
水性防锈乳液.doc
6页发明名称发明名称 一种汽车钢板弹簧用单组分水性防锈烤漆的制备方法 摘要摘要 本发明公开了一种单组份水性防锈乳液及涂料的制备方法,制备方法:通过以自制的 环氧单丙烯酸酯和丙烯酸磷酸酯为单体,配以丙烯酸单体进行自由基共聚合反应,采用种 子乳液半连续的方法得到产物,以此乳液为成膜物,配以相关的颜填料、助剂得到的水性 涂料,用于汽车钢板弹簧表面,可在 80℃下,20min 固化成膜,附着力 0 级,硬度 3H,耐 盐雾 1000h此方法既解决了现有防锈乳液的涂膜耐水性、耐盐雾性、耐候性以及贮存稳 定性差的问题;又解决了现有汽车钢板弹簧涂装回料不能重复利用、单位涂层厚度防锈能 力差的问题,引入磷酸酯类单体省去了涂装前表面需要磷化处理的工序 权利要求书权利要求书 1.单组分防锈丙烯酸乳液的制备方法,其特征在于,包括如下步骤: (1)充分搅拌乳化剂水溶液,缓慢加入单体,中和后得到单体预乳液 A; (2)取单体预乳液 A 重量的 10%-15%、去离子水、乳化剂、缓冲剂加入反应器搅拌得到 打底液 B,加入引发剂总质量的 5%-15%、升温到 85℃,乳液变蓝且单体无明显回流时得 到种子乳液; (3)继续滴加剩余单体预乳液和引发剂水溶液,反应 3-4 小时,滴完后保温 1 小时,降温 到 60-70℃,加入后消除引发剂水稀释液,保温 0.5 小时,冷却到室温,中和 pH 值到 6- 8,过滤除渣获得单组份防锈丙烯酸乳液。
2.根据权利要求 1 所述的单组份防锈丙烯酸乳液的制备方法,其特征在于所述单体预乳液 A 的组成与重量百分比如下: 丙烯酸单体 38-45 甲基丙烯酸 1-3 环氧丙烯酸酯 1-4 丙烯酸磷酸酯 1-3 乳化剂 0.8-3 去离子水 8-10 中和剂 适量 所述打底液 B 的组成与重量百分比如下: 单体预乳液 A 8-15 去离子水 25-35 乳化剂 0.02-0.1 缓冲剂 0.1-0.15 所述乳化剂选自烷基酚磷酸酯阴离子乳化剂(RE-610)、磷酸酯非离子乳化剂(PS-630)、丙烯 酸聚醚磷酸酯、烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚及磺酸盐(cops-1)、甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠、 烯丙基烷基酚聚醚中的一种或几种的组合,用量为总重量的 2%-3.5%; 所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或几种,用量为单体总质量的 0.2%-0.8%; 所述缓冲剂为碳酸氢钠,用量为单体总质量的 0.1%-0.7%; 所述中和剂为氨水、三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP-95)的一种或 几种的组合; 所述丙烯酸单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯,甲基丙烯酸叔碳 酸酯、甲基丙烯酸异冰片酯之中两种以上的组合; 所述后消除引发剂为叔丁基过氧化氢和吊白块,用量分别为总质量的 0.05%-0.1%,0.5%- 0.7%。
3.根据权利要求 2 所述的单组份防锈丙烯酸乳液的制备方法,其特征在于所述环氧丙烯酸 酯是自制的,摩尔比 1:1 的环氧树脂 E51、E44、E20 的一种或多种组合与丙烯酸、甲基丙 烯酸的一种或两种组合混合,在 5‰阻聚剂,98℃下,加成反应,直到酸值小于 5mgKOH/g 出料,加入 15%甲基丙烯酸甲酯 MMA 降低粘度,制得环氧单丙烯酸酯 4.根据权利要求 2 所述的单组份防锈丙烯酸乳液的制备方法,其特征在于所述丙烯酸磷酸 酯是自制的,摩尔比 2.3:1 的丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯 酸羟丙酯的一种或多种组合与五氧化二磷混合,在 5‰阻聚剂,混合过程中控制温度 80℃ 以下,混合后 85℃下,酯化反应 3 小时,加 10%去离子水,水解 2 小时出料,制得丙烯酸 磷酸酯,含有单酯和双酯以及少量的磷酸 5.权利要求 3 和权利要求 4 所述丙烯酸磷酸酯、环氧单丙烯酸酯的制备方法,其特征在于 所述阻聚剂选自对苯二酚、对甲氧基苯酚中的一种或两种的组合 6.一种单组份丙烯酸防锈乳液,其特征在于,通过权利要求 1~5 所述的方法制备 7.一种用于汽车钢板弹簧涂装水性防锈漆,其特征在于,所述防锈漆是单组分的,回料可 重复利用。
