CN105949981B - 一种水性冷喷锌涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性冷喷锌涂料及其制备方法。该涂料包括以下材料：水性环氧改性聚氨酯树脂10‑12wt％，气相二氧化硅0.1‑0.2wt％，水性锌粉80‑86wt％，水性缓蚀剂1‑3wt％，水3‑5wt％。本发明还公开了该涂料的制备方法：将水性环氧改性聚氨酯树脂、水性缓蚀剂、水和气相二氧化硅按照配方比例加入反应釜搅拌均匀，然后缓慢加入水性锌粉继续搅拌，过滤即得到产品。该涂料具有超强的防腐能力、单组份包装、干膜锌含量高达92％以上的特点，该涂料的制备方法简单可控、能耗低。
Description
技术领域
本发明属于钢结构重防腐涂料技术领域，具体涉及一种水性冷喷锌涂料及其制备方法。
背景技术
户外钢构材料包含大型工程机械、桥梁、公共设施等，上述钢构材料由于金属腐蚀产生巨大的经济损失，涂料体系是一种常用的钢结构防腐蚀方法。传统的户外钢构材料用涂料均为溶剂型产品，VOC(挥发性有机物)含量高，在制造、施工、干燥、固化成膜过程中，向空气中散发出的VOC对环境污染严重。2015年2月1号开始，含量高于420g/L(含)的涂料国家将开始征收4％的消费税，所以涂料行业必须朝着无公害、无污染、节能环保、高效经济的方向发展。
水性涂料就是一种低VOC、节能环保、高效经济且性能优异的涂料品种。虽然目前水性钢构防腐涂料品种较多，但是大多数产品防锈能力差，户外一两年就出现严重锈蚀。现有技术中，水性富锌类涂料一般要三组分包装——树脂一组份、固化剂一组份、锌粉一组份，使用时需要现场搅拌，施工非常麻烦。如中国专利(申请号：2015105806790)公开了一种水性环氧富锌底漆，该底漆为两组分包装，组份Ⅰ为锌粉体系，组分Ⅱ为环氧-有机硅树脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散体树脂体系，树脂体系中需要添加了多种添加剂增加锌粉在树脂体系中的分散性和稳定性，并且该底漆还用到有机挥发的醚作为助溶剂，对环境不友好。因此，开发一种使用便捷、操作简单、安全无毒、相关性能指标优异的单组份包装的水性冷喷锌涂料是一个亟待解决的问题。
发明内容
发明目的：针对现有技术中水性工业漆防腐性能差、施工繁琐的缺陷，本发明提供一种高含量锌粉能够直接加入到水性树脂体系并保持长期的稳定性，防锈能力优异的单组份包装水性冷喷锌涂料。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种水性冷喷锌涂料，包括以下材料：
水性环氧改性聚氨酯树脂10-12wt％，
气相二氧化硅0.1-0.2wt％，
水性锌粉80-86wt％，
水性缓蚀剂1-3wt％，
水3-5wt％。
作为优选，所述涂料包括以下材料：
水性环氧改性聚氨酯树脂10-11wt％，
气相二氧化硅0.1-0.2wt％，
水性锌粉84-86wt％，
水性缓蚀剂1-2wt％，
水3-4wt％。
作为优选，所述水性锌粉为有机硅树脂包覆的锌粉，锌粉含量为98.9wt％。将锌粉表面包覆一层有机硅树脂，可以增加水性锌粉与水性环氧改性聚氨酯树脂以及其他组分的相容性，不容易发生相分离，使得涂料的机械性能得到极大改善。
作为优选，所述水性环氧改性聚氨酯树脂在使用时pH控制在7-8，其中，所述水性环氧改性聚氨酯树脂不包括环氧-有机硅树脂改性的聚氨酯-丙烯酸。pH在7-8之间，可以减缓锌粉与水的反应，锌粉可以与酸性或者碱性物质反应，所以水性环氧改性聚氨酯树脂在使用时pH需严格控制。本发明的水性环氧改性聚氨酯树脂对涂料可以提供出色的附着力，耐盐雾性能和柔韧性。
作为优选，所述水性缓蚀剂为超支化多羟基聚合物。
作为优选，所述超支化多羟基聚合物为聚酰胺树状分子。
本发明进一步提出了上述水性冷喷锌涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水性环氧改性聚氨酯树脂、水性缓蚀剂、水和气相二氧化硅按照配方比例加入反应釜中，开动搅拌机搅拌均匀；
向步骤(1)搅拌均匀后的混合物中边低速搅拌边缓慢加入水性锌粉，然后提升转速继续搅拌30min，采用200目滤网过滤包装，即制得所述水性冷喷锌涂料。
进一步地，步骤(1)中搅拌机的搅拌转速800r/min、搅拌时间为20min。
进一步地，在步骤(2)中低速搅拌的转速为200r/min，水性锌粉的加入速率为50kg/min，水性锌粉全部加完以后提升转速至800r/min。
本发明中气相二氧化硅用作防沉剂，用于防止体系结块沉降，增加涂料的储藏稳定性，气相二氧化硅的粒径尺寸0.1um。本发明的水性缓蚀剂不同于传统的防锈颜料，采用超支化多羟基化合物作为水性缓蚀剂，该缓蚀剂可以实现对锌粉的表面包覆，可很好地阻止锌粉的析氢反应，保持锌粉活性。
本发明为单组份包装，锌粉可以直接加入水性树脂体系并保持长期的稳定性，且能保持锌粉的还原性，目前传统的水性富锌类涂料还不能做到锌粉加到水性树脂体系。单组份包装体系使得涂料不受贮存期和活化期的限值。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的水性冷喷锌涂料及其制备方法具有以下优点：
