CN102993859B - 一种无锌粉车间底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无锌粉车间底漆，包括：（a）甲组份按重量份数包括：重均分子量为1300‑3700的环氧树脂；聚乙烯醇缩丁醛；含有锌、磷、铁中至少2中元素的化合物的粉末；颜填料；和溶剂；（b）乙组分按重量份数包括：固化剂含量为甲组份质量的2‑8wt%；和溶剂。本发明所述车间底漆在电焊切割火焰作业中，不会溢出大量锌，不会对作业人员的健康带来的危害。

Description

一种无锌粉车间底漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种车间底漆及其制备方法，尤其涉及一种无锌粉车间底漆及其制备方法，属于涂料技术领域。

背景技术

目前作为钢铁结构的防腐和车间底漆，富锌底漆最为普遍、重要。富锌涂料主要是以富锌底漆的形式用于各种钢铁结构的防腐，因其配方中富含大量的电化学防锈颜料-锌粉，故被称为富锌涂料。

富锌涂料漆膜坚硬、附着力好、防锈能力强，具有优异的三防（防潮、防盐雾、防霉）性能和抗氧化防腐蚀性能；优良的阴极保护作用和导静电作用，对焊接性能无不良影响，可与大部分涂料配套使用，已经成为钢铁等黑色金属防腐应用领域中最普遍、最重要的底漆。

富锌底漆在生产和应用方面可分为两大类，即以硅酸盐等无机物为黏结剂的无机富锌底漆和以环氧树脂为黏结剂的有机富锌底漆。在用于防腐领域时，它们都必须满足以下要求：①被涂底材必须进行喷砂处理才能保证其施工质量：由于底漆中的锌粉要同钢铁紧密接触才能发挥其电化学保护作用，因此对基体表面的前处理要求严格；②需配以适当的中间漆和面漆：富锌底漆漆膜通常较薄，并易受外部环境介质的影响，故一般不单独使用，需配以适当的中间漆和面漆，达到规定的漆膜厚度。

车间底漆（Shop primer），又称钢材预处理底漆或保养底漆（Prefabr cationPrimer），是钢板或型钢经抛丸预处理除锈后在流水线上喷涂的一层防锈漆。车间保养底漆的作用是对经过抛丸处理的钢材表面进行保护，防止钢材在加工及船舶建造期间生锈而是带来的腐蚀损害，在船舶和大型钢铁结构等建造中应用非常广泛。车间底漆主要包括聚乙烯醇缩丁醛车间底漆（PVB）、环氧富锌车间底漆、环氧铁红车间底漆和无机硅酸锌车间底漆四种类型。

无机硅酸锌车间底漆，其具有良好的耐热性、突出的防锈性，以及与其他涂层很好的相容性能，被大量应用。但因多数船厂处于大江河海港口等地埋位置，且均处于露天环境，南北气温变化大，紫外线、盐雾侵蚀严重，无机富锌类涂料的使用也越来越广泛。

车间底漆必须具有易施工干燥快，便于很快起吊搬运而不损坏漆膜的性能；钢板材质经常因锈蚀造成损失，车间底漆应保证钢板等材质在半年内不生锈。

由于富锌涂料（漆）中锌粉的含量在85-95%之间，容易产生二次闪锈；对底材除锈要求高；由于锌粉是一种昂贵的金属矿产，价格从10元/kg飞涨至30元/kg以上；对施工方来说：对基材表面处理必须喷砂抛丸达到机械除锈Sa2.5级以上；粗糙度在50~100μm以内，并在尽短时间涂上封面连接漆，否则会产生二次闪锈，对于除锈要求高，对人员劳动防护要求严；且价格昂贵。

无机富锌漆虽然具有干燥快、耐高温的优点，但是富锌漆的漆膜在电焊切割火焰作业时，会有大量的锌溢出，产生的蒸汽对作业人员的健康带来了严重的危害，操作人员容易引发热锌病。

因此，本领域有开发一种成本较低，制备方法和施工方便、三防（防潮、防盐雾、防霉）性能优异，耐腐蚀，耐盐雾性能好的车间底漆的需要。所述的车间底漆的制备和施工过程，尤其是电焊切割火焰操作过程中，应当避免溢出锌，引发热锌病。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种车间底漆，所述车间底漆应当具有成本低，制备方法和施工方便、三防（防潮、防盐雾、防霉）性能优异，耐腐蚀，耐盐雾，且制备和施工过程，尤其是电焊切割火焰操作过程中，无溢出锌，不会引发热锌病。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种无锌粉车间底漆，包括：

