CN102108245A - 水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料及其制备方法。该涂料由重量份数为25-50份的水性聚酯改性环氧分散体等原料构成A组分，以水性多异氰酸酯分散体构成B组分，将A、B两种组分按7∶1-3∶1混合后，成为主要成膜物质，以含有重量份数为0-30份的防锈颜料和0-20份的着色颜料及5-20份的填料组成的。本涂料具备一般水性涂料的优点，克服了水性环氧防腐涂料本身的一些缺陷，综合了聚酯、环氧和聚氨酯涂料的优点，具有优异的低温快速固化、耐油耐化学介质及防腐性能，在桥梁、管道、储罐、工业厂房及各种钢铁结构领域有着广阔的应用前景。

Description

水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料及其制备方法。

背景技术

传统的防腐涂料多为溶剂型涂料，为便于生产施工，常加入大量的有机溶剂。在生产施工过程中，这些溶剂又挥发到大气中去，造成了资源浪费，同时对施工人员的健康造成危害，严重污染了环境。随着人类环保意识的提高，对环境保护的要求日益严格，研发低VOC甚至零VOC的环境友好型涂料是涂料的必然发展方向。

环氧树脂漆是较多羟基和醚键，固化收缩率低，对金属、陶瓷等底材均有优良的附着力，耐化学品性优良，具有良好的电绝缘性等优点，已广泛用于电子、防腐等领域。但环氧树脂漆存在低温难以固化、韧性不够、耐老化性不好易粉化等缺点。聚酯树脂则具有良好的韧性和耐油性。聚氨酯树脂漆所形成的涂膜机械性能好，具有优异的韧性、硬度、耐磨性和耐老化性，耐水耐化学品性良好，固化时受环境温度的影响较小，属于高性能涂料，广泛应用于桥梁、钢结构、地坪及家具等领域。

目前水性环氧树脂、水性聚酯树脂及水性聚氨酯树脂工艺技术已得到快速发展，国内外各大公司都相继推出了成熟产品，在汽车涂料、地坪及钢结构等领域都得到了广泛的应用。传统的双组份水性环氧树脂防腐涂料，一般采用水性胺类固化剂进行固化，是利用胺类固化剂上的活泼氢原子与环氧树脂中的环氧基团进行反应交联成膜的，其缺点是在低温条件下固化速度很慢或不固化，限制了其在防腐领域的使用。而水性多异氰酸酯固化剂组分，目前主要应用在水性丙烯酸、聚酯等体系，防腐性能不够突出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合低温固化，具有良好耐油性，涂层附着力好，并有优异的防腐蚀效果的水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料。

本发明另一个目的是还提供一种水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料的制备方法。

本发明提出的水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料，其组分按重量份组成为：

A组分：

水性聚酯改性环氧分散体：25-50

着色颜料：0-20

防锈颜料：0-30

填料：5-20

分散剂：0.5-2

消泡剂：0.5-1

流平剂：0.5-1

增稠剂：0.5-1

催干剂：1-2

抗闪锈剂：0.5-1

助溶剂：2-5

去离子水：5-20

B组分：

水性多异氰酸酯分散体

其中，A组分和B组分混合时的重量份是7∶1-3∶1。

本发明提出的水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料，其组分按重量份组成还可为：

A组分：

水性聚酯改性环氧分散体：30-50

着色颜料：12-20

防锈颜料：8-30

填料：7-20

分散剂：1-2

消泡剂：0.5-1

流平剂：0.5-1

增稠剂：0.5-1

催干剂：1-2

抗闪锈剂：0.5-1

助溶剂：3.5-5

去离子水：8-20

B组分：

水性多异氰酸酯分散体

其中，A组分和B组分混合时的重量份是7∶1-3∶1。

本发明中，所述主要成膜物质的一组分为水性聚酯改性环氧分散体，其中聚酯组分可以是通过热拼法加入或是通过冷拼法加入；另一组分为水性多异氰酸酯分散体，是水性芳香族多异氰酸酯或是水性脂肪族多异氰酸酯分散体或是水性脂肪族多异氰酸酯三聚体分散体，如Bayhydur XP 2570。其中NCO/OH比为1.2-1.5。

本发明中，所述的着色颜料是钛白粉、炭黑、酞菁蓝、中铬黄、柠檬黄、酞菁绿或永固紫；或者是钛白粉、炭黑、酞菁蓝、中铬黄、柠檬黄、酞菁绿和永固紫中的两种或两种以上的配合使用。

