一种适用于彩涂生产线的水性耐腐蚀组合物及其制造和使用方法技术

本发明专利技术提供的是一种适用于彩涂生产线的水性耐腐蚀组合物及其制造和使用方法。该组合物包括水性树脂及其固化剂；至少一种水解的，含有活性有机官能团的倍半硅氧烷低聚物，至少一种环保缓蚀剂颗粒，一种单壁或多壁碳纳米管，至少一种碳纳米管的分散助剂，填充粉料以及功能性助剂。本发明专利技术的水性耐腐蚀组合物可直接涂覆在金属基板上，无需使用化学预处理。通过缩短生产工序，本发明专利技术有助实现彩涂线环保降本的目的。本发明专利技术还公开了上述耐腐蚀组合物的制造和使用方法。制造和使用方法。制造和使用方法。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于彩涂生产线的水性耐腐蚀组合物及其制造和使用方法


[0001]本专利技术涉及防腐涂料领域，具体涉及一种适用于彩涂生产线的水性耐腐蚀组合物及其 制造和使用方法。

技术介绍

[0002]卷材涂覆(或彩涂)生产线的产品被称作彩涂板(pre-painted metal sheets)。可 彩涂的基板种类多样，最普遍的为镀锌合金板和铝合金板。彩涂板有着广泛的工业应用： 如室内和室外应用的建筑行业，汽车和运输业，家用电器，办公家具，加热和空调外面板 和风管，商用设备，自动售货机，餐饮服务设备和冷却罐和饮料罐等。
[0003]彩涂工艺包括如下步骤：(1)清洁带材，(2)化学预处理，(3)干燥，(4)一面 或双面涂覆底漆，(5)通过第一个固化炉，(6)冷却，(7)一面或双面涂覆面漆，(8) 通过第二个固化炉。目前使用在彩涂生产线上的化学预处理包括，六价铬处理、氟钛酸或 氟锆酸处理等。这些预处理的作用在于保证底漆和基板间的优异的结合力，即底漆提供前 处理薄膜和面漆之间的涂层间结合力，从而提高整个涂层系统的耐腐蚀性。此外，底漆的 组成根据所用面漆的类型而变化，底漆需要与各种预处理和面漆体系兼容。面漆主要提供 耐候性，耐磨性和其它性能。彩涂线上使用的面漆和底漆种类包括聚酯，聚氨酯，聚偏二 氟乙烯(PVDF)，环氧树脂，增塑溶胶和层压膜。需要指出的是，虽然六价铬处理液含有 高致癌性和对环境的高污染性的六价铬离子，但由于其优异的涂装和耐蚀性能，使得它目 前仍然应用在彩涂线上。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种可用于彩涂线的不含六价铬化合物的水性耐腐蚀组合物。该 组合物可直接涂覆在洁净的金属表面而无需使用任何化学预处理。因此，本专利技术不仅完全 消除了使用六价铬产品的危险性，并且通过省略前处理工序，实现彩涂生产线环保降本的 目的。
[0005]本专利技术的另一个目的还在于提供了一种上述组合物的制造方法。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种可用于彩涂线的水性耐腐蚀组合物，其特征在于有以下重量百分比的组分组成：
[0008]有机树脂水性分散体及其固化剂
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30-70％；
[0009]水解的，含有活性有机官能团的倍半硅氧烷低聚物
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1-10％；
[0010]环保缓蚀剂颗粒
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5-30％；
[0011]碳纳米管
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0.05-5％；
[0012]碳纳米管的分散助剂
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0.01-3％；
[0013]填充粉料
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10-30％；
[0014]功能助剂
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0.01-2％；
[0015]余量为去离子水。
[0016]进一步的，所述有机树脂水性分散体和固化剂中有机树脂水性分散体为丙烯酸水性 分散体，聚氨酯水性分散体，环氧水性分散体的一种或几种。所述有机树脂水性分散体 的粒径范围为0.01-1μm。固体份为40-60％。丙烯酸水性分散体优选为AVE191；环氧水性分散体优选为双酚A环氧树脂水性分散体，如Epi-rez 5522-WY-55，Epi-rez3540，以及对应的多胺类固化剂。
[0017]进一步的，所述水解的，含有活性有机官能团的倍半硅氧烷低聚物为氨基的硅氧烷 低聚物，氨基丙基倍半硅氧烷低聚物，甲基倍半硅氧烷低聚物和3((2-氨基乙基)氨 基丙基)硅烷三醇均聚物。水溶性硅氧低聚物的分子量应在250-650之间，最好是大于 500。
