂、防闪锈剂、防腐剂加至反应釜中，600rpm搅拌10min；

(4)按顺序加入氟硅改性醇酸树脂、水性磷酸锌、润湿剂、分散剂、流平剂、水性催干剂，边搅拌边加入消泡剂，800rpm搅拌10min，过研磨机至细度小于20μm，得到所述氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆。

实施例4

一种氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆，按重量份计包括：氟硅改性醇酸树脂44份、水性磷酸锌9份、分散剂0.5份、消泡剂0.7份、抑泡剂0.22份、润湿剂0.31份、中和剂3.7份、流平剂2.5份、防闪锈剂0.28份、防腐剂0.2份、水性催干剂1.3份、去离子水100份；

所述的氟硅改性醇酸树脂按重量份计包括：不饱和脂肪酸15份、邻苯二甲酸酐13份、三羟甲基丙烷13份、乙二醇7份、氟硅聚合物18份、偏苯三酸酐12份、中和剂5份、助溶剂20份；

一种氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆的制备方法，按以下步骤进行：

(1)氟硅聚合物的制备：在反应釜中加入去离子水，依次加入乙烯基三乙氧基硅烷、氟烯类单体、丙烯酸羟丙酯，搅拌条件下形成乳化液，然后加入硝酸铈铵水溶液，氮气氛，温度为75℃条件下反应6h后，过滤干燥后得到所述氟硅聚合物；其中，乙烯基三乙氧基硅烷、氟烯类单体、丙烯酸羟丙酯和硝酸铈铵的质量比为1:0.09:0.13:0.007；

(3)在反应釜中加入去离子水，然后将中和剂、抑泡剂、防闪锈剂、防腐剂加至反应釜中，600rpm搅拌5min；

性能测试

试验方法：将实施例1-4得到的氟硅改性醇酸水性重防腐环保漆采用去离子水进行稀释至喷涂粘度(30-40s，t-4杯)，底材采用马口铁片，将马口铁片进行磷化或打磨处理，马口铁片上厚度控制在20-30μm，待48小时完全实干后做综合性能测试，型式检验干板厚度控制在60-80μm，待7天完全实干后做型式检测；结果表1所示。

表1

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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