本发明中，所述的防锈颜料是磷酸锌或三聚磷酸铝或氧化锌或铬酸锌或氧化铁或铬酸锶。本发明中的氧化铁包括氧化铁红和氧化铁黑。

本发明中，所述的填料是滑石粉、硫酸钡、云母粉、硅微粉、碳酸钙或石英粉；或者是滑石粉、硫酸钡、云母粉、硅微粉、碳酸钙和石英粉中的两种或两种以上的配合使用。

本发明中，所述的其制备方法是用水性聚酯改性环氧树脂为主要成膜物质，加入含磷酸锌和三聚磷酸铝为防锈颜料及着色颜料，加入适量助剂和去离子水经分散研磨制成A组分，并加入B组分水性多异氰酸酯分散体固化剂进行固化得到双组份水性防腐涂料。

本发明中，所述分散剂采用高分子量的改性聚丙烯酸酯类聚合物，改性聚丙烯酸酯类聚合物的分子量在5000-30000，消泡剂采用改性聚硅氧烷类聚合物。如型号为BYK 190或BYK 194或BYK 019或BYK 088或配合使用。

本发明中，所述的流平剂采用改性聚醚改性有机硅类流平剂，如型号为BYK346或BYK 348或配合使用。

本发明中，所述的助溶剂采用醚酯类或叔醇类溶剂，如乙二醇丁醚醋酸酯或丙二醇甲醚醋酸酯或二丙酮醇或配合使用。

本发明中，所述的增稠剂采用水性膨润土或HSE纤维素或配合使用。

本发明中，所述的催干剂采用有机锡类催干剂，如兑稀至1％含量的T-12。

本发明中，所述的抗闪锈剂采用烷基磷酸盐类抗闪锈剂，如型号为RAYBO 60或PD-STAR-101。

本发明提出的一种水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料的制备方法，其制备步骤如下：

(1)、在容器内，在300r/m-500r/m搅拌条件下，依次将分散剂、助溶剂、增稠剂、一半的消泡剂、水性聚酯改性环氧分散体加入到1/2-2/3的去离子水中，搅拌5-20分钟；提高转速至800r/m-1500r/m，依次加入着色颜料、防锈颜料和填料，分散20-40分钟后进行研磨，至细度在50微米以下；再在300r/m-500r/m搅拌条件下，加入流平剂、催干剂、抗闪锈剂和剩余的消泡剂及剩余的去离子水，搅拌5-20分钟，过滤后得到A组分；整个过程控制温度在60℃以内；

(2)、B组分为水性多异氰酸酯分散体；

(3)、将A组分、B组分按照重量份7∶1-3∶1的比例混合，搅拌均匀，得到水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料。

本发明的核心部分是利用水性多异氰酸酯固化剂的-NCO基团与水性聚酯改性环氧树脂中的-OH基团反应为基础，使制得的水性涂料适合于低温固化并具有长效防腐作用的特点。具体地说是采用水性多异氰酸酯分散体固化水性环氧树脂，改变了传统用胺类固化剂固化水性环氧树脂，解决了水性胺固化环氧树脂涂料在低温条件下干燥慢或不干的问题。同时，通过加入水性聚酯部分对水性环氧树脂改性，提高了涂料的韧性、耐油性和交联密度。本发明选取价廉易得的氧化铁红、氧化铁黑等惰性防锈颜料，其来源广泛，成本低，稳定性好，便于实现工业化生产。通过磷酸锌、三聚磷酸铝或铬酸锌等的加入，能在金属表面生成牢固的化学钝化层，能有效的减缓腐蚀反应的进行，延长防腐涂层的保护寿命。本发明中采用有机锡类金属催干剂，可有效的促进异氰酸酯组分与水性聚酯改性环氧分散体中羟基组分的反应速度，提高涂膜的交联密度。

本发明的水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料的具有以下优点：该涂料可低温固化，具有良好的耐油耐水性，涂层附着力好，韧性好，耐中性盐雾可达500小时以上，防腐性能优异。VOC含量低，降低了能耗，减少了对环境的污染，属于环境友好型涂料，产品性能达到国外先进水平，应用前景广阔，具有良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明。下面各实施例中，水性聚酯改性环氧树脂分散体采用的是含40％-60％的聚酯改性环氧树脂的水性聚酯改性环氧树脂分散体；水性异氰酸酯分散体采用的是含40％-60％的异氰酸酯的水性异氰酸酯分散体；重量份的单位是千克。本文中的固化剂组分水性异氰酸酯分散体就是B组分。