（a）甲组份按重量份数包括：

重均分子量为1300-3700的环氧树脂；聚乙烯醇缩丁醛；含有锌、磷、铁中至少2中元素的化合物的粉末；颜填料；和溶剂；

（b）乙组分按重量份数包括：

固化剂含量为甲组份质量的2-8wt%；和溶剂。

所述环氧树脂的重均分子量可以为1450、1600、1980、2250、2640、2910、3200、3560等；所述化合物粉末可以为含有锌和磷两种元素、或含有磷和铁两种元素、或含有锌和铁两种元素、或者含有锌、磷、铁三种元素；所述固化剂含量可以为甲组分质量的2.3wt%、2.7wt%、3.4wt%、4.1wt%、4.6wt%、5.5wt%6.2wt%、7.7wt%等。

优选地，所述环氧树脂重均分子量为1400-3500，例如1480、1650、2000、2300、2740、3100、3420等；优选地，所述环氧树脂的软化点为95-140℃，例如98℃、105℃、110℃、116℃、125℃、132℃、138℃等，优选100-135℃；优选地，所述环氧树脂的环氧值为0.02-0.14，例如0.06、0.08、0.09、0.10、0.11、0.13等，优选为0.04-0.14。

优选地，环氧树脂选自环氧树脂604（E-12）、环氧树脂607（E-06）、环氧树脂609（E-03）中的任意1种或至少2种的组合，优选环氧树脂604和/或环氧树脂607。所述环氧树脂的组合可以是环氧树脂604和环氧树脂607、环氧树脂604和环氧树脂609、环氧树脂607和环氧树脂609、或者环氧树脂604和环氧树脂607和环氧树脂609三种的组合。

本发明通过对车间底漆基料树脂的种类、分子量、软化点和环氧值进行选择，得到了增韧抗强的效果。

优选地，所述聚乙烯醇缩丁醛为含有10wt%的聚乙烯醇缩丁醛的醇溶液；所述醇溶液的醇选自C1-12的烷基醇，优选乙醇、正丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、1,4-丁二醇、环己醇、正己醇中的任意1种或至少2种的组合，进一步优选乙醇。所述醇溶液的组合可以是乙醇和正丙醇2种的组合、或者乙醇和丙三醇2种的组合、或者正丙醇和1,4-丁二醇2种的组合、或者丙二醇和环己醇2种的组合、或者正丁醇和正己醇2种的组合、或者乙醇和1,4-丁二醇和正己醇3种的组合、或者丙二醇和正丁醇和环己醇3种的组合、或者正丙醇和丙三醇和正己醇3种的组合、或者乙醇和丙二醇和1,4-丁二醇和环己醇4种的组合等。

优选地，所述含有锌、磷、铁中至少2中元素的化合物的粉末选自磷酸铁粉、磷酸锌粉、磷酸铁锌粉、铁酸锌粉中的任意1种或至少2种的组合；优选磷酸铁锌粉。所述化合物粉末组合可以是磷酸铁粉和磷酸锌粉2种的组合、或者磷酸锌粉和铁酸锌粉2种的组合、或者磷酸铁粉和铁酸锌粉2种的组合、或者磷酸铁锌粉和铁酸锌粉2种的组合、或者磷酸铁粉和磷酸锌粉和铁酸锌粉3种的组合、或者磷酸锌粉和磷酸铁锌粉和铁酸锌粉3种的组合、或者磷酸铁粉和磷酸锌粉和磷酸铁锌粉和铁酸锌粉4种的组合等。

本发明通过向所述车间底漆配方中添加具有防锈功能的含有锌、磷、铁中至少2中元素的化合物的粉末，使车间底漆在耐温、防锈、缓蚀等方面具有优越性，并且无需对基材表面进行喷砂抛丸处理，对表面处理要求远远低于无机锌类漆的要求，可大大减轻劳力费用方面的支出，能够明显降低成本。

优选地，所述颜填料选自二氧化钛、金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉、滑石粉、氧化锌、炭黑、氧化铁红、硅灰石、绢云母、高岭土、膨润土、气相二氧化硅中的任意1种或至少2种的组合，优选超细滑石粉、绢云母粉、气相二氧化硅、锐钛型钛白粉、膨润土中的任意1种或至少2种的组合；所述颜填料组合可以是细滑石粉和氧化铁红2种的组合、或者绢云母粉和氧化锌2种的组合、或者气相二氧化硅和硅灰石2种的组合、或者锐钛型钛白粉和高岭土2种的组合、或者膨润土和二氧化钛2种的组合、或者金红石型钛白粉和高岭土和氧化铁红3种的组合、或者二氧化钛和滑石粉和高岭土和氧化铁红4种的组合等；所述超细滑石粉为1000-1400目，例如1080、1150、1220、1300、1330、1380等，优选1250目；所述膨润土优选为JF-38型膨润土。

