CN102719172B - 一种金属防锈底漆、制备方法、用途及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属防锈底漆，包括水分散环氧树脂乳液、活性增韧剂、水溶性氨基树脂、颜料、体质颜料、润湿分散剂、酸促进剂以及稀释溶剂。本发明还提供了所述金属防锈底漆的制备方法、用途以及使用方法。本发明提供的底漆用于铝单板、铝合金型材、钢结构型材等金属基材表面的涂饰，能形成牢固、耐腐蚀的膜层，可取代喷砂处理、铬化处理等常见金属表面处理工艺，节约了处理成本、避免了重金属对环境造成污染、减轻了对操作人员的危害。本发明提供的金属防锈底漆制备方法以及使用方法，条件温和、便于操作，具有明显的经济效益和社会效益。

Description

一种金属防锈底漆、制备方法、用途及其使用方法

技术领域

本发明涉及涂料涂装领域，具体涉及一种用于金属表面防锈的底漆、所述底漆的制备方法、用途以及该底漆的使用方法。

背景技术

喷涂陶瓷涂料是铝单板、铝合金型材、钢结构型材等金属或金属合金的重要表面装饰手段之一，但是因陶瓷涂料的刚性大、硬度高，在平滑的金属表面涂装，涂层容易开裂，所以要求金属底材表面必须进行喷砂处理，才能提高附着力。对于某些特殊的金属涂装，如喷涂PVDF氟碳漆的铝合金材料，还需用到含有大量重金属的试剂尽心表面处理，极易造成环境污染，生产成本也较为昂贵。

近20年，环氧树脂水性化技术已发展成熟，商品化的环氧树脂水分散体品种越来越多，为开发水可稀释的金属防腐底漆，提供了方便。

发明内容

为克服现有喷涂陶瓷涂料的金属表面需要进行繁琐、易污染的处理步骤的技术缺陷，本发明的目的是提供一种金属防锈底漆，采用此底漆喷涂后的金属表面可省去常规的喷砂处理，直接进行陶瓷涂料的喷涂。

本发明提供的金属防锈底漆按重量份包括以下成分：水分散环氧树脂乳液20～80份、活性增韧剂1～20份、水溶性氨基树脂5～30份、颜料5～20份、体质颜料5～40份、润湿分散剂0.1～2份、酸促进剂0.1～2份、稀释溶剂1～20份。

优选地，所述金属防锈底漆按重量份包括以下成分：水分散环氧树脂乳液30～60份、活性增韧剂1～10份、水溶性氨基树脂5～20份、颜料5～20份、体质颜料5～30份、润湿分散剂0.1～2份、酸促进剂0.1～2份、稀释溶剂5～20份。

所述水分散环氧树脂乳液优选中等分子量的水分散环氧树脂乳液，其环氧当量以固体计为250～300g/eq。水分散环氧树脂乳液是金属表面成膜物组成的主体树脂，提供对金属底材良好的附着力，优选在底漆配方中的用量为20～60重量份。

所述水溶性氨基树脂在一定的烘烤温度下，能够与环氧树脂交联固化，生成网状大分子坚硬涂膜，本发明优选采用六甲氧基三聚氰胺甲醛树脂，例如：美国氰特公司的CYMEL 303，比利时UCB公司的B-747产品。水溶性氨基树脂在底漆配方中优选为5～20重量份。

所述活性增韧剂为两端基有缩水甘油基的线性环氧稀释剂，优选乙二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或多种。在底漆配方中添加少量活性增韧剂，能够明显改善底漆的脆性，提高柔韧度。活性增韧剂在配方中优选为1～10重量份。

本发明底漆中的主要成膜物质为水分散环氧树脂乳液、水溶性氨基树脂以及活性增韧剂。其中，水分散环氧树脂乳液含有大量的环氧基和羟基，能够与金属表面的羟基发生化学交联，形成牢固的化学键。水溶性氨基树脂中的甲氧基能够与环氧树脂上的羟基和环氧基发生热固化交联反应，形成交联密度很高的耐腐蚀涂层。增韧剂可改善涂层的脆性、改善防锈颜料和体质颜料的配合，还可以增进底漆与金属和面漆之间的附着力、耐水性等。