实施例1：

按重量比称取下列原料：水性聚酯改性环氧树脂分散体25；氧化铁红12；磷酸锌10；三聚磷酸铝8；滑石粉5；硫酸钡5；分散剂(BYK 190)2；消泡剂(BYK019)1；流平剂(BYK 346)1；增稠剂水性膨润土1.0；催干剂(含1％T-12)1.0；抗闪锈剂(RAYBO 60)0.5；助溶剂丙二醇甲醚醋酸酯2.0；去离子水20(按下述方法制备后单独包装，即A组分，下同)；固化剂组分水性异氰酸酯分散体(即B组分，单独包装，下同)。

在300r/m-500r/m搅拌条件下，依次将分散剂、助溶剂、增稠剂、一半的消泡剂，和水性聚酯改性环氧分散体加入到一半的去离子水中，搅拌5分钟。在800r/m-1500r/m搅拌条件下，依次加入防锈颜料和填料，分散20分钟后进行研磨，至细度在50微米以下。再在300r/m-500r/m搅拌条件下，加入流平剂、催干剂、抗闪锈剂和剩余的消泡剂及去离子水，搅拌20分钟，过滤后得到A组分；整个过程控制温度在60℃以内。

B组分为水性多异氰酸酯分散体；施工前，将A、B组分按照重量比7∶1的比例混合，搅拌均匀，得到水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料。将该涂料喷涂在马口铁片上，1小时可得到表干的涂膜，干燥48小时可检测常规物理性能，干燥168小时涂膜可以得到完全固化，可检测各项耐化学品性能。测试的涂膜性能如下：

结论，产品满足要求。

实施例2：

按重量比称取下列原料：水性聚酯改性环氧树脂分散体25；锐钛型钛白粉12；锌铬黄8；滑石粉15；硫酸钡5；分散剂(BYK 190)1；消泡剂(BYK 019)0.8；流平剂(BYK 346)0.8；增稠剂水性膨润土0.8；催干剂(含1％T-12)1；抗闪锈剂(RAYBO 60)0.5；助溶剂丙二醇甲醚醋酸酯3.5；去离子水15；固化剂组分水性异氰酸酯分散体。

在300r/m-500r/m搅拌条件下，依次将分散剂、助溶剂、增稠剂、一半的消泡剂，和水性聚酯改性环氧分散体加入到2/3去离子水中，搅拌10分钟。在800r/m-1500r/m搅拌条件下，依次加入防锈颜料和填料，分散30分钟后进行研磨，至细度在50微米以下。再在300r/m-500r/m搅拌条件下，加入流平剂、催干剂、抗闪锈剂和剩余的消泡剂及去离子水，搅拌10分钟，过滤后得到A组分；整个过程控制温度在60℃以内。

B组分为水性多异氰酸酯分散体；施工前，将A、B组分按照重量比7∶1的比例混合，搅拌均匀，得到水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料。将该涂料喷涂在马口铁片上，1小时可得到表干的涂膜，干燥48小时可检测常规物理性能，干燥168小时涂膜可以得到完全固化，可检测各项耐化学品性能。测试的涂膜性能如下：

结论，产品满足要求。

实施例3：

按重量比称取下列原料：水性聚酯改性环氧树脂分散体30；锐钛型钛白粉12；磷酸锌7；三聚磷酸铝8；滑石粉3；硫酸钡4；分散剂(BYK 190)1.5；消泡剂(BYK 019)0.6；流平剂BYK 3460.5；增稠剂水性膨润土0.6；催干剂(含1％T-12)1.5；抗闪锈剂(RAYBO 60)0.6；助溶剂丙二醇甲醚醋酸酯4；去离子水13；固化剂组分水性异氰酸酯分散体。

在300r/m-500r/m搅拌条件下，依次将分散剂、助溶剂、增稠剂、一半的消泡剂和水性聚酯改性环氧分散体加入到去离子水中，搅拌20分钟。在800r/m-1500r/m搅拌条件下，依次加入防锈颜料和填料，分散40分钟后进行研磨，至细度在50微米以下。再在300r/m-500r/m搅拌条件下，加入流平剂、催干剂、抗闪锈剂和剩余的消泡剂及去离子水，搅拌5分钟，过滤后得到A组分；整个过程控制温度在60℃以内。

