CN105713487A - 水性环氧防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性环氧防腐涂料及其制备方法，所述水性环氧防腐涂料包括在使用时才予以混合的组分A与组分B，且组分A和组分B的重量比为1：2~3，其中，所述组分A以质量百分比计包括：水性环氧树脂乳液30～40%、硅酸钾18～25%、硅酸锂18～25%、水性润湿分散剂1%～3%及去离子水15%～25%；组分B以质量百分比计包括：锌粉80～90%、金刚砂5～10%、填料0～5%及防锈颜料5%～10%。本发明通过采用组分A和组分B的二组分体系，在使用时将组分B加到组分A中，搅匀过滤后即可喷涂施工。生产工艺及使用操作均非常简单方便，非常环保节能，使用安全。可广泛应用于各类五金材质，更加具备美观装饰性。
Description
技术领域
本发明涉及水性防腐材料领域，具体说是一种水性环氧防腐涂料及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展和基础设施建设规模的扩大，许多工程项目的防护涂装问题已成为防腐工程界的重要课题。尤其在船舶、桥梁等钢铁设施栓焊梁连接部分摩擦面的防腐涂装，就需要采用防锈防滑性能优异的防腐涂层来保护。目前常用的一种方法就是采用电弧喷铝，电弧喷铝层抗滑移系数高，但是电弧喷铝施工过程能耗高，而且铝涂层孔隙率高，长时间放置后很容易产生锈蚀，所以需要进行特别保护。
CN201520941U号中国专利公开的桥梁栓接摩擦面的复合防护涂层结构是在金属层上再喷涂一层无机富锌防锈防滑涂料进行封闭，可以保证抗滑移系数和持久的耐腐蚀性，不过该方案相对复杂，涉及到电弧喷铝系统和喷漆系统，成本也相对最高。CN103146234B号中国专利公开了另一种溶剂型无机富锌防锈防滑涂料，由甲、乙、丙三组分组成，防锈防滑性能可满足要求，但是，该产品采用了三组分体系，增加了施工难度和质量的可控性，而且该方案属于醇溶型无机富锌体系，配方固含量较低，溶剂含量高，施工和清洗也用到大量的稀释剂，导致该方案VOCs含量高，不符合环保趋势。
节约资源、节能减排、生态环保、低碳循环经济是经济发展的基本模式。随着社会的发展和进步，人民生活条件的改善和追求环保健康生活理念，水性涂料以其节能环保、健康安全、不燃不爆、挥发性有机物极少等优点，越来越受到消费者喜爱，研发出真正水性环保，VOC含量极低，无毒无味，储存、运输及施工过程安全无污染，是亟待解决的问题。
目前常见的传统溶剂型防腐涂料也还存在诸多缺点，如成本较高，含有VOC有毒挥发物质，某些品种的防腐涂料物理性能不够理想等，其体系使用的溶剂都属于易燃易爆危险品，在生产，运输以及施工过程中均有很大安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种水性环氧防腐涂料，其VOC含量低，常温自干，能满足大型钢结构连接面防腐蚀的要求，施工方便，能在被涂覆基材表面形成有效保护，装饰性强、能耗低、防腐蚀且使用寿命长。
本发明进一步要所要解决的技术问题在于，提供一种水性环氧防腐涂料的制备方法，其工艺简单，易于实施，以便能高效、节能地制备出能在被涂覆钢结构等基材表面形成有效保护，装饰性强、能耗低且使用寿命长的水性环氧防腐涂料。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种水性环氧防腐涂料，包括在使用时才予以混合的组分A与组分B，且组分A和组分B的重量比为1：2~3，其中，所述组分A以质量百分比计包括：水性环氧树脂乳液30～40%、硅酸钾18～25%、硅酸锂18～25%、水性润湿分散剂1%～3%及去离子水15%～25%；组分B以质量百分比计包括：锌粉80～90%、金刚砂5～10%、填料0～5%及防锈颜料5%～10%。
进一步地，所述水性环氧树脂乳液为水性聚氧乙烯接枝环氧树脂乳液或聚氧丙烯链端的环氧树脂乳液中的一种或其组合。
进一步地，所述硅酸钾粒径为5.0μm～6.3μm；所述硅酸锂为多聚硅酸锂，粒径为4.8μm～9.6μm。
进一步地，所述水性润湿分散剂为六偏磷酸钠类润湿剂；所述去离子水为去除杂质的自来水。
进一步地，所述锌粉中金属锌含量大于95%，细度为325目～625目。
进一步地，所述金刚砂细度目数为60～150目。
进一步地，所述填料为硅灰石粉、高岭土、云母粉的一种或几种。
进一步地，所述防锈颜料为安息香酸锌、磷钼酸锌或磷酸钛的一种或几种。