所述颜料为钛白粉、氧化铁红、氧化铁黑、磷酸锌或锌粉。底漆配方中的颜料，赋予底漆遮盖力和防锈性。颜料在底漆配方中优选为5～20重量份。

所述体质颜料为重晶石粉、石英粉、硅藻土中的一种或多种。体质颜料又称为填料，可以提高颜料的体积浓度(PVC％)，减少颜料的使用量，降低成本，还可以减小涂膜在交联固化过程中因体积收缩导致的应力裂纹，提高了涂膜对底材的附着力。为了达到近似喷砂的效果，特别选用一些高硬度、粗粒径的体质颜料，例如重晶石粉、石英粉、硅藻土。体质颜料在底漆配方中优选用量为5～30重量份。

所述润湿分散剂为阴离子型分散剂，润湿分散剂能够降低水的表面张力，便于颜料、体质颜料的润湿、分散，并提高底漆在金属表面的润湿、流平，防止缩孔的出现。本发明优选使用常用的润湿分散剂，例如：BYK-192、BYK-194、TEGO-245等。

所述酸促进剂为磷酸或乙酸，酸促进剂常作为六甲氧基三聚氰胺甲醛树脂与环氧树脂的交联固化反应催化剂，加快固化反应速度，降低烘烤温度，适宜在140～200℃条件下，烘烤固化5～30分钟。常用的封闭酸促进剂，例如：BYK-450和氰特公司的CYTAC-4045，添加量为底漆配方总量的0.5～2％，加量过多会导致涂膜变脆。

所述稀释溶剂用于调整包装粘度，优选为与水混溶的有机溶剂，进一步优选乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚中的一种或多种。根据季节变化、施工环境温度的高低，可以调整不同比例的溶剂搭配，例如：气温较低的冬春季，可选用较大比例的乙醇、异丙醇。气温较高的夏季，则可选用挥发性较慢的丙二醇甲醚。

本发明还提供了以上技术方案任一项所述金属防锈底漆的制备方法，包括以下步骤：

(1)研磨色浆

将水分散环氧树脂乳液、活性增韧剂、水溶性氨基树脂和润湿分散剂加入容器中，在500～1000转/分钟的搅拌下加入体质颜料和颜料，并搅拌分散5～20分钟，然后研磨至细度为30μm以下，得到色浆；

(2)调制底漆

将步骤(1)得到的色浆在搅拌下加入酸促进剂和稀释溶剂，搅拌1～10分钟，加入去离子水，调整粘度到涂-4粘度计测量为50～70秒即可。

本发明提供的底漆配方组成中不含苯类等有毒溶剂及重金属，施工时底漆可以用水或醇类溶剂稀释，属于健康、环保型涂料。该底漆对铝合金、碳钢、镀锌钢等金属表面具有很强的附着力，划格法附着力能够达到0级，表面粗糙度约为20～30μm，可以替代金属表面的喷砂处理，为喷涂水性陶瓷涂料提供附着力良好的基层，解决了薄型板不能喷砂的难题。底漆涂膜具有良好的耐水性和抗腐蚀性，可以免去铝合金的铬化处理及碳钢的磷化处理，避免含重金属废水对环境造成污染，同时降低了制造成本。

基于上述原因，本发明还提供了以上技术方案任一项所述金属防锈底漆在金属表面处理中的用途。

本发明的金属防锈底漆适用于铝板、铝合金型材、碳钢、镀锌钢板材、钢结构型材等金属表面，可替代喷砂、磷化、铬化前处理工艺，与水性陶瓷面漆、氟碳漆配套施工，可更好地发挥复合涂层的优势。该底漆可应用于金属幕墙、金属装饰板、建筑金属结构、金属门窗型材、设备仪表外壳等领域的防护、装饰。

本发明还提供了以上技术方案任一项所述金属防锈底漆的使用方法，包括以下步骤：

(1)金属表面预处理

将欲进行涂装的金属表面进行常规表面处理，60～100℃下烘干10～30分钟；

(2)喷涂底漆

加入乙醇或水将金属防锈底漆稀释至施工粘度，即涂-4粘度计测量为15～30秒，向所述金属表面均匀喷涂底漆；

(3)烘干

闪干1～5分钟后，在140～200℃下烘干15～35分钟，干膜厚度控制在12～18μm，冷却即可。

本发明涉及一种以水分散环氧树脂乳液、水溶性氨基树脂以及活性增韧剂为主要成膜物质的金属防锈底漆，充分发挥了交联体系的性能特点，底漆的机械强度优良，可以达到：附着力0级、抗冲击性50Kg·Cm、柔韧性1mm。充分满足了水性陶瓷涂料应用于金属底材上的各种性能要求。

