CN104830203A - 单组分高防腐速干环氧涂料组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单组分(1K)抗腐蚀速干型环氧树脂涂料组合物，其不含固化剂。本发明还提供经涂覆金属基材，其包括金属基材、至少部分涂覆于该金属基材上的环氧树脂底漆层和至少部分涂覆于该底漆层上的面涂层。

Description

单组分高防腐速干环氧涂料组合物
技术领域
本发明涉及一种单组分高防腐速干环氧涂料组合物以及用其涂覆的基材。
背景技术
环氧涂料可广泛用于包括汽车部件、农用机械以及建筑机械等在内的金属表面底涂应用中。典型地，这些环氧涂料是由树脂组分和固化剂组分组成的双组分体系，这两种组分通常在施涂前进行组合。为了提供最佳的涂膜性能，这两种组分必须刚好在施涂之前以适当的共混比例混合。如果使用了不适当的共混比例，则所得涂膜可能显示出过早的生锈、气泡或者其他涂膜不合格类型。这种不合格通常导致高成本地去除不合格的涂层并施加新涂层。此外，这种双组分涂料工艺复杂、所需的固化温度高、固化时间长，因此其不适合不具备烘烤条件且周期紧迫的情况。
因此，目前对能够迅速干燥且性能可比得上双组分环氧体系的单组分环氧树脂涂料组合物存在需求。与需要高温烘烤的普通双组份环氧树脂体系相比较，该单组分环氧体系无需配合固化剂，具有室温下“快干快硬”，与多种基材的强附着性，强防腐性等特点，因此使用快捷方便，提高了整体施工效率。
发明内容
在一个实施方式中，本发明提供单组分防腐环氧树脂涂料组合物，其包含环氧树脂(a)和包含环己酮、丁酮和乙酸丁酯的混合物的溶剂。
在另一实施方式中，本发明提供一种经涂覆的基材，其包括金属基材、涂覆在所述金属基材的至少一部分上的作为底漆的所述环氧树脂涂料组合物以及涂覆在所述底漆的至少一部分上的面涂层。
发明详述
除了实施例中的或另外明确说明的，应当认为说明书和权利要求书中使用的所有代表成分的数量、反应条件等的数值在所有情况下均可按照术语“约”进行变化。因此，除非有相反的说明，否则以下的说明书和权利要求书中所列出的数值参数均为近似值，可以按照本发明想要获得的性能而变化。起码，而不是为了限制相当于权利要求范围的这一原则的实施，每个数值参数至少应当按照有效数字来解释并运用普通的舍入法。
尽管列出本发明宽范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中列出的数值记录得尽可能准确。但是，任何一个数值本来就具有一定的误差。该误差是其相应的测量方法中得出的标准偏差的必然结果。
本文中使用的术语“单组分”和类似术语(诸如1K)是指以单一组分体系的形式提供的涂料组合物，其中在单一容器中组合并贮存所有组分。
本文使用的术语“速干或快速干燥”是指施涂于基材之后本发明的单组分环氧涂料组合物能够在室温下(例如，20-27℃，如约25℃)于20-30分钟内干燥。
本发明的涂料组合物可低温固化。本文使用的术语“低温”或类似术语是指施涂于基材之后本发明的组合物能在约-10至140℃，例如5-80℃，一些情况下10-60℃，另外的情况下15-40℃的温度下实现固化。
合适的环氧树脂(a)的实例包括单组分双酚A改性环氧树脂。
在优选的实施方式中，适用于本发明的环氧树脂(a)包括重均分子量在约28000-32000范围的单组分双酚A改性的环氧树脂。
适合用于本发明的环氧树脂(a)可商购获得，其包括但不限于以商品名称KA1435R得自荒川化学的单组分双酚A改性环氧树脂树脂。
在某些实施方式中，所述环氧树脂(a)在本发明涂料组合物中存在的量可以是基于该涂料组合物总重的约35-60wt％。
在一些优选的实施方式中，本发明的涂料组合物还包含另一种不同于前述环氧树脂(a)的环氧树脂(b)。
适合用于本发明的环氧树脂(b)的实例包括环氧值为约290-320的双酚A环氧树脂。
