壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料及其制备方法与流程

1.本发明属于涂料领域，涉及一种带绣涂料技术，具体涉及一种壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料及其制备方法。


背景技术：

2.腐蚀普遍存在于钢结构装备中，据统计全球每年有近总产量1/4的钢基材发生锈蚀，涂料涂装是保护钢基材最高效最直接的方法之一。但对锈蚀装备表面进行涂装时，传统的涂装工艺，首先要对锈蚀装备表面进行除锈处理至sa2.5级以上才可施工，该工序工作繁琐，操作周期长，需要消耗大量经济成本和时间成本，一般表面处理的经济成本约为工程总费用30％～40％，时间成本占涂装总工作量的50％左右，同时在表面处理过程中产生大量的烟雾和粉尘，对周围的环境和施工人员造成严重危害。因此若能开发在锈蚀钢基材表面直接施工的带锈涂料，能降低或省去除锈环节大大降低工作量和涂装成本，同时还可以减少锈层对施工人员的健康危害。壳聚糖、没食子酸具有多羟基结构，对锈层具有良好的稳定和转化作用，用于涂料中具有良好的生物相容性，可以提升涂层的附着力、稳定性能和耐蚀性能。同时水性带锈涂料相比于溶剂型涂料具有安全、环保等优点，具有广阔的应用前景。利用壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料，制备出性能优异的耐蚀带锈涂层，对锈蚀钢基材的再利用及寿命的延长具有重要意义。