[0018]活性的倍半硅氧烷低聚物具有自交联功能，可进一步致密有机树脂涂层，提高抗水性。 同时与金属基板发生缩合反应，形成对基板牢固的附着力。倍半硅氧烷代表是一类或多或 少有序的三维结构，其经验公式为RSiO
3/2
。倍半硅氧烷的O/Si比例为1.5，处于硅氧烷 (O/Si＝1)和二氧化硅(O/Si＝2)之间。倍半硅氧烷的典型结构如图1所示。倍半硅氧烷 的形成涉及两个不同的步骤，这两个步骤在硅烷水解缩合反应中同时发生。首先，有机硅 烷水解生产硅烷醇(Si-OH)。然后将这些硅烷醇彼此缩合以形成低聚硅氧烷中间体。这 些低聚硅氧烷中间体含有未反应的羟基，并进一步经历分子间/分子内键合，并最终发生重 排反应，得到不同类型的倍半硅氧烷。倍半硅氧烷的典型结构如下：
[0019][0020]进一步的，所述环保缓蚀剂颗粒为微溶于水的有抑制金属腐蚀效果的颗粒，包括磷酸 锌颗粒，三磷酸铝颗粒，偏硼酸钡颗粒和磷硅酸钡颗粒中的至少一种，其粒径在5-15μm。 所选的环保缓蚀剂颗粒与有机树脂水性分散体复配性好，具有良好的分散性。
[0021]进一步的，所述碳纳米管为单壁碳纳米管(Single wall carbon nanotubes，SWCNTs)和 多壁碳纳米管(Multi wall carbon nanotubes，MWCNTs)以及表面处理过的单壁或多壁的纳 米管的至少一种。单壁纳米管(SWCNT)是在末端封端的石墨烯管。它们具有单个圆柱 壁。多壁碳纳米管(MWCNT)可视为同轴圆柱管。层间距离接近石墨中的石墨烯层之间 的距离。纳米管具有内径和外径。内径约为0.5-20nm的范围内，而外径可以在1-80nm的 范围内。纳米管可具有例如约1-10000的长宽比。这些纳米管在使用前也可进行表面改性， 物理的或化学的，来增强它们与有机基体之间的结合强度。使用碳纳米管的目的是为
了填 充有机涂层内的空隙，进一步致密有机涂层的结构，从而提高涂层的抗水性。
[0022]进一步的，本专利技术中使用的有效的碳纳米管分散助剂包括聚乙烯吡咯烷酮，十二烷基 硫酸钠，乙氧基化三苯乙烯基苯酚。分散助剂先溶于水中，然后加入碳纳米管。经过超声 波分散处理，形成碳纳米管的水性分散体。然后将制造的碳纳米管的水性分散体在搅拌状 态下加入涂料中。这些分散助剂在碳纳米管水分散液中的含量为0.1-3％。
[0023]进一步的，所述填充粉料为太白粉，二氧化硅，石英粉，碳酸钙，硫酸钡，滑石粉 中的至少一种，其粒径在10-15μm之间。所选填充粉料颗粒均匀，与有机树脂水性分散 体复配性好，具有良好的分散性。
[0024]进一步的，所述功能助剂为润湿剂，增稠剂，分散剂和消泡剂中的至少一种。此类助 剂的类型和量的选择在本领域技术人员的知识和技能范围之内并且无需在大量实验验证 的情况下作出。
[0025]上述水性耐腐蚀组合物的制造，包括如下步骤：
[0026]1)将分散剂和部分消泡剂加入搅拌状态中部分有机树脂水性分散体，搅拌均匀；
[0027]2)在搅拌条件下，加入缓蚀颗粒和填充粉料，采用高速分散方法搅拌均匀；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于彩涂生产线的水性耐腐蚀组合物，其特征在于，以重量百分比的组分组成：有机树脂水性分散体及其固化剂30-70％；水解的，含有活性有机官能团的倍半硅氧烷低聚物1-10％；环保缓蚀剂颗粒5-30％；碳纳米管0.05-5％；碳纳米管的分散助剂0.01-3％；填充粉料10-30％；功能助剂0.01-2％；余量为去离子水。2.如权利要求1所述的一种适用于彩涂生产线的水性耐腐蚀组合物，其特征在于，所述有机树脂水性分散体及其固化剂为丙烯酸水性分散体，聚氨酯水性分散体，环氧水性分散体的一种或几种。3.如权利要求2所述的一种适用于彩涂生产线的水性耐腐蚀组合物，其特征在于所述固化剂为多胺类固化剂。4.如权利要求1所述的一种适用于彩涂生产线的水性耐腐蚀组合物，其特征在于，所述水解的，含有活性有机官能团的倍半硅氧烷低聚物为氨基的硅氧烷低聚物，氨基丙基倍半硅氧烷低聚物，甲基倍半硅氧烷低聚物和3((2-氨基乙基)氨基丙基)硅烷三醇均聚物的一种或多种。5.如权利要求4所述的一种适用于彩涂生产线的水性耐腐蚀组合物，其特征在于，所述水解的，含有活性有机官能团的倍半硅氧烷低聚物的分子量应在250-650之间，最好是大于500。6.如权利要求1所述的一种适用于彩涂生产线的水性耐腐蚀组合物，其特征在于，所述环保缓蚀剂颗粒为微溶于水的有抑制金属腐蚀效果的颗粒，包括磷酸锌颗粒，三磷酸铝颗粒，偏硼酸钡颗粒和磷硅酸钡颗粒中的一种或多种。7.如权利要求6所述的一种适用于彩涂生产线的水性耐腐蚀组合物，其特征在于，所述环保缓蚀剂颗粒为微溶于水的有抑制金属腐蚀效果的颗粒其粒径在5-15m。8.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丹青，陆海涛，俞威，曾建峰，
申请(专利权)人：上海兴赛尔表面材料有限公司，
类型：发明
国别省市：