本发明提供的底漆不含苯类溶剂，可用水稀释，直接应用于铝单板、铝合金型材、钢结构等金属基材表面的涂饰，能够在140～200℃下烘干形成牢固、耐腐蚀的膜层。可取代喷砂处理、铬化处理等常见金属表面处理工艺，使陶瓷涂料等面漆与金属表面之间形成牢固的粘结。解决了困扰水性陶瓷涂料在金属上应用必须喷砂处理的难题，为水性陶瓷涂料扩大推广应用，创造了有利条件。本发明提供的金属防锈底漆制备方法以及使用方法，条件温和、便于操作。

本发明技术方案节约了处理成本、避免了重金属对环境造成污染、减轻了对操作人员的危害，符合当前节能、减排，倡导环保理念的经济发展趋势，具有明显的经济效益和社会效益。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1 用于铝板的防锈底漆、制备方法以及涂装过程

底漆成分组成：a、环氧当量270g/eq的水分散环氧树脂乳液40重量份；b、CYMEL 303甲氧基三聚氰胺树脂12重量份；c、乙二醇二缩水甘油醚5重量份；d、润湿分散剂BYK-1920.5重量份；e、钛白15重量份；f、重晶石粉6重量份，硅藻土4重量份；g、封闭酸促进剂CYCAT-40451重量份；h、溶剂丙二醇甲醚16重量份。

底漆制备过程：

(1)研磨色浆

将上述原料a、b、c、d四种料备入容器中，600转/分钟的高速搅拌下加入e、f粉料，相同的转速下高速分散10分钟，然后上砂磨机研磨至细度30μm以下，得到色浆。

(2)调制底漆

将研磨好的色浆备入调漆罐，搅拌下加入g、h料，搅拌5分钟，酌情加入去离子水调整粘度，直至涂-4粘度计测量为55～65秒即可，最后进行包装。

底漆的涂装过程：

(1)铝板预处理

采用常规铝板表面处理工艺对铝板表面进行打磨、脱脂、酸洗、水洗，80℃下烘干20min，烘干后的铝板，即可进行喷涂作业。

(2)喷涂底漆

加入乙醇或水将底漆稀释至施工粘度，涂-4粘度计测量为18～20秒，均匀喷涂一道底漆。

(3)烘干

闪干3分钟后，进入烘道，在140℃烘干20分钟，出炉、冷却，干膜厚度控为12～18μm。

在底漆上面喷涂常规水性陶瓷涂料，烘干后，水性陶瓷涂料的涂层性能可以达到GB/T23443-2009《建筑装饰用铝单板》国家标准中的技术要求。

实施例2 用于铝合金型材的防锈底漆、制备方法以及涂装过程

底漆成分组成：a、环氧当量300g/eq水分散环氧树脂乳液45重量份；b、CYMEL 303甲氧基三聚氰胺树脂10重量份；c、二乙二醇二缩水甘油醚7重量份；d、润湿分散剂TEGO-2450.6重量份；e、颜料钛白9重量份；f、石英粉6重量份，硅藻土5重量份；g、封闭酸促进剂BYK-450 0.8重量份；h、溶剂丙二醇甲醚8重量份。

