一种镀锌钢涂料用水性丙烯酸乳液及其生产方法与流程

本发明属于水性丙烯酸乳液的生产，具体涉及一种镀锌钢涂料用水性丙烯酸乳液及其生产方法。

背景技术：

1、水性涂料中，基料对漆膜的性能有着决定性的作用。丙烯酸树脂来源广泛，成本适中，而且具有快干性、硬度高和优异的耐候性，被广泛地应用于涂料基料。

2、钢板的存放和使用过程中因环境因素所导致不同程度的腐蚀，并造成了严重的经济损失，还存在安全隐患。在钢材表面涂刷防腐蚀层防止钢结构的均匀腐蚀、不均匀腐蚀、点(坑)腐蚀、应力腐蚀等金属腐蚀现象，是一种最为多见、性价比最高的一种防护措施。

3、镀锌是钢材防腐防锈的一种重要手段，一般经过热镀锌的表面，具有一定的防锈防腐性能，但是镀锌层容易受到损伤，容易出现局部的生锈。因此，镀锌钢结构表面涂装油漆，对于很多有防腐及装饰需求的用户，依然是主要的手段。

4、但是，镀锌钢材表面非常光滑，附着力较普通的碳钢要差，大多数油漆的附着力表现不好，非常容易脱落掉漆，涂装醇酸漆、硝基漆甚至部分以附着力强而著称的环氧漆，都会出现附着力不足，成片脱落的现象。特别是涂装醇酸漆时，因为酸和锌发生皂化反应，既造成了镀锌层的损失，也造成了油漆的浪费和返工。

5、现有的镀锌钢专用漆包括环氧锌黄底漆与丙烯酸聚氨酯面漆或氟碳面漆组合、环氧酯锌黄底漆与环氧酯面漆、或者环氧酯锌黄底漆与醇酸磁漆组合。但目前这些防腐蚀涂料大多为油性漆，但随着人们环保意识的增强，水性防腐涂料越来越受到人们的欢迎，成为行业发展的方向。

6、水性防腐涂料中，基料对漆膜的性能起决定性作用。水性防腐涂料的常用基料为：水性丙烯酸乳液、水性醇酸树脂、水性环氧酯-丙烯酸树脂杂化体、双组份水性聚氨酯、水性环氧树脂。其中水性丙烯酸乳液因其耐候性优异、施工方便等特点，是各种水性涂料成膜物质中性价比最优的聚合物。普通水性丙烯酸类防锈漆一般具有较好的耐水、耐盐水性能，但耐盐雾较差，同时漆膜的湿附着力较差，会导致漆膜起泡，底材腐蚀；容易闪锈，水性涂料在施工阶段将水引入，铁质基材与水接触，产生闪锈；为提高防腐性能，有些研究者会在乳液中大量引入磷酸酯类、有机硅类单体，但有机硅单体容易水解导致性能不稳定，磷酸酯类单体易与防锈漆填料络合导致涂料储存期间胶化。

7、专利文献cn118146424a公开了一种钢结构用自干高光水性丙烯酸乳液及其制备方法，包括：a组分：60～70份硬单体、30～40份软单体、20～25份去离子水、2～3份阴离子乳化剂、1～1.5份非离子乳化剂、0.05～0.1份引发剂；b组分：20～60份硬单体、20～60份软单体、30～60份功能性单体、40～60份去离子水、2～3份阴离子乳化剂、1～1.5份非离子乳化剂、0～2份分子量调节剂；c组分：0.2～0.5份阴离子乳化剂、0.1～1.3份阳离子乳化剂、0.002～0.005份调节缓冲剂、18～28份去离子水；其中a组分中质量比为5～10％的部分与c组分预反应产生自由基并引发聚合反应；功能性单体为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟基单体、甲基丙烯酸缩水甘油酯、双丙酮丙烯酰胺、己二酸二酰肼中的任意一种或多种；硬单体为苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或多种；软单体为丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯中的任意一种或多种；分子量调节剂为α-甲基苯乙烯线性二聚体；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠中的任意一种或多种；调节缓冲剂包括碳酸氢钠。但是该文献的ph值偏高，用于镀锌钢板时附着力和防腐蚀性仍不能满足要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种镀锌钢涂料用水性丙烯酸乳液及其生产方法，以解决现有技术中存在的附着力、防腐蚀性和储存稳定性差等问题。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：

