一种有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料的制备方法。上述防腐涂料制备方法包括：乙烯基有机硅‑聚氨酯种子乳液合成、有机硅‑丙烯酸‑聚氨酯共聚乳液合成、共聚乳液复配、共聚乳液应用及性能表征；选择聚四氢呋喃醚多元醇、聚己二酸‑1，4‑丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯等多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯等二异氰酸酯，并引入有机硅中间体和丙烯酸单体共聚改性水性聚氨酯。采用种子乳液聚合法合成三元共聚乳液，两阶段共聚制备出性能优异的核壳结构乳液。本发明专利技术的有益效果为：提供一种高性能有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料的制备方法，可制备出高光、高硬度、高耐水性和耐腐蚀性的水性金属防腐涂料。

【技术实现步骤摘要】
一种有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料的制备方法
本专利技术涉及化工产品
，具体涉及一种有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料的制备方法。
技术介绍
金属与环境介质之间发生的化学、物理或电化学效应，引起金属的变质和劣化，称为金属腐蚀。金属的腐蚀是一种非常普遍的现象，而金属的破坏很少是因单纯的机械或者物理因素所引起的，大部分损坏的金属材料都与其周边环境因素有着密切的关系，而这些和金属接触的环境介质是金属腐蚀的元凶，它包括天然存在的大气、雨水、海水、土壤，生产用原料、产品等。金属腐蚀涉及面非常广，存在于国民经济和国防建设的各个领域，对国民经济以及国防建设中设施损坏非常严重。全球因金属腐蚀引起的损失对人类而言是非常惊人的，据统计，全球每年因金属腐蚀而造成的经济损失约1万亿美元，而金属腐蚀中的应力腐蚀和腐蚀疲劳，经常造成无法想象的事故，危害人身安全。金属的腐蚀不仅造成大量能源的损失和浪费，此外，在工业生产领域中，因腐蚀而引起的设备与设施的安全问题，常常造成严重的经济损失，还可能导致环境污染。目前针对金属腐蚀最有效的办法就是使用涂层对金属进行保护，这是最经济、实用、有效的方法。传统的金属防腐涂料，对金属基体的腐蚀防护效果较为不错，但几乎所有的防腐蚀涂料均为溶剂型涂料，在成膜过程中会有大量的溶剂挥发，而挥发的溶剂会对人体以及周围的环境造成伤害和污染，同时造成资源的浪费，而且溶剂型防腐蚀涂料多以红丹、锌铬黄等含铅、镉、铬的有毒颜料作为防锈组分，这些离子会对生产、施工以及使用人员造成伤害，严重污染环境。随着人们对环境要求的不断提高和环保意识的逐步加强，以及法律法规对污染的严格监管和控制，且各工业和建筑等领域对防腐蚀涂料尤其是水性金属防腐涂料具有较高的性能要求，例如“高光、高硬度、高耐水性和耐腐蚀性”，故研制一种具有高性能的水性金属防腐涂料，推进涂装行业的清洁化生产成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料的制备方法，采用有机硅-丙烯酸-聚氨酯三元共聚，优势互补，克服单一树脂防腐涂料的局限性，赋予涂料优异的耐候性、耐水性、耐酸碱性等防腐功能，且具有良好的机械性能，例如高硬度、高耐磨性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：采用有机硅-聚氨酯-丙烯酸共聚改性，优势互补。其中水性聚氨酯（PU）做成的涂料具有比较好的力学性能、耐磨性、耐化学品性、柔韧性等特点，但其耐水性差、价格昂贵。而丙烯酸树脂（PA）做成的涂料耐水、耐溶剂性好、硬度也可调，同时价格便宜，但其耐化学品性较差，而本申请通过将PU和PA共聚结合，合成的水性丙烯酸聚氨酯涂料可以克服各自的缺点，改善乳液和涂膜的性能。同时进一步选用有机硅中间体进行改性，在进一步改善其耐候性、耐水性、耐酸碱性等防腐功能的同时，因为有机硅富集在涂膜表面，使其还具有良好的机械性能。这种有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：第一步，乙烯基有机硅-聚氨酯种子乳液合成，先将5份～10份聚酯多元醇、5份～10份的聚醚多元醇和1份～3份的亲水扩链剂加入装有机械搅拌及温度计的四口烧瓶中，加热到110-120℃真空脱水1-2h，降温到40℃～60℃加入5份～10份的异氰酸酯、0.01份～0.1份的有机金属催化剂，升温到90℃保温2h，滴加1份～3份有机硅中间体，滴加结束后补加5份～15份N，N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂调整体系粘度，继续保温反应2h，滴加3份～8份的HEMA，