(1)本发明的水性冷喷锌涂料具有超强的防锈性能，可耐盐雾2000h以上，附着力优，拉开法测试附着力在5MPa以上；干膜锌含量92％以上，阴极保护和自封闭屏障式保护双重保护方式合二为一，防腐能力长效；单组份包装，现场施工无需再配料，相比传统富锌涂料施工方便，以水为分散介质，不含有机助熔剂，是一种环境友好型涂料；
(2)本发明的涂料对施工环境条件不苛刻，重涂性好，维修更新容易，对热喷锌、镀锌层有良好的的修复能力，室温下即可实现喷涂锌防护层，因而不会产生热镀锌引起的形变问题，无尺寸外形限制，并可与多种涂料配套使用；
(3)本发明涂料的制备方法简单可控，能耗低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步解释说明。因理解的是，下述实施例是为了更好的解释本发明，而不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
水性冷喷锌涂料的制备方法，包括以下步骤：
称取水性环氧改性聚氨酯树脂12kg，气相二氧化硅0.2kg，聚酰胺树状分子1kg，水3kg，加入至反应釜中，开动搅拌机以800r/min转速搅拌20min，然后在200r/min的转速下以50kg/min的速率缓慢加入84kg水性锌粉，加完后提升转速至800r/min继续搅拌30min，采用200目滤网过滤包装，即制得所述水性冷喷锌涂料。
实施例2
水性冷喷锌涂料的制备方法，包括以下步骤：
称取水性环氧改性聚氨酯树脂10kg，气相二氧化硅0.1kg，聚酰胺树状分子1.0kg，水3kg，加入至反应釜中，开动搅拌机以800r/min转速搅拌20min，然后在200r/min的转速下以50kg/min的速率缓慢加入86kg水性锌粉，加完后提升转速至800r/min继续搅拌30min，采用200目滤网过滤包装，即制得所述水性冷喷锌涂料。
实施例3
水性冷喷锌涂料的制备方法，包括以下步骤：
称取水性环氧改性聚氨酯树脂10kg，气相二氧化硅0.1kg，聚酰胺树状分子2kg，水4kg，加入至反应釜中，开动搅拌机以800r/min转速搅拌20min，然后在200r/min的转速下以50kg/min的速率缓慢加入84kg水性锌粉，加完后提升转速至800r/min继续搅拌30min，采用200目滤网过滤包装，即制得所述水性冷喷锌涂料。
对比例1
基本操作条件同实施例1，不同之处在于缓蚀剂被同等重量的磷酸锌所替代。
对比例2
基本操作条件同实施例1，不同之处在于水性环氧改性聚氨酯树脂采用热塑性丙烯酸树脂。
对上述实施例1-3和对比例1-2所得到的涂料性能进行对比，结果如表1所示。
从表1中可以看出，采用本发明的制备方法制备得到的涂料防腐蚀性能、附着力和耐冲击性能优异。其中实施例1与对比例1相比，本发明的涂料防腐性能大大优于对比例1，这是因为对比例1中的磷酸锌无法包覆锌粉，而实施例1中锌的表面可以被超支化多羟基化合物包覆，从而抑制锌粉的析氢反应，保持锌粉活性，提高涂料的防腐性能。实施例1与对比例2相比，对比例2采用传统的热塑性树脂，在没有助溶剂、分散剂等添加剂存在下，锌粉无法很好地分散在树脂体系内，从而造成涂料的涂层开裂与剥落。
以上实施例只是对本发明的技术构思起到说明示例作用，并不能以此限制本发明的保护范围，本领域技术人员在不脱离本发明技术方案的精神和范围内，进行修改和等同替换，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种水性冷喷锌涂料，其特征在于：所述涂料包括以下材料：
水性环氧改性聚氨酯树脂 10-12wt％，
气相二氧化硅 0.1-0.2wt％，
水性锌粉 80-86wt％，
水性缓蚀剂 1-3wt％，
水3-5wt％，所述水性锌粉为有机硅树脂包覆的锌粉，锌粉含量为98.9wt％，所述水性环氧改性聚氨酯树脂在使用时pH控制在7-8，其中，所述水性环氧改性聚氨酯树脂不包括环氧-有机硅树脂改性的聚氨酯-丙烯酸，所述水性缓蚀剂为超支化多羟基聚合物。
2.根据权利要求1所述的水性冷喷锌涂料，其特征在于：所述涂料包括以下材料：
水性环氧改性聚氨酯树脂 10-11wt％，
气相二氧化硅 0.1-0.2wt％，
水性锌粉 84-86wt％，
水性缓蚀剂 1-2wt％，
水 3-4wt％。
3.根据权利要求1所述的水性冷喷锌涂料，其特征在于：所述超支化多羟基聚合物为聚酰胺树状分子。
4.一种如权利要求1所述的水性冷喷锌涂料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
(1)将水性环氧改性聚氨酯树脂、水性缓蚀剂、水和气相二氧化硅按照配方比例加入反应釜中，开动搅拌机搅拌均匀；
(2)向步骤(1)搅拌均匀后的混合物中边低速搅拌边缓慢加入水性锌粉，然后提升转速继续搅拌30min，采用200目滤网过滤包装，即制得所述水性冷喷锌涂料。
5.根据权利要求4所述的水性冷喷锌涂料的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中所述搅拌机的搅拌转速800r/min、搅拌时间为20min。
6.根据权利要求4所述的水性冷喷锌涂料的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中低速搅拌的转速为200r/min，水性锌粉的加入速率为50kg/min，水性锌粉全部加完以后提升转速至800r/min。
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