CN102134430B - 一种水性防腐底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水性防腐底漆，包括以下重量百分比的成分：水性环氧酯树脂15％～35％，消泡剂0.1％～5％，分散剂0.5％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，防锈颜料5％～40％，闪蚀抑制剂0.5％～5％，催干剂0.1％～5％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，去离子水5％～30％。本发明提供的水性防腐底漆，以水性环氧酯树脂为基料，添加多种助剂制备而成，同时具有较高的防腐性能，经实验耐盐雾性可长达1300h，耐热稳定性好，VOC排放量低。

Description

一种水性防腐底漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种水性防腐底漆及其制备方法。

背景技术

国内现有复合防腐涂层体系分为底漆、中间漆、面漆或底漆和面漆。其中底漆的主要作用是在底材上打好基础，对底材有良好附着力，保护底材，具有防腐、防锈性能。

在我国铁路货车涂装体系中，对于铁路机车车辆的防腐，目前主要采用溶剂型防腐底漆，溶剂型防腐底漆中含有大量的有机挥发物(VOC)，对大气会造成污染，不符合当前环境保护的要求。同时，大量的有机挥发物也对生产和施工人员的身体健康造成相当大的危害。涂料的水性化是目前降低VOC排放量的有效方法，也是未来发展的趋势。

水性底漆以水作为溶剂，无毒，无溶剂气味，比溶剂性底漆更环保，由水性树脂、水、颜料及助剂制备而成，其中研究的关键是水性树脂，经过几十年的发展，目前主要的水性树脂体系有水性醇酸、水性丙烯酸、水性环氧、水性聚氨酯树脂、水性无机硅酸盐、水性氟树脂以及它们的改性树脂。

同时，随着我国铁路的发展，铁路车辆的设计将逐步实行“一次重造”的设计理念，即车体大修时限从8年延长到16年，这便对车辆涂装的防腐提出了更高要求。对于底漆防腐能力的大小，目前主要通过涂层的耐盐雾时间的长短进行判定。在现有涂装体系中，对于铁路货车车体防腐，主要采用铁棕醇酸厚浆底漆和环氧云铁防锈漆，二者的耐盐雾性仅为500h。难以满足较高的防腐要求。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种水性防腐底漆，同时具备较高的防腐性能，能够满足长效防腐的涂装要求。本发明还提供了一种水性防腐底漆的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种水性防腐底漆，包括以下重量百分比的成分：

水性环氧酯树脂  15％～35％

消泡剂          0.1％～5％

分散剂          0.5％～5％

基材润湿剂      0.1％～5％

防锈颜料        5％～40％

闪蚀抑制剂      0.5％～5％

催干剂          0.1％～5％

pH调节剂        0.5％～10％

触变剂          0.5％～10％

去离子水        5％～30％。

作为优选，所述水性环氧酯树脂是通过自由基接枝聚合法制备自乳化核壳乳液的方法，将环氧酯与丙烯酸酯类混合单体进行自由基共聚形成的，以丙烯酸酯为侧链、环氧酯为主链的共聚产物。

作为优选，所述消泡剂为有机硅消泡剂或氟改性硅氧烷消泡剂。

作为优选，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、聚羧酸铵盐或聚羧酸钠盐中的一种或几种。

作为优选，所述基材润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。

作为优选，所述防锈颜料为锶铬黄、磷酸锌、三聚磷酸铝、磷酸铝锌、磷酸锌钼、氧化锌中的一种或几种。

作为优选，所述闪蚀抑制剂为WT-795、SER-AD FA 179、SER-AD FA579、Raybo 60、Raybo 75中的一种或几种。

作为优选，所述催干剂为钴有机酸皂、铅有机酸皂、锰有机酸皂、铈有机酸皂中的一种或几种。

作为优选，所述pH调节剂为N，N-二甲基乙醇胺、乙二胺、三乙醇胺、氢氧化钠或氨水中的一种或几种。

作为优选，所述触变剂为膨润土、气相二氧化硅、BYK-420、BYK-425、ATT-50、RM-8W、PS166的一种或几种。

一种水性防腐底漆的制备方法，包括以下步骤：

a)将水性环氧酯树脂、去离子水、分散剂、pH调节剂、防锈颜料和触变剂混合搅拌，研磨至细度≤50μm；

b)将消泡剂、基材润湿剂、闪蚀抑制剂和催干剂加入上步得到的混合物中搅拌；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8～9，粘度≥3.0Pa·s；

各成分的重量百分比含量为：水性环氧酯树脂15％～35％，消泡剂0.1％～5％，分散剂0.5％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，防锈颜料5％～40％，闪蚀抑制剂0.5％～5％，催干剂0.1％～5％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，去离子水5％～30％。

本发明提供的水性防腐底漆，以水性环氧酯树脂为基料，添加多种助剂制备而成，同时具有较高的防腐性能，经实验耐盐雾性可长达1300h，耐热稳定性好，VOC排放量低。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供了一种水性防腐底漆，包括以下重量百分比的成分：水性环氧酯树脂15％～35％，消泡剂0.1％～5％，分散剂0.5％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，防锈颜料5％～40％，闪蚀抑制剂0.5％～5％，催干剂0.1％～5％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，去离子水5％～30％。

