一种水性防锈聚合物及其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种水性防锈聚合物，其特征在于，如下式1所示：其中：R

【技术实现步骤摘要】
一种水性防锈聚合物及其制备方法及应用
本专利技术涉及水性防锈聚合物制备领域，具体涉及一种水性防锈聚合物及其制备方法及应用。
技术介绍
金属及合金被广泛的应用与人们的生活生产中，涵盖了从交通运输工具，工程机械设备，家用电器以及电子产品的方方面面。但是由于金属本身的活泼性，容易在工作环境中产生锈蚀，会影响到产品的使用寿命和性能，严重的还会造成安全事故，因此，绝大多数的金属在使用过程中都需要进行涂敷涂层进行保护。具有防锈和防腐的涂料具有容易施工和重涂，可以调配出多种表观来达到不同的使用的效果得到了广泛的应用。早期的金属的涂层的防护基本都是通过溶剂型的涂料来进行防护，制备这使用过程中需要使用大量的挥发性有机溶剂(VOCs)，这些溶剂在使用后会挥发到大气中，对大气造成污染，有些溶剂具有一定的毒性，会影响到人们的生活和安全。随着技术的发展，水性体系的涂敷材料得了比较大的发展，正在被逐渐的应用于金属表面的涂敷和保护。由于水性涂敷材料的所使用的稀释剂和溶剂主要为水，极大的降低了挥发到大气中的VOCs，是比较环保的替代性方案。但是由于体系中引入了水，而且使用的对于防护作用最核心的树脂也需要通过水性化来制备，这在树脂的制备和涂敷材料的制备过程中都要引入具有稳定作用的离子来达到制备和施工性。这就容易造成施工过程中在金属表面容易形成电化学的腐蚀，出现闪锈的缺陷；由于树脂和涂料配方体系的亲水性增强，使得防护作用在一定程度上受到比较大的影响，造成防锈防腐蚀效果下降。随着在水性化技术上的创新和应用，水性涂敷材料的性能有了比较大幅度的提升，但是还是无法达到溶剂型体系的性能，尤其是在初期防锈和长期防腐蚀方面的提升是更加亟需的。有关水性防护材料和防腐材料的制备具有大量的文献报道，如美国专利US6218456报道了使用含磷基团的水性防腐聚合物，该专利公开了一种水性聚合物分散液，通过乳液聚合方式制备，使用一种单体的混合物A)包括50-100％的基于重量份的C1-C18的(甲基)丙烯酸酯，烯基酯，烯基芳基化合物以及混合物，以及在一种保护的胶体B)包括2-40％的重量份的至少含有一个磷酸基团的乙烯基不饱和可共聚的单体；0-98％重量的C1-C18的(甲基)丙烯酸酯，烯基酯，烯基芳基化合物；和0-50％重量份的其它的单体。在本专利技术中公开的使用的含磷单体可以有效降低漆膜表面的起泡。但是含磷单体的引入往往会导致与粉料的稳定性出现问题，而且对于金属表面的闪锈是没有帮助的，在使用过程中还是需要添加抗闪锈剂来避免闪锈的产生，这样就容易导致闪锈剂对漆膜造成的影响，导致漆膜的长期防锈性急剧的下降。本文作者也在对含磷单体的水性丙烯酸聚合物大量的实验和测试过程中也发现，使用含磷的单体的丙烯酸聚合物在不含颜料的配方体系中，对金属基材的附着力有一定的提高，但是会对耐水性具有一定的损害；尤其是在含有颜料填料的配方中，容易导致存储返粗和漆膜的耐水性下降，从而失去对金属表面的防护作用。专利CN10287651公开了一种水性带锈防锈的高分子乳液和制备方法，包含转锈功能单体的合成，醇酸中间体的制备，带锈防锈乳液的制备三个步骤，其中的转锈功能单体，是由不饱和酸酐的顺丁烯二酸酐，和多酚的3，4，5-三羟基苯甲酸，在催化剂的作用下合成。然后与醇酸中间体，和丙烯酸单体进行自由基的聚合反应形成带锈防锈的乳液，其中转锈功能单体2-6份，醇酸中间体3-8份，丙烯酸酯单体70-100份，所制备的乳液具有比较好的转锈和防锈效果。本专利技术中转锈的功能物质主要为含多酚结构的3，4，5-三羟基苯甲酸，通过多酚结构可以与生成的金属性能不溶的螯合物，从而阻止进一步的锈蚀的渗出。但是这种方式生成的为黑色的漆膜，无法进行调色，同时使用此方案制备的聚合物和配方，都需要pH值为酸性，很难制备含有颜料和填料的配方，极大限制的其的应用范围。并且这种方式对新鲜金属基材也会产生比较严重的变色。专利CN1099666407公开了一种环保水性防锈剂及其制备方法，该水性防锈剂包含7份的松香聚合物，5份的苯丙三唑和山梨醇混合的杂环防锈剂，20份的三乙醇胺硼酸酯，12份的乙醇胺，0.3份的乙二胺四乙酸二钠和0.2份的聚乙二醇400。本专利技术所公开的防锈剂适用于金属表面的油性的防锈油的替代，作为金属表面的处理，延缓金属表面的腐蚀。并没有对所制备的防锈剂在防锈涂层的使用进行描述。