本发明专利技术属于化工涂料领域，涉及一种水性带锈涂料的制备方法。首先将植物多酚与带双键的环氧基化合物反应，生成含双键的高分子转锈剂；然后以丙烯酸酯类单体、乙烯基单体、高分子转锈剂、复合乳化剂等为原料，采用连续种子乳液聚合方法制成单组分水性高分子转锈乳液，并添加颜填料制备出具有优良防锈转锈功能的水性带锈涂料。本发明专利技术制备的水性高分子转锈乳液VOC极低、干燥迅速、能够快速和钢铁表面锈蚀反应，转锈效果好且附着力好、有较好的耐腐蚀性，可用于军事装备、海洋钻井平台、城市道路设施、桥梁、油气管道的维护、汽车维修、文物修复及仿古等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工涂料领域，涉及一种水性高分子转锈涂料的制备方法。
技术介绍
转锈涂料又称带锈涂料、锈面涂料或带锈底漆，它是一种可以直接在有一定锈蚀的金属表面上施工，以获得防腐蚀效果的防锈涂料。这类涂料可直接涂装于已经产生锈蚀的金属表面，通过使锈稳定、钝化或转化达到既除锈又保护的双重目的。随着我国工业的发展以及设备向大型化复杂化发展，对能够直接在锈面上涂装的环境友好涂料的需求是非常迫切的。目前，国内带锈防锈涂料的锈蚀转化剂大多基于磷酸-丹宁酸体系，如 CN1046344AXN 1232065A。在配制这类转锈涂料时，锈转化剂的用量必须大于理论用量。若锈转化剂用量不够，铁锈转化将不完全，从而致膜层附着力较差，防锈能力较差；锈转化剂用量过多，过量的酸会继续与铁基体反应，产生氢气，使漆膜起泡，进而发生二次腐蚀。此夕卜，为了达到长效防锈的效果，这类涂料大多添加了锌铬黄等含有毒重金属的防锈颜料，已经不能满足日益严格的环保法规的要求。传统的转锈涂料多为溶剂型有机涂料，VOC高，多采用单宁酸和磷化液复配的锈转化剂，其与多数水性高分子乳液混合后稳定性较差，涂料防锈期限有限；且残留的磷酸又会对金属造成腐蚀，尤其是含磷废水排放易造成水资源富营养化，其使用受到限制。此外国内多数转锈涂料以溶剂型涂料为主，溶剂含量高，VOC高，不利于环境友好和资源节约。为了提高防锈性能，还常常加入红丹及锌铬黄等有毒害防锈颜料，锌铬黄等颜料利用则带来有毒害物的污染。新型的防锈涂料较少直接使用磷酸作为转锈成分，而是采用高分子转锈剂，这种高分子转锈剂既可以单独成膜，又可和铁锈反应生成稳定的转化物，且对未来锈蚀产生有进一步转化功能。如美国专利USP2502441采用磷酸盐、钥酸盐或钨酸盐，丹宁酸或邻苯二酚制备锈转化液；美国专利USP4086182则先将马来酸酐或邻苯二甲酸酐与没食子酸或丹宁酸聚合，然后将其聚合物与磷酸等混合制备锈转化液。美国专利USP4761442研究了采用丁二烯苯乙烯共聚乳液作为成膜剂，含有酚羟基的芳香族有机酸的酯化物作为锈蚀转化剂；美国专利USP5015507和美国专利USP4945017则专利技术了一种以原位丙烯酸聚合得到具有将三价铁转化为二价铁功能的树脂，稳定地将锈蚀转变为无害产物；Arpad EMagyar研制出环保锈转化液，该转化液由无毒的抗坏血酸、木质素磺酸盐和聚合物组成，抗坏血酸作为还原剂，将三价铁转化为二价铁，而木质素磺酸盐作为螯合剂与二价铁螯合；而聚合物则作为载体，为抗坏血酸和木质素磺酸盐与金属表面锈蚀物反应提供场所。聚合物的制备采用种子乳液法制备，种子乳液聚合方法与传统乳液聚合方法相t匕，其制备的乳液具有粒径分布窄，稳定性高，易于控制等优点。工业上普遍采用半连续种子乳液聚合方法。半连续法是将水、乳化剂、种子乳液加入到反应容器中，升温到反应温度后加入引发剂，然后再将壳层单体以一定速度滴加进行聚合。利用种子乳液聚合技术可以制得不同结构的乳胶、制备高固含量乳液及功能性乳胶粒子。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种依靠高分子转锈机理的水性高分子转锈乳液及其涂料的制备方法。首先合成了一种高分子转锈剂，这种转锈剂有转锈能力，同时带有双键可以参与后续丙烯酸乳液聚合，制成具有稳定转锈能力的水性高分子转锈乳液及其涂料。为了更好地将高分子转锈剂分子接入到丙烯酸乳液大分子中，本专利技术采用了半连续种子乳液聚合方法，即采用滴加单体方式首先将丙烯酸酯单体、苯乙烯单体、乳化剂及引发等合成种子乳液，然后再将剩余的丙烯酸酯单体、苯乙烯单体及本专利技术合成的高分子转锈剂单体作为壳层单体，和剩余量的乳化剂和引发剂升温到反应温度后，一定速度滴加进行聚合。