优选地，组分（a）和组分（b）中所述溶剂独立地选自C1-C4的一元或多元醇或酮类溶剂与芳烃类溶剂按照质量比为（0.5-1）：（0.5-1）混合得到的混合溶剂；所述质量比可以为0.6：0.8、或者0.5：0.7、或者0.6：1、或者0.6：0.9、或者0.5：0.9、或者0.6：0.7等。

优选地，所述C1-C4的一元或多元醇或酮类溶剂选自乙醇、正丁醇、正丙醇、异丙醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、丙三醇、丙酮、丁酮和丁二酮中的任意1种或至少2种的组合；所述醇或酮类溶剂组合可以是乙醇和正丙醇2种的组合、或者正丁醇和1,3-丙二醇2种的组合、或者异丙醇和1,4-丁二醇2种的组合、或者乙醇和1,3-丙二醇2种的组合、或者乙醇和丙酮2种的组合、或者异丙醇和丁酮2种的组合、或者1,4-丁二醇和丁二酮2种的组合、或者乙醇和1,4-丁二醇和丁二酮3种的组合、或者正丁醇和1,3-丙二醇和丙酮3种的组合、或者乙醇和1,4-丁二醇和丙酮和丁二酮4种的组合等；优选乙醇、正丙醇和异丙醇中的任意1种或至少2种的组合，特别优选乙醇。

优选地，所述芳烃类溶剂选自甲苯、二甲苯、苯中的任意1种或至少2种的组合，优选甲苯和/或二甲苯。所述芳烃类溶剂组合可以是甲苯和二甲苯2种的组合、或者甲苯和苯2种的组合、或者苯和二甲苯2种的组合、或者甲苯和二甲苯和苯3种的组合等。

本发明对车间底漆的溶剂的种类和添加比例进行选择，即低沸点醇类、酮类与一定量的易挥发溶剂配合使用，溶剂的溶解力强，增加了车间底漆内有机环氧树脂与无机基料的互溶性，降低了其粘度，使车间底漆能够均匀成膜，成膜平整，且易于施工。

优选地，所述固化剂选自酚醛胺固化剂、腰果壳油改性胺固化剂中的任意1种或至少2种的组合。

酚醛胺环氧树脂（T-31），能够在0℃左右，湿度≥80%，甚至水下等环境中固化。酚醛树脂具有分子量小、粘度低、与环氧树脂混溶性好、浸润性强、施工方便、固化速度快的特点。

优选地，所述酚醛胺固化剂选自T-31系列固化剂，优选TZ-46、TZ-50、TZ-500、TZ-550、TZ-600中的任意1种或至少2种的组合，优选TZ-500、TZ-550、TZ-600中的任意1种或至少2种的组合，进一步优选TZ-500。

优选地，所述腰果壳油改性胺固化剂选自腰果壳油改性聚酰胺固化剂。

腰果壳油改性胺固化剂由腰果壳油（酚）、甲醛、多元胺反应制得的天然长链取代酚醛胺固化剂，含有脂肪族氨基、弱酸的酚羟基以及苯环上带的含双键C15直链。腰果壳油改性胺固化剂具一般酚醛胺和低分子聚酰胺的性能，低温或室温固化快速，混合配比要求不严格。腰果壳油改性胺固化剂的固化物的韧性、耐腐蚀性、耐水性、耐磨性、环保性等优良。而车间底漆中添加腰果壳油改性聚酰胺固化剂能够降低体系粘度，改进分子的移动性从而改进低温固化性，并且能够改进在金属表面的粘结力。

优选地，所述固化剂还含有固化剂K54。

K54固化剂主要成分为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，是一种胺类的，具有延迟反应的硬质聚异氰脲酸酯的三聚催化剂，可在胶粘剂中直接作为固化剂，也可用作其他固化剂的催化剂，包括酰胺基胺，胺加成物和聚酰胺。

本发明所述固化剂的组合典型但非限制性的实例有TZ-50和腰果壳油改性胺固化剂的组合、或者TZ-550和腰果壳油改性胺固化剂的组合、或者TZ-46和TZ-600和腰果壳油改性胺固化剂的组合、或者TZ-500和腰果壳油改性胺固化剂和K54固化剂的组合等、或者TZ-500和腰果壳油改性胺固化剂和K54固化剂的组合等。

