基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料组合物，更具体地说，是涉及一种基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料及其制备方法。
背景技术
钢结构防腐手段很多。防腐蚀涂料作为工业防腐的主要手段，多年来受到广大科学工作者与技术人员的重视，全球投入了大量的人力物力进行研究。美、欧、日等发达国家目前仍处于领先地位。据报道，日本每年采用防腐蚀涂料所消耗的费用达2万亿日元，占各种防腐蚀措施总费用的65％左右。可见防腐蚀涂料在国民经济建设中的地位。
丙烯酸树脂涂料是一种重要的工业用装饰性涂料。与其他合成高分子树脂相比，丙烯酸树脂具有许多突出的优点，如优异的耐光、耐候性，户外暴晒耐久性强，耐紫外线照射不易分解和变黄，能长期保持原有的光泽和色泽，耐热性好，在170℃温度下不易分解、不变色，在230℃左右或更高温度下仍不变色，色浅，水白透明，耐腐蚀，有较好的耐酸、碱、盐、油脂和洗涤剂等化学品沾污及腐蚀性能，极好的柔韧性和最低颜料反应性。因此在汽车、飞机、家具、罐头、机械制造等领域的有着十分广泛的应用。但丙烯酸树脂作为涂料还存在低温易变脆、高温变黏失强、易回黏的缺点，影响了装饰效果和使用价值。
发明内容
本发明的目的是为了克服丙烯酸树脂涂料存在的不足，而提供一种基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料及其制备方法。
有机聚合物树脂由于具有良好的成膜性、柔韧性、基材附着力及较低的成本，所以一直是涂料的主要成膜物。而无机材料具有高强度、性能稳定及使用寿命长的特点，但同时存在脆性较大、加工成型困难、成本高的缺点。为了获得性能优异或功能独特的涂层，通过将有机树脂与无机材料进行有效的复合，发挥二者的优势，以达到性能互补。使用有机硅对丙烯酸树脂涂料进行改性则可以显著改善涂料的性能。有机硅中的Si-O键能(450kJ/mol)远大于C-C键能(351kJ/mol)，内旋转能垒低、键旋转容易、分子体积大、表面能小，使用化学方法将Si-O键连接到C-C主链上，形成的漆膜具有良好的耐紫外光性、耐候性、耐沾污性和耐化学介质性等，另外涂料具有更好的稳定性，在耐候性、保光性、抗粉化性和对材料表面的附着力等各方面都比未经改性的丙烯酸树脂的涂料性能更加优异。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料，按质量百分比计，其组分为：
端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂 20～35％，
鳞片状锌粉 20～45％，
球状锌粉 10～20％，
磷铁粉 5～10％，
改性膨润土增稠剂 1～2％，
乙酸丁酯 15～20％，
其中，端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂，按质量百分比计，又由甲基丙烯酸甲酯为25～40％，苯乙烯为10～15％，丙烯酸异辛酯为2～6％，丙烯酸羟乙酯为1～4％，端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂为0.5～5％，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为0.5～5％，偶氮二异丁腈为0.5～2％，二月桂酸二丁基锡为0.1～0.2％，四氢呋喃为40～50％组成。
为了达到上述目的，本发明的另一个技术方案是：
一种基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料的制备方法，按顺序其步骤是：
一、端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂的制备
将甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和偶氮二异丁腈按比例混合，搅拌溶解，在反应容器中加入四氢呋喃，升温70-80℃，滴加混合单体，滴完后保温4-5小时，然后滴加二月桂酸二丁基锡与端羟基聚二甲基硅氧烷的混合物，温度控制在80℃，反应1小时，降至室温，出料。
二、基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料的制备
按组分配方称量好后，将改性膨润土增稠剂倒入乙酸丁酯中，然后加入端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂，混合搅拌15分钟，再加入鳞片状锌粉、球状锌粉以及磷铁粉，混合研磨搅拌20-30分钟，经砂磨机研磨至细度为50μm以下，即得到本发明的基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料的成品。
