带水带锈涂料的研制
一种新型水性环保防锈涂料的研制
摘 要 ： 以苯 乙 烯 和 丙烯 酸 丁酯 作 为 主 要 单 体 ，甲基 丙 烯酸 及 甲基 丙 烯 酸 甲酯 作 为 必 要成 分 ，采 用 过 硫 酸 盐 作 引发 剂 ，￣ Ａ４ ｇＮ 作 用下 进 行 聚合 制得 苯 丙 乳 液 。通 过 正 交 实 验 和综 合 评 分 的 方 法 ，研 究 了 多 元 苯 丙 乳 液体 系 的 聚合 方 式 、共 聚单 体 、软 ／ 单 硬 体 配 比 、乳 化剂 用 量 、 引发 剂 用 量 和 聚 合 温 度 对乳 液性 能 的影 响 ，确 定 了 制 备 苯 丙 乳液 的 最佳 工 艺 参 数 ， 由其 配 制 的水 性 防 锈
Ｍ ａ ．２ ０７ ｒ ０
文章 编号 ：１ ７ — ９２ （ ０ ７ ０ —０ １ —０ ６３ ６０ ２０） １ ０９ ４
一
种 新 型水 性 环 保 防锈 涂 料 的研 制
姚致 远 ，黄 荣 荣
１ １ ４ （ ｌ 工 业 学 院 化 学 工 程 系 ，江 苏 常 州 ２ ３ ６ ） ａ苏
维普资讯
第１ ９卷 第 １ 期
２０ ０ ７年 ３月
江 苏 工 业 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｊ ＡＮＧＳ Ｐ Ｉ Ｕ ＯＬＹＴＥＣ ＮＩ Ｈ Ｃ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ
Ｖｏ１１ ．１ ． ９ Ｎｏ
ｓｓｍｅ ｔ ｈ ｆ ｅ ｃ ｆ ｏｙ ｒ ａｉｎｐ ｏｅ ｓ ｆ ｈ ｌ ｐｅｓｙｅ ｅ ａｒｌ ｍｕｓ ｎｓｓｅ ，ｍｏ ｏ ｅｓ ｎ ，ｔｅｉ ｌ ｎｅｏ ｌｍｅｉ ｔ ｒｃｓ ｅ ｎｕ ｐ ｚ ｏ ｏ ｔ ｍｕｔ ｌ ｔｒｎ ／ ｃｙｉ ｅ ｌｏ ｙ ｔｍ ｉ ｃ ｉ ｎ—
水性 环保 防锈 涂料 是 ９ Ｏ年 代 发 展起 来 的一 种 新 型涂料 ，其最 大 的特点 是 以水 为主 要溶 剂 ，替代 普 通油溶 剂涂料 中的二 甲苯 和溶 剂油 等 ，既降低 了 成 本 ，又避免有机 溶剂 挥发 造 成的环 境污 染和 对人 体 的伤 害 ，同 时还 具 有 防 火 、易 于 运 输 储 存 等 优 点 ，加之施 工简单 ，涂刷前 只须 除去 金属 表面 的浮 锈 ，即可直 接在有水 和少 量油 污条件 下施 工 ，是一
磷酸酯水性带锈防锈丙烯酸酯乳液的合成与性能
磷酸酯水性带锈防锈丙烯酸酯乳液的合成与性能张光华;徐凤【摘要】用没食子酸为原料合成了有机肟类铁锈转化剂,以五氧化二磷为磷酸化试剂合成了具有抗闪锈作用的磷酸酯功能单体,之后通过半连续种子乳液聚合法,将它们与丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯等混合制备了水性带锈防锈乳液.通过盐水浸泡试验和在不同pH条件的3.5％ NaCl溶液中的电化学测试考察了其涂膜对碳钢的保护作用.通过红外光谱仪、扫描电镜、能谱仪表征了锈蚀钢板、转锈剂干燥膜和水性带锈乳液固化膜,以讨论对锈的转化作用.结果显示,介质的pH越高,涂膜的耐蚀性越好.转锈剂可有效转化锈蚀.当转锈剂用量为配方总量的4％时,乳液的凝胶含量最少,涂膜耐盐水腐蚀时间最长,附着力1级,综合性能最好.