本专利技术利用种子乳液聚合技术可以减少高分子转锈剂用量，利于具有亲水性的高分子转锈剂参与聚合反应，且得到的乳液粒径较小。用该方法制备的水性高分子转锈涂料具有零VOC含量、干燥迅速、耐腐蚀能力强、附着力好等特点。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案是 ，包括以下具体步骤 (O制备转锈中间体 在反应器中加入植物多酚化合物、带双键的环氧化合物、催化剂，导入氮气并升温至105°C 115°C，反应4 6小时；当pH在5 6时，终止反应，得高分子转锈剂；其中，酸植物多酚化合物和带双键的环氧基化合物的摩尔比为I : 4 6，催化剂用量为物料总质量的O. 2wt% O. 5wt% ； 所述植物多酚选自从植物中提取的儿茶素、没食子儿茶素、表儿茶素、抗坏血酸、没食子酸、茶多酚或茶黄素； 所述带双键环氧基化合物选自烯丙基缩水甘油醚、2-羰基-5-环氧己烯、3-羰基-5-环氧己烯、乙烯基环氧环己烷、环氧丁烯、1，2-环氧-5-己烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或4-乙稀基_1-环己稀-I, 2_环氧； 所述催化剂选自三乙基苄基氯化铵、硫酸氢四丁基铵、四丁基氯化铵、三丁胺或三乙醇胺； (2)制备水性高分子转锈乳液 按重量份计，将20 35份丙烯酸酯类单体、I 2份非离子型乳化剂均匀混合后置于反应器中，导入氮气后升温至35°C 45°C ;再将I 2份阴离子型乳化剂用20 30份去离子水溶解后在1.2h 1.8h内滴加完毕；然后缓慢升温至85°C 95°C，滴加引发剂，在O. 3h O. 8h内滴完，保温2h 3h ;再加入步骤(I)制备的3 5份转锈中间体和45 55份丙烯酸酯单体、I 2份非离子型乳化剂、40 60份去离子水和O. 2 O. 5份引发剂，保温2. 5h 3. 5h，降温出料，得水性高分子转锈乳液； 其中，所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸乙酯中的一种或几种； 阴离子型乳化剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐中的一种或两种；非离子型乳化剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和山梨酸酐脂肪酸酯中的一种或几种 (3)制备水性带锈涂料 按重量份将25 35份颜填料，20 25份去离子水，O. 1-0. 5份分散剂，O. 05 O. 5份消泡剂搅拌均匀；砂磨，控制细度在30 μ m以下；按重量份将30 38份步骤(2)制备的水性高分子转锈乳液、10 23份去离子水及制备的颜料浆混合后搅拌，过滤得水性带锈涂料； 其中，所述颜填料为氧化铁红、磷酸锌、钛白粉、锌黄、三聚磷酸铝、硫酸钡、硅酸镁、磷酸锌、石英粉的一种或几种。 所述步骤(2)中的引发剂优选选自过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中任意一种。在步骤(2)中还可以添加1-25重量份的乙烯基单体，所述乙烯基单体为苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯腈和甲基丙烯酰胺中的一种或几种。所述步骤(3)中的消泡剂优先选用BYK-057型消泡剂。所述步骤(3)中的分散剂优先选用BYK-161型分散剂。本专利技术的水性带锈涂料可广泛用于海洋钻井平台、风力发电机组、城市道路设施、桥梁、油气管道的维护、汽车维修、及民用设施等，还可作为大型设施维护用涂料，还可用于文物修复及仿古等。同现有技术中同类带锈防锈涂料相比，本专利技术制得的高分子水性高分子转锈乳液及其涂料具有以下优点 (1)本专利技术制备的高分子转锈剂原料纯植物来源，成本低廉，符合可持续发展，资源综合利用的国策。