环氧酯乳液和以该乳液为基料的水性防锈底漆制造技术

本发明专利技术述及一种核－壳结构的水性环氧酯乳液，和以此乳液为基料，与颜料、填料、助剂相配合经研磨、分散等工序加工成的一种高性能的水性环氧酯防锈底漆。该底漆无毒、不燃，对环境无污染，对施工人员身体健康无害，使用安全方便。可采用刷涂、喷涂、浸涂等多种方法施工，干燥快，漆膜机械强度高，附着力强，防腐性能优异。适用于交通工具、桥梁、贮罐、管道、机械设备等设施件钢铁材料的防锈。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
环氧酯乳液和以该乳液为基料的水性防锈底漆本专利技术涉及环氧酯乳液，及其制备方法和以该乳液为基料的水性防锈底漆。传统的防锈漆多为溶剂型漆，常见的品种有醇酸、环氧酯、氯化橡胶、高氯化聚乙烯等，其中均含有大量的有机溶剂，使用时还常加入有机溶剂稀释，这些溶剂在施工中挥发到大气中，对人身健康有害且污染环境，还有引起火灾的危险。随着世界各国环保要求日益严格，开发环境友好型涂料以替代溶剂型涂料是大势所趋。溶剂型环氧酯防锈漆是一类应用面广、使用方便、防腐性能优良的通用型防腐涂料，在交通运输、石油化工、海洋工程等诸多领域广泛应用。在我国，溶剂型环氧酯防锈漆作为钢结构用防腐涂料，需求量每年约有几万吨。如果以水性环氧酯漆替代，将节省大量有机溶剂，对节能、环保和安全生产均有重要意义。80年代以来世界各国相继颁布环保法规，引起人们对水性防锈漆研究开发的重视。开发较成功的品种主要有：水性醇酸、水性丙烯酸、水性环氧酯防锈漆。例如：奥地利维诺华公司开发出水性聚氨酯改性醇酸防锈底漆(AT8302121)，是以含有羧基和聚醚链段的丙烯酸改性醇酸树脂(A)和聚氨酯改性醇酸树脂(B)在有机溶剂溶液中与二异氰酸酯反应得到丙烯酸-聚氨酯改性醇酸树脂，真空蒸馏脱除溶剂，加有机胺中和羧基，再加水乳化得丙烯酸-聚氨酯改性醇酸乳液。以该乳液与颜料、填料、助剂配合制备防锈底漆，用于钢铁构件的防腐涂装。其缺点是树脂分子链上有聚醚链段，该聚醚链段为亲水性基团，影响漆膜的耐水性。日本Showa Highpoymer公司开发出水性丙烯酸防锈漆(JP03192166)，是以苯乙烯、(甲基)丙烯酸(烷-->基酯)、丙烯酸缩水甘油酯等单体经乳液聚合得丙烯酸乳液，以该乳液为基料，制得的水性丙烯酸防锈漆，主要用作预涂底漆和设备维修防护底漆。由于乳液聚合过程中过硫酸盐引发剂分解产生SO42-，有促进腐蚀作用，易引起闪蚀和反锈问题。同时漆膜的亲水性较强，防锈性能不理想。日本帝科油墨化学公司开发出水性环氧酯底漆(JP05306377)，它是分别以环氧树脂与不饱和脂肪酸反应制成环氧酯树脂，以(甲基)丙烯酸(酯)等不饱和单体共聚制得丙烯酸树脂，再将两者缩合得到丙烯酸改性环氧酯树脂，经真空蒸馏脱除溶剂，加胺中和羧基，加水乳化得环氧酯乳液。以该乳液与颜料、填料、助剂配合制备防锈底漆，用于钢铁、铝、镀锌钢等金属表面防锈涂装。缺点之一是以来源较少且价格较高的不饱和脂肪酸为原料与环氧树脂反应制备环氧酯树脂，原料来源受限，树脂成本偏高。其二是树脂合成过程的中间产物丙烯酸改性环氧酯树脂中含有大量的有机溶剂，脱溶剂过程能耗高，生产效率低。为解决上述问题应从水性树脂的合成和涂料的制备两方面着手。本专利技术的目的是开发出一种高性能的水性环氧酯乳液，提供该乳液的制备方法，并以此乳液为基料与颜填料、助剂配合制成水性环氧酯防锈底漆，其自干性、施工性和防锈性能均达到溶剂型环氧酯漆的技术水平。本专利技术对节能、涂料产业的水性化、保护人类生存环境有着重要意义。本专利技术的技术方案由水性环氧酯乳液的制备和以此乳液为基料的防锈底漆的制备两部分组成。本专利技术的环氧酯乳液制备机理如下：将干性油和多元醇在催化剂作用下醇解，依次加入二元酸酐、环氧树脂和桐油酸进行酯化，得到环氧聚酯，再将此环氧聚酯与预定酸值的丙烯酸酯类混合单体进行自由基共聚。丙烯酸酯类单-->体在引发剂作用下，在桐油酸酯的共轭双键上进行1，4或1，2共聚，形成以丙烯酸酯为侧链、以环氧聚酯为主链的共聚产物。该产物用胺中和后进行自乳化时，共聚物中的环氧聚酯链段处于胶束内部，形成核；聚丙烯酸酯链段处于胶束表层，与胺中和后带有电荷，形成壳。这样便形成了核-壳结构的环氧酯乳液。该环氧酯乳液的固体份为30-50％，树脂的酸值为20-40。本专利技术提供的环氧酯乳液的配方包括：                                重量份干性油                           30-60多元醇                           7-18二元酸酐                         10-30环氧树脂                         20-30桐油酸                           2-10丙烯酸类单体                     20-40中和剂                           3-6工业软水                         125-250催化剂                           0.01-0.05引发剂                           0.1-2.0上述的干性油包括下列一种或几种：亚麻油、脱水蓖麻油、豆油或其混合物，其优选的用量为40-50份；上述的多元醇包括下列一种或几种：甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷或其混合物，其优选的用量为10-15份；上述的二元酸酐包括下列一种或几种：苯酐、四氢苯酐、马来酸酐或其混合物，其优选的用量为15-25份；上述的环氧树脂是E-12、E-20环氧树脂或其混合物；上述的丙烯酸类单体选自下列一种或几种：丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯。