CN105713480A

CN105713480A - 一种环氧富锌底漆及其制造方法

Info

Publication number: CN105713480A
Application number: CN201410723132.7A
Authority: CN
Inventors: 韩忠智; 郭晓军; 段绍明; 张其滨; 张静; 何鱼游
Original assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Offshore Engineering Co Ltd; Tianjin CNPC Boxing Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Offshore Engineering Co Ltd; Tianjin CNPC Boxing Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2034-12-03
Also published as: CN105713480B

Abstract

本发明公开了一种环氧富锌底漆及其制造方法，属于防腐蚀涂料技术领域。该环氧富锌底漆包括：A组分：环氧当量为450～500g/eq的不挥发分为75％的双酚A型环氧树脂，环氧当量为180～190g/eq的双酚A型环氧树脂，二甲苯，正丁醇，环己酮，400目锌粉，600目锌粉，气相二氧化硅，有机膨润土，硅烷偶联剂，硅油以及EFKA-5066型的不饱和羧酸；B组分：LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺，二甲苯，正丁醇以及环己酮。该环氧富锌底漆既可以在低温下固化，又解决了底漆在高温时没有使用即发生爆聚的问题；缩短施工工期，提高施工效率，降低成本。此外其各项性能均达到了行业标准HG/T 3668-2009《富锌底漆》的要求。

Description

一种环氧富锌底漆及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种环氧富锌底漆及其制造方法，属于防腐蚀涂料技术领域。

背景技术

环氧富锌底漆作为重防腐涂层的配套底漆，被广泛应用在恶劣腐蚀环境钢结构的防腐蚀之中。现有的富锌底漆固化剂主要有聚酰胺类和酚醛胺类。但是这两类固化剂都存在不足。聚酰胺类固化剂低温固化慢，甚至不能完全固化，影响冬季施工进度及涂层的性能。酚醛胺类固化剂虽然解决了冬季固化问题，但是导致涂料夏季施工适用期短，涂料未使用完即发生爆聚反应，造成涂料的极度浪费，并且采用酚醛胺固化剂还会降低涂层的柔韧性及耐冲击性。为了实现涂料四季施工，多数厂家使用两种固化剂，即常温型固化剂和低温型固化剂，为涂料的生产和施工带来不便，而且低温型固化剂一般价格较高，增加了涂料生产成本和施工成本。

2009年，我国对富锌底漆行业标准进行了修订，即HG/T3668-2009《富锌底漆》。该标准对不挥发分中不同金属锌含量的富锌底漆的耐盐雾性能做出了规定，并且对涂层的划痕处单向扩蚀做出了要求。标准规定涂层的厚度为(90±10)μm，划痕处单向扩蚀≤2mm。一些厂家的富锌底漆不能满足上述标准的要求，当不挥发分中金属锌含量≥70％时，由于涂层中的锌粉含量较高，要达到标准规定的涂层的厚度，就会使得涂层多孔，耐盐雾性能较差，并且涂层的附着力也会降低。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：现有技术的环氧富锌底漆不能够同时具备低温下可固化、高温下适用期长的性质。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种同时具备低温下可固化、高温下适用期长的性质的环氧富锌底漆及其制造方法。

具体而言，包括以下技术方案：

本发明第一方面提供一种环氧富锌底漆，该环氧富锌底漆包括：

A组分：环氧当量为450～500g/eq的不挥发分为75％的双酚A型环氧树脂，环氧当量为180～190g/eq的双酚A型环氧树脂，二甲苯，正丁醇，环己酮，400目锌粉，600目锌粉，气相二氧化硅，有机膨润土，硅烷偶联剂，硅油以及EFKA-5066型不饱和羧酸；

B组分：LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺，二甲苯，正丁醇以及环己酮。

具体地，所述环氧富锌底漆的A组分中各组分重量比例为：1份环氧当量为450～500g/eq的不挥发分为75％的双酚A型环氧树脂，0.05～0.1份环氧当量为180～190g/eq双酚A型环氧树脂，0.4～0.7份二甲苯，0.1～0.3份正丁醇，0.1～0.3份环己酮，2.5～3份400目锌粉，1～1.3份600目锌粉，0.03～0.06份气相二氧化硅，0.1～0.15份有机膨润土，0.02～0.04份硅烷偶联剂，0.01～0.06份硅油，0.02～0.08份EFKA-5066型不饱和羧酸；所述环氧富锌底漆的B组分中各组分重量比例为：1份LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺，0.4～0.6份二甲苯，0.15～0.3份正丁醇，0.15～0.3份环己酮。