另一方面，本发明还提供一种水性环氧防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
分别制备组分A和组分B；以及
将制备好的组分A与组分B以1：2~3的重量比混合而获得水性环氧防腐涂料成品；
其中，所述组分A的制备过程如下：按照配方的质量百分比含量，将水性润湿分散剂滴加到水性环氧树脂乳液中，再加入占去离子水总质量的5～10%的去离子水加入到分散缸中，在400～600rmp的转速下搅拌分散10~15min，再将硅酸钾、硅酸锂逐渐加入到分散缸中，然后加入剩下的去离子水组分，在600～800rmp的转速下搅拌20～30min，用90~100目的滤网过滤后，即得到水性环氧硅酸盐溶液；
所述组分B的制备过程如下：按照配方的质量百分比含量依次将锌粉、金刚砂、防锈颜料、填料加入干粉搅拌器中，在300～500rmp的转速下搅拌分散15~20min，即得到干粉混合物。
进一步地，所述组分A和组分B进行混合时，将组分B逐渐加入搅拌中的组分A里，边搅边加添加，避免粉体结块沉底，直到其彻底混合均匀，然后，用40-80目滤网过滤后，即得到水性环氧防腐涂料。
采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：本发明通过采用组分A和组分B的二组分体系，在使用时将组分B（干粉混合物）加到组分A（水性环氧硅酸盐溶液）中，彻底搅匀后用100目滤网过滤后即可喷涂施工。本发明生产工艺简单方便，不需加热加压保温等复杂工艺，环保节能，使用安全。而且，本发明采用了水性环氧硅酸盐溶液与干粉混合物协同使用，充分发挥了配方中的活性硅酸和锌粉与钢材表面的活性铁反应，产生化学键结合，使涂层与基材的附着力相当优异；锌的电位比铁低，可以作为牺牲阳极保护铁不被腐蚀，在涂料中添加金刚砂防滑粒料，增加涂膜表面粗糙度，增加防滑抗移效果。本发明水性环氧防腐涂料，可广泛应用于五金钢构、工程机械、机车船舶、路桥隧道、污水处理、工业地坪等领域范围的五金材质，更加具备美观装饰性，对基材形成具有封闭性强、防腐蚀、耐磨刮、耐酸碱、抗冲击的有效保护的同时，对发展环保产业、节约能源、保护环境、实现污染物的低排放，促进人与自然和谐发展等循环经济要求，具有重要意义。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。
本发明提供一种水性环氧防腐涂料，为双组分体系，通过制备好的组分A与组分B以1：2~3的重量比混合而制成，优选地，组分A与组分B的重量比为1：3。对于组分A与组分B的具体成分及配方分别描述如下。
所述组分A以质量百分计包含以下成分：
水性环氧树脂乳液30～40%；
硅酸钾18～25%；
硅酸锂18～25%；
水性润湿分散剂1%～3%；及
去离子水15%～25%。
具体实施时，所述组分A所采用的水性环氧树脂乳液为水性聚氧乙烯接枝环氧树脂乳液或聚氧丙烯链端的环氧树脂乳液中的一种或其组合。由于基材在户外要受到紫外线、可见光、氧气和化学物质和微生物的侵蚀，本发明充分利用材料间的互补优势，水性环氧树脂乳液协同其他组分，以形成封闭性、防腐蚀、耐磨刮、耐酸碱、抗冲击、耐化学品性优良的膜层，可有效保证涂层对被涂覆基材的附着力，产品标准状态下，膜层具有独特的致密度，抵抗空气中的污染，如：酸雨、烟雾、粉尘、海边的盐碱等物质侵蚀，可以实现涂覆基材在光照和潮湿环境下整体涂覆体的变色老化性、耐黄变性，对基材的装饰性远远高出其他涂料。
在一个实施例中，所述硅酸钾粒径为5.0μm～6.3μm，主要利用了硅酸钾的细小粒径的高渗透性，可进入钢构基材的细微空隙，尤其在被涂覆后能与基材形成一体，形成一层特有的陶瓷状釉质封闭效果，一旦成膜就不会被溶解，协同其他组分，能有效提高涂膜对基材的附着力、耐温性、硬度、封闭性、防腐蚀、耐磨刮、耐酸碱、抗冲击，耐化学品性。保证涂料的性能持久性，不影响基材本身任何性能，有效实现涂膜的耐沾污能力。
在一个实施例中，所述硅酸锂为多聚硅酸锂，粒径为4.8μm～9.6μm。
采用硅酸钾、多聚硅酸锂，属于碱金属硅酸盐，主要利用了配方中的活性硅酸与锌粉和钢材表面的活性铁反应，产生化学键结合，使涂层与基材的附着力相当优异；而且，还协同组分B中包含的锌粉，利用锌的电位比铁低，可以作为牺牲阳极保护铁不被腐蚀。
在一个实施例中，所述水性润湿分散剂为六偏磷酸钠类润湿剂。
所述去离子水可采用去除杂质的自来水。
具体实施时，所述组分A可参考采用以下几个配方，表中的百分比均为质量百分比：
需要先按照以上组分A的各配方预先配制好组分A备用。
对于所述组分B，其以质量百分计包含以下成分：