专利CN108299584公开了一种氯乙烯-丙烯腈-丙烯酸异辛酯共聚乳液及其制备方法，采用乳液聚合的方式制备出的这种组合的乳液具有阻燃效果，其中所使用的丙烯腈的分量为基于乳液的5-15的重量份。根据所公开的文献检索和分析，对于金属表面的涂层用防锈防护的方法绝大多数都是对于金属的表面钝化的处理，这类的方式往往只能对于短时间金属表面的一种防护，无法做到形成聚合物漆膜的长期的防护方式。水性金属表面涂层，也称作水性涂料，能够提供金属表面的表观效果，同时能够给与金属的长期的防护和防腐蚀，并且不使用传统的有机溶剂，极大降低了VOCs的挥发，是一种比较环保的防护性材料。但是由于体系中水代替了溶剂，导致在金属表面性能微电池，在金属的表面形成快速的闪锈。往往在制备水性涂料的配方时，都需要加入抗闪锈剂来防止这种闪锈的产生，其中应用最广泛的是亚硝酸钠对金属基材表面的钝化。但是使用了抗闪锈剂，会对漆膜的耐水和耐盐雾产生极大的影响，极大的降低了防护的性能和长效性。而且水性体系的防锈效果的提升也是本领域中一直所追求的。因此，能够具有一种可以防止闪锈的产生，并且可以提高耐盐雾和水性涂料体系防锈防腐蚀效果的方案是亟需的。综上所述，对于环保的水性的金属防护涂料，如何提高防锈和防腐蚀效果是本领域技术人员一直所不懈努力追求的目标。本专利技术人在制备的金属防锈聚合物的过程中惊讶的发现，当使用了长期放置的高含量丙烯腈的水性聚合物再重新测试时，防锈效果得到了比价大的提升，通过对其进行分析和大量的实验发现，是由于丙烯腈在碱性条件下与氨水长时间存放产生了反应生成的脒基团导致的结果。通过进一步的验证发现，使用这种含有脒基团的聚合物，不仅仅可以防止施工漆膜的闪锈，而且可以作为添加剂用于水性涂料体系，极大提高漆膜的耐水性和防锈性能，尤其是提高耐盐雾具有显著的效果。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种水性防锈聚合物及其制备方法及应用。为了实现本专利技术的目的，所提供的技术方案如下：一种水性防锈聚合物，如下式1所示：式1中：R1＝H或CH3，R2＝H或C1-C4的饱和烷基，R3＝(甲基)丙烯酸酯烷基(C1-C8)酯或苯基。一种水性防锈聚合物的制备方法，包括如下步骤：步骤1：将基于防锈聚合物的重量的百分比的60-90％的(甲基)丙烯腈、2-10％)的衣康酸、0-38％的甲基丙烯酸酯或苯乙烯单体加入水溶性溶剂当中；接着采用自由基引发剂在100-150℃下进行聚合，后使用含有巯基基团的化合物调整分子量在3000-10000之间的聚合物；步骤2：将步骤1得到的聚合物中按比例加入氨水或者C1-C4的烷基胺，后加入催化剂在120-150℃下催化反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性防锈聚合物，其特征在于，如下式1所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种水性防锈聚合物，其特征在于，如下式1所示：



式1中：R1＝H或CH3，R2＝H或C1-C4的饱和烷基，R3＝(甲基)丙烯酸酯烷基(C1-C8)酯或苯基。


2.权利要求1所述的一种水性防锈聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将基于所制备的聚合物总重量的60-90％的(甲基)丙烯腈、2-10％的衣康酸、0-38％的甲基丙烯酸酯或苯乙烯单体加入水溶性溶剂当中；接着采用自由基引发剂在100-150℃下进行聚合，后使用含有巯基基团的化合物调整分子量在3000-10000之间的聚合物；
步骤2：将步骤1得到的聚合物中按比例加入氨水或者C1-C4的烷基胺，后加入催化剂在120-150℃下催化反应得所述水性防锈聚合物。


3.如权利要求2所述的一种水性防锈聚合物的制备方法，其特征在于，所述水溶性溶剂包括丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、乙二醇丁醚或二乙二醇丁醚当中的任意一种或多种。


4.如权利要求2所述的一种水性防锈聚合物的制备方法，其特征在于，在本发明的一个优选实施例中，所述自由基引发剂的用量为0.5-8.5％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯俊利，张廷珂，徐兵，
申请(专利权)人：上海佰奥聚新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31