合成得到的高分子转锈剂既具有良好本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水性带锈涂料的制备方法，其特征是，包括以下具体步骤：（1）制备转锈中间体：在反应器中加入植物多酚化合物、带双键的环氧化合物、催化剂，导入氮气并升温至105℃～115℃，反应4～6小时；当pH在5～6时，终止反应，得高分子转锈剂；其中，酸植物多酚化合物和带双键的环氧基化合物的摩尔比为1︰4～6，催化剂用量为物料总质量的0.2wt%～0.5wt%；所述植物多酚选自从植物中提取的儿茶素、没食子儿茶素、表儿茶素、抗坏血酸、没食子酸、茶多酚或茶黄素；所述带双键环氧基化合物选自烯丙基缩水甘油醚、2？羰基？5？环氧己烯、3？羰基？5？环氧己烯、乙烯基环氧环己烷、环氧丁烯、1,2？环氧？5？己烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或4？乙烯基？1？环己烯？1,2？环氧；所述催化剂选自三乙基苄基氯化铵、硫酸氢四丁基铵、四丁基氯化铵、三丁胺或三乙醇胺；（2）制备水性高分子转锈乳液：？按重量份计，将20～35份丙烯酸酯类单体、1～2份非离子型乳化剂均匀混合后置于反应器中，导入氮气后升温至35℃～45℃；再将1～2份阴离子型乳化剂用20～30份去离子水溶解后在1.2h～1.8h内滴加完毕；然后缓慢升温至85℃～95℃，滴加引发剂，在0.3h～0.8h内滴完，保温2h～3h；再加入步骤（1）制备的3～5份转锈中间体和45～55份丙烯酸酯单体、1～2份非离子型乳化剂、40～60份去离子水和0.2～0.5份引发剂，保温2.5h～3.5h，降温出料，得水性高分子转锈乳液；其中，所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸乙酯中的一种或几种；阴离子型乳化剂选自十二烷基硫酸钠？、十二烷基磺酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵盐中的一种或两种；非离子型乳化剂选自烷基酚聚氧乙烯醚？、壬基酚聚氧乙烯醚和山梨酸酐脂肪酸酯中的一种或几种：（3）制备水性带锈涂料：按重量份将25～35份颜填料，20～25份去离子水，0.1？0.5份分散剂，？0.05～0.5份消泡剂搅拌均匀；砂磨，控制细度在30μm以下；按重量份将30～38份步骤（2）制备的水性高分子转锈乳液、10～23份去离子水及制备的颜料浆混合后搅拌，过滤得水性带锈涂料；其中，所述颜填料为氧化铁红、磷酸锌、钛白粉、锌黄、三聚磷酸铝、硫酸钡、硅酸镁、磷酸锌、石英粉的一种或几种。...
【技术特征摘要】
1.ー种水性带锈涂料的制备方法，其特征是，包括以下具体步骤 (O制备转锈中间体 在反应器中加入植物多酚化合物、带双键的环氧化合物、催化剂，导入氮气并升温至105°C 115°C，反应4 6小时；当pH在5 6时，终止反应，得高分子转锈剂；其中，酸植物多酚化合物和带双键的环氧基化合物的摩尔比为I : 4 6，催化剂用量为物料总质量的O.2wt% O. 5wt% ； 所述植物多酚选自从植物中提取的儿茶素、没食子儿茶素、表儿茶素、抗坏血酸、没食子酸、茶多酚或茶黄素； 所述带双键环氧基化合物选自烯丙基缩水甘油醚、2-羰基-5-环氧己烯、3-羰基-5-环氧己烯、こ烯基环氧环己烷、环氧丁烯、1，2-环氧-5-己烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或4-こ稀基_1-环己稀-I, 2_环氧； 所述催化剂选自三こ基苄基氯化铵、硫酸氢四丁基铵、四丁基氯化铵、三丁胺或三こ醇胺； (2)制备水性高分子转锈乳液 按重量份计，将20 35份丙烯酸酯类单体、I 2份非离子型乳化剂均匀混合后置于反应器中，导入氮气后升温至35°C 45°C ;再将I 2份阴离子型乳化剂用20 30份去离子水溶解后在1.2h 1.8h内滴加完毕；然后缓慢升温至85°C 95°C，滴加引发剂，在O.3h O. 8h内滴完，保温2h 3h ;再加入步骤(I)制备的3 5份转锈中间体和45 55份丙烯酸酯单体、I 2份非离子型乳化剤、40 60份去离子水和O. 2 O. 5份引发剂，保温2. 5h 3. 5h，降温出料，得水...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘娅莉，贾元峰，岳华东，杨锦，匡伟，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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