本发明的一种基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料及其制备方法的优点和有益效果在于：
1、通过端羟基聚二甲基硅氧烷的接枝改性，提高了丙烯酸树脂的耐候、耐温性，另外由于其极性相对丙烯酸树脂要低，其整体的憎水性有所增强，有利于漆膜的耐水、耐蚀性提高。
2、涂料中鳞片状锌粉的加入，由于锌金属具有良好的延展性，其鳞片规格容易控制、可方便的获得较高的鳞片比表面积，本身耐热性好，导热系数高，表面光线反射率高，因而可以提高涂层的耐热性、耐候性。
3、制备单组份重防腐涂料，克服了传统富锌重防腐底漆双组分限制，操作使用时间无限制，喷漆后，漆膜快速干燥固化，形成良好保护涂层。
具体实施方式：
以下结合实例对本发明的一种基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料及其制备方法做进一步具体描述，但不局限于此。
实施例1：
一.端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂的合成
1、原料及用量质量百分比为
甲基丙烯酸甲酯 28.7％，
苯乙烯 10.4％，
丙烯酸异辛酯 3％，
丙烯酸羟乙酯 4％，
端羟基聚二甲基硅氧烷 2.4％，
γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 2.4％，
偶氮二异丁腈 2％，
二月桂酸二丁基锡 0.1％，
四氢呋喃 47％。
2、制备方法
将甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和偶氮二异丁腈按上述比例混合，搅拌溶解，在反应容器中加入四氢呋喃，升温70℃，滴加混合单体，滴完后保温5小时，然后滴加二月桂酸二丁基锡与端羟基聚二甲基硅氧烷的混合物，温度控制在80℃，反应1小时，降至室温，出料。
二.基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料的制备
1.原料及用量质量百分比为
端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂 24％，
鳞片状锌粉 40％，
球状锌粉 10％，
磷铁粉 10％，
改性膨润土增稠剂 1％，
乙酸丁酯 15％。
2.配制方法
将改性膨润土增稠剂倒入乙酸丁酯中，然后倒入端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂，混合搅拌15分钟，加入鳞片状锌粉、球状锌粉、磷铁粉，混合搅拌20分钟，经砂磨机研磨，使细度达到50μm以下，即得本发明的成品。
实施例2
一.端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂的合成
1、原料及用量质量百分比为
甲基丙烯酸甲酯 40％，
苯乙烯 10％，
丙烯酸异辛酯 6％，
丙烯酸羟乙酯 1％，
端羟基聚二甲基硅氧烷 0.5％，
γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.5％，
偶氮二异丁腈 1.9％，
二月桂酸二丁基锡 0.1％，
四氢呋喃 40％。
2、制备方法
将甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和偶氮二异丁腈按上述比例混合，搅拌溶解，在反应容器中加入四氢呋喃，升温80℃，滴加混合单体，滴完后保温4小时，然后滴加二月桂酸二丁基锡与端羟基聚二甲基硅氧烷的混合物，温度控制在80℃，反应1小时，降至室温，出料。
二.基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料的制备
1.原料及用量质量百分比为：
端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂 35％，
鳞片状锌粉 20％，
球状锌粉 20％，
磷铁粉 6.5％，
改性膨润土增稠剂 1.5％，
乙酸丁酯 17％。
2.配制方法
将改性膨润土增稠剂倒入乙酸丁酯中，然后倒入端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂，混合搅拌15分钟，加入鳞片状锌粉、球状锌粉、磷铁粉，混合搅拌20分钟，经砂磨机研磨，使细度达到50μm以下，即得本发明的成品。
实施例3
一.端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂的合成
1、原料及用量质量百分比为：
甲基丙烯酸甲酯 25％，
苯乙烯 15％，
丙烯酸异辛酯 4％，
丙烯酸羟乙酯 1.3％，
端羟基聚二甲基硅氧烷 2％，
γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 2％，
偶氮二异丁腈 0.5％，