适合用做本发明的环氧树脂(b)的双酚A环氧树脂例如可以产品名称NPSN-134X80、NPSN-901X75得自南亚树脂公司，以产品名称LP301得自DOW，以及以产品名称RESIN YPE-011B75、YPE-011X75得自元邦树脂。
在一些实施方式中，所述环氧树脂(b)在本发明涂料组合物中存在的量可以是基于该涂料组合物总重的约2-10wt％。
本发明的涂料组合物还可包含颜料。适合用于本发明中的颜料是通常包括在耐腐蚀涂料中的那些。可以使用各种防腐颜料，其实例包括但不限于锌粉(Zn)、磷酸锌、铝粉(Al)或氧化锌(ZnO)。在某些实施方式中，所述颜料可以以基于所述涂料组合物总重计至多约10wt％的量存在。
本发明的涂料组合物还包含适当的填料。适用于本发明的填料包括但不限于滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、云母、长石等。在某些实施方式中，填料可以以基于所述涂料组合物总重计至多约40wt％的量存在。
适合用于本发明中的溶剂包括但不限于芳烃、酯、酮、醇、二醇、二醇醚和氯化的溶剂。合适的酮包括甲基乙基酮(MEK)、甲基戊基酮、二乙基酮、丙酮、甲基异丙基酮、丙二醇单甲醚乙酸酯和环己酮；合适的醚包括四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷和1,2-二乙氧基乙烷；合适的酯包括乙酸乙酯和乙酸丁酯；合适的醇包括异丁醇、正丁醇、2-丙醇、正丙醇和戊醇；合适的芳烃包括苯、甲苯和二甲苯；合适的萜烯烃油包括松节油、D-柠檬烯和蒎烯；合适的链烷烃溶剂包括石油溶剂、Swasol 310(得自Cosmo Matsuyama Oil Co.,Ltd.)和Solvesso 100(得自Exxon Chemical Company)；合适的卤代脂族烃包括四氯化碳、氯仿、三氯乙烯和二氯甲烷；合适的卤代芳烃包括氯苯；苯胺、三乙胺、吡啶、二噁烷、乙酸、乙腈和二硫化碳。
在一些实施方式中，适合用于本发明涂料组合物中的溶剂包括上述一种或多种溶剂的组合。在优选实施方式中，所述溶剂包括环己酮、丁酮和乙酸丁酯的混合物。在更优选的实施方式中，所述溶剂包括重量比2-3:3-5:4-6的环己酮、丁酮和乙酸丁酯混合物。所述溶剂能够充分溶解本发明涂料组合物中的环氧树脂。
在某些实施方式中，所述溶剂或溶剂组合在本发明涂料组合物中存在的量可以是基于该涂料组合物总重的约20-50wt％。
本发明的1K环氧涂料组合物易于操作，能够在室温下快干快硬，非常适合不具备烘烤条件且周期紧张的产品生产线。同时，本发明的1K环氧涂料组合物与多种基材的附着性强，防腐性能优良，相比现有的2K环氧体系具备明显优势。
本发明还提供一种经涂覆的基材，其中上述环氧树脂涂料组合物作为底漆层涂覆于至少部分基材、优选金属基材上。该经涂覆的基材优选还包括至少一层与该底漆层粘附的面涂层。
合适的金属基材包括但不限于由冷轧钢、打磨钢、黑皮钢、磷酸铁处理钢、磷酸锌处理钢、热镀锌钢、锌-铝-镁合金、电镀锌钢板、镀锡钢板、不锈钢、黄铜等形成的基材。
可以通过常规涂布技术，诸如刷涂、喷涂、浸涂等将作为底漆的上述环氧树脂涂料组合物施用于待处理的基材。通过施涂该底漆组合物形成的涂膜厚度将根据预期的应用而变化，但以干膜厚度计通常为15-40μm范围内，优选为20-25μm。该底漆的干燥通常在常温(20-27℃)下进行并且干燥时间为20-30分钟。
涂覆于该底漆层之上的至少一层面涂层可以是本领域中已知的常规面涂层涂料，其实例包括但不限于醇酸面涂层、聚氨酯面涂层、醇酸氨基面涂层、丙烯酸氨基面涂层等。面涂层的干膜厚度通常在18-30μm范围内，优选为20-25μm。该面涂层的干燥通常在常温(20-27℃)下进行并且干燥时间为20-30分钟。
通过参考下述实施例将会更容易地理解本发明，这些实施例仅仅被包括用于解释本发明的某些方面和实施方案的目的，并且不意在限制本发明。