优选地，所述固化剂还含有浓度为10%的PVB的醇溶液，所述醇溶液的醇选自C1-12的烷基醇，优选乙醇、正丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、1,4-丁二醇、环己醇、正己醇中的任意1种或至少2种的组合，进一步优选乙醇。

所述PVB醇溶液的组合可以是乙醇和丙三醇2种的组合、或者正丙醇和1,4-丁二醇2种的组合、或者丙二醇和环己醇2种的组合、或者乙醇和正己醇2种的组合、或者乙醇和丙三醇和1,4-丁二醇3种的组合、或者正丙醇和正丁醇和环己醇3种的组合、或者丙二醇和正丁醇和1,4-丁二醇和正己醇4种的组合等。

作为优选技术方案，本发明所述车间底漆包括：

（a）甲组份按重量份数包括：

（b）乙组分按重量份数包括：

固化剂30-40

溶剂55-75；

作为进一步优选地技术方案，本发明所述车间底漆包括：

（a）甲组份按重量份数包括：

（b）乙组分按重量份数包括：

固化剂35

溶剂65。

作为特别优选地技术方案，本发明所述车间底漆包括：

（a）甲组份按重量份数包括：

（b）乙组分按重量份数包括：

固化剂35

溶剂65。

作为最优选技术方案，本发明所述车间底漆包括：

（a）甲组份按重量份数包括：

（b）乙组分按重量份数包括：

固化剂35

溶剂65。

作为本发明提供的车间底漆，其制备方法完全是本领域技术人员可以通过其掌握的现有技术和实际情况进行选择的，所述制备方法的典型但非限制性的实例为：分散→搅拌→调漆→检验→过滤→包装。

作为本发明提供的车间底漆的施工方法，同样是本领域技术人员可以通过其掌握的现有技术和实际情况进行选择的，所述施工方法典型但非限制性的实例为：在施工前将甲组份和乙组分充分混合搅拌，然后进行涂刷，需保证所混合的车间底漆在24h之内用完。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明所述车间底漆不但保留了无机富锌漆的干燥快且耐高温的优点，同时还解决了车间底漆的漆膜在电焊切割火焰作业中，因为大量锌的溢出，产生的蒸气对作业人员的健康带来的危害问题，防患了热锌病的发生。

（2）本发明通过对车间底漆基料树脂的种类、分子量、软化点和环氧值进行选择，得到了增韧抗强的效果。

（3）本发明对车间底漆的溶剂的种类和添加比例进行选择，即低沸点醇类、酮类与一定量的易挥发溶剂配合使用，溶剂的溶解力强，增加了车间底漆内有机环氧树脂与无机基料的互溶性，降低了其粘度，使车间底漆能够均匀成膜，成膜平整，且易于施工。

（4）本发明通过向所述车间底漆配方中添加具有防锈功能的含有锌、磷、铁中至少2中元素的化合物的粉末，使车间底漆在耐温、防锈、缓蚀等方面具有优越性，并且无需对基材表面进行喷砂抛丸处理，对表面处理要求远远低于无机锌类漆的要求，可大大减轻劳力费用方面的支出，能够明显降低成本。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

一种车间底漆包括：

（a）甲组份按重量份数包括：

（b）乙组分按重量份数包括：

固化剂40

溶剂55；

车间底漆的制备方法程序包括：分散→搅拌→调漆→检验→过滤→包装，车间底漆的施工方法为：在施工前将甲组份和乙组分充分混合搅拌，然后进行涂刷，需保证所混合的车间底漆在24h之内用完。

实施例2

一种车间底漆包括：

（a）甲组份按重量份数包括：

（b）乙组分按重量份数包括：

固化剂30

溶剂75；

车间底漆的制备方法程序包括：分散→搅拌→调漆→检验→过滤→包装，车间底漆的施工方法为：在施工前将甲组份和乙组分充分混合搅拌，然后进行涂刷，需保证所混合的车间底漆在24h之内用完。

实施例3

一种车间底漆包括：

（a）甲组份按重量份数包括：

（b）乙组分按重量份数包括：

固化剂35

溶剂65。

车间底漆的制备方法程序包括：分散→搅拌→调漆→检验→过滤→包装，车间底漆的施工方法为：在施工前将甲组份和乙组分充分混合搅拌，然后进行涂刷，需保证所混合的车间底漆在24h之内用完。