8.一种用于汽车钢板弹簧涂装水性防锈漆,其特征在于,所述防锈漆含有磷酸酯,省去钢 板弹簧涂装过程中的磷化处理工序 技术领域技术领域 本发明属于高分子材料制备领域,涉及一种应用于汽车钢板弹簧在悬挂输送涂装生产线下 使用的单组分水性防锈烤漆及其制备方法 背景技术背景技术 多年来,国内汽车行业对钢板弹簧的涂装一直没有给予足够的重视,一段时间的使用 后就锈迹斑斑试验证明,若由涂装工艺缺陷、涂层耐腐蚀性能差引起了钢板弹簧早期锈 蚀,则锈点将成为钢板弹簧新的疲劳源,而影响钢板弹簧的疲劳寿命,同时也降低行车的 安全性和整车寿命随着各国环境法规对涂料中 VOC 含量的限制日益苛刻,溶剂型涂料也 在逐渐退出历史舞台国内汽车行业一般采用悬挂输送涂装生产线(80℃烘烤) ,涂装过程 中落地量多达 30%,而落地的双组份涂料不能再利用,浪费资源,污染环境水性化是防 锈涂料的必然发展趋势,于是, 一种回料可重复利用的水性防锈烤漆迫切的需要而且在 钢板弹簧涂装过程中,国产车比进口车少了一道表面磷化处理工序 水性丙烯酸防锈乳液以无毒、不燃、施工方便安全、干燥快等得到应用但是防腐能 力不佳,制约水性防腐漆发展的主要难题如下:①亲水性乳化剂的存在使膜的耐水性差; ②水性涂料中出现的闪锈、闪蚀问题;③交联密度不够,涂层致密性差,耐盐雾差;④最 低成膜温度较高;⑤附着力差。
目前国内已有这方面的研究工作,中国专利 CN1021992240 选择双丙酮丙烯酰胺 (DAAM)与己二酰肼(ADH)组成防锈乳液的交联体系,以磷酸酯单体 PAM-100 为功能 单体合成了一种单组分防锈乳液,缺点耐水性不佳中国专利 CN102115517 通过引入环氧 丙烯酸缩水甘油酯、叔碳酸乙烯酯单体合成了一种防锈乳液,耐盐水可达到 120h 发明内容发明内容 本发明的一个目的在于提供一种水性丙烯酸防锈乳液,克服现有丙烯酸防锈乳液的不 足,该乳液是用自制的环氧单丙烯酸酯、丙烯酸磷酸酯为功能单体,配以相关丙烯酸单体, 进行自由基聚合得到,该乳液配制的清漆在 80℃烘烤 20min 下,具有较好的附着力,耐盐 雾 500h 本发明的另一个目的在于提供了一种用于汽车钢板弹簧的水性防锈烘漆,以前一步得 到的乳液为基料,配以颜填料、助剂,得到的涂料可以解决目前汽车钢板弹簧涂装过程中 回料不能重复利用、缺少表面磷化处理工序、VOC 较高不环保、涂膜较厚、防锈能力不足 的问题 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:先自制环氧单丙烯酸酯单体、丙烯酸磷 酸酯单体,配以丙烯酸单体进行自由基共聚合反应,得到单组分水性防锈乳液,以此乳液 为成膜物,配以相关的颜填料、助剂得到的水性涂料。
所述环氧单丙烯酸酯单体是自制的,摩尔比 1:1 的环氧树脂 E51、E44、E20 的一种或 多种组合与丙烯酸、甲基丙烯酸的一种或两种组合混合,在 5‰阻聚剂,95℃下,加成反 应,直到酸值小于 3mgKOH/g 出料,加入 15%甲基丙烯酸甲酯 MMA 降低粘度,制得环氧 单丙烯酸酯 环氧树脂链上羟基与金属之间有优异的附着力,保留的环氧基与体系中的羧基烘烤时 能够发生反应,提高交联密度随着环氧树脂的引入,也相应地提高了漆膜的防腐能力 所述丙烯酸磷酸酯是自制的,摩尔比 2.3:1 的丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯 酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯的一种或多种组合与五氧化二磷混合,在 5‰阻聚剂,混合 过程中控制温度 80℃以下,混合后 85℃下,酯化反应 3 小时,加 10%去离子水,水解 2 小 时出料,制得丙烯酸磷酸酯,含有单酯和双酯以及少量的磷酸 丙烯酸磷酸酯是一种磷酸的单酯、双酯及磷酸的混合物,单酯、双酯、磷酸酯中的磷 羟基金属表面有较强的配位螯合作用,与多价金属离子反应形成络合物,以共价链的形式 把聚合物牢固的链接到金属基材上;通过和金属材料之间通过配位或螯合形成致密的磷酸 盐保护膜,是金属表面钝化,防止水分或其他盐离子与金属接触,具有良好的防锈效果。
