CN102838914A

CN102838914A - 一种可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆

Info

Publication number: CN102838914A
Application number: CN2012103324554A
Authority: CN
Inventors: 李志宝; 席发臣; 王国炜; 吴津成; 车生宗; 陈小庆; 王立
Original assignee: North Paint and Coatings Industry Research and Design Institute
Current assignee: North Paint and Coatings Industry Research and Design Institute
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: CN102838914B

Abstract

本发明属涂料技术领域，特别涉及的是一种可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆。本发明研制的可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆由水性混合乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、pH调节剂等组成。水性混合乳液是由一种可以常温自交联的单组份水性环氧和含氯乳液混合搭配而成。本发明通过在水性铁锈转化底漆中引入一种可以常温自交联的单组份水性环氧，在涂膜的干燥过程中，水性环氧发生交联反应，提高了涂膜的交联密度，从而大大提高了水性铁锈转化底漆的防腐性能。本发明制备的水性铁锈转化底漆可以在带锈的和不带锈的金属表面进行涂装，无需将铁锈彻底清除，使用该底漆可以降低涂装成本，简化涂装过程，且对涂装之后的整体防腐性能有提高。同时该底漆具有一定的防腐性能，并且与其它溶剂型涂料具有良好的配套性。

Description

一种可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆

技术领域

本发明属涂料技术领域，特别涉及的是一种可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆，该底漆具有较好的防腐性能。

背景技术

钢铁腐蚀每年给社会带来了巨大的经济损失，为了防止钢铁腐蚀，人们发明了多种方法用于钢结构的防腐，在众多防腐方法中涂装防腐涂料是最为经济，且简单易行的方法。为了获得优良的防腐性能，涂装前必须把钢材上的铁锈清除干净，否则由于铁锈的存在使得漆膜的防腐效果变得很差。因此，钢铁的除锈处理是涂装工艺的重要组成部分，对于防腐蚀涂装的成败起着决定性作用。

现在许多大型钢结构建筑、桥梁、船舶等具有非常复杂的表面结构，涂装防腐涂料的过程中由于受施工条件的限制，难以采用机械化方法做到整体除锈，只能采用手工或电动工具进行除锈。其结果是必然有铁锈残留，从而导致除锈质量难以得到保证，涂装之后的整体防腐性下降。在钢结构的后期防腐维护中，这种现象更是避免不了。而且对于防腐涂料来讲，在维修施工费用中，除锈占45%左右，如果能减少或省去除锈的表面处理，可以大幅降低涂装成本。

为了解决带锈钢结构表面的涂装问题，人们研发了带锈涂料和锈蚀转化涂料，这两种涂料可以直接刷涂在带锈钢铁表面，起到稳定铁锈或是转化铁锈的作用。本发明所研制的水性铁锈转化底漆正是这样一种涂料，它可以将铁锈转化成稳定的化合物，铁锈在转化剂作用下变为防腐底漆的组成部分，最终牢固地黏附在钢铁基体表面形成保护性密闭层，防止钢铁氧化锈蚀，起到除锈防锈的双重作用。

由于使用丙烯酸类的乳液、含氯乳液或是其它改性的丙烯酸乳液时，最终涂膜的防腐性能一般。为了提高防腐性，本发明在该底漆中加入了一种可以常温自交联的水性环氧，在涂膜的干燥过程中，水性环氧发生交联反应，使得涂膜变得致密，从而提高了涂料的耐水性、耐盐雾等性能。又因为所加入的水性环氧是单组分的，交联固化反应只是发生在涂装之后，故在施工时减少了双组份涂料配漆所带来的不便。

发明内容

为了解决在带锈钢铁表面的涂装问题，本发明研制了一种可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆，这种底漆由水性混合乳液、消泡剂、流平剂、分散剂、pH调节剂等组成。

水性混合乳液是由一种可以常温自交联的单组份水性环氧和含氯乳液混合搭配而成，常温自交联单组份水性环氧的加入，提高了涂膜的交联密度从而使得该底漆具有较好的防腐性能。含氯乳液具有较好的耐磨损性、耐化学药品性、低的溶胀性。这两者乳液的搭配使得底漆具有较好的性能。单宁酸能够与锈层中的铁离子形成非常稳定的分子内络合物，既增强涂膜的附着力，又能抑制锈层的生长，起到稳定铁锈的作用。

本发明一种可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆为单组分水性涂料，按质量百分数计，涂料配方为：

