本發(fā)明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆的制備方法。

背景技術：

石油鋼管在存儲和運輸方面都存在防腐問題，特別是對外貿(mào)易出口的鋼管，因運輸周期較長，所以易受到大氣，工業(yè)氣體，海水鹽霧，淋雨等環(huán)境的影響產(chǎn)生腐蝕，其次，石油鋼管大都在高溫及嚴酷的腐蝕介質(zhì)環(huán)境中使用，條件惡劣，若不將鋼管表面做防腐涂層處理，鋼管表面將出現(xiàn)大面積銹蝕，嚴重影響鋼管的表面質(zhì)量。因此，為防止鋼管在運輸和儲存過程中發(fā)生銹蝕，在生產(chǎn)中就需要噴涂防銹漆，保護鋼管并延長鋼管使用壽命。

防銹漆應具備安全環(huán)保，良好的施工性能，快干，漆膜光亮，良好的耐候性，耐沖擊性等性能。但是傳統(tǒng)防銹漆耐候，耐鹽霧，抗腐蝕，但干燥速度慢，生產(chǎn)效率低，含大量有機溶劑，危害環(huán)境和人類健康。

公開號為CN201210279365.3，名稱為“一種石油鋼管用黑色防銹UV漆”的發(fā)明，該發(fā)明公開了一種石油鋼管用黑色防銹UV漆，采用紫外光固化形式制備的漆膜干燥速度快，涂裝效率高，適合噴涂，淋涂等多種方式，且附著力高，耐磨性好，耐鹽霧佳。此發(fā)明漆雖然干燥速度快，但是由于預聚物黏度大，需加入的大量活性稀釋劑影響環(huán)境和施工者健康，且工廠必須安裝紫外固化設備，增加了生產(chǎn)成本。

公開號為CN201310436493.9，名稱為“一種鋼結構用水性防銹漆及其生產(chǎn)工藝”的發(fā)明，該公開了一種可用于鋼結構的水性丙烯酸乳液為基底的防銹漆，漆膜干燥速度快，表干5-10min，實干6h，提升了涂裝生產(chǎn)率，耐鹽霧可達500h以上，防腐性能強。此發(fā)明的水性防銹漆雖然干燥速度快，但是使用的水性丙烯酸乳液交聯(lián)度不高，容易“熱粘冷脆”。因此需要尋找一種交聯(lián)度高且干燥速度快的水性樹脂。

公開號為CN201410282157.8，名稱為“一種水性防銹漆及其制備方法"的發(fā)明，該公開了一種可以室溫固化的水性防銹漆及其制備方法，此水性雙組份聚氨酯防銹漆，添加了聚丙烯酸乳液，改善了漆膜的脆性，增加了涂層于底層的粘合性，加入的四鹽基鉻酸鋅，醇溶性酚醛樹脂和云母氧化鐵也能增加漆膜的強度和使用壽命，不僅具有成膜溫度低，光澤高，附著力強等優(yōu)點，而且節(jié)能，環(huán)保，安全可靠，可應用于汽車，鋼結構等領域的涂裝。此份中公開的水性漆雖然綠色環(huán)保，改善了丙烯酸漆膜脆性，但對于水性漆，干燥速度是關鍵，而此對干燥速度沒有特別說明，且是雙組份，不易施工。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服以上問題，本發(fā)明提供一種石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆及其制備方法，該方法生產(chǎn)工藝簡單，漆膜室溫下干燥速度快，附著力佳，黑色涂于鋼管表面美觀，覆蓋力好，適于石油鋼管在惡劣環(huán)境下的長期存放和運輸。

為實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用以下技術方案來實現(xiàn)：

一種石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆的制備方法，包括以下步驟：

1)按質(zhì)量份計，稱量低聚物二元醇10-25份，異氰酸酯化合物15-25份，擴鏈劑5-10份，成鹽劑1-5份，去離子水40-60份，乙烯基單體10-20份，引發(fā)劑0.1-0.2份，蠟乳液8-15份，炭黑5-10份，防銹顏料5-10份，填料5-8份，防閃銹劑0.5-1.0份，潤濕分散劑0.2-0.5份，消泡劑0.2-0.5份，流平劑0.2-0.5份以及增稠劑1.0-2.0份；