底漆制备过程：

(1)研磨色浆

将上述原料a、b、c、d四种料备入容器中，800转/分钟的高速搅拌下加入e、f粉料，相同的转速下高速分散7分钟，然后上砂磨机研磨至细度30μm以下，得到色浆。

(2)调制底漆

将研磨好的色浆备入调漆罐，搅拌下加入g、h料，搅拌5分钟，酌情加入去离子水调整粘度，直至涂-4粘度计测量为60～70秒即可，最后进行包装。

底漆的涂装过程：

(1)铝合金型材预处理

采用常规铝合金型材表面处理工艺对铝合金型材表面进行打磨、脱脂、酸洗、水洗，60℃下烘干30min，烘干后的铝合金型材即可进行喷涂作业。

(2)喷涂底漆

加入乙醇或水将底漆稀释至施工粘度，涂-4粘度计测量为18～20秒，均匀喷涂一道底漆。

(3)烘干

闪干3分钟后，进入烘道，在140℃烘干20分钟，出炉、冷却，干膜厚度控为12～18μm。

在底漆表面喷涂水性陶瓷涂料，烘干后底漆和水性陶瓷涂料的复合涂层性能为：附着力0级，铅笔硬度6H、抗硬币划伤、耐UV老化4000h。

实施例3 用于钢结构型材的防锈底漆、制备方法以及涂装过程

底漆成分组成：a、环氧当量300g/eq水分散环氧树脂乳液52重量份；b、B-747甲氧基三聚氰胺树脂10重量份；c、新戊二醇二缩水甘油醚4重量份；d、润湿分散剂TEGO-2450.9重量份；e、颜料氧化铁红6重量份；f、重晶石粉7重量份，硅藻土4重量份；g、封闭酸促进剂BYK-4501.1重量份；h、溶剂异丙醇7重量份。

底漆制备过程：

(1)研磨色浆

将上述原料a、b、c、d四种料备入容器中，600转/分钟的高速搅拌下加入e、f粉料，相同的转速下高速分散8分钟，然后上砂磨机研磨至细度30μm以下，得到色浆。

(2)调制底漆

将研磨好的色浆备入调漆罐，搅拌下加入g、h料，搅拌5分钟，酌情加入去离子水调整粘度，直至涂-4粘度计测量为55～70秒即可，最后进行包装。

底漆的涂装过程：

(1)钢结构型材预处理

采用常规钢结构型材表面处理工艺对钢结构型材表面进行打磨、除锈、脱脂、水洗，80℃下烘干25min，烘干后即可进行喷涂作业。

(2)喷涂底漆

加入乙醇或水将底漆稀释至施工粘度，涂-4粘度计测量为18～20秒，均匀喷涂一道底漆。

(3)烘干

闪干3分钟后，进入烘道，在140℃烘干20分钟，出炉、冷却，干膜厚度控为12～18μm。

在底漆表面喷涂水性陶瓷涂料，烘干后底漆和水性陶瓷涂料的复合涂层性能为：附着力0级，铅笔硬度6H、抗硬币划伤、耐UV老化4000h。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种金属防锈底漆，其特征在于，按重量份包括以下成分：水分散环氧树脂乳液20～80份、活性增韧剂1～20份、水溶性氨基树脂5～30份、颜料5～20份、体质颜料5～40份、润湿分散剂0.1～2份、酸促进剂0.1～2份、稀释溶剂1～20份；

所述活性增韧剂为两端基有缩水甘油基的线性环氧稀释剂；

所述水溶性氨基树脂为六甲氧基三聚氰胺甲醛树脂；

所述体质颜料为重晶石粉、石英粉、硅藻土中的一种或多种；所述颜料为钛白粉、氧化铁红、氧化铁黑、磷酸锌或锌粉。

2.根据权利要求1所述的底漆，其特征在于，所述水分散环氧树脂乳液的环氧当量以固体计为250～300g/eq。

3.根据权利要求1所述的底漆，其特征在于，所述活性增韧剂为乙二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的底漆，其特征在于，所述酸促进剂为磷酸或乙酸；所述润湿分散剂为阴离子型润湿分散剂。

5.根据权利要求1所述的底漆，其特征在于，所述稀释溶剂为能与水混溶的有机溶剂。

6.根据权利要求5所述的底漆，其特征在于，所述稀释溶剂为乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚中的一种或多种。

7.权利要求1-6任一项所述金属防锈底漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)研磨色浆

将水分散环氧树脂乳液、活性增韧剂、水溶性氨基树脂和润湿分散剂加入容器中，在500～1000转/分钟的搅拌下加入体质颜料和颜料，并搅拌分散5～20分钟，然后研磨至细度为30μm以下，得到色浆；

(2)调制底漆

将步骤(1)得到的色浆在搅拌下加入酸促进剂和稀释溶剂，搅拌1～10分钟，加入去离子水，调整粘度到涂-4粘度计测量为50～70秒即可。

8.权利要求1-6任一项所述金属防锈底漆在金属表面处理中的用途。

9.权利要求1-6任一项所述金属防锈底漆的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)金属表面预处理

将欲进行涂装的金属表面进行常规表面处理，60～100℃下烘干10～30分钟；

(2)喷涂底漆

加入乙醇或水将金属防锈底漆稀释至施工粘度，即涂-4粘度计测量为15～30秒，向所述金属表面均匀喷涂底漆；

(3)烘干

闪干1～5分钟后，在140～200℃下烘干15～35分钟，干膜厚度控制在12～18μm，冷却即可。