CN104109447A - 一种环保型水性双组份环氧涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种环保型水性双组份环氧涂料，由重量比为4:1的组分A与组分B组成；A组分中包括如下重量百分数的组分：脂肪族改性胺类固化剂20-50％、水30-40％、消泡剂0.02-2％、流平剂0.5-3％、润湿分散剂1-5％、防流挂助剂0.2-4％、附着力促进剂0.3-1.5％、生物环保防腐填料5-15％和体质填料10-20％；B组分中包括如下重量百分数的组分：环氧树脂65-80％和活性环氧稀释剂20-35％。与现有技术相比，本发明提出的环保型水性双组份环氧涂料所得的漆膜耐水性及耐腐蚀性得到了极大改善，在低温下固化速度快可以满足防腐蚀领域的需要，更重要的是环保、无毒害性。

Description

一种环保型水性双组份环氧涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工技术领域，特别是指一种环保型水性双组份环氧涂料及其制备方法。

背景技术

水性环氧涂料是完全或者主要以水作为溶剂或分散剂的涂料，作为新型的环保涂料，它是水性涂料的一个重要研究方向。现有的水性环氧涂料为了提高其防腐性能，需要添加大量的铁红、中铬黄等对人体有害的填料，这些填料虽然防腐性能好，在涂料生产及使用中对人体的伤害很大。另外，为了提高漆膜的成膜性，需要添加成膜助剂，这些成膜助剂多为醇类、醚类和酯类化学物质，虽然与传统的成膜剂二甲苯、醋酸丁酯等相比，其毒性较低，但是仍然对人体造成较大的伤害。另外，加入成膜助剂后虽有助于提高漆膜的成膜性，但是会降低表干速度，影响施工进度。

发明内容

本发明提出了一种环保型水性双组份环氧涂料及其制备方法，用于解决现有技术中水性环氧涂料对人体伤害大、不环保的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种环保型水性双组份环氧涂料，环保型水性双组份环氧涂料由重量比为4:1的组分A与组分B组成；

A组分中包括如下重量百分数的组分：脂肪族改性胺类固化剂20-50％、水30-40％、消泡剂0.02-2％、流平剂0.5-3％、润湿分散剂1-5％、防流挂助剂0.2-4％、附着力促进剂0.3-1.5％、生物环保防腐填料5-15％和体质填料10-20％；

B组分中包括如下重量百分数的组分：环氧树脂65-80％和活性环氧稀释剂20-35％。

本发明选用生物环保防腐填料，该填料从植物中提取有机酸可以与金属表面形成双重螯合钝化的机理，与被涂金属表面螯合形成致密的钝化保护膜，对钢铁等金属具有极强的保护作用。该生物环保防腐填料的特点是可以替代中铬黄、铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝等有毒的防锈填料，且所成漆膜比添加上诉有毒防腐填料所成漆膜的防腐性能要好很多。

本发明采用的消泡剂为破泡硅氧烷溶液、破泡聚硅氧烷和憎水固体的混合物、硅氧化聚醚的乳液中的一种，在非厚浆漆中优选的消泡剂为破泡硅氧烷溶液。在具体实验中，破泡聚硅氧烷溶液的不挥发份为15-30％，破泡聚硅氧烷溶液和憎水固体的混合物的不挥发份为80-98％，硅氧化聚醚的乳液的不挥发份为20-35％。

本发明采用的流平剂为本领域常规的流平剂，比如改性聚硅氧烷型流平剂，其活性含量为30-35％；丙烯酸酯均聚物和共聚物型流平剂，其活性含量为40-55％；非离子型的特殊聚氨酯型流平剂，其活性含量为15-30％；聚合的氟碳化合物型流平剂，其活性含量40-60％；其中，优选的为改性聚硅氧烷型流平剂和非离子型的特殊聚氨酯型流平剂。