二月桂酸二丁基锡 0.2％，
四氢呋喃 50％。
2、制备方法
将甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和偶氮二异丁腈按上述比例混合，搅拌溶解，在反应容器中加入四氢呋喃，升温75℃，滴加混合单体，滴完后保温4.5小时，然后滴加二月桂酸二丁基锡与端羟基聚硅氧烷的混合物，温度控制在80℃，反应1小时，降至室温，出料。
二.基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料的制备
1.原料及用量质量百分比为：
端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂 20％，
鳞片状锌粉 45％，
球状锌粉 13％，
磷铁粉 5％，
改性膨润土增稠剂 2％，
乙酸丁酯 15％。
2.配制方法
将改性膨润土增稠剂倒入乙酸丁酯中，然后倒入端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂，混合搅拌15分钟，加入鳞片状锌粉、球状锌粉、磷铁粉，混合搅拌30分钟，经砂磨机研磨，使细度达到50μm以下，即得本发明的成品。
实施例4
一.端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂的合成
1、原料及用量质量百分比为：
甲基丙烯酸甲酯 27.5％，
苯乙烯 9.6％，
丙烯酸异辛酯 2％，
丙烯酸羟乙酯 1.2％，
端羟基聚二甲基硅氧烷 5％，
γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 5％，
偶氮二异丁腈 1.5％，
二月桂酸二丁基锡 0.2％，
四氢呋喃 48％。
2、制备方法
将甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和偶氮二异丁腈按上述比例混合，搅拌溶解，在反应容器中加入四氢呋喃，升温80℃，滴加混合单体，滴完后保温5小时，然后滴加二月桂酸二丁基锡与端羟基聚二甲基硅氧烷的混合物，温度控制在80℃，反应1小时，降至室温，出料。
二.基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料的制备
1.原料及用量质量百分比为：
端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂 20％，
鳞片状锌粉 40％，
球状锌粉 13％，
磷铁粉 5％，
改性膨润土增稠剂 2％，
乙酸丁酯 20％。
2.配制方法
将改性膨润土增稠剂倒入乙酸丁酯中，然后倒入端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂，混合搅拌15分钟，加入鳞片状锌粉、球状锌粉、磷铁粉，混合搅拌25分钟，经砂磨机研磨，使细度达到50μm以下，即得本发明的成品。
比较例
为对比了解使用端羟基聚二甲基硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂以及加入鳞片状锌粉对制备的涂料性能的提高的幅度。同样方法，合成未用端羟基聚二甲基硅氧烷改性的丙烯酸酯，采用市场常用的球状锌粉及磷铁粉，制备防腐蚀涂料。
一.纯丙烯酸树脂的合成
1.原料及用量质量百分比为：
甲基丙烯酸甲酯 41％，
苯乙烯 10％，
丙烯酸异辛酯 6％，
丙烯酸羟乙酯 1％，
偶氮二异丁腈 2％，
四氢呋喃 40％，
将甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和偶氮二异丁腈按上述比例混合，搅拌溶解，在反应容器中加入四氢呋喃，升温80℃，滴加混合单体，滴完后保温5小时，降至室温，出料。
二.基于丙烯酸树脂的普通防腐蚀涂料的制备
1.原料及用量质量百分比
丙烯酸树脂 35％，
球状锌粉 40％，
磷铁粉 6.5％，
改性膨润土增稠剂 1.5％，
乙酸丁酯 17％。
将改性膨润土增稠剂倒入乙酸丁酯中，然后倒入丙烯酸树脂，混合搅拌15分钟，加入球状锌粉、磷铁粉，混合搅拌20分钟，经砂磨机研磨，使细度达到50μm以下，即得对比样品。
漆膜固化及其性能比较：
按照实施例1～4，合成与配制基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料，将其通过喷涂或刷涂辊涂方式，涂覆于经过上，室温干燥成膜，7天后测试性能。同时，按照同样工艺，合成与制备未经改性的丙烯酸酯防腐蚀涂料，以其作为对比样，进行性能表征。
表一.基于改性丙烯酸树脂的防腐蚀涂料性能指标
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表二.基于普通丙烯酸树脂的防腐蚀涂料性能指标
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