上述中和剂是选自下列一种或几种：2-氨基-1-丙醇、N-乙基吗啉、N，N-->二甲基乙醇胺、三乙胺；上述的工业软水是去离子水或蒸馏水，要求其中水溶性物质的含量小于100ppm，电导率小于20μs/cm。上述的催化剂是选自氧化铅、氢氧化锂。引发剂是过氧化苯甲酰(BPO)。上述核-壳结构的环氧酯乳液制备方法如下：1.在1#反应容器中，加入配方量的干性油、多元醇和适量催化剂，升温至230-250℃，进行醇解反应，95％乙醇容忍度1∶9时为醇解终点。2.在醇解物中依次加入配方量的二元酸酐、环氧树脂和桐油酸，酯化。当酸值≤8mgKOH/g、粘度为4-6s时为酯化终点。3.将树脂转移到2#反应容器中，在温度100-130℃时滴加丙烯酸类单体和引发剂BPO，进行共聚反应，滴加时间在1-3h，滴加完毕后，继续保温反应4-6h，当粘度达到6-9s时降温。4.将2#反应容器中的树脂转移到3#反应容器中，在此过程中同时抽除残余单体。5.向3#反应容器加入中和剂和工业软水，搅拌半小时，即得固体份为30-50％的环氧酯乳液。本专利技术利用所得的环氧酯乳液作基料制成水性防锈底漆，该底漆的组成包括：组份                                  重量比％环氧酯乳液                             20-60惰性防锈颜料                           5-30活性防锈颜料                           1-10填料                                   5-30催干剂                                 1-5增稠剂                                 0.2-5助剂                                   0.5-2.5工业软水      本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核－壳结构的环氧酯乳液，其是由下列物质配比合成： 重量份 干性油 ３０－６０ 多元醇 ７－１８ 二元酸酐 １０－３０ 环氧树脂 ２０－３０ 桐油酸 ２－１０ 丙烯酸类单体 ２０－４０ 中和剂 ３－６ 工业软水 １２５－２５０ 催化剂 ０．０１－０．０５ 引发剂 ０．１－２．０。

【技术特征摘要】
1.一种核—壳结构的环氧酯乳液，其是由下列物质配比合成：                                   重量份干性油                             30-60多元醇                             7-18二元酸酐                           10-30环氧树脂                           20-30桐油酸                             2-10丙烯酸类单体                       20-40中和剂                             3-6工业软水                           125-250催化剂                             0.01-0.05引发剂                             0.1-2.02、按照权利要求1的环氧酯乳液，其特征在于，它的固体份为30-50％，酸值是20-40。3、按照权利要求1的环氧酯乳液，其特征在于，所述的干性油是选自下列一种或几种：亚麻油、脱水蓖麻油、豆油，其优选的用量为40-50份；所述的多元醇是选自下列一种或几种：甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷，其优选的用量为10-15份。4、按照权利要求1的环氧酯乳液，其特征在于，所述的二元酸酐包括下列一种或几种：苯酐、四氢苯酐、马来酸酐，其优选的用量为：15-25份。5、按照权利要求1的环氧酯乳液，其特征在于，所述的丙烯酸类单体包括下列一种或几种：丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯；所述的环氧树脂是E-12或E-20环氧树脂。6、按照权利要求1的环氧酯乳液，其特征在于，所述的中和剂包括下列一种或几种：2-氨基-1-丙醇、N-乙基吗啉、N，N二甲基乙醇胺、三乙胺。7、按照权利要求1的环氧酯乳液，其特征在于，所述的催化剂是选自氧化铅、氢氧化锂或其混合物，引发剂是过氧化苯甲酰(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福长，柳问林，侯佩民，徐元浩，
申请(专利权)人：海洋化工研究院，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]