CN106800784A - 一种水基防腐蜡组合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水基防腐蜡组合物，水基防腐蜡组合物按质量百分比计：1‑10％蜡质材料、1‑20％不饱和树脂、1‑20％高碱值磺酸盐、1‑5％防锈颜料、3‑8％表面活性剂、40‑70％水。本发明所述的水基防腐蜡组合物应用在汽车行业底盘、空腔、铰链等部位。本发明的防腐蜡组合物与传统溶剂型防锈蜡相比更利于环境和安全，与防锈蜡乳液相比具有更好的耐水性与防腐性能。

Description

一种水基防腐蜡组合物及其应用
技术领域
本发明涉及金属防腐蚀领域，具体为一种水基防腐蜡组合物及其应用，本发明所述的水基防腐蜡组合物应用在汽车行业底盘、空腔、铰链等部位。
技术背景
金属在当今工业及民用行业中得到广泛的应用，如航空航天、汽车、家电、建筑、航海等。金属的防腐也就成为了金属在应用过程中必须要处理的问题之一。现如今，很多技术都能为金属的防腐做出不同程度的贡献，例如通过涂覆防锈油液等方式，可以获得金属的暂时性保护；通过涂料的涂覆，可以使金属获得较长期的防腐蚀性能；部分的镀层和钝化(镀锌和六价铬)，也可以为金属带来一定的防腐性能。
钢铁涂覆防锈油液的方式进行防腐是较为传统的防锈手段，利用防锈油液中的极性缓蚀剂成分对钢铁表面的吸附成膜，进而达到阻隔腐蚀介质的功效。但其因为吸附分子成膜厚度薄，吸附强度不足，成膜易被破坏，所以达不到长期防腐的目的。此外，防锈油的使用的挥发性溶剂会对使用者带来一定身体危害，且易燃易爆，存在安全隐患。
水性防腐材料相对安全环保，但由于水溶性缓蚀剂分子量小，吸附能力弱，成膜不致密，易被冲刷和反溶解，无法达到长期防腐的目的。
对于空腔腐蚀方面，专利CN201310439006给出一种方法，利用气相缓蚀剂在常温下具有一定蒸汽压的原理，在防锈油中引入这种气相缓蚀剂，通过气相缓蚀剂的挥发、吸附对空腔结构金属内壁起到一定的防锈作用。不过，该种气相防锈油仍然会挥发出溶剂，且防锈油本身达不到长期防腐的作用。
溶剂型防锈蜡因其高防腐性能在汽车行业广泛应用，改进了原有热熔注蜡方式的诸多不足，专利CN02115915介绍一种液体溶剂型汽车防锈蜡。但其所用的溶剂主要为芳烃类、酯类、烷烃类石油产品，挥发性较强，易燃易爆，有安全风险，有刺激性，对人体危害大。
专利CN200610024565介绍了一种乳化防腐蜡的制作方式，以乳化的形式将水与添加剂混合，达到了不易燃的安全性目的。不过，这种形式并不适合长期高防腐的汽车内腔使用，积水焊缝位置易造成反向乳化，成膜易被冲刷，同时无法达到较长期防腐周期。
因此，本发明目的是提供一种具有高防腐功能的水基防腐蜡组合物，满足汽车行业在底盘、空腔、铰链等部位的喷涂作业的工艺性能。这种防腐蜡组合物，区别于传统水性乳化形态，是以高速剪切力分散形式将蜡质类材料、填料等物质分散在水中，使用少量的表面活性剂稳定其分散状态，避免了大量表面活性剂造成的反溶和反向乳化问题，同时，利用不饱和树脂的常温自然干燥成膜的特点，增加了蜡膜的致密性和防水性，不仅解决了传统溶剂型产品的易燃危险性和VOC挥发安全性问题，同时，提供了长期的防腐蚀能力。
发明内容
本发明提供了一种水基防腐蜡组合物及其应用。
水基防腐蜡组合物按质量百分比计：1-10％蜡质材料、1-20％不饱和树脂、1-20％高碱值磺酸盐、1-5％防锈颜料、3-8％表面活性剂、40-70％水。
所述蜡质材料为石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、含有C＝C双键的动植物油脂、脂肪酸金属皂中的一种或多种。石蜡，即是石蜡石油饱和直链烷烃的52号至58号全精炼，或是包含更高比例的异构支链石蜡，即环烷烃、支链烷烃、直链烷烃的混合物，例如70号至90号的微晶蜡，亦或是含有一定矿物油的混合物，即液体石蜡、支链烷烃、直链烷烃的混合物，例如蜡膏。此外，也可以包括其他蜡成分，可以是含有不饱和C＝C双键的动植物油脂，也可以是合成类蜡质材料，比如乙烯-乙烯醇共聚物。
所述不饱和树脂为酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、萜烯树脂、石油树脂中的一种或多种。本申请的不饱和树脂成分是环烷、支链、直支链混合物的结构，并且包含带有碳碳双键而能够通过氧进行固化的结构，即萜烯树脂乳液、不饱和聚酯乳液等。在所述组合物中，带有碳碳双键的不饱和树脂碘值为50至200(g/100g)。不饱和树脂的粘度可为100至3000mPas，根据DIN 53019-2标准在20℃测得。
