[发明专利]一种水性带锈防锈高分子乳液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及防锈涂料技术领域，特别涉及一种水性带锈防锈高分子乳液的制备方法。

背景技术

金属的腐蚀是金属受环境介质的化学或电化学作用而被破坏的现象。金属的腐蚀遍及各个行业领域，据统计，全世界每年因腐蚀生锈的金属约为其年产量的20%以上，由此带来的经济损失约10000亿美元。我国每年因金属腐蚀造成的经济损失高达300亿元以上，约占国民生产总值的4%。采用防腐蚀方法可减少20～30%的损失。防腐蚀涂料涂装就是金属防腐蚀的主要措施之一，大型钢结构、路桥高铁工程、海洋舰艇、汽车底盘、高速公路、民用装修的防腐蚀工作显得特别重要，对于这些钢结构的维护，能够直接在锈面上涂装起到除锈并具有防锈功能的环境友好涂料的需求是非常迫切的。

带锈防锈涂料是一种可以直接在一定锈蚀的金属表面上施工，通过使锈稳定、钝化或转化，使活泼的铁锈变成无害的物质，以达到既除锈又保护的双重目的的防锈涂料。早期的这类涂料产品主要利用了稳定和转化型原理，采用磷酸、单宁酸等作为转锈剂，先将锈蚀除去或钝化之后再涂覆防腐蚀底漆，如USP 4880478、USP 5011551。这种类型涂料的防腐蚀性能通常受到诸多因素的影响，如磷酸的种类、浓度、体系的pH值、体系与锈蚀反应的时间、施工对象的锈蚀程度等。此外，在涂覆防腐蚀底漆之前需彻底冲洗掉金属表面的除锈剂和转锈剂，否则残留在金属表面的酸液会对金属进行腐蚀，且其防腐蚀功效不具备持久性。

目前，国内的带锈防锈涂料多为采用磷酸、单宁酸等作为转锈剂的溶剂型涂料品种，为了达到长效防锈的目的，大多添加了锌铬黄等含有毒重金属的防锈颜料，如中国专利公报公开号为CN 101323726A、CN 1084906A的专利文件所述，这些涂料产品已经不能满足目前对高性能低VOC的带锈转锈涂料的要求。申请号为200910110468.5的一种水性带锈转锈聚合物乳液及其涂料和制备方法 ，主要以含磷酸酯的丙烯酸单体参与丙烯酸乳液聚合，利用磷酸官能团和金属基底的结合来除锈，转锈能力有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性带锈防锈高分子乳液的制备方法，该乳液的高分子链中含有能使锈蚀钝化的基团，不需要外加磷酸类转锈剂，仅靠改性树脂本身，与金属基材及铁锈产生物理—化学反应，将树脂、颜填料、稳定的锈层转化物以及金属基材的分子，螯合在一起形成稳定坚实的复合屏蔽层，有效阻止氧化离子向金属基材扩散，堵塞腐蚀通道；由于其与基材的物理化学作用，其与金属基材之间的附着力高于一般底漆；和目前普通的带锈涂料相比，它不需要外加磷酸类转锈剂，降低了由于残留磷酸液可能造成的金属腐蚀。该乳液单组份施工方便、干燥迅速，作为底漆可以加入磷酸锌，既可带锈施工又可作为一般的防锈底漆使用，具有优良的防锈功能；它还可作为底面合一防锈水性涂料，具有优异的耐候性。

本发明所提出的技术解决方案是这样的：一种水性带锈防锈高分子乳液的制备方法包括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：

（1）转锈功能单体的合成：在反应器中加入溶剂、不饱和酸酐、多酚化合物及少量催化剂，导入氮气并升温至回流温度；待反应物变透明后，保温1小时～2小时，然后将反应装置改变为蒸馏装置，降温至50～80℃，在0.08～-0.1Mpa真空度下抽除溶剂；

合成过程中所述各组分的重量份用量为：

不饱和酸酐                    20～40份；

多酚化合物                    50～70份；

催化剂                          2～5份；

溶剂                             50～85份；

所述催化剂选自对甲苯磺酸、氯化亚锡、四氯化锡中的任一种；

（2）醇酸中间体的制备：由带有-SO₃M基团的二羧酸、多元羧酸（酐）与二元醇及脂肪酸反应制得醇酸中间体混合物料，在反应器中加入带有-SO₃M基团的二羧酸、多元羧酸（酐）、二元醇、脂肪酸、催化剂、溶剂、去离子水，导入氮气并升温，控制反应温度为90℃～210℃范围，反应时间为2～6小时；当反应器中混合物料酸值为0.2～5时，停止反应；

合成过程中所述各组分的重量份用量为：

带有-SO₃M基团的二羧酸            5～12份；

二元醇                                    15～25份；