本发明采用的分散剂为市售的低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液、多官能聚合物的醇铵盐溶液、部分中和的多元羧酸聚合物的烃基铵盐和聚硅氧烷共聚物溶液。低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液型润湿分散剂不挥发份为40-60％，多官能团聚合物的醇铵盐溶液型润湿分散剂不挥发份为30-50％，部分中和的多元羧酸聚合物的羟基铵盐和聚硅氧烷共聚物溶液型润湿分散剂不挥发份为，40-60％，其中优选的是低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液型润湿分散剂。

本发明采用的防流挂助剂为聚氨酯溶液、脲改性的聚氨酯溶液或聚烃基羧酸酰胺溶液，聚氨酯溶液型防流挂助剂不挥发份为40-55％、脲改性的聚氨酯溶液型防流挂助剂不挥发份为50-65％、聚烃基羧酸酰胺溶液型防流挂助剂不挥发份为30-50％，优选为脲改性的聚氨酯溶液型防流挂助剂。

本发明采用的附着力促进剂主要有环氧基硅烷、苯氧基二甲基硅烷化合物、特殊聚酯化合物和氨基硅烷中的一种，环氧基硅烷型附着力促进剂有效成分为50-65％，苯氧基二甲基硅烷化合物型附着力促进剂有效成分为85-99％，特殊聚酯化合物型附着力促进剂有效成分为65-80％，氨基硅烷型附着力促进剂有效成分为45-55％。

本发明采用的体质填料包括功能填料和体积填料，具体包括铁红、滑石粉、沉淀硫酸钡和磷酸锌，其中各个组分的重量百分数分别为：铁红35-45％、滑石粉20-30％、沉淀硫酸钡15-30％和磷酸锌18-24％。

优选的，生物环保防腐填料包括：肌醇六磷酸酯及其配伍性的钙、镁化合物之络合物，肌醇六磷酸酯及其配伍性镁化合物和稀土化合物之络合物和聚合磷酸酯、聚合钼酸酯、聚合硅酸酯配伍性复盐及稀土复盐中的一种。

优选的，生物环保防腐填料为肌醇六磷酸酯及其配伍性钙、镁化合物之络合物。本发明具体采用的生物环保防腐填料，替代了中铬黄、铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝等有毒的防锈填料，不仅减少了传统水性环氧涂料中防腐防锈填料对人体的伤害，还进一步提高了漆膜的防腐性能。本发明提出的环保型水性双组份环氧涂料仅采用水作为溶剂，不添加其他对人体有害的有机溶剂，为绿色环保的高性能环氧涂料。

优选的，活性环氧稀释剂包括芳香单缩水甘油醚、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、聚二醇二缩水甘油醚、环氧丙烷十二烷基醚和甲酚缩水甘油醚中的一种或多种。

本发明通过上述活性环氧稀释剂，在制漆过程中对环氧树脂进行预分散使其能更好的与固化剂进行反应，具有如下有益效果：

1、所得的漆膜致密且防腐、防锈性能良好；

2、活性环氧稀释剂的加入代替了传统成膜助剂的使用，在生产及施工过程中减少有害气体的排放，更安全、更环保；

3、活性环氧稀释剂的加入代替了传统成膜助剂的使用，因此不会影响漆膜的表干速度，本发明使用时漆膜表干速度比传统的环氧涂料快。

优选的，组分A中胺类固化剂的重量百分数为30-45％

本发明中脂肪族改性胺类固化剂包括乙二胺改性固化剂、二乙烯三胺改性固化剂、三乙烯四胺改性固化剂、四乙烯五胺改性固化剂及其他多乙烯多胺改性固化剂，其中优选的为乙二胺改性固化剂和四乙烯五胺改性固化剂，其在附着力促进剂的配合下，既可以使底漆与底材之间通过化学键进行有力结合，又可以使前后漆层之间结合力增强。

优选的，组分B中的环氧树脂为小分子液态环氧树脂，其分子量为360-580。

优选的，组分B中的环氧树脂分子量为360-420。

本发明还提出了一种制备环保型水性双组份环氧涂料，包括如下步骤：

步骤一、制备组分A：在脂肪族胺类固化剂20-50％中添加水30-40％、消泡剂0.02-2％、流平剂0.5-3％、润湿分散剂1-5％、防流挂助剂0.2-4％和附着力促进剂0.3-1.5％；搅拌至少5分钟后加入生物环保防腐填料5-15％和体质填料10-20％，之后高速搅拌至少30分钟；