2)向反應器中加入低聚物二元醇脫水后，加入異氰酸酯化合物、擴鏈劑以及溶劑，在60-90℃反應1-4h后，加入成鹽劑攪拌下成鹽反應后加入去離子水，靜置后真空脫除溶劑，得水性樹脂a；

3)將水性樹脂a加入反應器中，45℃下滴加乙烯基單體和引發(fā)劑，滴加完畢后在50℃下反應1-3h后抽真空，得水性樹脂b；

4)向球磨機中加入蠟乳液、炭黑、防銹顏料、填料、防閃銹劑、潤濕分散劑、消泡劑以及流平劑，然后研磨，得到色漿c；

5)將色漿c加入到水性樹脂c中，攪拌后加入增稠劑，得到石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟2)中脫水是在110-120℃下真空脫水1-2h；步驟2)中溶劑的質(zhì)量為低聚物二元醇、異氰酸酯化合物以及擴鏈劑總質(zhì)量的50％，溶劑為丙酮、丁酮中的一種；步驟2)中反應是在室溫下進行的，攪拌的速度為700-800rmp，反應的時間為0.5-1h。

本發(fā)明進一步的改進在于，步驟3)中抽真空的時間為1h；步驟4)中研磨至細度小于等于20微米；步驟5)中攪拌的轉速為700-800rmp，攪拌時間為1-2h。

本發(fā)明進一步的改進在于，所述低聚物二元醇的分子量為800～2000；異氰酸酯化合物為甲苯二異氰酸、4，4'－二苯基甲烷二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯中的一種或兩種任意配比的混合物；擴鏈劑為二元醇親水擴鏈劑或三元醇擴鏈劑。

本發(fā)明進一步的改進在于，低聚物二元醇為聚四氫呋喃二元醇、聚己二酸己二醇酯二元醇、聚己二酸丁二醇酯二醇中的一種或兩種任意配比的混合物；

二元醇親水擴鏈劑為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸中的一種或兩種任意配比的混合物；

三元醇擴鏈劑為乙二醇、1，2－丙二醇、1，4－丁二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇中的一種或兩種任意配比的混合物。

本發(fā)明進一步的改進在于，成鹽劑為三乙胺、三丁胺、二乙烯三胺中的一種或兩種任意配比的混合物；

乙烯基單體為苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯中的一種或兩種任意配比的混合物。

本發(fā)明進一步的改進在于，引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、叔丁基過氧化氫中的一種或兩種任意配比的混合物；

所述蠟乳液為UN-600、UN-8、MX-660中的一種或兩種任意配比的混合物；

所述炭黑為MA-100、MA-100L、C-311、BR-601中的一種或幾種任意配比的混合物。

本發(fā)明進一步的改進在于，所述防銹顏料為磷鉬酸鋅、磷鈦粉、氧化鐵紅粉、復合鐵鈦粉、磷酸鐵鋅、氟磷酸鈣中的一種或幾種任意配比的混合物；

所述填料為有機膨潤土、凹凸棒土、蒙脫土、重質(zhì)碳酸鈣、金紅石、沉淀硫酸鋇、氧化鋅、絹云母中的一種或幾種任意配比的混合物。

本發(fā)明進一步的改進在于，所述防閃銹劑為CH07A、YH002、TR-689、R-760F中的一種或幾種任意配比的混合物；

所述潤濕分散劑為X-405、Silok-7117W、PE-100、TEGO-760W、XH-9001、BYK-2012中的一種或幾種任意配比的混合物。

本發(fā)明進一步的改進在于，所述消泡劑為礦物油類消泡劑、有機硅類消泡劑中的一種或幾種任意配比的混合物；

所述流平劑為BYK-345、BYK-306、BYK-380N、AMS-2020、Levaslip810中的一種或幾種任意配比的混合物；

所述增稠劑為OS-6060、TT-935、ASE-60、SC-01、SP-9020中的一種或幾種任意配比的混合物。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明以低聚物二元醇、異氰酸酯化合物、擴鏈劑、成鹽劑、去離子水、乙烯基單體、引發(fā)劑、蠟乳液、炭黑、防銹顏料、填料、防閃銹劑、潤濕分散劑、消泡劑、流平劑、以及增稠劑為原料，經(jīng)過反應制得石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆，該防銹漆為水性聚氨酯丙烯酸酯殼核納米乳液，其作為成膜物質(zhì)，克服了一般水性鋼管防銹漆干燥速度慢的缺點，具有室溫表干速度快，表干時間為7-12min，透明度好，光澤度高，附著力好的特點適合流水線的生產(chǎn)方式，且可廣泛應用于鋼管防銹，鋼結構等領域的涂裝，涂裝效率高，適合噴涂、淋涂等多種方式。

