CN106318131A - 一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环氧底漆，特别是指一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆及其制备方法，包括甲组分：环氧树脂A 6‑13份、环氧树脂B 8‑18份、消泡剂0.3‑1.0份、氨基硅烷偶联剂0.4‑1.0份、润湿分散剂0.6‑1.5份、防锈颜料15‑25份、填料20‑35份、触变剂0.5‑1.5份、有机溶剂5‑9份；乙组分：环氧改性聚酰胺C 9‑13份、环氧改性聚酰胺D 7‑10份。与现有技术相比，本发明提供的一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆通过采用氨基硅烷偶联剂改性环氧树脂，合理复配改性聚酰胺固化剂以及优化溶剂体系，解决了防腐涂层在光滑表面附着力差的问题。

Description

一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环氧底漆，特别是指一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆及其制备方法。

背景技术

为了确保涂膜与被涂物之间有良好的结合力，涂料在施工前必须先对被涂的金属表面进行严格的前处理，包括简单的溶剂清洗、手工和动力工具打磨、喷砂等方法。其中采用喷砂处理可提高金属表面的粗糙度，试验表明经过喷砂的金属表面其粗糙度R值可达到6-8之间，粗糙的表面可以大幅增加涂料与基材间的实际接触面积并取得锚固效果，增强涂层的附着力。然而当底材的表面处理的状况达不到预期要求时，要使涂料与底材获得良好的附着力并不容易。依据ISO12944的推荐和行业内整体涂装情况来看，传统的环氧底漆对于表面处理等级较高(Sa2.5以上)的喷砂面有优异的附着力和防腐性能，但是对于某些无法进行喷砂处理的光滑金属零部件加工面，或者某些优质合金钢表面会出现附着不良的问题，严重时会出现大面积涂层脱落现象。造成这一现象的原因主要有：

(1)机加工面过于光滑(粗糙度R值仅在2-3之间)，造成涂料与基材之间的实际接触面积较小，涂层的锚固点减少，并且机加工表面存在油污，难以除去，油污的存在降低了基材的表面能，从而影响附着力。

(2)硬质合金钢中添加了Cr、Mo等金属，使金属表面形成致密的钝化膜，提高金属的耐蚀性能。然而钝化膜的存在降低了基材的表面能，影响涂层的附着力。

针对上述的技术问题，现有的一种方案是在涂装底漆之前先用磷化法对表面进行前处理，即将金属表面与含有磷酸二氢盐的酸性溶液接触，通过电化学反应使金属表面生成一层稳定的磷化膜，该膜层本身有防腐能力，且能提高后续涂层的附着力。文献：《磷化底漆在金属零部件加工面上的应用》，报道了磷化底漆+聚氨酯面漆、磷化底漆+环氧底漆两种配套体系，均能解决加工面涂装附着力差的问题。中国发明专利CN102794257公开了一种不锈钢材质水性涂料涂装工艺，先喷涂磷化底漆为过渡涂层，再喷涂水性涂料，涂层有较好的附着力。但该方法会增加一道施工程序，提高了施工成本，且磷化废液会造成环境污染。

另一种提高附着力的方法是直接将附着力促进剂以助剂形式直接添加到涂料中。附着力促进剂种类较多，其选择可根据底材的种类选用不同的类型，对于碳钢或合金钢表面，一般选用含有机官能团的硅烷偶联剂。文献《有机硅附着力促进剂开发与应用的进展》报道了几种硅烷偶联剂对涂层附着力的影响，试验表明直接将硅烷偶联剂作为助剂进行添加，对附着力的提升幅度较小，如添加了1wt％的n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的环氧涂料附着力仅提升了6％，效果较好的硅烷偶联剂对附着力的提升效果也仅在15％以内(拉拔法)。

发明内容

本发明的主要目的即在于克服现有技术的缺点，提供一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆及其制备方法，可作为底漆直接涂装在光滑的碳钢或某些合金钢的表面，具有良好的附着力和优异的耐腐蚀性能，可快速干燥，对不同的配套面漆，如环氧、醇酸、聚氨酯、氟碳等体系均有很好的相容性。

本发明采用如下的技术方案：

一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆，由如下重量份的原料制成：

甲组分：环氧树脂A 6-13份、环氧树脂B 8-18份、消泡剂0.3-1.0份、氨基硅烷偶联剂0.4-1.0份、润湿分散剂0.6-1.5份、防锈颜料15-25份、填料20-35份、触变剂0.5-1.5份、有机溶剂5-9份，其中环氧树脂A的环氧值为0.14-0.25，环氧树脂B的环氧值为0.42-0.55；

乙组分：环氧改性聚酰胺C 9-13份、环氧改性聚酰胺D 7-10份，其中环氧改性聚酰胺C的胺值介于50-90之间、活泼氢当量介于380-450之间，环氧改性聚酰胺D的胺值介于300-450之间，活泼氢当量介于90-125之间。