步骤二、制备组分B：将环氧树脂65-85％倒入活性环氧稀释剂15-35％中，搅拌均匀；

步骤三、将组分A与组分B以4:1重量比混合，搅拌均匀待用。

与现有技术相比，本发明提出的环保型水性双组份环氧涂料在防腐填料的应用上选择生物环保防腐填料代替传统的有毒防腐颜填料(中铬黄、磷酸锌、铁红等)使得所成漆膜耐水性及耐腐蚀性得到了极大改善，在低温下固化速度快可以满足防腐蚀领域的需要，更重要的是环保、无毒害性。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种环保型水性双组份环氧涂料，由400g组分A与100g组分B组成；

A组分中包括如下组分：乙二胺改性固化剂200g(相当于重量百分数50％)、水120g(相当于重量百分数30％)、破泡聚硅氧烷溶液8g(相当于重量百分数2％，破泡聚硅氧烷溶液中的不挥发份为15％)、改性聚硅氧烷型流平剂2g(相当于重量百分数0.5％，改性聚硅氧烷型流平剂中的不挥发份为30％)、低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液型润湿分散剂4g(相当于重量百分数1％，低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液中的不挥发份为60％)、脲改性的聚氨酯溶液型防流挂助剂4.8g(相当于重量百分数1.2％，其中的不挥发份为65％)、环氧基硅烷型附着力促进剂1.2g(相当于重量百分数0.3％，其有效成分为50％)、肌醇六磷酸酯及其配伍性钙化合物之络合物20g(相当于重量百分数5％)和体质填料40g(相当于重量百分数10％，体质填料中包括重量百分数如下的组分：铁红16g、滑石粉8g、沉淀硫酸钡8g和磷酸锌8g)；

B组分中包括如下组分：分子量在360-420范围的液体环氧树脂65g(相当于重量百分数65％)和芳香单缩水甘油醚35g(相当于重量百分数35％)。

制备方法如下：

步骤一、制备组分A：往乙二胺改性固化剂200g中添加水120g、破泡聚硅氧烷溶液8g、改性聚硅氧烷型流平剂2g、低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液型润湿分散剂4g、脲改性的聚氨酯溶液型防流挂助剂4.8g和环氧基硅烷型附着力促进剂1.2g；搅拌5分钟后肌醇六磷酸酯及其配伍性钙化合物之络合物20g和体质填料40g，之后高速搅拌30分钟；

步骤二、制备组分B：将分子量在360-420范围的液体环氧树脂65g倒入芳香单缩水甘油醚35g中，搅拌均匀；

步骤三、将组分A与组分B混合，搅拌均匀。

实施例2

一种环保型水性双组份环氧涂料，由400g组分A与100g组分B组成；

A组分中包括如下组分：乙二胺改性固化剂120g(相当于重量百分数30％)、水160g(相当于重量百分数40％)、破泡聚硅氧烷溶液0.08g(相当于重量百分数0.02％，破泡聚硅氧烷溶液中的不挥发份为15％)、改性聚硅氧烷型流平剂12g(相当于重量百分数3％，改性聚硅氧烷型流平剂中的不挥发份为30％)、低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液型润湿分散剂12g(相当于重量百分数3％，低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液中的不挥发份为60％)、脲改性的聚氨酯溶液型防流挂助剂0.8g(相当于重量百分数0.2％，其中的不挥发份为65％)、环氧基硅烷型附着力促进剂6g(相当于重量百分数1.5％，其有效成分为50％)、肌醇六磷酸酯及其配伍性镁化合物之络合物29.12g(相当于重量百分数7.28％)和体质填料60g(相当于重量百分数15％，体质填料中包括重量百分数如下的组分：铁红16g、滑石粉8g、沉淀硫酸钡8g和磷酸锌8g)；