具体地，所述环氧富锌底漆的A组分中各组分重量比例为：1份环氧当量为450～500g/eq的不挥发分为75％的双酚A型环氧树脂，0.075份环氧当量为180～190g/eq双酚A型环氧树脂，0.6份二甲苯，0.25份正丁醇，0.25份环己酮，2.8份400目锌粉，1.2份600目锌粉，0.05份气相二氧化硅，0.13份有机膨润土，0.03份硅烷偶联剂，0.015份硅油，0.03份EFKA-5066型不饱和羧酸；所述环氧富锌底漆的B组分中各组分重量比例为：1份LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺，0.45份二甲苯，0.18份正丁醇，0.18份环己酮。

具体地，所述环氧富锌底漆底漆中A组分与B组分的重量比为1:0.08～0.1。

具体地，所述环氧富锌底漆底漆中A组分与B组分的重量比为1:0.09。

本发明第二方面提供一种本发明第一方面的环氧富锌底漆的制造方法，该制造方法包括以下步骤：

步骤(1)，将环氧当量为450～500g/eq的不挥发分为75％的双酚A型环氧树脂、环氧当量为180～190g/eq的双酚A型环氧树脂、硅烷偶联剂、硅油和EFKA-5066型不饱和羧酸加入到二甲苯、正丁醇以及环己酮组成的混合溶剂中溶解，常温下，在1500～2500转/分的搅拌速度下加入400目锌粉、600目锌粉、气相二氧化硅、有机膨润土，继续搅拌30～40min，使各组分分散均匀；

步骤(2)，将步骤(1)所得混合物用研磨机研磨0.5～1小时，使所述混合物中固体细度达到100μm以下，得到所述环氧富锌底漆的A组分；

步骤(3)，将LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺加入到二甲苯、正丁醇和环己酮组成的混合溶剂中，搅拌分散均匀得到所述环氧富锌底漆的B组分；

步骤(4)，将所述A组分以及B组分混合均匀得到所述环氧富锌底漆。

具体地，步骤(1)中各组分重量比例为：1份环氧当量为450～500g/eq的不挥发分为75％的双酚A型环氧树脂，0.05～0.1份环氧当量为180～190g/eq双酚A型环氧树脂，0.4～0.7份二甲苯，0.1～0.3份正丁醇，0.1～0.3份环己酮，2.5～3份400目锌粉，1～1.3份600目锌粉，0.03～0.06份气相二氧化硅，0.1～0.15份有机膨润土，0.02～0.04份硅烷偶联剂，0.01～0.06份硅油，0.02～0.08份EFKA-5066型不饱和羧酸；步骤(3)中各组分重量比例为：1份LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺，0.4～0.6份二甲苯，0.15～0.3份正丁醇，0.15～0.3份环己酮。

具体地，步骤(1)中各组分重量比例为：1份环氧当量为450～500g/eq的不挥发分为75％的双酚A型环氧树脂，0.075份环氧当量为180～190g/eq双酚A型环氧树脂，0.6份二甲苯，0.25份正丁醇，0.25份环己酮，2.8份400目锌粉，1.2份600目锌粉，0.05份气相二氧化硅，0.13份有机膨润土，0.03份硅烷偶联剂，0.015份硅油，0.03份EFKA-5066型不饱和羧酸；步骤(3)中各组分重量比例为：1份LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺，0.45份二甲苯，0.18份正丁醇，0.18份环己酮。

具体地，步骤(4)中，所述A组分与B组分的重量比例为1:0.08～0.1。

具体地，步骤(4)中，所述A组分与B组分的重量比例为1:0.09。

本发明的环氧富锌底漆可以用于船舶、海工钢结构物、桥梁、管道及石油石化钢结构等钢铁构造物的防腐蚀。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

(1)，本发明的环氧富锌底漆中的固化剂为LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺，该固化剂结合了传统聚酰胺类固化剂和酚醛胺类固化剂的优点，使本发明的环氧富锌底漆同时具备低温下可固化、高温下适用期长的性质。此外本发明的环氧富锌底漆所用的溶剂体系也使其具有较短的表干时间和较长的适用期。按照行业标准HG/T3668-2009《富锌底漆》对本发明的环氧富锌底漆的固化时间和适用期进行测试，本发明的环氧富锌底漆在-10℃下实干时间仅为24h，实现了在低温下的快速固化；在23℃下的适用期长达24h，在40℃的适用期也达到了10h，解决了底漆在高温时没有使用即发生爆聚的问题；缩短施工工期，提高施工效率，降低成本。

