含芳香族固化剂的水性有机无机防腐涂料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含芳香族固化剂的水性有机无机防腐涂料及制备方法，其中芳香族固化剂的结构通式如下：

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于涂料领域，具体涉及一种水性有机无机杂化防腐涂料，特别涉及一种以芳香族化合物作为固化剂，具备高机械强度、高分散性、高耐蚀性的涂料。
技术介绍
腐蚀在人类生产生活造成的损失是惊人的，全球每年因腐蚀造成的经济损失达10000亿美元。我国由于腐蚀造成的经济损失每年高达3000亿人民币，如此巨大的国民经济损失，正迫切督促着防腐涂料业的发展。一般的防腐涂料由树脂，填料，助剂，有机溶剂组成。由于有机溶剂的存在，在施工和生产的过程中，容易造成挥发而污染环境，因此开发以水为溶剂的环保型涂料将成为当前和今后的重点。CN102746766B公布了一种在水性环氧树脂中加入硅溶胶提高耐蚀性的方法，大幅提高了耐盐雾时间。CN102719121A公布了一种在水性涂料中加入硅烷金属的方法，大幅提高了耐蚀性和附着力。在诸种水性涂料中，环氧水性涂料以耐腐蚀性好而引起人们的关注。目前使用的水性环氧涂料一般是以环氧酯或环氧树脂为骨架，将环氧树脂改性为可以自乳化的状态。改性方法中，一种是通过与环氧基反应引入亲水基团，这种方法会损失大量的环氧基，环氧树脂也会因此丧失良好的防腐性能；另外一种就是利用环氧树脂骨架上的羟基进行反应，生产环氧酯后引入亲水的极性基团，但是耐蚀性任然大幅下降。与溶剂型的环氧树脂不同，用于水性环氧树脂的固化剂，除了要水性环氧树脂有良好的相容性外，还要能够在水中乳化。通常采取可溶于水的有机含氮化合物作为固化剂，例如二乙烯三胺，但是因为相容性差，涂料会出现分层而影响涂层的物理与化学性能。因此，需要控制水性环氧树脂固化剂与环氧树脂之间的融合性能。水性涂料因为含水，在与金属接触尚未成膜的过程中，将加速金属的腐蚀，使金属的表面产生闪锈。因此，水性涂料要控制在干燥成膜过程中的闪锈问题。为解决这个问题，需要涂料能够迅速附着在金属表面，涂料成膜速度要快尽可能避免金属表面与空气的接触，涂料中的填料要能够与树脂很好的混合不能出现孔隙。为了满足上述要求，一般的做法是在涂料中添加能够起到快速成型的固化剂，常用的固化剂为具备大量活性氢的胺类固化剂，这种固化剂能够起到快速固化的效果，但是涂层往往较脆，强度不够高，且容易开裂。总的来说，采用水性环氧树脂制备的防腐涂料在附着力、防腐和耐化学性能上与油性环氧涂料还有相当的差距，其耐盐雾性能一般在500小时左右。因此，为了提高水性环氧树脂的耐蚀性，固化剂的选择与制备非常关键。
技术实现思路
解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种不仅具有高机械强度、高分散性和高稳定性，同时涂层固化速度快、强韧度高、耐盐雾性能好的水性涂料，本专利技术提供了一种含芳香族固化剂的水性有机无机杂化防腐涂料及制备方法。技术方案：一种含芳香族固化剂的水性有机无机杂化防腐涂料，按质量百分比由组分：水性环氧树脂43～62％，芳香族固化剂5～9％，成膜助剂2～4％，填料21～38％，缓蚀剂1～2％，偶联剂5～8％组成，其中所述芳香族固化剂的分子结构式如下：式中，m＝1～6。所述的含芳香族固化剂的水性有机无机杂化防腐涂料的制备方法，包含以下步骤：第1步，采用1,5-萘二胺作为原料，先与草酸进行脱水缩合，再加入氯化亚砜取代分子链末端羟基，最后与多元胺进行酰化反应，获得芳香族固化剂；第2步，将环氧树脂与二乙醇胺进行开环聚合，再用质子酸将产物中和成盐，得到环氧树脂的乳化剂，然后将乳化剂、环氧树脂、水进行混合，获得水性环氧树脂；第3步，称取填料后，在研磨机中研磨至粒径为0.1～3μm，将1/2质量的偶联剂与填料混合，加入填料质量20～30％的水，然后在常温下搅拌3～5h，搅拌均匀后放置于50～60℃的烘箱中保温干燥25～35h，获得偶联剂改性的填料；第4步，将水性环氧树脂、芳香族固化剂、成膜助剂、缓蚀剂、改性的填料和剩余的偶联剂混合，均匀搅拌5～7h，得到含有芳香族固化剂的水性有机无机杂化防腐涂料。优选的，第1步中获得芳香族固化剂的制备过程为：第一阶段，将原料1,5-萘二胺与草酸按照摩尔比为1:2，投入到水与N,N-二甲基甲酰胺等体积组成的环境溶液中，其中原料和环境溶液的质量比为1:5～7；在混合后的溶液中加入15～25％的二环己基碳二亚胺作为催化剂，升温至50～65℃搅拌10～12h；随后将溶液升温至135℃保温30～50min将二环己基碳二亚胺蒸发掉；第二阶段，将上一步反应产物投入到4～6倍质量的N,N-二甲基甲酰胺中，加入混合溶液质量15～25％的氯化亚砜，升温至35～45℃搅拌7～9h；随后将溶液升温至100℃保温40～70min将剩余的氯化亚砜蒸发掉；第三阶段，在上一步反应产物中，加入其质量10～15％的多元胺，在混合后的溶液中加入其质量5～10％的4-二甲氨基吡啶作为催化剂，升温至90～130℃搅拌20～35h；随后将溶液升温至175℃保温20～40min将4-二甲氨基吡啶蒸发掉，同时蒸发掉部分N,N-二甲基甲酰胺溶剂，获得浓缩的芳香族固化剂。优选的，所述水性环氧树脂为乳化剂、环氧树脂、水的混合物，其中每1份质量的乳化剂，需要5～7份的环氧树脂和2～3份的水进行混合。优选的，所述成膜助剂为乙二醇丁醚、乙醇、丁醇的混合物，其中每1份质量的乙二醇丁醚，需要7～10份的乙醇和3～5份的丁醇进行混合。优选的，所述填料为磷酸锌、钼酸锌、三聚磷酸铝、钛白粉、滑石粉的混合物，其中每1份质量的磷酸锌，需要3～5份的钼酸锌、2～4份的三聚磷酸铝、1～2份的钛白粉和1～2份的滑石粉进行混合。优选的，所述缓蚀剂为二壬基萘磺酸钡、十二烯基丁二酸、苯丙三氮唑的混合物，其中每1份质量的二壬基萘磺酸钡，需要2～4份十二烯基丁二酸和3～5份苯丙三氮唑进行混合。具体实施方式以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本专利技术的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。实施例1一种含芳香族固化剂的水性有机无机杂化防腐涂料，所述涂料是由组分按质量百分比：水性环氧树脂56％，芳香族固化剂8％，成膜助剂4％，填料25％，缓蚀剂1％，偶联剂6％组成。所述的含芳香族固化剂的水性有机无机杂化防腐涂料的制备方法，包含以下步骤：第1步，采用1,5-萘二胺作为原料，先与草酸进行脱水缩合，再加入氯化亚砜取代分子链末端羟基，最后与多元胺进行酰化反应，获得芳香族固化剂；第2步，将环氧树脂与二乙醇胺进行开环聚合，再用质子酸将产物中和成盐，得到环氧树脂的乳化剂，然后将乳化剂、环氧树脂、水进行混合，获得水性环氧树脂；第3步，称取填料后，在研磨机中研磨至粒径为0.1～3μm，将1/2质量的偶联剂与填料混合，加入填料质量20％的水，然后在常温下搅拌3h，搅拌均匀后放置于55℃的烘箱中保温干燥30h，获得偶联剂改性的填料；第4步，将水性环氧树脂、芳香族固化剂、成膜助剂、缓蚀剂、改性的填料和剩余的偶联剂混合，均匀搅拌5h，得到含芳香族固化剂的水性有机无机杂化防腐涂料。所述芳香族固化剂的制备过程如下：第一阶段，将原料1,5-萘二胺与草酸按照摩尔比为1:2，投入到水与N,N-二甲基甲酰胺等体积组成的环境溶液中，其中原料和环境溶液的质量比为1:5；在混合后的溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含芳香族固化剂的水性有机无机杂化防腐涂料，其特征在于，按质量百分比由组分：水性环氧树脂43～62％，芳香族固化剂5～9％，成膜助剂2～4％，填料21～38％，缓蚀剂1～2％，偶联剂5～8％组成，其中所述芳香族固化剂的分子结构式如下：式中，m＝1～6。