所述环氧树脂A与环氧树脂B的重量配比为0.7-1:1，所述环氧改性聚酰胺C与环氧改性聚酰胺D的重量配比为1-1.4:1。

所述消泡剂为市售的用于环氧体系的常规消泡剂，可进一步优选为选自BYK-A530、BYK-392、BYK-066N中的一种。

所述氨基硅烷偶联剂为市售的含氨基的硅烷偶联剂，可进一步优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

所述润湿分散剂为大分子有机硅改性聚丙烯酸酯、丙烯酸嵌段共聚物或聚酯改性共聚物，可进一步优选自BYK-110、BYK-161、BYK-220S、BYK-3550、EFKA-4310中的一种或多种。

所述防锈颜料为市售常规的无机环保防锈颜料，可进一步优选自WD-D型复合铁钛粉、氧化铁红类、磷酸锌、三聚磷酸铝中的至少一种。

所述填料为市售的常规涂料填料，例如但不限于：碳酸盐类、硅酸盐类、沉淀硫酸钡、绢云母粉、滑石粉等。

所述触变剂为常用的涂料触变剂，可进一步优选自气相二氧化硅、聚酰胺蜡中的至少一种。

所述有机溶剂为市售常规的环氧类涂料稀释剂，可进一步优选自二甲苯、异丙醇、正丁醇、甲基异丁基酮、丙二醇甲醚中的至少一种。

上述环氧防腐底漆的制备方法，其中：

甲组分：在分散罐中加入稀释剂，将环氧树脂A、环氧树脂B、氨基硅烷偶联剂加入到分散罐中并搅拌均匀，搅拌线速度为3-10m/s，搅拌10-20min后，升温至70-75℃，并保温25-35min，得到改性环氧树脂；待混合料降至室温(10-40℃)时向其中加入润湿分散剂、消泡剂，搅拌均匀，搅拌线速度为3-10m/s，搅拌时间10-20min；将防锈颜料、填料触变剂加入到分散罐中，高速分散，直至检测细度到80μm以下，边搅拌边加入有机溶剂，调节黏度、检验、过滤得甲组分；

乙组分：将环氧改性聚酰胺C与环氧改性聚酰胺D混合后加入分散罐中，以线速度为9-12m/s高速搅拌，分散均匀即得乙组分。

本发明的一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆包括主漆甲组分和固化剂乙组分两部分，其中主漆成膜物采用改性环氧树脂，通过试验确定了最佳改性工艺。环氧树脂为环氧树脂A和环氧树脂B以合理比例复配。环氧树脂因含有大量羟基可与金属间形成氢键，本身具有很好的附着力。本发明进一步采用氨基硅烷偶联剂对其改性，使其分子链上含大量乙氧基，涂装后在极少量水的存在下水解为-SiOH，在涂层固化后和金属表面的极性基团形成结合力很强的共价键，增大涂层在金属表面的粘附力。

本发明采用不同分子量的两种改性聚酰胺化合物C和D配合作为固化剂，聚酰胺分子中含有氨基，富有极性，对金属表面有很好的粘接力。相对于传统的聚酰胺固化剂，本发明使用的一种聚酰胺采用环氧基团进行改性，与环氧树脂有更好的相容性，有效降低混合黏度，使涂料更易于渗透到金属表面。

本发明调整混合溶剂的溶解度参数，使溶剂体系对加工面残存的油脂的溶解性提高，使油脂成为漆膜的一部分，消除机加工面影响附着力的不稳定因素。

本发明通过上述各措施的协同作用，有效提升环氧防腐底漆在光滑金属面的附着力。使用本发明提供的产品，只需要简单地清洗除去被涂物表面的污染物，再进行涂装，即能取得优良的附着效果。

本发明一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆通过采用硅烷偶联剂改性环氧树脂、合理复配改性聚酰胺固化剂，以及优化溶剂体系，解决防腐涂层在光滑表面附着力差的问题。本发明提供的涂层即使在光滑的金属基材表面也有优良的附着力，最高可达9.5MPa以上；本发明生产的漆膜结构致密，耐腐蚀性能强，具备很好的柔韧性和抗冲击性能；与现有技术相比，本发明提供的产品生产成本较低，施工工艺简单。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不是限制本发明的范围。

表1为提供的3个实施例和1个对比例。

表1实施例

实施例1-3中甲组分的制备按本发明提供的制备工艺流程进行，其具体的制备工艺如下：在分散罐中加入稀释剂，将环氧树脂E20、环氧树脂E51、氨基硅烷偶联剂加入到分散罐中并搅拌均匀，搅拌线速度为3-10m/s，搅拌10-20min后，升温至70-75℃，并保温25-35min，得到改性环氧树脂；待混合料降至室温时向其中加入润湿分散剂、消泡剂，搅拌均匀，搅拌线速度为3-10m/s，搅拌时间10-20min；将防锈颜料、填料、触变剂加入到分散罐中，高速分散，线速度为9-12m/s，直至检测细度到80μm以下，边搅拌边加入有机溶剂，调节黏度、检验、过滤得甲组分；