高极性的磷酸酯基团,提高了树脂的整体极性,极性基团与极性基材之间由于化学键范德 华力或氢键的作用,产生较强的附着力,省去了钢板弹簧涂装前要磷化处理的工序 本发明中乳液是采用种子乳液半连续的聚合工艺,具体步骤如下: (1)充分搅拌乳化剂水溶液(乳化剂 0.8%-3%、去离子水 8%-10%) ,缓慢加入单体(丙烯 酸单体 38%-45%、甲基丙烯酸 1%-3%、环氧单丙烯酸酯 1%-4%、丙烯酸磷酸酯 1%-3%) , 中和后得到单体预乳液 A; (2)取单体预乳液 A 重量的 10%-15%、去离子水 25%-35%、乳化剂 0.02%-0.1%、缓冲剂 0.1%-0.15%加入反应器搅拌得到打底液 B,加入引发剂总质量的 5%-15%、升温到 85℃,乳 液变蓝且单体无明显回流时得到种子乳液; (3)继续滴加剩余单体预乳液和引发剂水溶液,反应 3-4 小时,滴完后保温 1 小时,降温 到 60-70℃,加入后消除引发剂水稀释液,保温 0.5 小时,冷却到室温,中和 pH 值到 6- 8,过滤除渣获得单组份防锈丙烯酸乳液 本发明中乳化剂选自烷基酚磷酸酯阴离子乳化剂(RE-610)、磷酸酯非离子乳化(PS-630)、 丙烯酸聚醚磷酸酯、烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚及磺酸盐(cops-1)、甲基丙烯酸羟丙基磺酸 钠、烯丙基烷基酚聚醚中的一种或几种的组合,用量为总重量的 2%-3.5%; 本发明采用抗闪锈耐腐蚀的磷酸酯类乳化剂,防止涂料施工过程中的透锈闪锈能力; 反应型乳化剂 α-烯丙基烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵的使用,减少了乳化剂分子向漆膜表面 的迁移,降低了漆膜的吸水率,提高了漆膜的耐水性。
提高了乳液的抗闪锈耐腐蚀和耐水 性采用非离子与阴离子乳化剂搭配,使乳液具有优异的化学稳定性、机械稳定性 所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或几种,用量为单体总质量的 0.2%-0.8%; 所述缓冲剂为碳酸氢钠,用量为单体总质量的 0.1%-0.7%; 所述中和剂为氨水、三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP-95)的一种或 几种的组合; 所述丙烯酸单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯,甲基丙烯酸叔碳 酸酯、甲基丙烯酸异冰片酯之中两种以上的组合; 所述后消除引发剂为叔丁基过氧化氢和吊白块,用量分别为总质量的 0.05%-0.1%、0.5%- 0.7%,以上均为重量百分数 本发明单组分防锈乳液是通过 80℃烘烤来实现固化的,有效的解决了现有钢板弹簧涂 装过程中回料不能重复利用、浪费资源、污染环境的问题;磷酸酯单体的引入使得乳液具 有类似磷化试剂的作用,与环氧丙烯酸单体一起提高乳液的防腐能力 具体实施方式具体实施方式 实施例 1 原料:(1)单体:甲基丙烯酸甲酯 24kg,丙烯酸丁酯 16kg,α-甲基丙烯酸 1.5kg,自制 环氧单丙烯酸酯 2.1kg,自制丙烯酸磷酸酯单体 1.9kg (2)乳化剂:磷酸酯阴离子乳化剂(RE-610)1.4kg;引发剂:过硫酸铵 0.24kg,pH 调节剂碳 酸氢钠 0.1kg;中和剂:氨水;去离子水 52.84 工艺步骤为:(1)乳化剂 1.2kg、去离子水 10kg 加入到预乳化釜,搅拌,缓慢继续加入甲 基丙烯酸甲酯,丙烯酸丁酯,将环氧单丙烯酸酯溶解于 α-甲基丙烯酸加入预乳化釜,最 后加入中和 pH 到 7 的丙烯酸磷酸酯单体,得到单体预乳液; (2)过硫酸铵溶解于 2kg 水中;碳酸氢钠溶解于 0.5kg 水中;乳化剂 0.2kg 与剩余的水装 入反应釜中,开搅拌混合;反应釜内升温到 85℃,加入上一步的得到的单体预乳液 8kg; 进行种子聚合反应。