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2017(036)002【总页数】7页(P69-74,后插1)【关键词】碳钢;水性带锈乳液;丙烯酸酯;转锈剂;没食子酸;磷酸酯;半连续种子乳液聚合;耐蚀性【作者】张光华;徐凤【作者单位】陕西科技大学化学与化工学院,教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西西安710021;陕西科技大学化学与化工学院,教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】TQ630.7First-author’s address:Key Laboratory of Auxiliary Chemistry and Technology for Chemical Industry, Ministry of Education, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, China面对高性能、绿色化的发展要求，水性防腐涂料成为主流[1]。
水性转化型防腐涂料可直接刷涂在有锈迹的基材表面，解决了大型钢材建筑除锈难的问题。
其中的转锈剂与锈蚀发生反应，能形成对基材有保护作用的配合物或螯合物[2]。
水性低VOC醇酸防腐涂料的研制
水性低VOC醇酸防腐涂料的研制摘要：以水性醇酸树脂为基料，添加适当的防锈颜填料及助剂，制备了一种水性低VOC醇酸防锈涂料，不添加助溶剂，低碳、环保；该涂料具有良好的机械性能、耐介质性能及防腐性能。
关键词：水性醇酸低VOC防腐涂料醇酸树脂涂料是涂料产品中最大产量的品种，具有优良的耐久性和保光保色性、适宜的硬度和柔韧性、极好的涂刷施工性，醇酸树脂涂料的产量占溶剂型涂料总产量的60%以上，在涂料行业中占有极其重要的地位。
但随着全球石油产品的价格暴涨及国家环保法规的日渐严格，涂料生产厂家和用户不仅对涂料对原料和产品的成本非常重视，也对涂料中的有机挥发物（VOC）含量尤为重视。
水性醇酸树脂涂料以水为溶剂，具有环保、安全、使用方便等特点，在世界发达国家迅速发展[1，2]，是一种具有广阔市场发展前景的环境友好型涂料。
一、试验部分1.主要原材料2.涂料制备工艺室温下，将水性醇酸树脂、颜填料、助剂和水按一定配比加入搅拌容器中，高速搅拌分散均匀，然后通过砂磨机研磨到规定要求，加入余下树脂和助剂，搅拌均匀，过滤包装。
3.实验室小型砂磨机（SB-0.4型），小型高速分散机（AE4-M型）、喷枪（R2型）二、结果与讨论1.防锈颜填料的选择水性防腐涂料对金属表面的防护主要通过两方面实现，一方面依靠水性树脂和片状填料形成致密的涂层以隔绝水份和氧气，一方面依靠防锈颜填料发生反应钝化金属表面减少铁锈的生成。
因成膜机理不同，水性树脂形成的涂层的致密性不及同类的溶剂型树脂形成的涂层，因此为了获得较好的防腐性能需要在防锈颜填料方面着手。
常用的含铅、铬登重金属具有优良的防锈性，但是有毒，因此其使用范围受到限制[1]。
从环保的角度出发，本文主要采用无毒环保型的磷酸盐系防锈颜料和惰性的氧化铁红防锈颜料。
在磷酸盐系防锈颜料中磷酸锌的使用最为广泛，磷酸锌在涂层内部缓慢离解为磷酸离子，缩合磷酸离子与金属表面反应，形成Me（金属）-Zn-P2O5这种组成复杂、致密而又具有牢固附着性的磷化膜使金属钝化[3]。
水性防腐涂料配方及生产工艺设计
水性防腐涂料配方及生产工艺设计专业：材料高分子姓名：***班级：B12011118一：概述水性防腐涂料在重防腐涂料领域方面的应用呈上升趋势，如基础建设，油气和电力行业，以及工业罐、船舶和化工行业等。
实际应用表明水性工业防腐蚀涂料可以在极端的条件下对钢材提供有效的保护。
由于水是他们是主要溶剂，水也可以用来清洗和稀释水性涂料，它们几乎没有溶剂味道，同时，使用水性涂料也可给用户带来较低的成本，如快干可以节省时间，低燃性可以降低保险费用，较少的室内通风可以减少能耗，以及不需要溶剂和清洗剂上的花费，使用单层涂层配套，可以省去停工时间和架设脚手架的费用等。