B组分中包括如下组分：分子量在360-420范围的液体环氧树脂80g(相当于重量百分数80％)和芳香单缩水甘油醚20g(相当于重量百分数20％)。

制备方法如下：

步骤一、制备组分A：往乙二胺改性固化剂120g中添加水160g、破泡聚硅氧烷溶液0.08g、改性聚硅氧烷型流平剂12g、低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液型润湿分散剂12g、脲改性的聚氨酯溶液型防流挂助剂0.8g和环氧基硅烷型附着力促进剂6g；搅拌15分钟后加入肌醇六磷酸酯及其配伍性镁化合物之络合物29.12g和体质填料60g，之后高速搅拌60分钟；

步骤二、制备组分B：将分子量在360-420范围的液体环氧树脂80g倒入芳香单缩水甘油醚20g中，搅拌均匀；

步骤三、将组分A与组分B混合，搅拌均匀。

实施例3

一种环保型水性双组份环氧涂料，由400g组分A与100g组分B组成；

A组分中包括如下组分：乙二胺改性固化剂80g(相当于重量百分数20％)、水128g(相当于重量百分数32％)、破泡聚硅氧烷溶液4g(相当于重量百分数1％，破泡聚硅氧烷溶液中的不挥发份为15％)、改性聚硅氧烷型流平剂8g(相当于重量百分数2％，改性聚硅氧烷型流平剂中的不挥发份为30％)、低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液型润湿分散剂20g(相当于重量百分数5％，低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液中的不挥发份为60％)、脲改性的聚氨酯溶液型防流挂助剂16g(相当于重量百分数4％，其中的不挥发份为65％)、环氧基硅烷型附着力促进剂4g(相当于重量百分数1％，其有效成分为50％)、肌醇六磷酸酯及其配伍性镁化合物和稀土化合物之络合物60g(相当于重量百分数15％)和体质填料80g(相当于重量百分数20％，体质填料中包括重量百分数如下的组分：铁红16g、滑石粉8g、沉淀硫酸钡8g和磷酸锌8g)；

B组分中包括如下组分：分子量在360-420范围的液体环氧树脂75g(相当于重量百分数75％)和芳香单缩水甘油醚25g(相当于重量百分数25％)。

制备方法如下：

步骤一、制备组分A：往乙二胺改性固化剂80g中添加水128g、破泡聚硅氧烷溶液4g、改性聚硅氧烷型流平剂8g、低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液型润湿分散剂20g、脲改性的聚氨酯溶液型防流挂助剂16g和环氧基硅烷型附着力促进剂4g；搅拌15分钟后加入肌醇六磷酸酯及其配伍性镁化合物和稀土化合物之络合物60g和体质填料80g，之后高速搅拌60分钟；

步骤二、制备组分B：将分子量在360-420范围的液体环氧树脂80g倒入芳香单缩水甘油醚20g中，搅拌均匀；

步骤三、将组分A与组分B混合，搅拌均匀。

实施例4

一种环保型水性双组份环氧涂料，由400g组分A与100g组分B组成；

A组分中包括如下组分：乙二胺改性固化剂180g(相当于重量百分数45％)、水140g(相当于重量百分数33％)、破泡聚硅氧烷溶液8g(相当于重量百分数2％，破泡聚硅氧烷溶液中的不挥发份为15％)、改性聚硅氧烷型流平剂2g(相当于重量百分数0.5％，改性聚硅氧烷型流平剂中的不挥发份为30％)、低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液型润湿分散剂4g(相当于重量百分数1％，低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液中的不挥发份为60％)、脲改性的聚氨酯溶液型防流挂助剂4.8g(相当于重量百分数1.2％，其中的不挥发份为65％)、环氧基硅烷型附着力促进剂1.2g(相当于重量百分数0.3％，其有效成分为50％)、肌醇六磷酸酯及其配伍性镁化合物之络合物20g(相当于重量百分数5％)和体质填料40g(相当于重量百分数10％，体质填料中包括重量百分数如下的组分：铁红16g、滑石粉8g、沉淀硫酸钡8g和磷酸锌8g)；