水性环氧酯树脂为本发明的水性防腐底漆的基料，是通过自由基接枝聚合法制备自乳化核壳乳液的方法，将环氧酯与丙烯酸酯类混合单体进行自由基共聚形成的，以丙烯酸酯为侧链、环氧酯为主链。以水性环氧酯树脂为基料制成的水性环氧酯防锈底漆，其施工性、自干性和防锈性能均达到溶剂型环氧酯防锈漆的技术水平，可以替代溶剂型环氧防锈底漆用作钢结构的防锈。

涂料中的助剂大多属于表面活性剂，能改变涂料的表面张力，致使涂料本身存在着易起泡或使泡沫稳定的内部因素，涂料的制备过程中需要使用各种高速混合机，涂装时使用喷涂、淋涂等方式方法，在这些过程中，都会使涂料产生泡沫。泡沫中的空气不仅会阻碍颜填料的分散，也使设备的利用率不足而影响产量，施工中产生的气泡会造成漆膜表面缺陷，既有损外观，又影响漆膜的防腐性和耐候性。因此为防止在使用过程中产生泡沫，涂料中需加入消泡剂。本发明中消泡剂优选为有机硅消泡剂或氟改性硅氧烷消泡剂，化学性质稳定，消泡作用强，用量少。

分散剂能够通过润湿、研磨与分散、偶联和包裹稳定的过程来分散颜填料，并保持分散体系的相对稳定。本发明中分散剂优选为聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、聚羧酸铵盐或聚羧酸钠盐中的一种或几种，具有良好的分散效果，能够降低涂料粘度，改善涂料的储存稳定性、增加光泽和流平性。

基材润湿剂能帮助涂料湿润各种不同的基材表面，甚至湿润具有非常低表面能的基材，因此能防止诸如缩孔或缩边等表面缺陷，漆膜的流动、流平性和附著力也将得以改善。本发明中基材润湿剂优选为聚醚硅氧烷共聚物。

防锈颜料为能延滞或防止金属发生化学或电化学腐蚀的一类颜料，本发明防锈颜料优选为锶铬黄、磷酸锌、三聚磷酸铝、磷酸铝锌、磷酸锌钼、氧化锌中的一种或几种。

由于水的导电率高，使金属易腐蚀，水性涂料涂覆到金属底材上的一个突出的问题是出现闪蚀。闪蚀是涂膜在干燥过程中发生的点状锈斑，在喷砂底材上尤易发生。闪蚀抑制剂可以防止水性涂料在金属底材上发生闪蚀，本发明使用的闪蚀抑制剂优选为WT-795(美国司丹利国际化工有限公司生产)、SER-AD FA 179(海名斯)、SER-AD FA 579、Raybo 60(美国瑞宝助剂)、Raybo 75中的一种或几种。

催干剂可加速漆膜的氧化、聚合、干燥达到快干的目的，本发明优选使用钴有机酸皂、铅有机酸皂、锰有机酸皂、铈有机酸皂、铝有机酸皂、锌有机酸皂中的一种或几种。

pH调节剂优选为N，N-二甲基乙醇胺、乙二胺、三乙醇胺、氢氧化钠或氨水中的一种或几种。

涂料中加入触变剂后，在涂料受剪切力作用时(如搅拌或涂刷)，粘度暂时下降，不受剪切力作用时，又逐渐恢复到原来的粘度。这种特性能使涂料在贮存时防止颜料沉淀，改善涂刷性，在涂装时能使涂膜较厚而不流挂。本发明使用的触变剂优选为膨润土、气相二氧化硅、BYK-420、BYK-425、ATT-50、RM-8W、PS166的一种或几种。

本发明提供的水性防腐底漆的制备方法，包括以下步骤：

a)按比例称取水性环氧酯树脂、去离子水、分散剂、pH调节剂、防锈颜料和触变剂，混合搅拌均匀，转速为1200转/min～1800转/min，然后研磨至细度≤50μm；

b)按比例称取消泡剂、基材润湿剂、闪蚀抑制剂和催干剂加入上步得到的混合物中搅拌，转速为1000转/min～1500转/min；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)用适量的pH调节剂调节混合物的pH为8～9，用适量的去离子水调节混合物的粘度≥3.0Pa·s，制得水性底面合一防腐涂料；

其中各成分的重量百分比含量为：水性环氧酯树脂15％～35％，消泡剂0.1％～5％，分散剂0.5％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，防锈颜料5％～40％，闪蚀抑制剂0.5％～5％，催干剂0.1％～5％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，去离子水5％～30％。