由于水自身的特点，水性树脂的缺点之一是在低温和相对湿度高时水分挥发慢。
由于水的表面张力高，因此配方中也必须引入一些助剂来改善漆膜对颜料和基料的湿润性。
这些助剂对漆膜的耐水性和渗透性有负面的影响，另外与溶剂型涂料相比，水性涂料的成膜性能对涂料性能的影响至关重要，这是因为它在0℃以下会结冰。
性涂料也可以用于重防腐保护，用水性涂料对重防腐保护时，基本上有两种途径可以实现，可以用纯水性涂料体系，也可以用水性涂料和溶剂型涂料混合体系。
混合体系通常用溶剂型涂料做底漆，中间漆和面漆则用水性涂料，但是也可以用水性涂料做底漆，溶剂型涂料做面漆进行配套。
二：发展前景及趋势防腐涂料已成为涂料领域的重要的生力军，防腐涂料发挥着越来越大的作用，发展前景可观。
但传统产品逐渐改进完善，新的产品不断研发问世，要适应防腐市场和环保法规发展中新的标准和要求，尚需积极进取，持续创新。
根据业内专家人士分析：现今防腐涂料价格明显呈上升趁势，这和对船舶涂料，海洋开发有关。
近几年国家一直在对地球十分之七的海洋加大投资力度，其中防腐涂料就是这一块中的一个突出点。
2007年以来，防腐涂料在国民经济建设中发挥了越来越重要的作用，物品国防腐蚀涂料市场出现了喜人的局面，其生产规模不断地扩大。
根据《中国防腐涂料行业产品市场发展状况与前景预测分析报告前瞻》显示，早在2010年，我国防腐涂料应用量就已超过300万吨，成为世界上防腐涂料产量和使用量第一的国家。
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(12) : 44～45.
检测项目 涂料外观
涂料稀释性
细度 涂膜外观 表干时间 实干时间 遮盖力
检测结果
检测标准
黑色均匀粘稠状液体
目测
混溶性好
≤40 μm 亮黑色
V (涂料 ) ζ V (二 甲苯 ) = 1ζ 2
GB 1724 - 79 目测
< 4h < 24 h < 80 g /m2
GB 1720 - 79 GB 1720 - 79 GB 1726 - 79
乙醇质量分数 / %
试验现象与结果
铁锈转化剂分散不均匀 ,导致铁锈转化不
16
连续 ,漆膜附着力较差
铁锈转化剂分散均匀 ,钢铁表面铁锈转化
20
完全 ,漆膜附着力较好
铁锈转化剂分散均匀 ,钢铁表面铁锈转化
24
完全 ,漆膜附着力好
铁锈转化剂分散均匀 ,钢铁表面铁锈转化
28
完全 ,漆膜附着力好
铁锈转化剂分散均匀 ,钢铁表面铁锈转化
3. 3 配套性能 本涂料可与大部分面漆配套使用 ,采用本涂料
作底漆 ,再分别涂硝基面漆 、醇酸磁漆 、丙烯酸面 漆 、聚氨酯面漆 、聚酯面漆以及环氧面漆 (因本转 化型带水带锈涂料是黑色 ,面漆主要采用相近色 漆 ) ,待漆膜干燥后 ,将其浸入 5% NaC l溶液中 90 d,均未出现咬底 、渗色 、脱落 、起泡等现象 ,说明本 涂料与其他面漆的配套性较好 。
根据基料的性质 ,选用了二甲苯和丁醇作溶 剂 ,两者按 1ζ 1 的体积比配成混合溶剂使用 。为 了使铁锈转化剂均匀地分散在带锈涂料中 ,选用了 乙醇作分散剂 。两者的影响见表 3和表 4。
15
5
< 24 漆膜附着力好 ,柔软适中
表 3 混合溶剂的影响
20
4
< 24 漆膜附着力好 ,柔软适中
混合溶剂
锈 ,并兼有防腐蚀功能 ,用于已锈蚀的金属表面 ,可 不经严格的除锈和表面处理直接涂装 ,这不仅大大 降低生产成本和劳动强度 ,而且还非常适用于难以 彻底表面处理的大型钢铁构件 ,如桥梁 、交通护栏 、 大型机械和设施 、钢铁门窗等直接涂装 ,深受用户 的欢迎 [ 1～6 ] 。目前 ,国内外带锈涂料有 3 种类型 : 一是利用漆料对疏松铁锈的湿润渗透作用将铁锈
