CN102020908B

CN102020908B - 一种具有优异耐水性和耐盐雾性水性环氧防腐涂料的制备

Info

Publication number: CN102020908B
Application number: CN 201010545038
Authority: CN
Inventors: 席发臣; 李志宝; 冯俊忠; 王国炜; 薛守成; 和虎
Original assignee: North Paint and Coatings Industry Research and Design Institute
Current assignee: North Paint and Coatings Industry Research and Design Institute
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2030-11-16
Also published as: CN102020908A

Abstract

本发明属涂料技术领域，公开了一种具有优异耐水性和耐盐雾性水性环氧防腐涂料的制备，在涂料的制备中，合成了一种反应型水性环氧乳化剂。本涂料包括A、B两种组分，其中，A组分由水性环氧乳液及助剂等组成，占涂料总质量分数的35～45％；B组分由水性环氧固化剂、颜料、填料助剂等组成，占涂料总质量分数的55～65％。本发明通过在水性环氧乳化剂分子结构当中引入双酚A链段、羧基、环氧基，使得乳化剂具有较好的乳化能力，用该乳化剂制得的水性环氧乳液粒径较小；同时乳化剂本身可参与固化反应，消除了乳化剂组分对水性环氧防腐涂料耐水性的影响。

Description

一种具有优异耐水性和耐盐雾性水性环氧防腐涂料的制备

技术领域

本发明属涂料技术领域，特别涉及的是一种具有优异耐水性和耐盐雾性水性环氧防腐涂料的制备，在涂料的制备中，合成了一种反应型水性环氧乳化剂。

背景技术

随着全球工业化进程的不断加快，石化原料的消耗不断增加，对大气排放物急剧增多，导致环境恶化，一般溶剂型涂料含有近50％的有机挥发物，这种涂料在我国大约年产100万吨，全球的生产总量约千万吨，有几百万吨有机挥发物，这些有机挥发物在涂料的使用过程中完全释放到大气中，许多挥发物是光活性物质，它们破坏臭氧层导致紫外线的辐射加强，恶化了人类的生存环境。因此，在西方发达国家，在上世纪七、八十年代出台了许多限制对环境有毒有害气体排放的环保法规，我国在本世纪初也制定了控制室内涂料污染的法规，如：GB 18581-2001和GB 18582-2001。这些相关法规，强烈改变和影响了涂料工业的发展方向。因此，水性化成为涂料行业的发展方向之一。

国外一些大公司如壳牌公司，美国气体化学、CIBA公司等通过多年的研究，其水性环氧涂料的性能有些已经可以同溶剂型环氧涂料相媲美，他们的主要产品有Shell公司的EPI-REZ 3521-WY-53、EPIKURE 8545-W-52、EPI-REZ3520-WY-55和Henkel公司的Waterpoxy140，CIBA公司的PZ 3961和HZ340等。在美国，许多水性环氧涂料符合美国军用涂料规范，已将水性环氧防腐涂料用于航空器用的底漆上，德国则将水性环氧涂料用于核电工程及铁路车辆上。在国外，水性环氧防腐涂料也广泛应用于压载水舱、饮水舱、货舱，海水淡化厂、储槽、桥梁及市政工程的混凝土基材上。与溶剂型环氧涂料相比，水性环氧涂料还有低的VOC含量，较小的气味，使用安全，可用水清洗等。尽管水性涂料的价格较高，但在工业和商业仍有较大的吸引力，正在不断的被推广。目前，在工业防腐领域，仍大量使用溶剂型涂料，随着环保法规的日益严格和健全，工业防腐涂料水性化是必然趋势，而且具有很好的发展前景。

目前，水性环氧防腐涂料还存在两个急需解决的问题：一是水性环氧乳液的稳定性不好；二是水性环氧防腐涂料的性能有待改善，主要是耐水性和耐盐雾性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明通过在水性环氧乳化剂分子结构中引入了双酚A环氧结构链段和适量的羧基基团，同时乳化剂的链段上保留了一定量的环氧基团，制备出阴离子-非离子复合型反应型乳化剂，这种乳化剂可以在用量较小的情况下(8％)对环氧树脂起到很好的乳化作用，得到粒径较小、稳定性优良的水性环氧乳液。由于乳化剂分子当中含有可参与反应的环氧基，从而消除了乳化剂对耐水性的影响；同时由于制得的水性环氧乳液粒径粒小，提高了涂膜的固化程度，最终使得水性环氧防腐涂料具有较好的性能。