所述高碱值磺酸盐如下式所示：
其中：n是1-3的整数；
R3为钙离子、镁离子、锌离子、钒离子、钡离子、锂离子、钴离子、锆离子、铜离子中的一种；
R4选自C8-C30直链烷基、C8-C30异构支链烷基、C8-C30环烷基、芳香基；
高碱值磺酸盐在组合物中的质量百分比为5-15％。高碱值磺酸盐分子量为600-1000之间，优选分子量为650-850之间。其总碱值为100-400mgKOH/g，优选总碱值200-300mgKOH/g之间的高碱值磺酸盐。
所述高碱值磺酸盐为重烷基苯磺酸锂、石油磺酸钙、二壬萘基磺酸锌、重烷基苯磺酸钙中的一种或几种。
防锈颜料为氧化锌、三聚磷酸铝、正磷酸锌铝中的一种或多种。防锈颜料含锌量为10-60％之间，含铝量为1-10％之间，优选20-40％之间，含铝量为2-5％之间.平均粒径1-20微米，优选平均粒径5-15微米的防锈颜料。
表面活性剂为含有C8-C28直链结构的脂肪酸或其盐、含有C8-C28异构支链结构的脂肪酸及其盐、含有C8-C22的环烷基或芳香基结构的脂肪酸及其盐。
所述表面活性剂为月桂酸、异壬酸单乙醇胺盐、石油磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚，蓖麻油聚氧乙烯醚，油酸山梨醇酯，异构烷基醇聚氧乙烯醚，聚乙二醇脂肪酸酯，辛基酚聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。表面活性剂成分是不含有磷的。
本发明的防腐蜡组合物中的水可以包括纯净水、反渗透过滤水、去离子水、自来水，电导率≤50us/cm。
在本发明的防腐蜡组合物中还可以添加选自下列物质所构成的组群：如脂肪酸、妥尔油、二聚酸、高碱值磺酸金属盐、蓖麻油提取物、芥酸酰胺、大豆油提取物。此外，还可加入一定量的抗腐蚀添加剂，如磺酸盐金属盐、脂肪酸酰胺、动植物油金属盐，如羊毛脂酸金属盐。
所述水基防腐蜡组合物用于涂覆金属材料的内外表面、孔隙或空腔。
本发明的防腐蜡组合物可以通过不同的剪切力分散于所述组合物中，再通过少量的表面活性剂乳化后进行制备，使得组合物中蜡质材料、不饱和树脂、高碱值磺酸金属盐、防锈颜料、表面活性剂成分适当地分散。
本发明的防腐蜡组合物中可以起到乳化分散作用的材料组分，可以是材料单独在所述水中起到乳化分散作用，例如石油磺酸钠，也可以是材料之间反应改性后被表面活性剂乳化分散所获得分散液，分散液粒径＜0.1微米，例如二壬基萘磺酸钡、妥尔油、氢氧化钠的反应物，分散所需的设备可以是浆叶搅拌器，转速50-100转/分钟。
本发明的防腐蜡组合物中的材料组分可以剪切力分散于所述水中，分散液粒径0.1-2微米，分散所需设备可以是高速分散剪切机，转速1000-3000转/分钟，例如石蜡分散液。
本发明的防腐蜡组合物可以作为空腔蜡在汽车行业用于底盘、车架、铰链、车门内部、窗梁内部或其他钢板结构和部件的涂覆。可以是任何易于被腐蚀的金属材料。特别是钢、铜、铝、锌、镁单一材质或组合合金材料上。
本发明的防腐蜡组合物可以进行涂覆的其他金属和金属合金包括金、银、铝、铁、铜、锡、锌、铅、钛等，以及它们的合金。被涂覆的金属材料也可以包含非金属零部件，可以是任何的结构和形状，包括在非金属材料表面上的金属结构镀层或者是完全由金属材料构成的基材，亦或是金属材料表面上的非金属涂层。
本发明的优点：
本发明的防腐蜡组合物通过喷雾涂覆(压缩空气喷涂和无气喷涂)、辊涂、浸涂、淋涂、刷涂的方式施用于金属材料表面、洞隙、空腔。所获得的防腐蜡涂层层厚度一般会超过50μm，以达到长期耐蚀性。本发明的防腐蜡组合物与传统溶剂型防锈蜡相比更利于环境和安全，与防锈蜡乳液相比具有更好的耐水性与防腐性能。
附图说明
图1实例1水基防腐蜡组合物1200h盐雾效果图；
图2实例2水基防腐蜡组合物1000h盐雾效果图；
图3实例3水基防腐蜡组合物1500h盐雾效果图。
具体实施方式
实施例1：
防腐蜡中各组成物质量分数：蜡质材料为90号微晶蜡9.8％，不饱和树脂为2402酚醛树脂乳液(碘值67g/100g)5.8％，防锈颜料为磷酸锌2.1％，磷酸铝0.5％，高碱值磺酸金属盐为重烷基苯磺酸锂(总碱值246mgKOH/g)18.2％。表面活性剂为月硅酸单乙醇胺盐0.3％，异构十三醇聚氧乙烯醚0.1％。水为63.2％。
防腐蜡组合物的制备：
将异构十三醇聚氧乙烯醚加入加入本发明所述的水中，以50转/分钟搅拌10分钟；将加入防锈颜料磷酸锌，磷酸铝，高速搅拌转速2000转/分钟，30分钟。加入微晶蜡，酚醛树脂，重烷基苯磺酸锂，重烷基苯磺酸锂，月硅酸单乙醇胺盐，高速搅拌转速600转/分钟，搅拌60分钟。