(2)，通过对环氧富锌底漆的组分及其比例进行改进，使本发明的环氧富锌底漆中的不挥发分中的金属锌含量大于70％，其涂层的各项性能均达到了行业标准HG/T3668-2009的要求，特别是其耐盐雾性能，远高于行业标准的要求。

(3)，本发明的环氧富锌底漆涂层具有良好的附着力，与基材的附着力可以达到18MPa，高于现有技术中的10MPa。

(4)，本发明的环氧富锌底漆的生产工艺简单，无需特殊设备，成本低。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明通过改进环氧富锌底漆中的组分以及各组分的含量得到了一种同时具备低温下可固化、高温下适用期长的性质的环氧富锌底漆。

本发明的环氧富锌底漆所采用的固化剂为LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺。该型号的酚醛酰胺为改性的酚醛酰胺，该固化剂是经酚醛胺类固化剂和聚酰胺类固化剂两种技术特性糅合而成，弥补了酚醛胺类固化剂和聚酰胺类固化剂的技术缺点，融合了两者的优点，使所得环氧富锌底漆具有夏季高温施工适用期长，冬季低温施工可低温固化，涂层干燥速度快的优点。并且，其涂层还具有良好的附着力、柔韧性和耐盐雾性能。

本发明与现有技术相比的改进还包括，使用两种不同环氧当量(环氧当量：一当量环氧基的环氧树脂克数，即环氧树脂的平均分子量除以每一分子所含环氧基数量的值)的双酚A型环氧树脂，即450～500g/eq和180～190g/eq的环氧树脂。与现有技术中只添加一种环氧树脂不同，本发明的环氧富锌底漆中的两种环氧树脂的作用不同。环氧当量为450～500g/eq的双酚A型环氧树脂作为主要成膜树脂，涂层的固化速度快，可以满足一些施工现场工期紧，要求涂层干燥速度快的特殊需求。而环氧当量为180～190g/eq的双酚A型环氧树脂的作用主要是提高涂层的抗渗透性能及耐盐雾性能。

对于环氧富锌底漆来讲，溶剂也会影响其固化速度和适用期。本发明所使用的溶剂体系为二甲苯、正丁醇和环己酮，控制这三种溶剂的比例可以使环氧富锌底漆具有较短的表干时间和较长的适用期。

采用400目和600目两种不同粒径的锌粉也是本发明与现有技术的区别。由于锌比铁活泼，容易失去电子，因此锌粉在底漆中的主要作用是防腐蚀，同时采用两种不同粒径的锌粉，控制其比例，不同粒径的颗粒进行级配可以提高填料的填充率，增加涂层的密实度，从而提高涂层的抗渗透性和防腐蚀性能。

此外，本发明的环氧底漆中的其他助剂组分，如硅烷偶联剂、硅油、EFKA-5066型不饱和羧酸、有机膨润土和气相二氧化硅，也都起到了不同作用。

硅烷偶联剂中含有的活性基团可以偶联有机高分子和无机填料，通过化学或物理作用在涂层与钢铁基材之间形成分子桥，从而可以提高涂层与底材的附着力。

硅油的表面张力小，只需加入少量的硅油就起到良好的消泡作用，而且硅油的化学稳定性好且无毒。

EFKA-5066型不饱和羧酸是一种高分子量不饱和羧酸，是一种分散剂，可以有效的把锌粉均匀的分散在树脂溶液中，防止锌粉颗粒的沉降和凝聚。

有机膨润土与气相二氧化硅主要起防沉剂的作用。因为底漆中的不挥发分中锌粉含量大于70％，含量较高，非常容易发生沉淀，所以要在体系中加入防沉剂，以阻止锌粉沉降成硬沉淀而缩短漆的贮存时间，将有机膨润土与气相二氧化硅混合使用，具有很好的防沉效果。

综合上述各组分的作用，发明人对本发明的环氧富锌底漆中各组分的重量比例进行了设计，使最终所得的环氧富锌底漆的各项性能满足行业标准HG/T3668-2009《富锌底漆》要求。各组分重量比例如下：