含氯乳液为氯乙烯、偏二氯乙烯单体通过本体乳液聚合或和其它乙烯基单体共聚而得的乳液中的一种或几种的混合，乳液的固体含量≥40%。可选用的产品如南通瑞普埃尔生物工程有限公司的氯偏乳液，上海双达化工有限公司的氯偏乳液，杭州广和化工有限公司的氯醋乳液；

pH调节剂优选甲酸、乙酸中的一种或两种的混合液；单宁酸固含量为81%~100%。常温自交联单组份水性环氧由水性环氧树脂乳液、水性环氧固化剂和乙酸（或甲酸）构成。

所述可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆，按上所述组分及其配比进行备料，其制备步骤为：

首先称取配方量的去离子水，在搅拌状态下依次加入BYK-190、BYK-021和BYK-346，搅拌均匀后再加入三聚磷酸铝、磷酸锌、沉淀硫酸钡和绢云母，待分散均匀后研磨至细度小于50微米，得到颜料浆,在搅拌状态下依次将乙酰丙酮、常温自交联单组份水性环氧和含氯乳液加入到颜料浆中，搅拌30分钟以上，再将单宁酸缓慢撒入，搅拌30分钟以上，加入pH调节剂,制得可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆。

所述常温自交联单组份水性环氧的制备工艺如下：在搅拌状态下在乙酸或甲酸中加入水性环氧固化剂，搅拌30分钟，再加入环氧树脂乳液，搅拌均匀即得到常温自交联单组份水性环氧。其中乙酸或甲酸的加入量按公式I进行计算。

乙酸或甲酸的加入量计算式I：

m=N×M/56100×A （I）

I式中：m为乙酸或甲酸的加入量，g；

N为水性环氧固化剂的胺值，mgKOH/g；

M为乙酸或甲酸的分子量；

A的取值范围为1.05-1.20。

所述常温自交联单组份水性环氧的反应原理如下：水性环氧固化剂当中所有的—NH或—NH₂与甲酸或是乙酸反应后中和生成盐，从而使得固化剂丧失反应活性，可以加入到水性环氧乳液中而不发生反应。涂料施工后，在涂膜的干燥过程中反应的甲酸或是乙酸从固化剂中脱出，固化剂恢复反应活性，与环氧基发生交联固化反应。

水性环氧乳液为环氧树脂经机械法、相反转法或自乳化法制备的水性环氧乳液中的一种或几种的混合物，其固体含量为40-65%，优选固体含量为50-55%。水性环氧固化剂为可以为一种或几种水性环氧固化剂的混合液，经乙酸或甲酸中和反应后在水中稀释到＜5%的浓度时呈透明液体。

可以选的水性环氧乳液有：北方涂料工业研究设计院生产的BF-608水性环氧乳液，浙江安邦新材料发展有限公司的AB-EP-20水性环氧乳液，氰特公司的VEP386水性环氧乳液；可以选的水性环氧固化剂有北方涂料工业研究设计院的BF-609水性环氧固化剂，浙江安邦新材料发展有限公司的AB-HGT水性环氧固化剂，氰特公司的VEH2188水性环氧固化剂。

上述常温自交联单组份水性环氧的制备中，水性环氧乳液和水性环氧固化剂的用量比是按公式Ⅱ进行计算的。

G=R×H×B (Ⅱ)

公式Ⅱ中：G为水性环氧固化剂的用量，g；

R为水性环氧乳液中的环氧基摩尔数，mol；

H为水性环氧固化剂的活泼氢当量，g/mol；

B的取值范围为：0.5-1.1；

如100g环氧当量为1200 g/mol的水性环氧乳液所需的活泼氢当量为380 g/mol水性环氧固化剂的用量为:

G=R×H×B

=100/1200×380×0.8

=25.33 g

具体实施方式：

本实施例示范了本发明一种可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆的制备方法。

实施例1: 在烧杯中加入22.0g去离子水，在搅拌下依次加入1.0 g BYK-190、0.2 g BYK-021和0.4 g BYK-346，搅拌均匀后再依次加入7.3 g三聚磷酸铝、3.1 g磷酸锌、4.0 g沉淀硫酸钡和2.0 g绢云母分散均匀后在设备上研磨至细度小于50微米，所得为颜料浆。在搅拌状态下依次将2 .0g乙酰丙酮、29.0 g常温自交联单组份水性环氧和19.0g含氯乳液加入到颜料浆中，搅拌30分钟以上，再将4.0 g单宁酸缓慢撒入，搅拌30分钟以上，加入2.0 g pH调节剂。制得可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆。

实施例2: 在烧杯中加入23.0g去离子水，在搅拌下依次加入1.0 g BYK-190、0.2 g BYK-021和0.4 g BYK-346，搅拌均匀后再依次加入6.3 g三聚磷酸铝、3.1 g磷酸锌、3.0 g沉淀硫酸钡和3.0 g绢云母分散均匀后在设备上研磨至细度小于50微米，所得为颜料浆。在搅拌状态下依次将2.0 g乙酰丙酮、29.0 g常温自交联单组份水性环氧和18.0 g含氯乳液加入到颜料浆中，搅拌30分钟以上，再将4.0 g单宁酸缓慢撒入，搅拌30分钟以上，加入2.0 g pH调节剂。制得可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆。