本发明的水性环氧防腐涂料，包括A、B两种组分。按质量百分数计，涂料配方为：

A组分 35～45％

B组分 55～65％

按质量百分数计，A组分的配方为：

水性环氧乳化剂 5～10％

环氧树脂E-20 40～60％

丙二醇甲醚 2～8％

软化水 30～45％

BYK-021 0～0.8％

BYK-346 0～0.8％

按质量百分数计，B组分的配方为：

水性环氧固化剂 10～20％

磷铬酸锌 10～30％

钛白粉 5～25％

体质填料 5～20％

BYK-190 1～5％

BYK-021 0～0.8％

BYK-346 0～0.8％

防闪锈剂FA-179 0～2％

软化水 10～35％

组分A当中水性环氧乳化剂是由聚乙二醇4000、均苯四酸酐，环氧树脂E-20、催化剂N，N-二甲基苯胺等形成的聚合物。其配方为：

聚乙二醇4000 27～38％

均苯四酸酐 3～8％

环氧树脂E-20 8～15％

N，N-二甲基苯胺 0.01～0.05％

二甲苯 5～10％

丙二醇甲醚 18～24％

三乙醇胺 1～2％

软化水 18～23％

组分B当中水性环氧固化剂是由三乙烯四胺，环氧树脂E-51，苯基缩水甘油醚，硅烷偶联剂KH-560，丙二醇甲醚，乙酸等形成的聚合物。其配方为：

三乙烯四胺 8～12％

环氧树脂E-51 10～18％

硅烷偶联剂KH-560 0～5％

丙二醇甲醚 5～20％

乙酸 1～5％

软化水 45～60％

以上所述一种具有优异耐水性和耐盐雾性水性环氧防腐涂料的制备，按以上所述组分及其配比进行备料，其制备步骤为：

1.水性环氧乳化剂的制备

在三口瓶中加入聚乙二醇4000、均苯四酸酐，二甲苯升温到120℃反应2小时后，再加入环氧树脂E-20、催化剂N，N-二甲基苯胺，升温到150℃反应5小时，加入少量的三乙醇胺进行中和，在加入丙二醇甲醚和软化水，降温、出料。制得水性环氧乳化剂。

2.A组分的制备

将水性环氧乳化剂，环氧树脂E-20，丙二醇甲醚，加入烧杯中，加热溶解均匀到50℃，在高速搅拌下缓慢加入软化水，再高速分散30分钟，降温、出料，加入消泡剂BYK-021和流平剂BYK-346，搅拌10分钟，出料，得A组分。

3.水性环氧固化剂的制备

在三口瓶中加入三乙烯四胺，搅拌升温至60℃，滴加环氧树脂E-51，半小时加完，然后保温反应2小时后，再在该温度下加入苯基缩水甘油醚和硅烷偶联剂KH-560，半小时加完，保温反应2小时后，加入少量的乙酸中和，加软化水兑稀，降温、出料，得水性环氧固化剂。

4.B组分的制备

在烧杯中加入水性环氧固化剂、BYK-021，BYK-346，BYK-190，钛白粉，体质颜料，磷铬酸锌和软化水等，搅拌均匀后研磨至细度小于30微米，过滤，加入防闪锈FA-179剂搅拌10分钟，出料。得B组份。

5.水性环氧防腐涂料的制备

取一定量的上述A、B两组分，混合均匀后，得水性环氧防腐涂料。测试涂料及成膜后的相关性能：耐水性，耐盐雾性、机械性能等。

具体实施方式

实施例1：本实施例示范了一种具有优异耐水性和耐盐雾性水性环氧防腐涂料的制备方法。

(1)A组分的制备：在三口瓶中加入聚乙二醇4000，33.6g、均苯四酸酐5.5g，二甲苯10g，升温到120℃反应2小时后，再加入环氧树脂E-20，10.1g，催化剂N，N-二甲基苯胺0.05g，升温到150℃反应5小时，加入三乙醇胺1.0g进行中和，在加入丙二醇甲醚20.0g和软化水16.9g，降温、出料。制得水性环氧乳化剂87g。再将水性环氧乳化剂6.8g，环氧树脂E-20，44g，丙二醇甲醚3g，加入烧杯中，加热溶解均匀到50℃，在高速搅拌下缓慢加入软化水45.4g，再高速分散30分钟，降温、出料，加入BYK-021，0.3g和BYK-346，0.5g，搅拌10分钟，出料，得A组分。

