CN106543898A - 一种汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车底盘用单组分水性环氧酯防腐底漆，包括如下重量百分比的组分：水性环氧酯树脂：20％～30％；颜料：2％～45％；防锈颜料：0％～15％；填料：0％～17％；中和剂：0.5％～2.0％；润湿分散剂：0％～3.0％；消泡剂：0.05％～0.5％；水性催干剂0.1％～1.0％；流平剂0.1％～0.5％；增稠剂：0.1％～0.5％；去离子水：20％～40％。本发明还提供上述防腐底漆的制备方法。本发明的防腐底漆的各项指标均达到溶剂型汽车底盘防腐底漆的水平，完全可以取代溶剂型汽车底盘防腐底漆，其干燥速度快、储存稳定性好、耐水性和防腐性能优异、自交联性好、使用安全且原料来源广泛，成本低，便于大规模推广应用。

Description

一种汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆及其制备方法。

背景技术

汽车底盘是汽车使用过程中需要经受最复杂、最恶劣环境的部件之一。从新车下线出厂到报废，底盘一直承受着支撑车身的使命，经历着高速转动的车轮卷起的砂石的撞击，面临着雨、雪、泥浆等的侵蚀，还会遇到坎坷路面的擦伤和破坏。这些恶劣的使用条件对仅仅做过简单防腐处理的底盘钢板是难以承受的。随着国内汽车保有量越来越大，对汽车底盘起防腐作用的防腐底漆的发展潜力巨大，其经济效益相当可观。

目前，市场上的汽车底盘防腐底漆多以溶剂型为主，这些汽车底盘防腐底漆含有较高的挥发性有机化合物(VOC)，对环境污染较大，回收利用有限，不仅造成资源浪费，而且对人们的身体健康造成危害，不符合环保的要求。要降低汽车底盘防腐底漆在生产和涂装时的VOC排放，就必须采用环保型涂料，其中水性涂料以水代替有机溶剂，在生产和施工过程中有机溶剂的挥发量大为减少，是环保涂料的一个重要发展方向。

在汽车底盘防腐底漆的诸多品种之中，环氧酯防腐底漆占有较大比例。环氧酯防腐底漆是由环氧酯树脂、体质颜料、防锈颜料、助剂、催干剂和有机溶剂组成。环氧酯防腐底漆属于环氧防腐涂料系列产品，它主要用于冶金、车辆、集装箱以及钢结构防腐，是优良的防腐底漆，也是目前环氧树脂涂料中产量最大的一种。

将环氧酯树脂水性化并制备环保、防腐性能优异的水性环氧酯防腐底漆已经受到颇多的注意，但进展不大。直至今日，关于水性环氧酯及以它为基料的防腐底漆的专利只是寥寥几篇，用于汽车底盘的水性环氧酯防腐底漆的专利几乎没有。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆，克服了现有技术中溶剂型防腐底漆的诸多缺陷，具有优良的防腐性能和积极的环保效应。

本发明的第二个目的是提供所述汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆的制备方法，

本发明的第三个目的是提供一种水性环氧酯树脂的制备方法，

本发明的第四个目的是提供一种所述的水性环氧酯树脂的制备方法制备的水性环氧酯树脂。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆，所述防腐底漆包括如下重量百分比的组份：

水性环氧酯树脂：20％～30％；

颜料：2％～45％；

防锈颜料：0％～15％；

填料：0％～17％；

中和剂：0.5％～2.0％；

润湿分散剂：0％～3.0％；

消泡剂：0.05％～0.5％；

水性催干剂0.1％～1.0％；

流平剂0.1％～0.5％；

增稠剂：0.1％～0.5％；

去离子水：20％～40％；

其中：所述水性环氧酯树脂由含不饱和脂肪酸成分的丙烯酸树脂与酸值为5～10mg KOH/g低酸值的环氧酯树脂通过酯化反应而得。

根据本发明，所述的颜料选自氧化铁红、氧化铁黑、钛白粉、炭黑、酞菁蓝和氧化铁黄中的一种或几种；所述的防锈颜料选自磷酸锌、改性磷酸锌、三聚磷酸铝和磷钼酸锌中的一种或几种；所述的填料选自滑石粉、沉淀硫酸钡、云母粉和石英粉中的一种或几种；所述的中和剂选自三乙胺、氨水(25重量％)、N,N-二甲基乙醇胺、二乙胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或几种。