A组分：环氧当量为450～500g/eq的不挥发分为75％的双酚A型环氧树脂，1份；

环氧当量为180～190g/eq双酚A型环氧树脂，0.05～0.1份，优选0.075份；

二甲苯，0.4～0.7份，优选0.6份；

正丁醇，0.1～0.3份，优选0.25份；

环己酮，0.1～0.3份，优选0.25份；

400目锌粉，2.5～3份，优选2.8份；

600目锌粉，1～1.3份，优选1.2份；

气相二氧化硅，0.03～0.06份，0.05份；

有机膨润土，0.1～0.15份，优选0.13份；

硅烷偶联剂，0.02～0.04份，优选0.03份；

硅油，0.01～0.06份，优选0.015份；

EFKA-5066型不饱和羧酸，0.02～0.08份，优选0.03份。

B组分：

LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺，1份；

二甲苯，0.4～0.6份，优选0.45份；

正丁醇，0.15～0.3份，优选0.18份；

环己酮，0.15～0.3份，优选0.18份。

上述的环氧富锌底漆在使用时要将A组分和B组分混合，A组分与B组分的重量比例为：1:0.08～0.1，优选1:0.09。

该制造方法工艺简单，不需要特殊设备，成本低。

在上述制造方法中，步骤(1)和步骤(3)中A组分和B组分中各组分含量均按照本发明第一方面限定的比例。

在上述制造方法中，步骤(4)中，A组分和B组分的比例也按照本发明第一方面限定的比例，即重量比例：1:0.08～0.1，优选1:0.09。

本发明的环氧富锌底漆中，除了LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺(卡德莱公司)和EFKA-5066型不饱和羧酸(埃夫卡公司)有具体型号要求外，其他各组分的型号均没有严格的限制，均为现有技术环氧富锌底漆的常用产品，本领域技术人员可以结合本领域技术常识选择。

以下实施例中所用主要组分的型号为：

气相二氧化硅，R972，天津荣港兴业化工有限公司；

有机膨润土，BS-1C，浙江丰虹新材料股份有限公司；

硅烷偶联剂，KH550，南京曙光化工总厂；

锌粉(400目及600目)，长沙新威凌锌业发展有限公司；

硅油，上海树脂厂有限公司。

实施例1

本实施例提供一种环氧富锌底漆及其制造方法。

本实施例的环氧富锌底漆的制造步骤如下，各组分的比例为重量比例：

步骤(1)，在不锈钢的料桶中，将1份环氧当量为450～500g/eq的不挥发分为75％的双酚A型环氧树脂、0.075份环氧当量为180～190g/eq双酚A型环氧树脂、0.03份硅烷偶联剂、0.015份硅油和0.03份EFKA-5066型不饱和羧酸加入到0.6份二甲苯、0.25份正丁醇和0.25份环己酮组成的混合溶剂溶解，常温下在2000转/分的搅拌速度下加入2.8份400目锌粉、1.2份600目锌粉、0.05份气相二氧化硅、0.13份有机膨润土，继续搅拌30～40min，使各组分分散均匀；

步骤(3)，将1份LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺加入到0.45份二甲苯、0.18份正丁醇和0.18份环己酮组成的混合溶剂中，搅拌分散均匀制成B组分；

步骤(4)，将A组分与B组分按重量比为1:0.09混合均匀即制得本发明的环氧富锌底漆。

按照行业标准HG/T3668-2009《富锌底漆》对本实施例所得环氧富锌底漆的各项性能进行测试，其中在不同温度下的适用期及固化时间见表1，所得底漆及其涂层的各项性能见表2。

表1实施例1所得环氧富锌底漆在不同温度下的适用期及固化时间

表2实施例1所得环氧富锌底漆各项性能

实施例2

本实施例提供一种环氧富锌底漆及其制造方法。

步骤(1)，在不锈钢的料桶中，将1份环氧当量为450～500g/eq的不挥发分为75％的双酚A型环氧树脂、0.1份环氧当量为180～190g/eq双酚A型环氧树脂、0.04份硅烷偶联剂、0.02份硅油和0.05份EFKA-5066型不饱和羧酸加入到0.7份二甲苯、0.3份正丁醇和0.3份环己酮组成的混合溶剂溶解，常温下在2000转/分的搅拌速度下加入3份400目锌粉、1.3份600目锌粉、0.06份气相二氧化硅、0.15份有机膨润土，继续搅拌30～40min，使各组分分散均匀；

步骤(3)，将1份LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺加入到0.55份二甲苯、0.15份正丁醇和0.15份环己酮组成的混合溶剂中，搅拌分散均匀制成B组分；

步骤(4)，将A组分与B组分按重量比为1:0.1混合均匀即制得本发明的环氧富锌底漆。

按照行业标准HG/T3668-2009《富锌底漆》对本实施例所得环氧富锌底漆的各项性能进行测试，其中在不同温度下的适用期及固化时间见表3，所得底漆及其涂层的各项性能见表4。