(2)本發(fā)明以水性聚氨酯丙烯酸酯殼核納米乳液作為成膜物質(zhì)，以水作為溶劑，不含有毒的有機溶劑，無大量活性稀釋劑，無刺激性氣味。

(3)本發(fā)明加入了防銹顏料，提高了漆膜的防腐作用，填料提高了漆膜的屏蔽作用，閃銹劑的加入提高了漆膜的閃銹抑制性能。

(4)本發(fā)明首先制備的水性樹脂a為水性聚氨酯樹脂，水性樹脂a、乙烯基單體和引發(fā)劑反應制得的水性樹脂b是殼核納米乳液，在防銹漆制備過程中通過水性聚氨酯樹脂，和乙烯基單體及引發(fā)劑聚合得到的樹脂是水性聚氨酯丙烯酸酯殼核納米乳液，能夠使得防銹漆兼具了水性聚氨酯和水性丙烯酸樹脂兩者優(yōu)點，并且提高了交聯(lián)度。

附圖說明

圖1為石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆納米乳液透射電鏡圖。

具體實施方式

下面結合附圖通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。

本發(fā)明中的消泡劑為礦物油類消泡劑或有機硅類消泡劑，具體的，礦物油類消泡劑為BEK-750、DF-811、SP-817或巴斯夫A10，有機硅類消泡劑為KM-72GS、LS-1550X、ZX-X1011或LT-730。

實施例1

一種石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆的制備方法，包括以下步驟：

1)按質(zhì)量份計，稱量低聚物二元醇10份，異氰酸酯化合物20份，擴鏈劑10份，成鹽劑3份，去離子水45份，乙烯基單體10份，引發(fā)劑0.1份，蠟乳液8份，炭黑6份，防銹顏料10份，填料5份，防閃銹劑0.7份，潤濕分散劑0.4份，消泡劑0.5份，流平劑0.2份以及增稠劑1.0份；

2)向反應器中加入低聚物二元醇，在110℃下真空脫水2h后，加入異氰酸酯化合物、擴鏈劑以及溶劑，在60℃反應4h后，加入成鹽劑攪拌下成鹽反應后加入去離子水，靜置后真空脫除溶劑，得水性樹脂a；

其中，溶劑的質(zhì)量為低聚物二元醇、異氰酸酯化合物以及擴鏈劑總質(zhì)量的50％，溶劑為丙酮；

低聚物二元醇的分子量為800～2000；

異氰酸酯化合物為甲苯二異氰酸；

擴鏈劑為二羥甲基丙酸；

成鹽劑為三乙胺；

3)將水性樹脂a加入反應器中，45℃下滴加乙烯基單體和引發(fā)劑，滴加完畢后在50℃下反應1h后抽真空1h，得水性樹脂b；

其中，乙烯基單體為苯乙烯。

引發(fā)劑為叔丁基過氧化氫；

4)向球磨機中加入蠟乳液、炭黑、防銹顏料、填料、防閃銹劑、潤濕分散劑、消泡劑以及流平劑，然后在轉速為800-1500rmp下研磨2-3h至細度小于等于20微米，得到色漿c；

其中，所述蠟乳液為UN-600；

所述炭黑為MA-100。

所述防銹顏料為磷鉬酸鋅；

所述填料為有機膨潤土。

所述防閃銹劑為CH07A；

所述潤濕分散劑為X-405。

所述消泡劑為礦物油類消泡劑，具體為BEK-750；

所述流平劑為BYK-345；

5)將色漿c加入到水性樹脂c中，700rmp下攪拌2h后并加入增稠劑調(diào)整黏度至20-25s(涂四杯粘度)，然后用150目濾網(wǎng)過濾，得到石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆。

其中，所述增稠劑為OS-6060。

實施例2

一種石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆的制備方法，包括以下步驟：

1)按質(zhì)量份計，稱量低聚物二元醇15份，異氰酸酯化合物25份，擴鏈劑5份，成鹽劑1份，去離子水40份，乙烯基單體20份，引發(fā)劑0.2份，蠟乳液15份，炭黑5份，防銹顏料8份，填料6份，防閃銹劑1份，潤濕分散劑0.2份，消泡劑0.4份，流平劑0.3份以及增稠劑2份；