根据本发明，所述的润湿分散剂选自德国毕克化学公司出品的BYK-190、BYK-180、BYK-192、Borchers公司出品的Borchi Gen 0650和Cognis公司出品的Hydropalat 535N中的一种或几种；所述的消泡剂选自德国毕克化学公司出品的BYK-022、BYK-024、Borchers公司出品的Borchers AF 0671和迪高化学公司出品的Tego Foamex810中的一种或几种；所述的水性催干剂选自OMG公司出品的Octa Soligen Zirconium 10aqua、Octa Soligen Zinc10aqua、Octa Soligen Cobalt 7aqua、Octa Soligen 421aqua、Borchers Dry 0347aqua、Octa Soligen 123aqua和上海长风助剂厂出品的HLD 061中的一种或几种；所述的流平剂选自Borchers公司出品的Borchi Gol LA232、罗门哈斯公司出品的RM-2020和德国毕克化学公司出品的BYK-333和BYK-345中的一种或几种；所述的增稠剂选自德谦公司出品的WT-202、WT-204、美国海名斯公司出品的Rheolate 255、罗门哈斯公司出品的RM-8W和Borchers公司出品的Borchi Gel 0434中的一种或几种。

根据本发明，所述的含不饱和脂肪酸成分的丙烯酸树脂由30％～50％重量百分比的不饱和脂肪酸、10％～30％重量百分比的甲基丙烯酸和30％～50％重量百分比的(甲基)丙烯酸酯或乙烯基单体，在引发剂的存在下聚合而成。

根据本发明，所述的不饱和脂肪酸选自亚油酸、豆油酸、亚麻油酸、桐亚油酸、脱水蓖麻油酸、蓖麻油酸、松香酸和妥尔油酸中的一种或几种；所述的(甲基)丙烯酸酯或乙烯基单体选自丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸正辛酯、苯乙烯和乙烯基甲苯中的一种或几种。

根据本发明，所述的低酸值的环氧酯树脂由40％～50％重量百分比的不饱和脂肪酸和50％～60％重量百分比的环氧树脂通过酯化反应而得到。

根据本发明，所述的水性环氧酯树脂由丙烯酸树脂与环氧酯树脂按1:3～1:1固体重量份进行酯化反应，酸值合格后，用助溶剂稀释而得到，其固体重量百分含量为70％～75％，酸值为20～50mg KOH/g。