表3实施例2所得环氧富锌底漆在不同温度下的适用期及固化时间

表4实施例2所得环氧富锌底漆各项性能

从表1～表4可以看出，本发明的环氧富锌底漆固化速度快，23℃下的表干时间仅为9min，实干时间仅为8h，远低于HG/T3668-2009标准中的60min及24h，有效缩短施工工期，提高施工效率，降低成本。在-10℃下的表干时间为50min，实干时间为24h，实现了在低温下的快速固化；在23℃下的适用期长达24h，远大于HG/T3668-2009标准中的5h，在40℃下的适用期达到了10h，即使在50℃下的适用期也可以达到7h，解决了现有技术中的环氧富锌底漆在高温时没有使用即发生爆聚的问题。此外，本发明的环氧富锌底漆的附着力可以达到18MPa以上，满足HG/T3668-2009标准中6MPa的要求；其耐盐雾性达到了1500h，划痕处单向扩蚀小于2mm，同样高于标准要求。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，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

1.一种环氧富锌底漆，其特征在于：所述环氧富锌底漆包括：

2.根据权利要求1所述的环氧富锌底漆，其特征在于，所述环氧富锌底漆的A组分中各组分重量比例为：

1份环氧当量为450～500g/eq的不挥发分为75％的双酚A型环氧树脂，

0.05～0.1份环氧当量为180～190g/eq双酚A型环氧树脂，

0.4～0.7份二甲苯，0.1～0.3份正丁醇，0.1～0.3份环己酮，

2.5～3份400目锌粉，1～1.3份600目锌粉，

0.03～0.06份气相二氧化硅，0.1～0.15份有机膨润土，

0.02～0.04份硅烷偶联剂，0.01～0.06份硅油，

0.02～0.08份EFKA-5066型不饱和羧酸；

所述环氧富锌底漆的B组分中各组分重量比例为：

1份LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺，

0.4～0.6份二甲苯，0.15～0.3份正丁醇，0.15～0.3份环己酮。

3.根据权利要求2所述的环氧富锌底漆，其特征在于，所述环氧富锌底漆的A组分中各组分重量比例为：

0.075份环氧当量为180～190g/eq双酚A型环氧树脂，

0.6份二甲苯，0.25份正丁醇，0.25份环己酮，

2.8份400目锌粉，1.2份600目锌粉，

0.05份气相二氧化硅，0.13份有机膨润土，

0.03份硅烷偶联剂，0.015份硅油，

0.03份EFKA-5066型不饱和羧酸；

所述环氧富锌底漆的B组分中各组分重量比例为：

1份LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺，

0.45份二甲苯，0.18份正丁醇，0.18份环己酮。

4.根据权利要求1-3任一项所述的环氧富锌底漆，其特征在于，所述环氧富锌底漆底漆中A组分与B组分的重量比为1:0.08～0.1。

5.根据权利要求4所述的环氧富锌底漆，其特征在于，所述环氧富锌底漆底漆中A组分与B组分的重量比为1:0.09。

6.一种环氧富锌底漆的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，

步骤(1)中各组分重量比例为：

0.05～0.1份环氧当量为180～190g/eq双酚A型环氧树脂，

0.4～0.7份二甲苯，0.1～0.3份正丁醇，0.1～0.3份环己酮，

2.5～3份400目锌粉，1～1.3份600目锌粉，

0.03～0.06份气相二氧化硅，0.1～0.15份有机膨润土，

0.02～0.04份硅烷偶联剂，0.01～0.06份硅油，

0.02～0.08份EFKA-5066型不饱和羧酸；

步骤(3)中各组分重量比例为：

1份LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺，

0.4～0.6份二甲苯，0.15～0.3份正丁醇，0.15～0.3份环己酮。

8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，

步骤(1)中各组分重量比例为：

0.075份环氧当量为180～190g/eq双酚A型环氧树脂，

0.6份二甲苯，0.25份正丁醇，0.25份环己酮，

2.8份400目锌粉，1.2份600目锌粉，

0.05份气相二氧化硅，0.13份有机膨润土，

0.03份硅烷偶联剂，0.015份硅油，

0.03份EFKA-5066型不饱和羧酸；

步骤(3)中各组分重量比例为：

1份LITE-3100型腰果壳油改性酚醛酰胺，

0.45份二甲苯，0.18份正丁醇，0.18份环己酮。

9.根据权利要求6-8任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(4)中，所述A组分与B组分的重量比例为1:0.08～0.1。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，步骤(4)中，所述A组分与B组分的重量比例为1:0.09。