有机无机杂化二氧化硅改性丙烯酸树脂及其涂料.pdf

本发明涉及有机-无机杂化二氧化硅改性丙烯酸树脂及其涂料，由8-14重量份丙二醇单丁醚，12-18重量份二乙二醇单丁醚，10-12重量份含有乙烯基的活性二氧化硅，9-11重量份丙烯酸，8-12重量份甲基丙烯酸羟丙酯，10-12重量份甲基丙烯酸甲酯，17-19重量份丙烯酸正丁酯，5-7重量份叔丁基过氧化氢，7-9重量份乙二醇单丁醚组成。本发明的涂料适用于金属工件的防腐，最终涂层硬度达到2H，冲击强度为50Kg.cm，附着力为0级，还具有非常优异的耐腐蚀性，耐盐雾性达到1000小时，单向腐蚀宽度≤2mm，以及较好的耐候性能，经1000小时QUV老化试验，失光率≤10％，ΔE≤1.0。

权利要求书
1.  一种有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂，其特征在于其原料由8-14重量份丙二醇单丁醚，12-18重量份二乙二醇单丁醚，10-12重量份含有乙烯基的活性二氧化硅，9-11重量份丙烯酸，8-12重量份甲基丙烯酸羟丙酯，10-12重量份甲基丙烯酸甲酯，17-19重量份丙烯酸正丁酯，5-7重量份叔丁基过氧化氢，7-9重量份乙二醇单丁醚组成。

2.  一种有机-无机杂化的水性防腐涂料，其特征在于所述涂料为单组份，由10-14重量份权利要求1所述的有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂、3-4重量份氨基树脂、0.3-0.7重量份中和剂、22-30重量份颜填料、0.1-0.2重量份水性流平剂、0.1-0.3重量份水性增稠剂和50.8-64.5重量份去离子水组成。

3.  如权利要求2所述的一种有机-无机杂化的水性防腐涂料，其特征在于氨基树脂为甲醚化的氨基树脂、苯代氨基树脂或者甲基丁基混醚化的氨基树脂中的任意一种。

4.  如权利要求2所述的一种有机-无机杂化的水性防腐涂料，其特征在于中和剂为一乙醇胺或者二乙醇胺中的任意一种。

5.  如权利要求2所述的一种有机-无机杂化的水性防腐涂料，其特征在于颜填料为钛白粉、炭黑、氧化铁红、磷酸锌、滑石粉或硫酸钡中的一种或任意几种混合物。

6.  如权利要求2所述的一种有机-无机杂化的水性防腐涂料，其特征在于水性流平剂为有机硅流平剂。

7.  如权利要求2所述的一种有机-无机杂化的水性防腐涂料，其特征在于水性增稠剂为水性缔合型聚氨酯增稠剂。

8.  如权利要求2所述的一种有机-无机杂化的水性防腐涂料，其特征在于该水性防腐涂料的粘度为80-130s，细度≤15μm。

9.  一种有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
i).首先制备含有乙烯基的活性二氧化硅，将30份正硅酸乙酯、25份γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、30份乙醇、14份去离子水、1份盐酸加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，反应温度为60℃，水解缩合5h，然后真空脱出乙醇和去离子水，得到55份所述的含有乙烯基的活性二氧化硅，
ii).将10-12重量份含有乙烯基的活性二氧化硅，9-11重量份丙烯酸，8-12重量份甲基丙烯酸羟丙酯，10-12重量份甲基丙烯酸甲酯，17-19重量份丙烯酸正丁酯，4-5重量份叔丁基过氧化氢混合均匀得到混合液a，待用；
iii).将1-2重量份叔丁基过氧化氢，7-9重量份乙二醇单丁醚混合均匀得到混合液b，待用；
iv).将8-14重量份丙二醇单丁醚，12-18重量份二乙二醇单丁醚，加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到115℃，开始滴加混合液a，3小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温2小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂。