所述的汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆的制备方法，包括以下步骤：

(1)在分散釜中加入配方量的去离子水，开动搅拌；

(2)在搅拌情况下，依次加入配方量的中和剂、润湿分散剂和消泡剂；

(3)在搅拌情况下，慢慢加入配方量的水性环氧酯树脂，使之稀释成均匀的乳液；

(4)在搅拌情况下，慢慢加入配方量的颜料、防锈颜料和填料，搅拌均匀后，用砂磨机进行研磨，直至细度小于30微米，转移至调漆釜中；

(5)在搅拌情况下，依次向调漆釜中加入配方量的水性催干剂、流平剂和增稠剂；

(6)检验pH值和粘度，调整pH值为7.5～8.5，T-4杯粘度为60～100秒；

(7)用120目的滤网过滤，包装，即得到汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆。

所述的水性环氧酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

1)制备一种含不饱和脂肪酸成分的丙烯酸树脂；

2)制备一种低酸值的环氧酯树脂，其酸值为5～10mg KOH/g；

3)将步骤1)的丙烯酸树脂与步骤2)的环氧酯树脂进行酯化反应，随后用助溶剂稀释，得到水性环氧酯树脂。

所述的水性环氧酯树脂的制备方法制备的水性环氧酯树脂。

与现有技术相比，本发明的汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆具有以下优点：

(1)干燥速度快。水性环氧酯树脂中大量引入干性植物油和高碘值的不饱和脂肪酸，使树脂中含有大量的不饱和双键，极大地提高了漆膜的干燥速度；同时，通过引入丙烯酸酯链段，提高了树脂的玻璃化转变温度(Tg)，也有效提高了漆膜的干燥速度。

(2)储存稳定性好。该水性环氧酯树脂的乳胶粒径很小，只有100nm左右，同时，由于耐水解的丙烯酸酯链段对易发生水解的环氧酯链段具有包覆作用，这样的结构使树脂具有很好的耐水解性和储存稳定性，配制的防腐底漆的储存稳定性也相当好。

(3)耐水性和防腐性能优异。该水性环氧酯树脂中大量的不饱和双键，可进行氧化交联，具有很好的自交联性，在提高漆膜干燥速度的同时，提高漆膜的交联密度，从而提高水性环氧酯树脂的耐水性和防腐性能；该树脂的酸值较低，乳胶粒粒径小，漆膜致密，使得漆膜具有很好的耐水性和防腐性；树脂的机械稳定性好，可以与颜填料直接砂磨，减少润湿分散剂的用量，进一步提高漆膜的耐水性和防腐性。

(4)自交联性好。脂肪酸直接接枝到环氧树脂主链上，它不会消耗植物油或脂肪酸上的不饱和双键，使该水性环氧酯的漆膜具有很好的自交联性；采用“牛眼”结构的水性催干剂，降低催干剂由于在储存过程中由于水解而造成的漆膜失干，进一步提高漆膜的自交联性。

(5)使用安全。本防腐底漆以水为稀释剂，不含苯类等有害溶剂，配以无毒高效的防锈颜料，因此，该防腐底漆无毒、不燃，对环境无污染，对施工人员身体健康无害，既改善施工环境，又避免火灾隐患。

(6)该水性汽车底盘防腐底漆的各项指标均已达到溶剂型汽车底盘防腐底漆的水平，完全可以取代溶剂型汽车底盘防腐底漆。该防腐底漆原料来源广泛，成本低，便于大规模推广应用。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

以下实施例中所使用的润湿分散剂选自下列商品中的一种或多种：

德国毕克化学公司出品的BYK-190、BYK-180、BYK-192；

Borchers公司出品的Borchi Gen 0650；和

Cognis公司出品的Hydropalat 535N。

消泡剂选自下列商品中的一种或多种：

德国毕克化学公司出品的BYK-022、BYK-024；

Borchers公司出品的Borchers AF 0671；和

迪高化学公司出品的Tego Foamex810。

水性催干剂选自下列商品中的一种或多种：

OMG公司出品的Octa Soligen Zirconium 10aqua、Octa Soligen Zinc 10aqua、Octa Soligen Cobalt 7aqua、Octa Soligen 421aqua、Borchers Dry 0347aqua、OctaSoligen 123aqua；和上海长风助剂厂出品的HLD 061。