【技术特征摘要】
1.一种含芳香族固化剂的水性有机无机杂化防腐涂料，其特征在于，按质量百分比由组分：水性环氧树脂43～62％，芳香族固化剂5～9％，成膜助剂2～4％，填料21～38％，缓蚀剂1～2％，偶联剂5～8％组成，其中所述芳香族固化剂的分子结构式如下：式中，m＝1～6。2.一种根据权利要求1所述的含芳香族固化剂的水性有机无机杂化防腐涂料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：第1步，采用1,5-萘二胺作为原料，先与草酸进行脱水缩合，再加入氯化亚砜取代分子链末端羟基，最后与多元胺进行酰化反应，获得芳香族固化剂；第2步，将环氧树脂与二乙醇胺进行开环聚合，再用质子酸将产物中和成盐，得到环氧树脂的乳化剂，然后将乳化剂、环氧树脂、水进行混合，获得水性环氧树脂；第3步，称取填料后，在研磨机中研磨至粒径为0.1～3μm，将1/2质量的偶联剂与填料混合，加入填料质量20～30％的水，然后在常温下搅拌3～5h，搅拌均匀后放置于50～60℃的烘箱中保温干燥25～35h，获得偶联剂改性的填料；第4步，将水性环氧树脂、芳香族固化剂、成膜助剂、缓蚀剂、改性的填料和剩余的偶联剂混合，均匀搅拌5～7h，得到含芳香族固化剂的水性有机无机杂化防腐涂料。3.根据权利要求2所述的含芳香族固化剂的水性有机无机杂化防腐涂料的制备方法，其特征在于，第1步中获得芳香族固化剂的制备过程为：第一阶段，将原料1,5-萘二胺与草酸按照摩尔比为1:2，投入到水与N,N-二甲基甲酰胺等体积组成的环境溶液中，其中原料和环境溶液的质量比为1:5～7；在混合后的溶液中加入15～25％的二环己基碳二亚胺作为催化剂，升温至50～65℃搅拌10～12h；随后将溶液升温至135℃保温30～50min将...

【专利技术属性】
技术研发人员：高延敏，陈亮，左银泽，周岳珅，吴双，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32