3、本发明的一种镀锌钢涂料用水性丙烯酸乳液，采用以下质量分数的原料制成：功能性单体1.0％～2.0％、软单体9％～15％、硬单体15％～20％、引发剂0.05％～0.15％、阳离子乳化剂0.4％～0.7％、非离子乳化剂0.4％～0.7％、异丙醇0.8％～1.3％、ph值调节剂0.05％～0.15％、防腐剂0.1％～0.5％，余量为去离子水；

4、所述功能性单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯(egdma)中的至少一种与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和二甲氨基丙基丙烯酰胺的混合物，三者的质量比为(3.0～5.0):(0.8～1.2):1，优选质量比为(3.0～4.0):1:1；

5、所述引发剂为质量比为(0.6～1.0):(2～3):1的偶氮二异戊腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐(aiba，v50)和叔丁基过氧化氢；优选比例为0.8:(2.3～2.6):1；

6、所述软单体为丙烯酸异辛酯或/和丙烯酸丁酯；所述硬单体为甲基丙烯酸丁酯或/和甲基丙烯酸甲酯；

7、所述阳离子乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵，所述非离子乳化剂为科莱恩emulsogen lcn 407非离子乳化剂；

8、所述防腐剂为抗坏血酸、异噻唑啉类防腐剂(例如罗门哈斯防腐剂kathon lxe)中的至少一种；所述ph值调节剂为甲酸。

9、本发明的一种镀锌钢涂料用水性丙烯酸乳液的生产方法，包括以下步骤：

10、s1，将所述非离子乳化剂和1/3～4/5的所述阳离子乳化剂加入适量去离子水中，搅拌均匀；再向其中加入所述功能性单体、软单体和硬单体，充分搅拌乳化；再加入引发剂偶氮二异戊腈，搅拌均匀后得到预乳化液；

11、s2，向反应釜中加入适量去离子水，再加入剩余的阳离子乳化剂，在氮气保护下，搅拌并加热至70～75℃；先向所述反应釜中加入1/30～1/10的所述预乳化液，再加入偶氮二异丁脒盐酸盐；待反应釜出现蓝光，在73～78℃下保温反应15～30min；

12、s3，滴加剩余的预乳化液，滴加时间持续150～200min，再在73～78℃下保温反应30～60min；

13、s4，向所述反应釜中滴加引发剂叔丁基过氧化氢，滴加时间持续10～20min；滴加完成后在70～76℃下保温反应30～60min；

14、s5，降温至40℃以下，加入所述ph值调节剂调节ph值至4～5；再依次加入所述异丙醇和防腐剂；

15、s6，用剩余的去离子水调节固含量至28.0％～32.0％，测试合格后过滤出料，得到白色泛蓝光的水性丙烯酸乳液。

16、优选地，所述阳离子乳化剂先采用35～45℃的去离子水溶解后再使用。

17、优选地，所述引发剂叔丁基过氧化氢的滴加速率为0.8～1.5kg/min。

18、优选地，当所述防腐剂包含抗坏血酸时，所述步骤s4中为：向所述反应釜中滴加引发剂叔丁基过氧化氢，滴加时间持续10～20min；滴加抗坏血酸，滴加时间持续30～50min；滴加完成后在70～76℃下保温反应30～60min。

19、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

20、本发明采用含胺基的功能性丙烯酸酯单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和二甲氨基丙基丙烯酰胺进行复配共聚，使得本发明的水性丙烯酸乳液具有自固化功能；提高了乳液分子的交联度，进而提高了涂膜的附着力、耐水性和耐盐雾性，保障了防腐效果；三种引发剂的优化配合，也对储存稳定性和防腐效果起到了正面效果，使得镀锌钢涂料用水性丙烯酸乳液具有优异的附着力和防腐蚀性，提高了乳液涂覆后膜的密封性，可以满足镀锌钢涂料的要求。