2)向反應器中加入低聚物二元醇，在120℃下真空脫水1h后，加入異氰酸酯化合物、擴鏈劑以及溶劑，在90℃反應1h后，加入成鹽劑攪拌下成鹽反應后加入去離子水，靜置后真空脫除溶劑，得水性樹脂a；

其中，溶劑的質(zhì)量為低聚物二元醇、異氰酸酯化合物以及擴鏈劑總質(zhì)量的50％，溶劑為丁酮；

低聚物二元醇的分子量為800～2000；

異氰酸酯化合物為4，4'－二苯基甲烷二異氰酸酯；

擴鏈劑為二羥甲基丙酸與二羥甲基丁酸任意比例的混合物；

成鹽劑為三丁胺；

3)將水性樹脂a加入反應器中，45℃下滴加乙烯基單體和引發(fā)劑，滴加完畢后在50℃下反應2h后抽真空1h，得水性樹脂b；

其中，乙烯基單體為丙烯酸甲酯與乙酸乙烯酯任意配比的混合物。

引發(fā)劑為過硫酸鉀與過硫酸銨任意配比的混合物；

4)向球磨機中加入蠟乳液、炭黑、防銹顏料、填料、防閃銹劑、潤濕分散劑、消泡劑以及流平劑，然后在轉速為800-1500rmp下研磨2-3h至細度小于等于20微米，得到色漿c；

其中，所述蠟乳液為UN-8；

所述炭黑為C-311。

所述防銹顏料為磷鈦粉與氧化鐵紅粉；

所述填料為凹凸棒土與蒙脫土任意配比的混合物。

所述防閃銹劑為YH002；

所述潤濕分散劑為Silok-7117W。

所述消泡劑為礦物油類消泡劑，具體為DF-811；

所述流平劑為AMS-2020；

5)將色漿c加入到水性樹脂c中，800rmp下攪拌1h后并加入增稠劑調(diào)整黏度至20-25s(涂四杯粘度)，然后用150目濾網(wǎng)過濾，得到石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆。

其中，所述增稠劑為TT-935。

實施例3

1)按質(zhì)量份計，稱量低聚物二元醇20份，異氰酸酯化合物15份，擴鏈劑7份，成鹽劑2份，去離子水60份，乙烯基單體15份，引發(fā)劑0.15份，蠟乳液10份，炭黑10份，防銹顏料5份，填料7份，防閃銹劑0.5份，潤濕分散劑0.5份，消泡劑0.2份，流平劑0.4份以及增稠劑1.5份；

2)向反應器中加入低聚物二元醇，在115℃下真空脫水1h后，加入異氰酸酯化合物、擴鏈劑以及溶劑，在70℃反應3h后，加入成鹽劑攪拌下成鹽反應后加入去離子水，靜置后真空脫除溶劑，得水性樹脂a；

其中，溶劑的質(zhì)量為低聚物二元醇、異氰酸酯化合物以及擴鏈劑總質(zhì)量的50％，溶劑為丙酮；

低聚物二元醇的分子量為800～2000；

異氰酸酯化合物為甲苯二異氰酸與4，4'－二苯基甲烷二異氰酸酯任意比例的混合物；

擴鏈劑為乙二醇。

成鹽劑為二乙烯三胺；

3)將水性樹脂a加入反應器中，45℃下滴加乙烯基單體和引發(fā)劑，滴加完畢后在50℃下反應3h后抽真空1h，得水性樹脂b；

其中，乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸月桂酯任意配比的混合物。

引發(fā)劑為偶氮二異丁腈與叔丁基過氧化氫任意配比的混合物；

4)向球磨機中加入蠟乳液、炭黑、防銹顏料、填料、防閃銹劑、潤濕分散劑、消泡劑以及流平劑，然后在轉速為800-1500rmp下研磨2-3h至細度小于等于20微米，得到色漿c；

其中，所述蠟乳液為MX-660；

所述炭黑為MA-100L與C-311任意配比的混合物。

所述防銹顏料為復合鐵鈦粉與磷酸鐵鋅；

所述填料為重質(zhì)碳酸鈣與金紅石任意配比的混合物。

所述防閃銹劑為YH002與TR-689任意配比的混合物；

所述潤濕分散劑為PE-100與TEGO-760W任意配比的混合物。

所述消泡劑為有機硅類消泡劑，具體為KM-72GS；

所述流平劑為BYK-306與Levaslip810任意配比的混合物；

5)將色漿c加入到水性樹脂c中，700rmp下攪拌1.5h后并加入增稠劑調(diào)整黏度至20-25s(涂四杯粘度)，然后用150目濾網(wǎng)過濾，得到石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆。

