一种水性涂料组合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种水性涂料组合物及其制备方法。该水性涂料组合物按质量比包括：水性树脂35‑50％、缓蚀剂6‑9％、缓蚀剂载体5‑10％、助剂1‑5％、水26‑45％；所述缓蚀剂为两端连接了无机凝胶的有机缓蚀剂分子形成。其制备方法包括以下步骤：按照摩尔比为1:1将有机缓蚀剂与硅氧烷或钛酸酯混合，水热反应后进一步水解至凝胶状，获得耐温缓蚀剂，之后使用乙醇将其负载在无机载体上，然后与其他的原料搅拌混合并研磨，得到所述水性涂料组合物。该水性涂料组合物环保、低成本，用于铁基金属表面具有优异的耐温腐蚀性能。

An aqueous coating composition and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种水性涂料组合物及其制备方法和应用
本专利技术属于涂料领域，具体说是涉及一种水性涂料组合物及其制备方法和应用。
技术介绍
缓蚀剂是提高水性涂料耐腐蚀性的重要的技术手段。它一般为有机化合物，为有机小分子，由于在自身的特点在涂层中扩散，在高温时会加速从涂层中逸出，致使丧失了缓蚀性能，从而降低涂料的耐腐蚀性能。因此，如果缓蚀剂与成膜树脂或填料一样可以永久保留在涂层中，不因温度、时间而迁移，则可提高水性涂料的耐腐蚀性能，延长其使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种水性涂料组合物。具体技术方案如下：一种水性涂料组合物，按质量百分比包括：水性树脂35-50％、缓蚀剂6-9％、缓蚀剂载体5-10％、助剂1-5％、水26-45％；所述缓蚀剂为(RO)3Si-X-Si(OR)3、(RO)3Ti-Y-Ti(OR)3中的一种或任意质量比的两种混合物，其中X和Y为含有氮元素和氧元素的有机缓蚀剂分子，R为1-3原子的烷基。优选地，所述有机缓蚀剂分子的结构式如下：优选地，所述缓蚀剂载体为粘土、高岭土、蒙脱土、沸石、蛭石、叶蜡石、绢云母、分子筛中的任一种或任意质量比的两种以上混合物。优选地，所述水性树脂为水性环氧树脂或水性酚醛树脂。优选地，所述助剂包含成膜助剂、消泡剂、润湿剂、分散剂、增稠剂；其中成膜助剂是乙二醇丁醚、乙醇、丁醇按照质量比1:9:4的混合物，占助剂总质量的20％；消泡剂和润湿剂为乙炔二醇，占助剂总质量的50％；分散剂为磷酸酯，占助剂总质量的20％；增稠剂为乙氧基化醇，占助剂总质量的10％。本专利技术的目的之二是提供所述水性涂料组合物的制备方法。具体技术方案如下：一种所述水性涂料组合物的制备方法，包括以下步骤：(1)按照摩尔比为1:1，将所述有机缓蚀剂与硅氧烷或钛酸酯混合，边搅拌边在40～50℃水浴加热1～4小时；将所得产物浸没于去离子水中，静置12～36小时，水解形成凝胶，即可获得所述缓蚀剂(一种有机-无机缓蚀剂)；(2)按照缓蚀剂与乙醇的质量比为1:10，将上一步所得缓蚀剂加入乙醇，搅拌均匀后加入粒度≤15μm的缓蚀剂载体，所述缓蚀剂载体加入量以被乙醇浸没为准，浸泡18-36小时后取出，晾干，去掉乙醇，得到负载了缓蚀剂的缓蚀剂载体；(3)将上一步所得负载了缓蚀剂的缓蚀剂载体、助剂、水性树脂和水，按照质量比混合，搅拌均匀后，研磨至粒度为0.5-10μm，即可得到所述水性涂料组合物。本专利技术的目的之三是提供所述水性涂料组合物的应用。具体技术方案如下：上述水性涂料组合物应用于铁基金属表面。优选地，所述水性涂料组合物应用于钢材表面。缓蚀剂及其制备路线：所述缓蚀剂1是指通过在硅氧烷上连接缓蚀剂分子，然后，再通过凝胶过程形成杂化为无机-有机的缓蚀剂的材料，所述的缓蚀剂母体结构是含有氮元素、氧元素，其分子结构母体结构分为如下两个部分：其中，方框表示含有有机缓蚀剂的分子，R为1-3原子的烷基。所述的缓蚀剂2是指通过钛元素连接的有机物的母体分子，凝胶而成的无机-有机材料，其母体分子结构特征是其中，方框表示为有机缓蚀剂，R为1-3碳源的烷基。缓蚀剂的制备以含有氮苯环结构和杂环的有机缓蚀剂为例，介绍缓蚀剂的制备方法如下：首先选择含有有机缓蚀剂的母体功能材料，其次，针对缓蚀剂母体材料的特点，选择含有可以母体材料反应的硅氧烷或钛酸酯，然后，加入醇类物质(一元醇、二元醇或醇醚类物质)作为溶剂，加热、搅拌，发生反应(反应式如下式所示)。