技术实现要素：

3.本发明目的在于提供一种壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料及其制备方法，制备出安全环保、干燥快、附着力好的带锈涂料，能有效减少锈层对施工人员的危害和环境污染，提升水性带锈涂料的耐蚀性能。
4.为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为如下：
5.本发明提供一种壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料，涂料配方由a组份和b组份按一定配比混合均匀而成；
6.所述a组分包括以下组分和质量份数：
[0007][0008][0009]
b组分包括以下组分和质量份数：
[0010]
水性环氧固化剂
ꢀꢀꢀ
10～30份
[0011]
去离子水
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0～30份
[0012]
优选的，所述的壳聚糖-没食子酸分散浆由分子量500-20000的壳聚糖、没食子酸溶液、分散剂、水性环氧乳液构成。
[0013]
优选的，所述的水性环氧乳液为环氧当量300-800g/eq双酚a型水性环氧树脂乳液、双酚f型水性环氧树脂乳液、水性丙烯酸改性环氧乳液中的任意一种或几种组合物。
[0014]
优选的，所述填料为滑石粉、云母粉、钛白粉、磷酸锌、三聚磷酸铝中的任意一种或几种组合物。
[0015]
优选的，所述分散剂为嵌段高分子共聚物分散剂。
[0016]
优选的，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
[0017]
优选的，所述防沉剂为气相二氧化硅、有机膨润土、聚酰胺蜡浆中任意一种或几种组合物。
[0018]
优选的，所述的固化剂为改性胺加成物水性环氧固化剂。
[0019]
本发明还保护一种壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0020]
步骤(1)壳聚糖-没食子酸分散浆的制备：将没食子酸3～6份配成wt30％～60％水溶液，同时于溶液中添加1～3份的分子量为500-20000的壳聚糖，25～60℃搅拌0.5h，再加入0.3～1份分散剂、5～10份水性环氧乳液，使用高速分散机研磨1～4h得到壳聚糖-没食子酸分散浆；
[0021]
步骤(2)壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料a组分的制备：将上述壳聚糖-没食子酸分散浆与水性环氧乳液、防锈填料、分散剂、消泡剂、防沉剂等按照涂料配方的质量配比加入高速分散机中，其中消泡剂分3次加入，研磨分散后得到壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料a组分；
[0022]
步骤(3)壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料b组分的制备：将10～30份的水性环氧固化剂与0～30份的去离子水混合稀释，得到壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料b组分；
[0023]
步骤(4)将a组分和b组分混合后得到壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料，即可进行涂装。
[0024]
优选的，步骤(2)中，利用高速分散机高速分散并研磨至细度达到50μm以下，得到a组分。
[0025]
本发明的有益效果如下：
[0026]
本发明的壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料，没食子酸的邻酚类羟基基团能和锈层发生良好的螯合反应，快速转化蓬松锈层为稳定的致密层，带锈涂装性能远优于普通的羟基基团；而壳聚糖丰富的氨基、羟基极性基团既可以自交联优化树脂的网状结构，抑制阴极析氢反应，还可以通过与铁的空d-轨道相互作用而吸附在金属表面的阳极位点上，抑制阳极金属溶解反应，即抑制新锈蚀的产生，使得本发明从转化旧锈层和抑制新锈生成两个方面协同提升涂层对基材的防护性能，免除了繁琐的除锈过程，可直接带锈涂装，延长了带锈基材的使用寿命；同时本发明以水性环氧乳液为成膜物质，其涂膜表现出附着力优、干燥快、环保性突出等特点。
[0027]
本发明以滑石粉、云母粉、磷酸锌、三聚磷酸铝为防锈颜填料具有良好的阻隔性能和耐蚀性能，本发明的壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料既可以涂覆于带锈的钢基
材表面，也可以用于无锈的钢结构表面作为防腐涂料。
附图说明
[0028]
图1为未改性的水性带锈涂层的sem图。
[0029]
图2为壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂层的sem图。
[0030]
图3为按照标准《带锈涂装用水性底漆》制备的带锈钢板宏观形貌图。
[0031]
图4为未改性的水性带锈涂层的中性盐雾宏观形貌图。
[0032]
图5为壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂层的中性盐雾宏观形貌图。
[0033]
图6为未改性涂层和壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂层的电化学测试能奎斯特图。
[0034]
图7为未改性涂层和壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂层的电化学测试波特图。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图和实施例对本发明提出的一种壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料及其制备方法的实施方式做进一步详细说明。以下实施例仅用于更清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0036]
下面为具体实施例部分。
[0037]
实施例1
[0038]
一种壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料，首先将没食子酸3份配成30wt％水溶液，同时于溶液中添加分子量为500的壳聚糖1份，25℃搅拌0.5h，再加入分散剂0.3份、水性环氧乳液10份，使用高速分散机研磨1h得到壳聚糖-没食子酸分散浆。按照质量比例将壳聚糖-没食子酸分散浆20份、双酚a型水性环氧树脂乳液30份、滑石粉5份、云母粉5份、磷酸锌5份、三聚磷酸铝5份、分散剂1份、消泡剂0.5份、气相二氧化硅2份，其中消泡剂分3次加入(每次加入量一样)，高速分散并研磨至细度达到50μm以下，得到壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料a组分。同时胺加成物水性环氧固化剂10份与去离子水10份稀释混合得到壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料b组分。测组分a和组分b的合格指标，合格后封装。将a组分和b组分按照上述比例进行混合，即得可进行涂装的壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料。
[0039]
对壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料及涂膜进行相应的性能测试，测试结果如下表所示。
[0040]
表1实施例1壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料及涂膜性能评价
[0041][0042]
实施例2
[0043]
一种壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料，首先将将没食子酸5份配成50wt％水溶液，同时于溶液中添加3份的分子量为1000的壳聚糖，40℃搅拌0.5h，再加入0.5份分散剂、9份水性环氧乳液，使用高速分散机研磨2h得到壳聚糖-没食子酸分散浆。按照质量比例将壳聚糖-没食子酸分散浆15份、双酚a型水性环氧树脂乳液35份、云母粉10份、磷酸锌5份、三聚磷酸铝10份、分散剂1份、消泡剂0.8份、有机膨润土3份，其中消泡剂分3次加入，高速分散并研磨至细度达到50μm以下，得到壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料a组分。同时胺加成物水性环氧固化剂15份与去离子水20份稀释混合得到壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料b组分。测组分a和组分b的合格指标，合格后封装。将a组分和b组分按照上述比例进行混合，即得可进行涂装的壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料。
[0044]
对壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料及涂膜进行相应的性能测试，测试结果如下表所示。
[0045]
表2实施例2壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料及涂膜性能评价
[0046][0047]
实施例3
[0048]
一种壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料，首先将将没食子酸6份配成60wt％水溶液，同时于溶液中添加2份的分子量为10000的壳聚糖，40℃搅拌0.5h，再加入1份分散剂、15份水性环氧乳液，使用高速分散机研磨2.5h得到壳聚糖-没食子酸分散浆。按照质量比例将壳聚糖-没食子酸分散浆10份、双酚a型水性环氧树脂乳液40份、滑石粉10份、三聚磷酸铝10份、分散剂1.5份、消泡剂1份、气相二氧化硅1份、有机膨润土1份，其中消泡剂分3次加入，高速分散并研磨至细度达到50μm以下，得到壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料a组分。同时胺加成物水性环氧固化剂20份与去离子水20份稀释混合得到壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料b组分。测组分a和组分b的合格指标，合格后封装。将a组分和b组分按照上述比例进行混合，即得可进行涂装的壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料。
[0049]
对壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料及涂膜进行相应的性能测试，测试结果如下表所示。
[0050]
表3实施例3壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料及涂膜性能评价
[0051][0052]
实施例4
[0053]
一种壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料，首先将将没食子酸4份配成40wt％水溶液，同时于溶液中添加2份的分子量为20000的壳聚糖，50℃搅拌0.5h，再加入1.5份分散剂、10份水性环氧乳液，使用高速分散机研磨4h得到壳聚糖-没食子酸分散浆。按照质量比例将壳聚糖-没食子酸分散浆8份、双酚a型水性环氧树脂乳液42份、云母粉12份、磷酸锌12份、三聚磷酸铝6份、分散剂2份、消泡剂1.5份、气聚酰胺蜡浆4份，其中消泡剂分3次加入，高速分散并研磨至细度达到50μm以下，得到壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料a组分。同时胺加成物水性环氧固化剂15份与去离子水15份稀释混合得到壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料b组分。测组分a和组分b的合格指标，合格后封装。将a组分和b组分按照上述比例进行混合，即得可进行涂装的壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料。
[0054]
对壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料及涂膜进行相应的性能测试，测试结果如下表所示。
[0055]
表4实施例4壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料及涂膜性能评价
[0056]
[0057][0058]
由实例1～4可知：本发明的壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂料具有vocs含量低、无重金属、干燥速度快、可直接涂覆于带锈钢基材也可涂覆于无锈钢基材等特点，还具有良好的附着力、耐冲击性能、耐腐蚀性能等优点。从未改性的涂层和壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂层的中性盐雾宏观形貌图的对比和电化学测试结果可以看出壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂层的耐蚀性能更优于未改性的涂层。从图2中sem图可以观察到壳聚糖-没食子酸协同改性水性带锈涂层中的填料与基料具有更好的相容性，表面形貌更加平整光滑，能为锈蚀基材提供更好的物理屏障，减少返锈现象的发生。
[0059]
以上实例仅用于说明本发明的实施方案，但不能限制本发明的实施范围，其他对本发明的技术方案进行各种替换、组合、修饰、简化，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖于本发明的权利要求范围之内。