实施例
底漆涂料组合物的制备
根据表1，如下制备1K环氧底漆：在低速搅拌下，按照顺序将1-7号物料投入搅拌罐，高速搅拌20-30分钟，研磨细度至25um以下，过滤出料，备用。除非另外说明，实施例中所涉及的重量百分比和份数均按重量计。
表1.本发明1K环氧底漆组成
1.本发明1K环氧底漆与市售2K环氧底漆性能比较
表2.性能比较
从上表可以看出，本发明的1K环氧底漆在表干、指触干、半硬干、冲击性能上均优于市售2K环氧底漆，而在其他性能上与其相当。
2.本发明1K环氧底漆在各种底材上的附着性能及耐腐蚀性
制板条件：
首先通过溶剂脱脂对表3中所示的各种基材进行表面处理。将本发明的环氧底漆空气喷涂到各基材上。底漆喷涂5-10分钟后，空气喷涂面涂层(聚氨酯，得自PPG的SPU74822T-Y)。然后将所得涂层在20-25℃干燥7天。该所形成的涂层体系中，底漆厚度为约20-25μm，面涂层厚度约为20-25μm(通过电磁式膜厚计测得)。
对各基材上形成的涂层进行附着性能和耐腐蚀性测试，结果如表3所示。
表3.本发明1K环氧底漆在各种底材上的附着性能及耐腐蚀性
由上表2和3中可以看出，该发明环氧底漆无需配合固化剂，具有室温下“快干快硬”，与多种基材的强附着性，强防腐性等特点，柔韧性和硬度、冲击性能与市售产品相当。
3.本发明1K环氧底漆与不同面涂层匹配的性能测量
样板制作条件：
本测试中所用样板为0.8t×70×150mm不锈钢板/铝合金板/冷轧板。首先通过溶剂脱脂对样板进行表面处理。将本发明的环氧底漆空气喷涂到样板上。底漆喷涂5-10分钟后，空气喷涂下表所示的各种面漆。然后将底漆-醇酸面涂层和底漆-聚氨酯面涂层在20-25℃干燥7天，将底漆-氨基面涂层在130℃干燥15分钟，以及将底漆-丙烯酸面涂层在160℃干燥20分钟。在所形成的涂层中，底漆厚度为约20-25μm，各面涂层厚度约为20-25μm(通过电磁式膜厚计测得)。
对各底漆-面涂层系统进行下表所示的各项测试，结果如表4所示。
表4.本发明1K环氧底漆与不同面涂层匹配的性能测量
尽管已解释和描述了本发明的特定方面，对本领域技术人员来说很明显的是可做出多种其它改变和修饰而不会背离本发明的精神和范围。因此所附权利要求意图涵盖落入本发明范围内的所有这些改变和修饰。

Claims (10)

1.涂料组合物，其包含环氧树脂(a)和包含环己酮、丁酮和乙酸丁酯的混合物的溶剂。
2.如权利要求1所述的涂料组合物，包含基于所述涂料组合物的重量计约35-60wt％的所述环氧树脂(a)。
3.如权利要求1所述的涂料组合物，其中所述环氧树脂(a)包括重均分子量在约28000-32000范围内的单组分双酚A改性环氧树脂。
4.如权利要求1所述的涂料组合物，其不含固化剂。
5.如权利要求1所述的涂料组合物，其中所述溶剂包含重量比为2-3:3-5:4-6的环己酮、丁酮和乙酸丁酯的混合物。
6.如权利要求1所述的涂料组合物，其还包含环氧值为约290-320的双酚A环氧树脂(b)。
7.如权利要求6所述的涂料组合物，其中所述双酚A环氧树脂(b)基于涂料组合物的总重量以约2-10wt％的量存在于所述涂料组合物中。
8.一种经涂覆基材，其包括：
(i)金属基材；
(ii)涂覆在所述金属基材的至少一部分上的作为底漆的权利要求1-7任一项所述的涂料组合物；以及
(iii)涂覆在所述底漆的至少一部分上的面涂层。
9.如权利要求8所述的经涂覆基材，其中所述金属基材包括由冷轧钢、打磨钢、黑皮钢、磷酸铁处理钢、磷酸锌处理钢、热镀锌钢、锌-铝-镁合金、电镀锌钢板、镀锡钢板、不锈钢、黄铜形成的基材。
10.如权利要求8所述的基材，其中所述面涂层包括醇酸面涂层、聚氨酯面涂层、醇酸氨基面涂层和丙烯酸氨基面涂层。
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