实施例4

一种车间底漆包括：

（a）甲组份按重量份数包括：

（b）乙组分按重量份数包括：

固化剂38

溶剂62。

车间底漆的制备方法程序包括：分散→搅拌→调漆→检验→过滤→包装，车间底漆的施工方法为：在施工前将甲组份和乙组分充分混合搅拌，然后进行涂刷，需保证所混合的车间底漆在24h之内用完。

性能测试：

对本发明的实施例进行国标性能测试，测试结果如下：

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (13)

1.一种无锌粉车间底漆，其特征在于，所述车间底漆包括：

(a)甲组份包括：

重均分子量为1300-3700的环氧树脂；聚乙烯醇缩丁醛；含有锌、磷、铁中至少2种元素的化合物的粉末；颜填料；和溶剂；

(b)乙组分包括：

固化剂含量为甲组份质量的2-8wt％；和溶剂；

所述环氧树脂的软化点为95-140℃；所述环氧树脂的环氧值为0.02-0.14；

所述聚乙烯醇缩丁醛为含有10wt％的聚乙烯醇缩丁醛的醇溶液，所述醇溶液的醇选自C1-12的烷基醇；

所述颜填料选自二氧化钛、金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉、滑石粉、氧化锌、炭黑、氧化铁红、硅灰石、绢云母、高岭土、膨润土、气相二氧化硅中的任意1种或至少2种的组合；

组分(a)和组分(b)中所述溶剂独立地选自C1-C4的一元或多元醇或酮类溶剂与芳烃类溶剂按照质量比为(0.5-1)：(0.5-1)混合得到的混合溶剂；

所述固化剂选自酚醛胺固化剂、腰果壳油改性胺固化剂中的任意1种或至少2种的组合。

2.如权利要求1所述的车间底漆，其特征在于，所述环氧树脂重均分子量为1400-3500；所述环氧树脂的软化点为100-135℃；所述环氧树脂的环氧值为0.04-0.14。

3.如权利要求1所述的车间底漆，其特征在于，所述环氧树脂选自环氧树脂604、环氧树脂607、环氧树脂609中的任意1种或至少2种的组合。

4.如权利要求1或2所述的车间底漆，其特征在于，所述C1-12的烷基醇为乙醇、正丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、1,4-丁二醇、环己醇、正己醇中的任意1种或至少2种的组合。

5.如权利要求1-3之一所述的车间底漆，其特征在于，所述含有锌、磷、铁中至少2种元素的化合物的粉末选自磷酸铁粉、磷酸锌粉、磷酸铁锌粉、铁酸锌粉中的任意1种或至少2种的组合。

6.如权利要求1-3之一所述的车间底漆，其特征在于，所述颜填料选自超细滑石粉、绢云母粉、气相二氧化硅、锐钛型钛白粉、膨润土中的任意1种或至少2种的组合；所述超细滑石粉为1000-1400目；所述膨润土为JF-38型膨润土；所述绢云母粉的粒径为900目以上；

7.如权利要求1-3之一所述的车间底漆，其特征在于，所述C1-C4的一元或多元醇或酮类溶剂选自乙醇、正丁醇、正丙醇、异丙醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、丙三醇、丙酮、丁酮和丁二酮中的任意1种或至少2种的组合；所述芳烃类溶剂选自甲苯、二甲苯、苯中的任意1种或至少2种的组合。

8.如权利要求1-3之一所述的车间底漆，其特征在于，所述酚醛胺固化剂选自T-31系列固化剂；所述腰果壳油改性胺固化剂选自腰果壳油改性聚酰胺固化剂。

9.如权利要求1-3之一所述的车间底漆，其特征在于，所述固化剂还含有固化剂K54；

10.如权利要求1-3之一所述的车间底漆，其特征在于，所述固化剂还含有浓度为10％的PVB的醇溶液，所述醇溶液的醇选自C1-12的烷基醇。

11.如权利要求1-3之一所述的车间底漆，其特征在于，所述车间底漆包括：

(a)甲组份按重量份数包括：

(b)乙组分按重量份数包括：

固化剂 30-40

溶剂 55-75。

12.如权利要求1-3之一所述的车间底漆，其特征在于，所述车间底漆包括：

(a)甲组份按重量份数包括：

(b)乙组分按重量份数包括：

固化剂 35

溶剂 65。

13.如权利要求1-3之一所述的车间底漆，其特征在于，所述车间底漆包括：

(a)甲组份按重量份数包括：

(b)乙组分按重量份数包括：

固化剂 35

溶剂 65。