而对比例中甲组分采用常规的涂料制备工艺进行，常规的制备工艺具体如下：

按照甲组分中的重量份将环氧树脂E51、E20、消泡剂BYK-A530、分散剂BYK-110、氨基硅烷偶联剂依次加入到分散罐中，常温下搅拌10-20min，然后加入颜料、填料、触变剂，高速分散直至检测细度到80μm以下。最后边搅拌边向上述混合料中加入少量混合有机溶剂，调至所需黏度。检验、过滤，即制得涂料的甲组份。

相对于常规的甲组分制备工艺，发明提供的甲组分制备工艺区别点在于在预分散过程中首先采用硅烷偶联剂对环氧树脂进行适当改性，通过试验确定最佳的改性工艺以及两种环氧树脂的最佳比例，使得环氧涂层的在光滑机加工表面的附着力得到大幅提升。达到该技术效果的原理是：改性后环氧树脂的分子链上含大量乙氧基，涂装后在极少量水的存在下水解为-SiOH，在涂层固化后和金属表面的极性基团形成结合力很强的共价键，增大涂层在金属表面的粘附力。

将实施例1-3和对比例中的甲、乙组分按5.5-6:1重量份混合后涂装于光滑的碳钢基材表面，按相关标准进行性能测试，其测试结果与市售的某外资品牌的低表面处理涂料涂装后性能对比如表2所示。

表2实施例性能测试结果

由表2可以看出，对比例与实施例的配方相同，仅制备工艺不同，从性能测试结果可以看出，对比例的附着力数值低于实施例，说明采用本发明中所述制备工艺的必要性。另外，还测试了某外资品牌环氧低表面处理涂料的相关性能，其附着力明显低于实施例，此外其在光滑表面涂装后的耐盐雾性能也较差。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆，其特征在于由如下重量份的原料制成：

甲组分：环氧树脂A 6-13份、环氧树脂B 8-18份、消泡剂0.3-1.0份、氨基硅烷偶联剂0.4-1.0份、润湿分散剂0.6-1.5份、防锈颜料15-25份、填料20-35份、触变剂0.5-1.5份、有机溶剂5-9份，其中环氧树脂A的环氧值为0.14-0.25，环氧树脂B的环氧值为0.42-0.55；

乙组分：环氧改性聚酰胺C 9-13份、环氧改性聚酰胺D 7-10份，其中环氧改性聚酰胺C的胺值介于50-90之间、活泼氢当量介于380-450之间，环氧改性聚酰胺D的胺值介于300-450之间，活泼氢当量介于90-125之间。

2.如权利要求1所述的一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆，其特征在于：所述环氧树脂A与环氧树脂B的重量配比为0.7-1:1，所述环氧改性聚酰胺C与环氧改性聚酰胺D的重量配比为1-1.4:1。

3.如权利要求1所述的一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆，其特征在于：所述消泡剂选自BYK-A530、BYK-392、BYK-066N中的一种。

4.如权利要求1所述的一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆，其特征在于：所述氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

5.如权利要求1所述的一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆，其特征在于：所述润湿分散剂为大分子有机硅改性聚丙烯酸酯、丙烯酸嵌段共聚物或聚酯改性共聚物。

6.如权利要求1所述的一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆，其特征在于：所述防锈颜料选自WD-D型复合铁钛粉、氧化铁红类、磷酸锌、三聚磷酸铝中的至少一种。

7.如权利要求1所述的一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆，其特征在于：所述填料选自碳酸盐类、硅酸盐类、沉淀硫酸钡、绢云母粉、滑石粉中的至少一种。

8.如权利要求1所述的一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆，其特征在于：所述触变剂选自气相二氧化硅、聚酰胺蜡中的至少一种。

9.如权利要求1所述的一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆，其特征在于：所述有机溶剂选自二甲苯、异丙醇、正丁醇、甲基异丁基酮、丙二醇甲醚中的至少一种。

10.权利要求1至9任一种用于光滑金属表面的环氧防腐底漆的制备方法，其特征在于：

甲组分：在分散罐中加入稀释剂，将环氧树脂A、环氧树脂B、氨基硅烷偶联剂加入到分散罐中并搅拌均匀，搅拌线速度为3-10m/s，搅拌10-20min后，升温至70-75℃，并保温25-35min，得到改性环氧树脂；待混合料降至室温时向其中加入润湿分散剂、消泡剂，搅拌均匀，搅拌线速度为3-10m/s，搅拌时间10-20min；将防锈颜料、填料、触变剂加入到分散罐中，以线速度为9-12m/s分散，直至检测细度到80μm以下，边搅拌边加入有机溶剂，调节黏度、检验、过滤得甲组分；

乙组分：将环氧改性聚酰胺C与环氧改性聚酰胺D混合后加入分散罐中，以线速度为9-12m/s搅拌，分散均匀即得乙组分。