继续保温反应2h，采用二正丁胺法测定预聚体NCO含量，指标合格后降温，降温过程中加入5份～15份丙酮调节体系粘度，60℃加入1份～3份三乙胺，中和反应10min，快速加入40份～60份去离子水，高速乳化分散，乳化过程加入0.5份～2份的胺后扩链剂，继续搅拌乳化1小时，即得乙烯基有机硅-聚氨酯种子乳液；第二步，有机硅-丙烯酸-聚氨酯共聚乳液合成，在反应容器中加入20份～40份去离子水、0.3~1.0份引发剂和1份～3份的乳化剂，然后依次加入各种丙烯酸酯单体开始高速搅拌乳化，乳化1-2h后备用；将第一步制得的带乙烯基的有机硅-聚氨酯乳液投入反应容器中，加入5~15份去离子水、0.3份～1份引发剂和10份～20份已乳化好的丙烯酸酯单体，搅拌升温到75-80℃，待体系引发后，开始滴加剩下的丙烯酸酯预乳液和引发剂，预乳液滴加完后恒温反应2h，加氨水调pH值，即得有机硅-丙烯酸-聚氨酯三元共聚乳液；第三步，共聚乳液复配，在制得的三元共聚乳液中加入0.5份～3份的环保型助剂、10份～25份的水性色浆、5份～15份的填料，搅拌均匀后，检测粘度和固体含量，合格即得有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料；第四步，共聚乳液应用及性能表征，将第三步所得的防腐涂料采用喷涂或辊涂方式应用于金属涂层，如铸铁件、铝型材、镀锌基材等，对其进行综合的性能测试，与市售防腐涂料产品进行对比。进一步的，聚酯多元醇为聚己内酯多元醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸己二醇酯当中的一种或几种。进一步的，聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚多元醇、环氧丙烷聚醚多元醇、聚三亚甲基醚二醇当中的一种或几种。进一步的，异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯当中的一种或几种。进一步的，亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、二羟基磺酸盐当中的一种或几种。进一步的，有机金属催化剂为有机铋、有机锌、有机锆、铋锌合金催化剂当中的一种或几种。进一步的，有机硅中间体为双羟基有机硅中间体、双氨基硅烷偶联剂、端氨基硅烷偶联剂当中的一种或几种。进一步的，胺后扩链剂为乙二胺、二乙烯三胺、异氟尔酮二胺当中的一种或几种。进一步的，乳化剂为十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、烯丙基醚类磺酸盐当中的一种或几种。进一步的，丙烯酸单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯当中的一种或几种。进一步的，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠当中的一种或几种。进一步的，环保型水性助剂为有机硅润湿剂、改性酰胺分散剂、有机硅流平剂、有机硅消泡剂、水性防闪锈剂、聚氨酯增稠剂、丙烯酸增稠聚当中的一种或几种。进一步的，填料为滑石粉、云母粉、沉淀硫酸钡、磷酸锌当中的一种或几种。进一步的，性能测试为附着力测试、硬度测试、光泽度测试、耐冲击测试、成膜性测试、涂膜吸水率测试当中的一种或几种。采用上述技术方案，利用种子乳液法合成共聚乳液，通过两阶段共聚可制备出性能更优异、稳定性更好的核壳结构乳液。核-壳结构乳胶粒的核-壳层之间存在接枝、互穿网络或者离子键合，因而能表现出更好的成膜性、稳定性、粘合性并且更容易进行乳液的特殊功能设计；并将产品应用于水性金属防腐涂料面层，对产品的各项性能进行综合的测试性能，可得到具有耐候性、耐水性、耐酸碱性等高性能防腐功能的涂料。本专利技术的有益效果：采用上述技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料的制备方法，其特征是包括如下步骤：/n（1）：乙烯基有机硅-聚氨酯种子乳液合成，先将5份～10份聚酯多元醇、5份～10份的聚醚多元醇和1份～3份的亲水扩链剂加入装有机械搅拌及温度计的四口烧瓶中，加热到110-120℃真空脱水1-2h，降温到40℃～60℃加入8份～12份的异氰酸酯、0.01份～0.1份的有机金属催化剂，升温到90℃保温2h，滴加1份～3份有机硅中间体，滴加结束后补加5份～15份N，N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂调整体系粘度，继续保温反应2h，滴加3份～8份的HEMA，继续保温反应2h，采用二正丁胺法测定预聚体NCO含量，指标合格后降温，降温过程中加入5份～15份丙酮调节体系粘度，60℃加入1份～3份三乙胺，中和反应10min，快速加入40份～60份去离子水，高速乳化分