进一步水解凝胶(浸没于水中静置12～36小时)，可制备出所述耐温有机-无机杂化的缓蚀剂，其结构式如下所示：缓蚀剂的制备方法如下(以含有氮苯环结构和杂环的有机缓蚀剂为例)：(1)按照摩尔比为1:1，将上述含有氮苯环结构和杂环的有机缓蚀剂，和硅氧烷或钛酸酯，加入到烧杯中；(2)以300r/min的速度搅拌，水浴加热，温度控制在45℃，2小时后，达到反应终点；(3)将所得产物溶于去离子水中(使其刚好被水浸没)，静置24小时，水解形成凝胶，可制备出所述缓蚀剂(使用硅氧烷或钛酸酯将最终分别得到上述结构式的(1)和(2)所示缓蚀剂)。有益效果：本专利技术涂料组合物为用于金属表面上(特别是钢铁材料表面)，可以用于高温环境，或期待长效的涂层体系。本专利技术涂料组合物提供涂料组合物中的所需性能，同时还具有低成本、不含重金属、不含亚硝酸盐、不含有毒和对环境有害的材料。本专利技术的涂料组合物经过钢材耐盐雾腐蚀试验，耐盐雾腐蚀时间超过500小时，最高可达590小时。具体实施方式通过以下实施例进一步阐述本专利技术。尽管提供实施例以阐述本专利技术，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，步骤或条件所做的修改和替换，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。有机缓蚀化合物实施例中使用的有机缓蚀化合物(提供有机缓蚀剂分子)为含有氮苯环结构和杂环的有机缓蚀剂，结构式如下所示：助剂实施例中使用的助剂为成膜助剂、消泡剂、润湿剂、分散剂、增稠剂，以添加剂包的形式添加。添加剂包的成分为：成膜助剂是乙二醇丁醚、乙醇、丁醇按照质量比1:9:4的混合物，占添加剂包总质量的20％；消泡剂和润湿剂为乙炔二醇，占添加剂包总质量的50％；分散剂为磷酸酯，占添加剂包总质量的20％；增稠剂为乙氧基化醇，占添加剂包总质量的10％。实施例1(1)按照摩尔比为1:1，将所述有机缓蚀化合物分别与硅氧烷和钛酸酯加入烧杯中混合，以300r/min的速度边搅拌边在45℃水浴加热2小时；将所得产物溶于60ml去离子水中，静置24h，水解形成凝胶，获得所述缓蚀剂1(使用硅氧烷所得)和缓蚀剂2(使用钛酸酯所得)；(2)按照缓蚀剂与乙醇的质量比为1:10，分别将上一步所得缓蚀剂1和缓蚀剂2加入乙醇，搅拌均匀后，按照表1配方加入粒度≤15μm的缓蚀剂载体粘土，所述缓蚀剂载体加入量以被乙醇浸没为准，浸泡24小时后取出，晾干，去掉乙醇，分别得到负载了缓蚀剂1和缓蚀剂2的粘土；(3)按照表1的配方，将上一步所得负载了缓蚀剂1的粘土和负载了缓蚀剂2的粘土、助剂(添加剂包)、水性环氧树脂和水，按照质量比混合，加入到搅拌釜中进行搅拌，搅拌的速度为450r/min，搅拌均匀后，转入到砂磨机中进行研磨，研磨4小时后，颗粒达到0.5-10μm，得到水性涂料组合物。表1实施例1配方(单位：克)实施例1-1实施例1-2实施例1-3实施例1-4实施例1-5实施例1-6粘土1010551010缓蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性涂料组合物，其特征在于，按质量百分比包括：水性树脂35-50％、缓蚀剂6-9％、缓蚀剂载体5-10％、助剂1-5％、水26-45％；所述缓蚀剂为(RO)

【技术特征摘要】
1.一种水性涂料组合物，其特征在于，按质量百分比包括：水性树脂35-50％、缓蚀剂6-9％、缓蚀剂载体5-10％、助剂1-5％、水26-45％；所述缓蚀剂为(RO)3Si-X-Si(OR)3、(RO)3Ti-Y-Ti(OR)3中的一种或任意质量比的两种混合物，其中X和Y为含有氮元素和氧元素的有机缓蚀剂分子，R为1-3原子的烷基。


2.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述有机缓蚀剂分子的结构式如下：





3.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述缓蚀剂载体为粘土、高岭土、蒙脱土、沸石、蛭石、叶蜡石、绢云母、分子筛中的任一种或任意质量比的两种以上混合物。


4.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述水性树脂为水性环氧树脂或水性酚醛树脂。


5.根据权利要求1所述的水性涂料组合物，其特征在于，所述助剂包含成膜助剂、消泡剂、润湿剂、分散剂、增稠剂；其中成膜助剂是乙二醇丁醚、乙醇、丁醇按照质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：高延敏，王明明，孙存思，杨红洲，施方长，张政，徐俊锋，徐静杰，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32