说明书有机-无机杂化二氧化硅改性丙烯酸树脂及其涂料
[技术领域]
本发明属于有机-无机杂化二氧化硅改性丙烯酸树脂及其涂料。
[背景技术]
每年国家因钢材腐蚀造成的损失非常巨大，因为钢材表面耐蚀性差，一旦表面腐蚀将严重影响其性能和使用寿命。因此需要对其表面进行处理，提高其防腐性能。一般的防腐涂料在漆膜中加入钝化颜料，钝化颜料在阳极区上使金属表面钝化，促进形成屏蔽层，主要用的是铬酸盐颜料，由于毒性大、易致癌，很多国家已经被禁用。而且目前市场上的防腐涂料主要是溶剂型的，对环境污染大。所以急需开发出一种能代替铬酸盐颜料形成的屏蔽层。
[发明内容]
本发明针对现有技术的不足，提供一种有机—无机杂化的水性防腐涂料及其制备方法，本发明产品为单组份涂料，适用于金属工件。最终涂层硬度达到2H，冲击强度为50Kg.cm，附着力为0级，较好的耐腐蚀性，耐盐雾性达到1000小时，单向腐蚀宽度≤2mm，和具有非常优异的耐候性能，经1000小时QUV老化试验，失光率≤10％，ΔE≤1.0。
为了实现上述目的，首先一种有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂，其特征在于其原料由8-14重量份丙二醇单丁醚，12-18重量份二乙二醇单丁醚，10-12重量份含有乙烯基的活性二氧化硅，9-11重量份丙烯酸，8-12重量份甲基丙烯酸羟丙酯，10-12重量份甲基丙烯酸甲酯，17-19重量份丙烯酸正丁酯，5-7 重量份叔丁基过氧化氢，7-9重量份乙二醇单丁醚组成。
基于上述有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂，本发明还涉及一种有机-无机杂化的水性防腐涂料，所述涂料为单组份，由10-14重量份权利要求1所述的有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂、3-4重量份氨基树脂、0.3-0.7重量份中和剂、22-30重量份颜填料、0.1-0.2重量份水性流平剂、0.1-0.3重量份水性增稠剂和50.8-64.5重量份去离子水组成。
氨基树脂为甲醚化的氨基树脂、苯代氨基树脂或者甲基丁基混醚化的氨基树脂中的任意一种。
中和剂为一乙醇胺或者二乙醇胺中的任意一种。
颜填料为钛白粉、炭黑、氧化铁红、磷酸锌、滑石粉或硫酸钡中的一种或任意几种混合物。
水性流平剂为有机硅流平剂。如市售的TEGO450、TEGO410或TEGO432中的任意一种。
水性增稠剂为水性缔合型聚氨酯增稠剂。如市售的德谦WT-102、WT-105A或WT-202中的任意一种。
该水性防腐涂料的粘度为80-130s，细度≤15μm。
本发明的机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂的制备方法如下：
i).首先制备含有乙烯基的活性二氧化硅，将30份正硅酸乙酯、25份γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、30份乙醇、14份去离子水、1份盐酸加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，反应温度为60℃，水解缩合5h，然后真空脱出乙醇和去离子水，得到55份所述的含有乙烯基的活性二氧化硅，
ii).将10-12重量份含有乙烯基的活性二氧化硅，9-11重量份丙烯酸，8-12重量份甲基丙烯酸羟丙酯，10-12重量份甲基丙烯酸甲酯，17-19重量份丙烯酸 正丁酯，4-5重量份叔丁基过氧化氢混合均匀得到混合液a，待用；
iii).将1-2重量份叔丁基过氧化氢，7-9重量份乙二醇单丁醚混合均匀得到混合液b，待用；
iv).将8-14重量份丙二醇单丁醚，12-18重量份二乙二醇单丁醚，加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到115℃，开始滴加混合液a，3小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温2小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂。
本发明还包括有机-无机杂化的水性防腐涂料的制备方法，所述涂料是单组份制备，所述的有机-无机杂化的水性防腐涂料是将10-14重量份有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂和3-4重量份氨基树脂加入容器中搅拌半小时，然后加入0.3-0.7重量份中和剂搅拌均匀，然后和50.8-64.5重量份去离子水一起加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入22-30重量份颜填料，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，然后加入0.1-0.2重量份水性流平剂和0.1-0.3重量份水性增稠剂，搅拌均匀后过滤所得。
本发明的有机-无机杂化的水性防腐涂料的有益效果是：该涂料为水性单组份涂料，涂装方便，使用环保、安全；本涂料成膜物质采用有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂，改变单纯的无机膜有气孔、屏蔽性能不好等，通过高分子树脂的加入能够封闭气孔，修复无机涂层的缺陷，大幅度的提高杂化涂层的屏蔽性能。最终涂层硬度达到2H，冲击强度为50Kg.cm，附着力为0级，较好的耐腐蚀性，耐盐雾性达到1000小时，单向腐蚀宽度≤2mm，和具有非常优异的耐候性能，经1000小时QUV老化试验，失光率≤10％，ΔE≤1.0。
[具体实施方式]
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
1)所述机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂配方：

