[发明专利]水性除锈防锈纳米涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种水性除锈防锈纳米涂料及其制备方法。

背景技术

近年来,开发无毒、低污染的水性涂料、高固体分涂料已成为防腐涂料研究的主要方向。普通水性醇酸树脂和苯丙乳液所配制的水性铁红防腐涂料存在下列缺陷：干燥慢、耐盐水有锈点。在低温条件下，利用五氧化二磷作为磷酸化试剂与带双键的丙烯酸羟基酯制备了功能性的磷酸酯单体，并将制得的磷酸酯单体共聚到具有核壳结构的苯丙乳液中。因此，该行业急需解决合成功能性羟基磷酸酯单体与苯乙烯共聚，以水代替有机溶剂，使漆具有除锈、磷化与防锈等功能。.

采用相同的用量纳米CaCO₃代替钛白粉，是一种降低防腐涂料成本的有效途径。钛酸酯偶联剂湿法改性纳米CaCO₃，探索其最佳条件为：搅拌强度、改性时间、改性温度、改性剂用量。

乳胶漆的弊病如返粗、沉降、分层、浮色、发花等与润湿、分散、体系的pH值有关。颜填料颗粒在滑动面处产生的zeta电位，Zeta电位不是粒子界面的电位，只是吸附层外侧的电位，吸附层越厚，zeta电位就越低。每一种颜填料都有一个等电点，在某pH值时电荷为零或中性。通过实验寻找最佳的润湿剂、分散剂、体系的等电点是解决乳胶漆的弊病的关键。

虽然使用闪蚀抑制剂（如亚硝酸钠、苯甲酸钠和四硼酸钠）可以抑制闪蚀的产生。但这些盐有极好的水溶性，水溶性盐会增加干涂膜的水敏感性，因而会增加腐蚀产生的机会。

发明内容

为解决纳米粒子的团聚、涂料闪绣、聚沉的弊病、生产成本高等缺点，本发明涉及活性羟基磷酸酯的合成、偶联剂对纳米碳酸钙的改性、水性颜填料优化工艺、制备除锈、防锈一体化及稳定周期长涂料方法，解决涂料的闪绣、稳定性的问题。

本发明公开丙烯酸羟丙酯基磷酸酯的合成、改性苯丙乳液、提高附着力、防锈、稳定性。采用偶联剂对纳米CaCO₃改性的优化工艺、成功地解决了纳米颗粒的分散与稳定化问题。选择无毒、水溶解度小的颜填料进行磷化膜处理、通过实验选择合适的润湿剂、分散剂、pH值及胶体改性剂，工艺简单，产率高，原料易得，水为主要溶剂，降低生产成本，对环境友好，制备除锈、防锈一体化、耐水、耐盐雾、机械性能、耐洗刷涂料及稳定周期长的涂料。

本发明具体采用如下技术方案：

一种水性除锈防锈纳米涂料，涂料所用的树脂为丙烯酸羟丙酯基磷酸酯，丙烯酸羟丙酯基磷酸酯占聚合单体总量在3%～8%，丙烯酸羟丙酯基磷酸酯的单体其结构如下

一种水性除锈防锈纳米涂料，具体还包括如下质量百分含量的组分：改性苯丙乳液31-35%，粒径为30-80nm的纳米碳酸钙4-6%，消泡剂0.2-0.8%，分散剂0.6-0.8%，多功能助剂0.6-0.8%，胶体改性剂0.8-1%、填料21-26%、润湿剂0.2-0.8%、溶剂20-23%、增稠剂0.6-1.5%、成膜助剂0.8-1.5%、闪绣抑制剂1.4-1.6%。

其中：

1.丙烯酸羟丙酯基磷酸酯的合成

将0.3mol（39.0g）的丙烯酸羟丙基酯、0.3g对甲氧基苯酚和乙醇150ml加入到烧瓶中,搅拌均匀加热到40-50℃,缓慢加入0.1mol（14.2g）的P₂O₅到反应瓶,完毕后在70-80℃回流反应1h,每隔30min跟踪测试酸值的变化,继续反应1.5h左右,所得产品为酸值在306左右的浅蓝色粘稠液体,即为目标产物丙烯酸羟丙酯基磷酸酯。

2改性苯丙乳液的制备过程

合成配方

将溶剂加入带有回流冷凝管、机械搅拌器的四口反应瓶中，升温80℃使其回流。接着将全部单体的20％、引发剂混合均匀后的加入反应瓶，保温0.5h,滴加剩余单体液，耗时约3.5～4.0h。滴完后保温2h，其后加入追加引发剂液，继续保温2h。再升温到88℃左右熟化l h,降温至60℃，在充分搅拌下用2-氨基-2-甲基1-丙醇中和，在高剪切下激烈搅拌可制得改性苯丙乳液。