2. 1 基料的影响和选择
本涂料选用的基料为环氧树脂 ( E 244)和沥青 清漆 ,环氧树脂具有良好的附着力 、耐酸碱性 、耐水 性和耐油性 ,但环氧树脂固化后脆性较大 ,在大气 环境下易发生早期破坏 ,为此选用沥青弥补 ,同时 对环氧树脂用磷酸进行改性生成环氧磷酸酯 ,进一 步强化其性能 ,沥青清漆本身具有优良的耐水性 、 防腐蚀性 ,其耐热性 、耐溶剂性较差 。这两种材料 配合 ,可发挥各自的优点 ,其含量影响见表 1 和表 2。各试验中 ,铁锈转化能力均较强 。
由表 3 和表 4 可知 : 溶剂质量分数应控制在 8% ～12% ,乙醇质量分数应控制在 20% ～28%为 佳。
2. 5 其他成分的作用和影响
为了提高漆膜的耐热性和耐化学腐蚀性 ,缩短 涂料在水膜上或水中施工的固化时间 ,加入了炭 黑 ,其用量控制在 2%左右 。炭黑用量小于 1% ,漆 膜有缩孔现象 ,表面有水汗 ;超过 3% ,由于炭黑吸 潮 ,漆膜发生膨胀而使附着力下降 。加入适量的渗 透剂 (采用具有较强渗透作用的表面活性剂 JFC 或 OP 210) ,加快铁锈转化剂向内层渗透 ,使内部铁 锈转化成无害的具有一定保护作用的配合物或螯 合物稳定下来 ,同时能使表面少量的油污乳化分散 其中 ,加入量约为 1% ,过多会影响漆膜的附着力 。 另外加入柠檬酸作配位剂 ,加快铁锈的转化速度 , 使其形成配合物或螯合物而稳定下来 ,其用量控制 在 1% ～2%。
[ 3 ] 胡文阁 ,彭 冰. 带锈涂料的应用及发展前景 [ J ]. 涂料工业 , 2001 (8) : 34～37.
[ 4 ] 吴小芳. 国内外带锈涂料的发展概况 [ J ]. 上海涂 料 , 2000 (1) : 28～30.
[ 5 ] 李 明. 水性综合型带锈涂料 [ J ]. 新型建筑材料 , 1998 (2) : 29～31.
后 ,在不断搅拌下升温至 60 ℃左右 ,并缓慢滴加铁
[收稿日期 ] 2005 08 30
锈转化剂 ,反应 1. 0～1. 5 h后 ,即得环氧磷酸脂 (A 组分 ) 。
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© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
柠檬酸
2% (工业级 )
钼酸钠 磷酸二氢钠 渗透剂 (JFC或 OP - 10) 炭黑 乙醇 助剂 (乙二醇 )
1% (工业级 ) 1% (工业级 ) 1% (工业级 ) 2% (工业级 ) 24% 含量 ≥95%
0. 5%
1. 2 制备工艺
将环氧树脂溶于溶剂与乙醇的混合溶剂中 ,加
入一定量的环烷酸盐作催化剂 ,搅拌至全部溶解
[ 6 ] 易 翔 ,郭贤烙 ,杨辉琼 ,等. 水性带锈涂料的研制 [ J ]. 电镀与涂饰 , 2002, 21 (2) : 25～27. [编辑 :段金弟 ]
附着力 (划格 ) 冲击强度
1 ～2 级 450 N ·cm
GB 1720 - 79 GB 1732 - 79
4 结 论
以改性环氧树脂为主要成膜物 、磷酸和鞣酸及 少量亚铁氰化钾为转化剂的带水带锈涂料 ,原料易 得 ,生产工艺简单 ,除锈效果好 ,漆膜附着力强 ,干 燥快 ,防腐蚀性能好 ,与面漆配套性能好 ,且涂料本 身性能稳定 ,达到了国家质量标准 ,能在潮湿环境 或水中施工并固化成膜 ,可广泛应用于钢铁材料及 构件的防腐蚀维护 、维修和保养 。
32
速度变慢 ,漆膜附着力下降
磷酸 、亚铁氰化钾和鞣酸 ,磷酸与铁锈反应生成磷