其中，所述增稠劑為TT-935、ASE-60、SC-01與SP-9020中的一種或幾種任意配比的混合物。

實施例4

1)按質(zhì)量份計，稱量低聚物二元醇25份，異氰酸酯化合物22份，擴鏈劑8份，成鹽劑5份，去離子水50份，乙烯基單體13份，引發(fā)劑0.1份，蠟乳液13份，炭黑7份，防銹顏料6份，填料8份，防閃銹劑0.8份，潤濕分散劑0.3份，消泡劑0.3份，流平劑0.5份以及增稠劑1.0份；

2)向反應器中加入低聚物二元醇，在115℃下真空脫水1.5h后，加入異氰酸酯化合物、擴鏈劑以及溶劑，在80℃反應2h后，加入成鹽劑攪拌下成鹽反應后加入去離子水，靜置后真空脫除溶劑，得水性樹脂a；

其中，溶劑的質(zhì)量為低聚物二元醇、異氰酸酯化合物以及擴鏈劑總質(zhì)量的50％，溶劑為丁酮；

低聚物二元醇的分子量為800～2000；

異氰酸酯化合物為4，4'－二苯基甲烷二異氰酸酯與苯二亞甲基二異氰酸酯任意配比的混合物；

擴鏈劑為1，2－丙二醇與三羥甲基丙烷。

成鹽劑為三乙胺與二乙烯三胺任意配比的混合物；

3)將水性樹脂a加入反應器中，45℃下滴加乙烯基單體和引發(fā)劑，滴加完畢后在50℃下反應3h后抽真空1h，得水性樹脂b；

其中，乙烯基單體為乙酸乙烯酯與甲基丙烯酸月桂酯任意配比的混合物。

引發(fā)劑為過硫酸鈉與偶氮二異丁腈任意配比的混合物；

4)向球磨機中加入蠟乳液、炭黑、防銹顏料、填料、防閃銹劑、潤濕分散劑、消泡劑以及流平劑，然后在轉速為800-1500rmp下研磨2-3h至細度小于等于20微米，得到色漿c；

其中，所述蠟乳液為UN-600與MX-660配比的混合物；

所述炭黑為MA-100與BR-601任意配比的混合物。

所述防銹顏料為磷鉬酸鋅與氟磷酸鈣任意配比的混合物；

所述填料為硫酸鋇與氧化鋅任意配比的混合物。

所述防閃銹劑為YH002、TR-689與R-760F任意配比的混合物；

所述潤濕分散劑為PE-100、TEGO-760W、XH-9001與BYK-2012任意配比的混合物。

所述消泡劑為礦物油類消泡劑與有機硅類消泡劑，具體為巴斯夫A10與LS-1550X任意比例的混合物；

所述流平劑為BYK-380N、AMS-2020與Levaslip810任意配比的混合物；

5)將色漿c加入到水性樹脂c中，800rmp下攪拌1h后并加入增稠劑調(diào)整黏度至20-25s(涂四杯粘度)，然后用150目濾網(wǎng)過濾，得到石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆。

其中，所述增稠劑為ASE-60與SC-01任意配比的混合物。

本發(fā)明中擴鏈劑還可以為1，4－丁二醇與季戊四醇任意配比的混合物；填料還可以為填料為絹云母。

從圖1透射電鏡可以看出，制備出了粒度均一的水性聚氨酯丙烯酸酯殼核納米乳液，粒徑大約在50-60nm。圖中相對暗的外層區(qū)域屬于水性聚氨酯外殼，親水性，相對淺色區(qū)域屬于丙烯酸酯核層，疏水。

本發(fā)明對實施例1-4制得的石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆進行了性能測試，測試數(shù)據(jù)詳見表1。

表1實施例1-4制備的石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆

本發(fā)明制備的石油鋼管用室溫快干型黑色水性防銹漆，表干7-12min，提高了涂裝生產(chǎn)率，附著力高，光澤度好，無毒無味，環(huán)保安全，可廣泛應用于鋼管防銹，鋼結構等領域的涂裝。