(2)B组分的制备：在三口瓶中加入三乙烯四胺10.4g，搅拌升温至60℃，滴加环氧树脂E-51，14.0g，半小时加完，然后保温反应2小时后，再在该温度下加入苯基缩水甘油醚9.8g和硅烷偶联剂KH-560，1.0g，半小时加完，保温反应2小时后，加入乙酸2.0g中和，加入软化水57.3g兑稀，降温、出料，制得水性环氧固化剂。在烧杯中加入水性环氧固化剂15.6g、磷铬酸锌17.7g钛白粉12.7g体质颜料20.1gBYK-021，0.3g，BYK-346，0.5g，BYK-190，2.0g软化水30.1g，搅拌均匀后研磨至细度小于30微米，过滤，出料，加入防闪锈剂FA-179，1.0g得B组份。

(3)一种具有优异耐水性和耐盐雾性水性环氧防腐涂料的制备：取A组分40g、B组分60g，混合均匀后，得涂料约100g。

实施例2～3制备工艺同实施例1，其中水性环氧乳化剂和水性环氧固化剂的配方不再调整，只是A组分和B组分的配方有变动，具体配方如下：

(1)A组分的制备

序号	物料名称	实施例2(g)	实施例3(g)
				1	水性环氧乳化剂	8.5	9.0
2	环氧树脂E-20	42.0	50.0
				3	丙二醇甲醚	3.0	3.5
4	软化水	46.0	40.0

5	BYK-021	0.2	0.2
				6	BYK-346	0.3	0.6

(2)B组分的制备

序号	物料名称	实施例2/g	实施例3/g
				1	水性环氧固化剂	14.0	18.0
2	磷铬酸锌	16.0	19.0
				3	钛白粉	12.0	15.0
4	体质填料	22.6	16.6
				5	BYK-190	1.0	1.2
6	BYK-021	0.2	0.3
				7	BYK-346	0.4	0.6
8	软化水	32.8	27.8
					防闪锈剂FA-179	1.0	1.5

(3)无溶剂长效抗静电防腐涂料的制备

序号	物料名称	实施例2/g	实施例3/g
				1	A组分	40	42
2	B组分	60	58

Claims

1.一种具有优异耐水性和耐盐雾性水性环氧防腐涂料,由A、B两组分组成，其特征在于，A组分按质量百分数计配方为：

B组分按质量百分数计，配方为：

A组分的质量分数为35～45%，B组分的质量分数为55～65%，两者质量分数和100%；

所述A组分中的水性环氧乳化剂按质量百分数计，配方为：

2.根据权利要求1所述的水性环氧防腐涂料，其特征在于，B组分中的水性环氧固化剂按质量百分数计，配方为：

3.根据权利要求1所述的水性环氧防腐涂料，特征在于，制备B组分的步骤包括：

在烧杯中加入水性环氧固化剂、BYK-021，BYK-346，BYK-190，钛白粉，体质填料，磷铬酸锌和软化水，搅拌均匀后研磨至细度小于30微米，过滤，加入防闪锈剂搅拌10分钟，出料，得B组份。

4.根据权利要求1所述的水性环氧防腐涂料，特征在于，B组分中体质填料的组成按质量分数计包括：

云母粉： 0～25%

滑石粉： 0～50%

轻质碳酸钙： 0～50%；

B组分中体质填料的组成质量百分数为100%。

5.根据权利要求1所述的水性环氧防腐涂料，特征在于，制备水性环氧乳化剂的步骤包括：

在三口瓶中加入聚乙二醇4000、均苯四酸酐，二甲苯，升温到120℃反应2小时后，再加入环氧树脂E-20、催化剂N,N-二甲基苯胺，升温到150℃反应5小时，加入少量的三乙醇胺进行中和，再加入丙二醇甲醚和软化水，降温、出料，制得水性环氧乳化剂。