B组分为水性多异氰酸酯分散体；施工前，将A、B组分按照重量比6∶1的比例混合，搅拌均匀，得到水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料。将该涂料喷涂在马口铁片上，1小时可得到表干的涂膜，干燥48小时可检测常规物理性能，干燥168小时涂膜可以得到完全固化，可检测各项耐化学品性能。测试的涂膜性能如下：

结论，产品满足要求。

实施例4：

按重量比称取下列原料：水性聚酯改性环氧树脂分散体30；氧化铁红12；磷酸锌6；三聚磷酸铝8；氧化锌3；硫酸钡5；分散剂(BYK 190)1.5；消泡剂(BYK 019)0.5；流平剂(BYK 346)0.5；增稠剂水性膨润土0.6；催干剂(含1％T-12)1.5；抗闪锈剂RAYBO 600.8；助溶剂丙二醇甲醚醋酸酯4.0；去离子水12；固化剂组分水性异氰酸酯分散体。

在300r/m-500r/m搅拌条件下，依次将分散剂、助溶剂、增稠剂、一半的消泡剂和水性聚酯改性环氧分散体加入到去离子水中，搅拌10分钟。在800r/m-1500r/m搅拌条件下，依次加入防锈颜料和填料，分散30分钟后进行研磨，至细度在50微米以下。再在300r/m-500r/m搅拌条件下，加入流平剂、催干剂、抗闪锈剂和剩余的消泡剂及去离子水，搅拌10分钟，过滤后得到A组分。整个过程控制温度在60℃以内；

B组分为水性多异氰酸酯分散体；施工前，将A、B组分按照重量比6∶1的比例混合，搅拌均匀，得到水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料。将该涂料喷涂在马口铁片上，1小时可得到表干的涂膜，干燥48小时可检测常规物理性能，干燥168小时涂膜可以得到完全固化，可检测各项耐化学品性能。测试的涂膜性能如下：

结论，产品满足要求。

实施例5：

按重量比称取下列原料：水性聚酯改性环氧树脂分散体45；中铬黄20；硫酸钡5；分散剂(BYK 190)0.5；消泡剂(BYK 019)0.7；流平剂(BYK 346)0.7；增稠剂水性膨润土0.5；催干剂(含1％T-12)2；抗闪锈剂(RAYBO 60)1；助溶剂丙二醇甲醚醋酸酯5.0；去离子水8；固化剂组分水性异氰酸酯分散体。

在300r/m-500r/m搅拌条件下，依次将分散剂、助溶剂、增稠剂、一半的消泡剂和水性聚酯改性环氧分散体加入到去离子水中，搅拌10分钟。在800r/m-1500r/m搅拌条件下，依次加入防锈颜料和填料，分散30分钟后进行研磨，至细度在50微米以下。再在300r/m-500r/m搅拌条件下，加入流平剂、催干剂、抗闪锈剂和剩余的消泡剂及去离子水，搅拌10分钟，过滤后得到A组分；整个过程控制温度在60℃以内。

B组分为水性多异氰酸酯分散体；施工前，将A、B组分按照重量比4∶1的比例混合，搅拌均匀，得到水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料。将该涂料喷涂在马口铁片上，1小时可得到表干的涂膜，干燥48小时可检测常规物理性能，干燥168小时涂膜可以得到完全固化，可检测各项耐化学品性能。测试的涂膜性能如下：

结论，产品满足要求。

实施例6：

按重量比称取下列原料：水性聚酯改性环氧树脂分散体50；氧化铁红18；硫酸钡5；分散剂(BYK 190)1.0；消泡剂(BYK 019)0.7；流平剂(BYK 346)0.7；增稠剂水性膨润土0.5；催干剂(含1％T-12)2；抗闪锈剂(RAYBO 60)1；助溶剂丙二醇甲醚醋酸酯5.0；去离子水5；固化剂组分水性异氰酸酯分散体。

在300r/m-500r/m搅拌条件下，依次将分散剂、助溶剂、增稠剂、一半的消泡剂和水性聚酯改性环氧分散体加入到去离子水中，搅拌10分钟。在800r/m-1500r/m搅拌条件下，依次加入防锈颜料和填料，分散30分钟后进行研磨，至细度在50微米以下。再在300r/m-500r/m搅拌条件下，加入流平剂、催干剂、抗闪锈剂和剩余的消泡剂及去离子水，搅拌10分钟，过滤后得到A组分；整个过程控制温度在60℃以内。