散，乳化过程加入0.5份～2份的胺后扩链剂，继续搅拌乳化1小时，即得乙烯基有机硅-聚氨酯种子乳液；/n（2）：有机硅-丙烯酸-聚氨酯共聚乳液合成，在反应容器中加入20份～40份去离子水、0.3~1.0份引发剂和1份～3份的乳化剂，然后依次加入各种丙烯酸酯单体开始高速搅拌乳化，乳化1-2h后备用；将（1）制得的带乙烯基的有机硅-聚氨酯乳液投入反应容器中，加入5~15份去离子水、0.3份～1份引发剂和10份～20份已乳化好的丙烯酸酯单体，搅拌升温到75-80℃，待体系引发后，开始滴加剩下的丙烯酸酯预乳液和引发剂，预乳液滴加完后恒温反应2h，加氨水调pH值，即得有机硅-丙烯酸-聚氨酯三元共聚乳液；/n（3）：共聚乳液复配，在制得的三元共聚乳液中加入0.5份～3份的环保型助剂、10份～25份的水性色浆、5份～15份的填料，搅拌均匀后，检测粘度和固体含量，合格即得有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料；/n（4）：共聚乳液应用及性能表征，将（3）所得的防腐涂料采用喷涂或辊涂方式应用于金属涂层，如铸铁件、铝型材、镀锌基材等，对其进行综合的性能测试，与市售防腐涂料产品进行对比。/n...

【技术特征摘要】
1.一种有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料的制备方法，其特征是包括如下步骤：
（1）：乙烯基有机硅-聚氨酯种子乳液合成，先将5份～10份聚酯多元醇、5份～10份的聚醚多元醇和1份～3份的亲水扩链剂加入装有机械搅拌及温度计的四口烧瓶中，加热到110-120℃真空脱水1-2h，降温到40℃～60℃加入8份～12份的异氰酸酯、0.01份～0.1份的有机金属催化剂，升温到90℃保温2h，滴加1份～3份有机硅中间体，滴加结束后补加5份～15份N，N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂调整体系粘度，继续保温反应2h，滴加3份～8份的HEMA，继续保温反应2h，采用二正丁胺法测定预聚体NCO含量，指标合格后降温，降温过程中加入5份～15份丙酮调节体系粘度，60℃加入1份～3份三乙胺，中和反应10min，快速加入40份～60份去离子水，高速乳化分散，乳化过程加入0.5份～2份的胺后扩链剂，继续搅拌乳化1小时，即得乙烯基有机硅-聚氨酯种子乳液；
（2）：有机硅-丙烯酸-聚氨酯共聚乳液合成，在反应容器中加入20份～40份去离子水、0.3~1.0份引发剂和1份～3份的乳化剂，然后依次加入各种丙烯酸酯单体开始高速搅拌乳化，乳化1-2h后备用；将（1）制得的带乙烯基的有机硅-聚氨酯乳液投入反应容器中，加入5~15份去离子水、0.3份～1份引发剂和10份～20份已乳化好的丙烯酸酯单体，搅拌升温到75-80℃，待体系引发后，开始滴加剩下的丙烯酸酯预乳液和引发剂，预乳液滴加完后恒温反应2h，加氨水调pH值，即得有机硅-丙烯酸-聚氨酯三元共聚乳液；
（3）：共聚乳液复配，在制得的三元共聚乳液中加入0.5份～3份的环保型助剂、10份～25份的水性色浆、5份～15份的填料，搅拌均匀后，检测粘度和固体含量，合格即得有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料；
（4）：共聚乳液应用及性能表征，将（3）所得的防腐涂料采用喷涂或辊涂方式应用于金属涂层，如铸铁件、铝型材、镀锌基材等，对其进行综合的性能测试，与市售防腐涂料产品进行对比。


2.根据权利要求1所述的一种有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料的制备方法其特征是：所述步骤（1）中的聚酯多元醇为聚己内酯多元醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸己二醇酯当中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的一种有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯防腐涂料的制备方法其特征是：所述步骤（1）中的聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚多元醇、环氧丙烷聚醚多元醇、聚三亚甲基醚二醇当中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的一种有机硅改性水性丙烯酸聚氨酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭鹤验，徐弋，王启平，
申请(专利权)人：浙江锶通净新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33