锌粉80～90%；
金刚砂5～10%；
填料0～5%；及
防锈颜料5%～10%。
在一个实施例中，所述锌粉中金属锌含量大于95%，细度为325目～625目，协同其组分A的水性环氧硅酸盐溶液，能与钢材表面的活性铁反应，产生化学键结合，使涂层与基材的附着力相当优异；锌的电位比铁低，可以作为牺牲阳极保护铁不被腐蚀活性硅酸与锌粉和钢材表面的活性铁反应，产生化学键结合，使涂层与基材的附着力相当优异；锌的电位比铁低，可以作为牺牲阳极保护铁不被腐蚀。
在一个实施例中，所述金刚砂细度目数为60～150目，金刚砂不仅具有很高的抗滑移系数，而且耐腐蚀性强，耐高温性好，协同其他组分可实现产品标准状态下，涂层持续抗高温能力达到400℃，瞬间抗热达到1200℃。
在一个实施例中，所述填料为硅灰石粉、高岭土、云母粉的一种或几种。
在一个实施例中，所述防锈颜料为安息香酸锌、磷钼酸锌或磷酸钛的一种或几种。利用防锈颜料与硅酸盐混合后发生反应，生成硅酸锌，涂覆在钢铁表面时，铁也与碱性硅酸盐发生反应生成碱金属离子，可以实现涂装于钢铁基材的水性环氧防腐涂料先通过水分蒸发干燥成膜，随后再固化成膜过程中，锌粉微细粒子之间，钢铁基层与锌粉之间牢固附着或结合，形成了一层致密的络合结构，从而使漆膜牢固地附着在钢铁表面，获得更好的硬度、强度更大，附着力更好尤其具有优异的防腐性能持久性。
具体实施时，所述组分B可参考采用以下几个配方，表中的百分比均为质量百分比：
以上组分B也是需要按照对应的配方预先配制好备用。
另一方面，为更好地获得上述水性环氧防腐涂料，本发明还提供一种上述水性环氧防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：分别制备组分A和组分B，将制备好的组分A与组分B以1：2~3的重量比混合而获得水性环氧防腐涂料成品。
其中，所述组分A的制备过程如下：按照配方的质量百分比含量，将水性润湿分散剂滴加到水性环氧树脂乳液中，再加入占去离子水总质量的5～10%的去离子水加入到分散缸中，在400～600rmp的转速下搅拌分散10~15min，再将硅酸钾、硅酸锂逐渐加入到分散缸中，然后加入剩下的去离子水组分，在600～800rmp的转速下搅拌20～30min，用90~100目的滤网过滤后，即得到水性环氧硅酸盐溶液。
所述组分B的制备过程如下：按照配方的质量百分比含量依次将锌粉、金刚砂、防锈颜料、填料加入干粉搅拌器中，在300～500rmp的转速下搅拌分散15~20min，即得到干粉混合物。
在实施时，所述组分A和组分B进行混合时，将组分B（干粉混合物）逐渐加入搅拌中的组分A（水性环氧硅酸盐溶液）里，边搅边加添加，避免粉体结块沉底，直到其彻底混合均匀，然后，用40-80目滤网过滤后，即得到水性环氧防腐涂料。一般是在施工现场才进行所述混合的步骤，以便混合好后即马上进行喷涂作业。
本发明的水性环氧防腐涂料具有以下有益效果：
1.绿色环保，VOC含量极低，无毒无味，储存、运输及施工过程安全无污染，VOCs含量低于50g/L，远低于HJ2537-2014《环境标志产品技术要求水性涂料》要求的80g/L，符合国家绿色建筑要求。
2.防腐性能突出，涂层使用寿命ISO12944标准：C3～C4腐蚀环境条件下，涂层使用寿命达到设计寿命的要求的最大的环保化。钢铁构件防腐蚀性规范对保证建筑物内人的生命安全和财产安全是极为重要的，产品标准状态下，符合GB50212－2002《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》、JG/T224-2007《建筑用钢结构防腐涂料》、JT/T695-2007《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》、JG/T3042-1997《环氧涂层钢筋》等防腐标准。
3.抗黄变、耐老化性、耐候性优良，本发明的水性环氧防腐涂料，抗紫外线能力强，耐大气老化；涂层耐油、水等中性腐蚀介质，具有优异的耐老化性、耐温差性、耐盐碱盐雾性和高硬度等特点，协同其他组分，可以实现涂膜具有优异的超耐候性，耐腐蚀性、耐热性和优越的自清洁功能，成为长效免维护外用涂料和高性能防腐涂料。
4.施工性好，本发明产品具有在有尖锐边缘高收缩性的特性，使用过程中无挥发物，可广泛适用于高强钢构连接面的防腐，不仅具有很高的抗滑移系数，而且耐腐蚀性强，对于钢构件表面的切割、电焊缝等尖锐边缘圆角部位、点寒风、铆钉接缝、跳焊部位等表面施工时，不仅生产效率高，涂层附着力好，还能有效控制膜厚，是节能环保的好办法，可以实现在各种形状材质表面以滚涂、淋涂、喷涂、刮涂、刷涂、浸涂的施工。