表1实例1水基防腐蜡组合物性能指标
实施例2：
防腐蜡中各组成物质量分数：蜡质材料为56号全精炼石蜡4.2％，不饱和树脂为萜烯树脂分散液(帝斯曼化学；碘值192g/100g)12.7％，防锈颜料为氧化锌1.2％，磷酸铝3.5％，高碱值磺酸金属盐为改性二壬基萘苯磺酸钡(总碱值218mgKOH/g)11.6％。表面活性剂为失水山梨糖醇脂肪酸盐80 0.1％，烷基酚聚氧乙烯醚10 0.2％。水为66.6％。
防腐蜡组合物的制备：
将烷基酚聚氧乙烯醚10加入加入本发明所述的水中，以100转/分钟搅拌10分钟；将加入防锈颜料氧化锌，磷酸铝，高速搅拌转速500转/分钟，10分钟。加入58号精炼石蜡，萜烯树脂分散液，改性二壬基萘苯磺酸钡，失水山梨糖醇脂肪酸盐80，高速搅拌转速2000转/分钟，搅拌2h。
表2实例2水基防腐蜡组合物性能指标
实施例3：
防腐蜡中各组成物质量分数：蜡质材料为羊毛脂钙皂7.8％，不饱和树脂为不饱和聚酯分散液(碘值128g/100g)19％，防锈颜料为氧化锌2.2％，氧化铝0.5％，高碱值磺酸金属盐为二壬萘基磺酸锌(总碱值283mgKOH/g)9.2％。表面活性剂为蓖麻油聚氧乙烯醚201.3％，妥尔油1.8％，二乙醇胺％。水为59.8％。
防腐蜡组合物的制备
将二乙醇胺加入加入本发明所述的水中，升温至60℃，以80转/分钟搅拌10分钟；加入妥尔油，以80转/分钟搅拌10分钟；加入氧化锌，氧化铝，高速搅拌转速1200转/分钟,5分钟。加入羊毛脂钙皂，不饱和聚酯分散液，二壬萘基磺酸锌，蓖麻油聚氧乙烯醚20，高速搅拌转速800转/分钟，搅拌3h。
表3实例3水基防腐蜡组合物性能指标
表4几种防锈蜡性能对比

Claims (9)

1.一种水基防腐蜡组合物，其特征在于：水基防腐蜡组合物按质量百分比计：1-10％蜡质材料、1-20％不饱和树脂、1-20％高碱值磺酸盐、1-5％防锈颜料、3-8％表面活性剂、40-70％水。
2.根据权利要求1所述的水基防腐蜡组合物，其特征在于：所述蜡质材料为石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、含有C＝C双键的动植物油脂、脂肪酸金属皂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的水基防腐蜡组合物，其特征在于：所述不饱和树脂为酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、萜烯树脂、石油树脂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的水基防腐蜡组合物，其特征在于：所述高碱值磺酸盐如下式所示：
其中：n是1-3的整数；
R3为钙离子、镁离子、锌离子、钒离子、钡离子、锂离子、钴离子、锆离子、铜离子中的一种；
R4选自C8-C30直链烷基、C8-C30异构支链烷基、C8-C30环烷基、芳香基；
高碱值磺酸盐在组合物中的质量百分比为5-15％。
5.根据权利要求1所述的水基防腐蜡组合物，其特征在于：所述高碱值磺酸盐为重烷基苯磺酸锂、石油磺酸钙、二壬萘基磺酸锌、重烷基苯磺酸钙中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的水基防腐蜡组合物，特征在于：防锈颜料为氧化锌、三聚磷酸铝、正磷酸锌铝中的一种或多种。
7.据权利要求1所述的水基防腐蜡组合物，其特征在于：表面活性剂为含有C8-C28直链结构的脂肪酸或其盐、含有C8-C28异构支链结构的脂肪酸及其盐、含有C8-C22的环烷基或芳香基结构的脂肪酸及其盐。
8.据权利要求7所述的水基防腐蜡组合物，其特征在于：所述表面活性剂为月桂酸、异壬酸单乙醇胺盐、石油磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚，蓖麻油聚氧乙烯醚，油酸山梨醇酯，异构烷基醇聚氧乙烯醚，聚乙二醇脂肪酸酯，辛基酚聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。
9.一种权利要求1所述的水基防腐蜡组合物的应用，其特征在于：所述水基防腐蜡组合物用于涂覆金属材料的内外表面、孔隙或空腔。
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