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带水带锈涂料的研制
2 结果与讨论
钝化作用 。在磷酸存在下 ,鞣酸容易与钢铁表面及 锈层中的铁离子作用生成鞣酸铁配合物 ,形成一种 良好的不溶性保护膜 ,抑制腐蚀过程 。为此 ,本研 究选用磷酸与鞣酸按体积比 3～4ζ 1的比例混配 , 加入 5%亚铁氰化钾复配铁锈转化剂 ,同时磷酸参 与环氧树脂的改性 ,生成环氧磷酸酯 ,能与铁离子 形成环氧磷酸铁螯合物 ,达到进一步保护基体的目 的 。铁锈转化剂用量控制在 32% ～40%为宜 。低 于 30% ,由于铁锈转化不完全 ,造成膜层附着力较
带水带锈涂料的研制
苏姣莲 , 肖 鑫 , 邓继勇 (湖南工程学院化学化工系 , 湖南 湘潭 411104)
[摘 要 ] 针对带水带锈涂料广阔的应用前景 ,以改性环氧树脂 、沥青 、铁锈转化剂 、配位体 、防 锈剂 、溶剂等为主要原料研制成功了一种转化型带水带锈涂料 ,优化的工艺配方 (质量分数 )为 : 18% 环氧树脂 , 6%沥青清漆 , 10%溶剂 [ V (丁醇 ) ζ V (二甲苯 ) = 1 ζ 1 ] , 35%铁锈转化剂 [ V (磷酸 ) ζ V (鞣酸 ) = 3～4ζ 1 ] , 2%柠檬酸 , 1%磷酸二氢钠 , 1%钼酸钠 , 1% OP 210, 2%炭黑 , 24%乙醇 , 0. 5%乙 二醇 。探讨了主要成分对铁锈转化能力及涂膜质量的影响 ,检测了涂料和涂膜性能 。结果表明 :该涂 料铁锈转化能力强 ,能带水带锈施工 ,各项性能良好 ,适用于钢铁件的防腐蚀处理 。
表 1 环氧树脂对漆膜质量的影响
环氧树脂 表干 实干 质量分数 / % 时间 / h 时间 / h
现象与结果
0
24
> 36 漆膜附着力差 ,有起泡现象
10
8
< 24 漆膜附着力较好 ,柔软适中
差 ;高于 40% ,铁锈转化完全 ,但其中过量的磷酸 会继续与铁基体反应 ,产生氢气 ,使漆膜起泡 。
2. 3 防锈剂的选择
1 带水带锈涂料的制备
1. 1 涂料配方
转化型带水带锈涂料的基础配方如下 (质量
分数 ) :
环氧树脂 ( E 244) 沥青清漆
18% (工业级 ) 6% (工业级 )
分隔开并将其包围的渗透型带锈涂料 ;二是利用活 性颜料的组合 ,通过缓慢水解产生的配位阴离子与
溶剂 (丁醇和二甲苯体积比 1ζ 1) 10% (工业级 )
[关键词 ] 带水带锈涂料 ; 铁锈转化剂 ; 改性环氧树脂 ; 钢铁防腐蚀 [中图分类号 ] TQ630. 1 [文献标识码 ] B [文章编号 ] 1001 - 1560 (2006) 01 - 0055 - 03
0 前 言
带锈涂料能将一般的铁锈转化成稳定的无害
在水膜或水中及少量油污的表面施工 ,可广泛应用 于钢铁材料及设备的防腐蚀 、维修和保养 。
3 性能检测
[参考文献 ]
3. 1 涂料与涂膜性能 两者性能见表 5。
[ 1 ] 战凤昌 ,李悦良. 专用涂料 [M ]. 北京 :化学工业出 版社 , 1994. 508～529.
[ 2 ] 谭臻意. 带油带水带锈涂料 [ J ]. 材料保护 , 1997, 30
表 5 涂料与涂膜性能检测结果
88Βιβλιοθήκη < 24 漆膜附着力好 ,柔软适中 ,耐水性好
10
> 16 > 36 漆膜附着力好 ,较柔软 ,耐水性好
从表 1和表 2可知 :环氧树脂质量分数控制在 15% ～20% ,沥青质量分数控制在 4% ～8%为宜 。
2. 2 铁锈转化剂的影响
铁锈转化剂与铁锈发生化学反应 ,使有害的铁 锈转化为无害或有用的配位物 。常用的转化剂有