B组分中包括如下组分：分子量在360-420范围的液体环氧树脂78g(相当于重量百分数78％)和芳香单缩水甘油醚22g(相当于重量百分数22％)。

制备方法如下：

步骤一、制备组分A：往乙二胺改性固化剂180g中添加水140g、破泡聚硅氧烷溶液8g、改性聚硅氧烷型流平剂2g、低分子量多元羧酸聚合物羟基铵盐溶液型润湿分散剂4g、脲改性的聚氨酯溶液型防流挂助剂4.8g和环氧基硅烷型附着力促进剂1.2g；搅拌15分钟后加入肌醇六磷酸酯及其配伍性镁化合物之络合物20g和体质填料40g，之后高速搅拌50分钟；

步骤二、制备组分B：将分子量在360-420范围的液体环氧树脂78g倒入芳香单缩水甘油醚22g中，搅拌均匀；

步骤三、将组分A与组分B混合，搅拌均匀。

当然，本实施例中的肌醇六磷酸酯及其配伍性镁化合物之络合物也可以替换为聚合磷酸酯、聚合钼酸酯、聚合硅酸酯配伍性复盐及稀土复盐。

表一

上述4个实施例的测试结果如表一所示，与现有技术相比，本发明提出的环保型水性双组份环氧涂料在具有优良的环保特性的同时，还具有良好的耐水性和耐腐蚀性以及较快的表干速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种环保型水性双组份环氧涂料，其特征在于：所述环保型水性双组份环氧涂料由重量比为4:1的组分A与组分B组成； 

所述A组分中包括如下重量百分数的组分：脂肪族改性胺类固化剂20-50％、水30-40％、消泡剂0.02-2％、流平剂0.5-3％、润湿分散剂1-5％、防流挂助剂0.2-4％、附着力促进剂0.3-1.5％、生物环保防腐填料5-15％和体质填料10-20％； 

所述B组分中包括如下重量百分数的组分：环氧树脂65-80％和活性环氧稀释剂20-35％。 

2.根据权利要求1所述的环保型水性双组份环氧涂料，其特征在于：所述生物环保防腐填料包括：肌醇六磷酸酯及其配伍性的钙、镁化合物之络合物，肌醇六磷酸酯及其配伍性镁化合物和稀土化合物之络合物和聚合磷酸酯、聚合钼酸酯、聚合硅酸酯配伍性复盐及稀土复盐中的一种。 

3.根据权利要求2所述的环保型水性双组份环氧涂料，其特征在于：所述生物环保防腐填料为肌醇六磷酸酯及其配伍性钙、镁化合物之络合物。 

4.根据权利要求1所述的环保型水性双组份环氧涂料，其特征在于：所述活性环氧稀释剂包括芳香单缩水甘油醚、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、聚二醇二缩水甘油醚、环氧丙烷十二烷基醚和甲酚缩水甘油醚中的一种或多种。 

5.根据权利要求1所述的环保型水性双组份环氧涂料，其特征在于：所述组分A中脂肪族改性胺类固化剂的重量百分数为30-45％。 

6.根据权利要求1所述的环保型水性双组份环氧涂料，其特征在于：所述组分B中的环氧树脂为小分子液态环氧树脂，其分子量为360-580。 

7.根据权利要求6所述的环保型水性双组份环氧涂料，其特征在于：所述组分B中的环氧树脂分子量为360-420。 

8.一种制备如权利要求1-7任一项所述的环保型水性双组份环氧涂料，其特征在于：包括如下步骤： 

步骤一、制备组分A：在脂肪族改性胺类固化剂20-50％中添加水30-40％、消泡剂0.02-2％、流平剂0.5-3％、润湿分散剂1-5％、防流挂助剂0.2-4％和附着 力促进剂0.3-1.5％；搅拌至少5分钟后加入生物环保防腐填料5-15％和体质填料10-20％，之后高速搅拌至少30分钟； 

步骤二、制备组分B：将环氧树脂65-80％倒入活性环氧稀释剂20-35％中，搅拌均匀； 

步骤三、将组分A与组分B以4:1重量比混合，搅拌均匀待用。