实施例1：

a)称取青岛海建化学有限公司的HEW-983水性环氧酯树脂350kg、去离子水237kg、美国气体化学的104E分散剂8kg、陶氏AMP-95型pH调节剂36kg、上海一品颜料公司的氧化铁红150Kg、三聚磷酸铝80kg、磷酸锌110kg和德固赛气相二氧化硅6kg，混合搅拌均匀，转速为1500转/min，然后研磨至细度≤50μm；

b)称取美国气体化学的DF60消泡剂4kg、BYK公司的BYK346基材润湿剂4kg、美国瑞宝公司的Raybo 75闪蚀抑制剂10kg、OMG公司的水性催干剂5kg加入上步得到的混合物中搅拌，转速为1200转/min；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为9，用适量的去离子水调节混合物的粘度为3.2Pa·s，制得防腐漆。

实施例2：

a)称取北京金汇利应用化工制品有限公司的HD-E60系列水性环氧酯树脂300kg、去离子水255kg、德固赛公司的Tego740W分散剂5kg、三乙醇胺10kg、氧化铁红130Kg、三聚磷酸铝70kg、磷酸锌钼100kg和德国毕克的BYK-420触变剂60kg，混合搅拌均匀，转速为1200转/min，然后研磨至细度≤50μm；

b)称取德固赛公司Tego825消泡剂20kg、德固赛公司的KL245基材润湿剂10kg、SER-AD FA 179海名斯闪蚀抑制剂20kg、南京安景催干剂有限公司的环烷酸锰催干剂20kg加入上步得到的混合物中搅拌，转速为1000转/min；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8.5～9.5，用适量的去离子水调节混合物的粘度为3.8Pa·s，制得防腐漆。

实施例3：

a)称取中化广州进出口公司的HD-E52水性环氧酯树脂300kg、去离子水200kg、德国毕克化学公司的BYK190分散剂5kg、N，N-二甲基乙醇胺15kg、氧化铁红150Kg、三聚磷酸铝50kg、磷酸锌70kg、氧化锌15kg和美国安格的ATT-50触变剂80kg，混合搅拌均匀，转速为1700转/min，然后研磨至细度≤50μm；

b)称取海名斯德谦5300聚硅氧烷消泡剂40kg、德固赛公司的KL245基材润湿剂40kg、美国司丹利国际化工有限公司的WT-795闪蚀抑制剂30kg、南京安景催干剂有限公司的混合催干剂5kg加入上步得到的混合物中搅拌，转速为1400转/min；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8.7～9.0，用适量的去离子水调节混合物的粘度为4Pa·s，制得防腐漆。

将实施例1-3制备的水性防腐底漆进行检测，数据如表1所示：

表1水性防腐底漆主要性能测试结果

通过检测，可发现本发明的水性防腐底漆具有较高的耐盐雾腐蚀性能，防腐效果好，耐热稳定性好，且具有优良的附着力，VOC排放量低。

以上对本发明所提供的一种水性防腐底漆及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种水性防腐底漆，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：

水性环氧酯树脂    15％～35％

消泡剂            0.1％～5％

分散剂            0.5％～5％

基材润湿剂        0.1％～5％

防锈颜料          5％～40％

闪蚀抑制剂        0.5％～5％

催干剂            0.1％～5％

pH调节剂          0.5％～10％

触变剂            0.5％～10％

去离子水          5％～30％，

其中，所述水性环氧酯树脂是通过自由基接枝聚合法制备自乳化核壳乳液的方法，将环氧酯与丙烯酸酯类混合单体进行自由基共聚形成的，以丙烯酸酯为侧链、环氧酯为主链的共聚产物；

基材润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物；和

催干剂为钴有机酸皂、铅有机酸皂、锰有机酸皂、铈有机酸皂中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的水性防腐底漆，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

3.根据权利要求2所述的水性防腐底漆，其特征在于，所述有机硅消泡剂为氟改性硅氧烷消泡剂。

4.根据权利要求1所述的水性防腐底漆，其特征在于，所述分散剂为聚羧酸铵盐或聚羧酸钠盐中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的水性防腐底漆，其特征在于，所述防锈颜料为锶铬黄、磷酸锌、三聚磷酸铝、磷酸铝锌、磷酸锌钼、氧化锌中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的水性防腐底漆，其特征在于，所述pH调节剂为N，N-二甲基乙醇胺、乙二胺、三乙醇胺、氢氧化钠或氨水中的一种或几种。

7.一种水性防腐底漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将水性环氧酯树脂、去离子水、分散剂、pH调节剂、防锈颜料和触变剂混合搅拌，研磨至细度≤50μm；

b)将消泡剂、基材润湿剂、闪蚀抑制剂和催干剂加入上步得到的混合物中搅拌；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8～9，粘度≥3.0Pa·s；

各成分的重量百分比含量为：水性环氧酯树脂15％～35％，消泡剂0.1％～5％，分散剂0.5％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，防锈颜料5％～40％，闪蚀抑制剂0.5％～5％，催干剂0.1％～5％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，去离子水5％～30％， 

其中，所述水性环氧酯树脂是通过自由基接枝聚合法制备自乳化核壳乳液的方法，将环氧酯与丙烯酸酯类混合单体进行自由基共聚形成的，以丙烯酸酯为侧链、环氧酯为主链的共聚产物；

基材润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物；和

催干剂为钴有机酸皂、铅有机酸皂、锰有机酸皂、铈有机酸皂中的一种或几种。