实施例3: 在烧杯中加入22.0g去离子水，在搅拌下依次加入1 .0g BYK-190、0.2 g BYK-021和0.3 g BYK-346，搅拌均匀后再依次加入7.0 g三聚磷酸铝、3.0 g磷酸锌、3.5 g沉淀硫酸钡和3 .0g绢云母分散均匀后在设备上研磨至细度小于50微米，所得为颜料浆。在搅拌状态下依次将2.0 g乙酰丙酮、29.0 g常温自交联单组份水性环氧和18.0 g含氯乳液加入到颜料浆中，搅拌30分钟以上，再将4.0 g单宁酸缓慢撒入，搅拌30分钟以上，加入2.0 g pH调节剂。制得可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆。

实施例4: 在烧杯中加入22.0g去离子水，在搅拌下依次加入1.0 g BYK-190、0.2 g BYK-021和0.3 g BYK-346，搅拌均匀后再依次加入7.0 g三聚磷酸铝、3.2 g磷酸锌、4.0 g沉淀硫酸钡和2.0 g绢云母分散均匀后在设备上研磨至细度小于50微米，所得为颜料浆。在搅拌状态下依次将2.0 g乙酰丙酮、29.0 g常温自交联单组份水性环氧和19.0 g含氯乳液加入到颜料浆中，搅拌30分钟以上，再将4.5 g单宁酸缓慢撒入，搅拌30分钟以上，加入1.8 g pH调节剂。制得可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆。

本发明中对该铁锈转化底漆的性能做了对比，结果见表1表示。

表1中样板1#的是未加入常温自交联单组份水性环氧的测试结果，样板2#的是加入常温自交联单组份水性环氧的测试结果，从表1当中的数据可以看出，常温自交联单组份水性环氧的加入，涂料的防腐性能得到明显的改善。

表1 铁锈转化底漆的性能

本发明中一种可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆可以达到的性能指标如表2所示。

表2 一种可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆性能指标

Claims

1.一种可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆，其特征在于：按质量百分数计算该底漆包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆，其特征在于：所述含氯乳液为氯乙烯、偏二氯乙烯单体通过本体乳液聚合或是和其它乙烯基单体共聚而得的乳液中的一种或几种，乳液的固体含量≥40%。

3.根据权利要求1所述的可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆，其特征在于：所述常温自交联单组份水性环氧由水性环氧树脂乳液、水性环氧固化剂、甲酸或乙酸组成。

4.根据权利要求3所述的可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆，其特征在于：水性环氧乳液为环氧树脂经机械法、相反转法或自乳化法制备的水性环氧乳液中的一种或几种，其固体含量为40-65%，优选固体含量为50-55%。

5.根据权利要求3所述的可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆，其特征在于：所述水性环氧固化剂为一种或几种水性环氧固化剂的混合液，经乙酸或甲酸中和反应后在水中稀释到＜5%的浓度时呈透明液体。

6.根据权利要求1所述的可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆，其特征在于：所述常温自交联单组份水性环氧的制备工艺如下：在搅拌状态下在乙酸或甲酸中加入水性环氧固化剂，搅拌30分钟，再加入水性环氧乳液，搅拌均匀即得到常温自交联单组份水性环氧。

7.根据权利要求6所述的可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆，其特征在于：水性环氧乳液和水性环氧固化剂的用量可以按下式进行计算而得;

G=R×H×B

式中：G为水性环氧固化剂的用量，g；

R为水性环氧乳液中的环氧基摩尔数，mol；

H为水性环氧固化剂的活泼氢当量，g/mol；

B的取值范围为：0.5-1.1，优选取值范围为0.65-0.85。

8.根据权利要求6所述的可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆，其特征在于：所述乙酸或甲酸的加入量按下式进行计算，

m=N×M/56100×A

式中：m为乙酸或甲酸的加入量，g；

N为水性环氧固化剂的胺值，mgKOH/g；

M为乙酸或甲酸的分子量；

A的取值范围为1.05-1.20。

9.根据权利要求1所述的可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆，其特征在于：所述单宁酸固含量为81%~100%，底漆的pH值为3~5。

10.根据权利要求1所述一种可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆的制备方法,其特征在于包含下述步骤:首先称取配方量去离子水，在搅拌状态下依次加入BYK-190、BYK-021和BYK-346，搅拌均匀后再加入三聚磷酸铝、磷酸锌、沉淀硫酸钡和绢云母，待分散均匀后研磨至细度小于50微米，得到颜料浆,在搅拌状态下依次将乙酰丙酮、常温自交联单组份水性环氧和含氯乳液加入到颜料浆中，搅拌30分钟以上，再将单宁酸缓慢撒入，搅拌30分钟以上，加入pH调节剂制得可以带锈涂装的水性铁锈转化底漆。