按配方量将含有乙烯基的活性二氧化硅，丙烯酸，甲基丙烯酸羟丙酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸正丁酯，部分叔丁基过氧化氢混合均匀待用，称为混合液a；按配方量将部分叔丁基过氧化氢，乙二醇单丁醚混合均匀待用，称为混合液b。按配方量将丙二醇单丁醚，二乙二醇单丁醚加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到115℃，开始滴加混合液a，3小时滴完 后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温2小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂；
2)所述有机-无机杂化的水性防腐涂料配方

按配方量将有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂和苯代氨基树脂加入容器中搅拌半小时，然后加入中和剂一乙醇胺搅拌均匀，然后和去离子水一起加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入颜填料钛白粉、磷酸锌、硫酸钡和氧化铁红，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，然后加入水性流平剂TEGO450和水性增稠剂德谦WT-102，搅拌均匀后过滤出 料，获得所述的有机-无机杂化的水性防腐涂料。
实施例2
1)所述机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂配方：

按配方量将含有乙烯基的活性二氧化硅，丙烯酸，甲基丙烯酸羟丙酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸正丁酯，部分叔丁基过氧化氢混合均匀待用，称为混合液a；按配方量将部分叔丁基过氧化氢，乙二醇单丁醚混合均匀待用，称为混合液b。按配方量将丙二醇单丁醚，二乙二醇单丁醚加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到115℃，开始滴加混合液a，3小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温2小时，然后降温 到45℃以下出料，获得所述的有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂；
2)所述有机-无机杂化的水性防腐涂料配方

按配方量将有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂和甲醚化的氨基树脂加入容器中搅拌半小时，然后加入中和剂二乙醇胺搅拌均匀，然后和去离子水一起加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入颜填料炭黑、磷酸锌、滑石粉和氧化铁红，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，然后加入水性流平剂TEGO410和水性增稠剂德谦WT-105A，搅拌均匀后过滤出料，获得所述的有机-无机杂化的水性防腐涂料。
实施例3
1)所述机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂配方：

按配方量将含有乙烯基的活性二氧化硅，丙烯酸，甲基丙烯酸羟丙酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸正丁酯，部分叔丁基过氧化氢混合均匀待用，称为混合液a；按配方量将部分叔丁基过氧化氢，乙二醇单丁醚混合均匀待用，称为混合液b。按配方量将丙二醇单丁醚，二乙二醇单丁醚加入带有搅拌器和冷凝管的反应容器中，通氮气、升温到115℃，开始滴加混合液a，3小时滴完后保温半小时，然后滴加混合液b，半小时滴完，然后保温2小时，然后降温到45℃以下出料，获得所述的有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂；
2)所述有机-无机杂化的水性防腐涂料配方

按配方量将有机-无机杂化的二氧化硅改性丙烯酸树脂和甲基丁基混醚化的氨基树脂加入容器中搅拌半小时，然后加入中和剂二乙醇胺搅拌均匀，然后和去离子水一起加入研磨罐中搅拌均匀，在研磨罐里有锆珠、通冷凝水的情况下缓慢加入颜填料钛白粉、磷酸锌、滑石粉和氧化铁红，高速砂磨2小时，至细度≤15μm，然后加入水性流平剂TEGO432和水性增稠剂德谦WT-202，搅拌均匀后过滤出料，获得所述的有机-无机杂化的水性防腐涂料。
将上述实施例1-3制得的有机-无机杂化的水性防腐涂料进行制板测试，喷 涂膜厚为20-30um，固化条件为140℃/20min。
样板的主要技术指标如下表：

因而本发明制得的有机—无机杂化的水性防腐涂料，施工方便和环保安全，最终涂层硬度、冲击强度附着力等性能优异，同时还具有非常优异的耐候性能和较好的耐腐蚀性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。