B组分为水性多异氰酸酯分散体；施工前，将A、B组分按照重量比3∶1的比例混合，搅拌均匀，得到水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料。将该涂料喷涂在马口铁片上，1小时可得到表干的涂膜，干燥48小时可检测常规物理性能，干燥168小时涂膜可以得到完全固化，可检测各项耐化学品性能。测试的涂膜性能如下：

结论，产品满足要求。

当然，上述着色颜料还可以采用炭黑、酞菁蓝、柠檬黄、酞菁绿等；或者采用钛白粉、炭黑、酞菁蓝、中铬黄、柠檬黄、酞菁绿和永固紫中的两种或两种以上的配合使用。所述的防锈颜料还可以采用磷酸锌或三聚磷酸铝或氧化锌或铬酸锌或氧化铁或铬酸锶。其中氧化铁包括氧化铁红和氧化铁黑。

所述的填料还可以采用云母粉、硅微粉、碳酸钙或石英粉等；或者采用滑石粉、硫酸钡、云母粉、硅微粉、碳酸钙和石英粉中的两种或两种以上的配合使用。

Claims (10)

1.一种水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料，其特征在于：组分按重量份组成为：

A组分：

水性聚酯改性环氧分散体：25-50

着色颜料：0-20

防锈颜料：0-30

填料：5-20

分散剂：0.5-2

消泡剂：0.5-1

流平剂：0.5-1

增稠剂：0.5-1

催干剂：1-2

抗闪锈剂：0.5-1

助溶剂：2-5

去离子水：5-20

B组分：

水性多异氰酸酯分散体

其中，A组分与B组分混合时的重量份是7∶1-3∶1。

2.根据权利要求1所述的水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料，其特征在于：所述的着色颜料是钛白粉、炭黑、酞菁蓝、中铬黄、柠檬黄、酞菁绿或永固紫；或者是钛白粉、炭黑、酞菁蓝、中铬黄、柠檬黄、酞菁绿和永固紫中的两种或两种以上的配合使用。

3.根据权利要求1所述的水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料，其特征在于：所述的防锈颜料是磷酸锌、三聚磷酸铝、氧化锌、铬酸锌、氧化铁或铬酸锶。

4.根据权利要求1所述的水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料，其特征在于：所述的填料是滑石粉、硫酸钡、云母粉、硅微粉、碳酸钙或石英粉；或者是滑石粉、硫酸钡、云母粉、硅微粉、碳酸钙和石英粉中的两种或两种以上的配合使用。

5.根据权利要求1所述的水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料，其特征在于：所述分散剂是分子量在5000-30000的高分子量的改性聚丙烯酸酯类聚合物，消泡剂是改性聚硅氧烷类聚合物。

6.根据权利要求1所述的水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料，其特征在于：所述的流平剂是改性聚醚改性有机硅类流平剂。

7.根据权利要求1所述的水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料，其特征在于：所述的助溶剂是醚酯类或叔醇类溶剂。

8.根据权利要求1所述的水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料，其特征在于：所述的增稠剂是水性膨润土或HSE纤维素；或者是水性膨润土和HSE纤维素复配剂。

9.根据权利要求1所述的水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料，其特征在于：所述的催干剂是有机锡类催干剂；所述的抗闪锈剂是烷基磷酸盐。

10.一种水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料的制备方法，其特征在于：制备步骤如下：

(1)、在容器内，在300r/m-500r/m搅拌条件下，依次将分散剂、助溶剂、增稠剂、一半的消泡剂、水性聚酯改性环氧分散体加入到1/2-2/3的去离子水中，搅拌5-20分钟；提高转速至800r/m-1500r/m，依次加入着色颜料、防锈颜料和填料，分散20-40分钟后进行研磨，至细度在50微米以下；再在300r/m-500r/m搅拌条件下，加入流平剂、催干剂、抗闪锈剂和剩余的消泡剂及剩余的去离子水，搅拌5-20分钟，过滤后得到A组分；整个过程控制温度在60℃以内；

(2)、B组分为水性多异氰酸酯分散体；

(3)、将A组分、B组分按照重量份7∶1-3∶1的比例混合，搅拌均匀，得到水性聚酯改性环氧聚氨酯防腐涂料。