5.抗沾污性好，产品标准状态下，涂膜的抗沾污、抗化学品性好，膜层具有独特的致密度，保证了良好的耐化学品性。有效实现对被涂覆材质形成具有封闭性强、防腐蚀、耐磨刮、耐酸碱、抗冲击，阻燃防火的有效保护等性能都能胜出一筹，尤其可抵抗空气中的污染，如：酸雨、烟雾、粉尘、海边的盐碱等物质侵蚀。
6.防止基材变形，本发明产品标准状态下，能有效防止基材变形和破裂。在户外自然环境中，五金钢构制品要受到紫外线、可见光、氧气和化学物质和微生物的侵蚀，由于昼夜的温差变化，户外基材会发生热胀冷缩等形变，本发明产品具有保持基材尺寸及外形稳定性和耐久性的特点，本发明产品形成的涂料膜层对基材有相当程度的保护性，可以有效延长基材的使用寿命，并且能长久的保持。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。
Claims (10)
1.一种水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述涂料包括在使用时才予以混合的组分A与组分B，且组分A和组分B的重量比为1：2~3，其中，所述组分A以质量百分比计包括：水性环氧树脂乳液30～40%、硅酸钾18～25%、硅酸锂18～25%、水性润湿分散剂1%～3%及去离子水15%～25%；组分B以质量百分比计包括：锌粉80～90%、金刚砂5～10%、填料0～5%及防锈颜料5%～10%。
2.如权利要求1所述的水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述水性环氧树脂乳液为水性聚氧乙烯接枝环氧树脂乳液或聚氧丙烯链端的环氧树脂乳液中的一种或其组合。
3.如权利要求1所述的水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述硅酸钾粒径为5.0μm～6.3μm；所述硅酸锂为多聚硅酸锂且粒径为4.8μm～9.6μm。
4.如权利要求1所述的水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述水性润湿分散剂为六偏磷酸钠类润湿剂；所述去离子水为去除杂质的自来水。
5.如权利要求1所述的水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述锌粉中金属锌含量大于95%，细度为325目～625目。
6.如权利要求1所述的水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述金刚砂细度目数为60～150目。
7.如权利要求1所述的水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述填料为硅灰石粉、高岭土、云母粉的一种或几种。
8.如权利要求1所述的水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述防锈颜料为安息香酸锌、磷钼酸锌或磷酸钛的一种或几种。
9.一种水性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
分别制备组分A和组分B；以及
将制备好的组分A与组分B以1：2~3的重量比混合而获得水性环氧防腐涂料成品；
其中，所述组分A的制备过程如下：按照配方的质量百分比含量，将水性润湿分散剂滴加到水性环氧树脂乳液中，再加入占去离子水总质量的5～10%的去离子水加入到分散缸中，在400～600rmp的转速下搅拌分散10~15min，再将硅酸钾、硅酸锂逐渐加入到分散缸中，然后加入剩下的去离子水组分，在600～800rmp的转速下搅拌20～30min，用90~100目的滤网过滤后，即得到水性环氧硅酸盐溶液；
所述组分B的制备过程如下：按照配方的质量百分比含量依次将锌粉、金刚砂、防锈颜料、填料加入干粉搅拌器中，在300～500rmp的转速下搅拌分散15~20min，即得到干粉混合物。
10.如权利要求9所述的水性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述组分A和组分B进行混合时，将组分B逐渐加入搅拌中的组分A里，边搅边加添加，避免粉体结块沉底，直到其彻底混合均匀，然后，用40-80目滤网过滤后，即得到水性环氧防腐涂料。
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