流平剂选自下列商品中的一种或多种：

Borchers公司出品的Borchi Gol LA 232；

罗门哈斯公司出品的RM-2020；和

德国毕克化学公司出品的BYK-333和BYK-345。

增稠剂选自下列商品中的一种或多种：

德谦公司出品的WT-202、WT-204；

美国海名斯公司出品的Rheolate 255；

罗门哈斯公司出品的RM-8W；和

Borchers公司出品的Borchi Gel 0434。

用于制备环氧酯树脂B的环氧树脂选自下列商品中的一种或多种：

上海新华树脂厂的E-12、E-20、E-42、E-44、E-51，

上海树脂厂有限公司的F-51、F-46、F-44，

无锡树脂厂的E-31、E-39-D；和

江苏三木集团的E-03、E-06。

本发明中的其他原材料及设备均为市售。

实施例1、制备丙烯酸树脂

按表1所示的配方，将不饱和脂肪酸装入反应瓶中，在搅拌状态下逐渐升温至140℃～145℃，经5～8h连续均匀滴加单体混合物，滴加完毕后，在140℃～145℃保温3～4小时，至转化率为98％以上，以固含量为证。得到丙烯酸树脂A1-A4。丙烯酸树脂A1-A4的配方和酸值列于表1中。

表1丙烯酸树脂A1-A4的配方和酸值

实施例2、制备环氧酯树脂

按表2的配方，取40％～50％重量百分比的不饱和脂肪酸和50％～60％重量百分比的环氧树脂在190℃～200℃温度下进行酯化反应，得到酸值为5～10mg KOH/g的环氧酯树脂B1-B4。

表2环氧酯树脂B1-B4的配方和酸值

实施例3、制备水性环氧酯树脂

根据表3中配方，将实施例1制备的丙烯酸树脂A1-A4分别加入到实施例2制备的环氧酯树脂B1-B4中，并保持在190～200℃下进行酯化反应，直至最终酸值为20～50mg KOH/g为止，最后用助溶剂乙二醇丁醚稀释至固体重量百分含量为70～75％，即得到水性环氧酯树脂。

表3水性环氧酯树脂的配方和酸值

实施例4-7、制备汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆

(一)、实施例4-7的汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆配方如表4所示。

表4汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆配方

(二)、汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆的制备方法

根据表4的配方，汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆的具体制备方法如下：

(1)在分散釜中加入配方量的去离子水，开动搅拌；

(2)在搅拌情况下，依次加入配方量的中和剂、润湿分散剂和消泡剂；

(3)在搅拌情况下，慢慢加入配方量的水性环氧酯树脂，使之稀释成均匀的乳液；

(4)在搅拌情况下，慢慢加入配方量的颜料、防锈颜料和填料，搅拌均匀后，用砂磨机进行研磨，直至细度小于30微米，转移至调漆釜中；

(5)在搅拌情况下，依次向调漆釜中加入配方量的水性催干剂、流平剂和增稠剂；

(6)检验pH值和粘度，调整pH值为7.5～8.5，T-4杯粘度为60～100秒；

(7)用120目的滤网过滤，包装，即得到汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆。实施例8、防腐漆性能检测

对本发明实施例4-7制备的汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆进行性能测试，结果如表5所示。

表5汽车底盘用单组份水性环氧酯防腐底漆的性能指标

由表5的结果可以看出，本发明的水性环氧酯防腐底漆的各项指标均已达到溶剂型汽车底盘防腐底漆的水平，完全可以取代溶剂型汽车底盘防腐底漆。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种汽车底盘用单组分水性环氧酯防腐底漆，其特征在于，所述防腐底漆包括如下重量百分比的组分：

水性环氧酯树脂：20％～30％；

颜料：2％～45％；

防锈颜料：0％～15％；

填料：0％～17％；

中和剂：0.5％～2.0％；

润湿分散剂：0％～3.0％；

消泡剂：0.05％～0.5％；

水性催干剂0.1％～1.0％；

流平剂0.1％～0.5％；

增稠剂：0.1％～0.5％；

去离子水：20％～40％；

其中：所述水性环氧酯树脂由含不饱和脂肪酸成分的丙烯酸树脂与酸值为5～10mgKOH/g低酸值的环氧酯树脂通过酯化反应而得。

2.根据权利要求1所述的汽车底盘用单组分水性环氧酯防腐底漆，其特征在于，所述的颜料选自氧化铁红、氧化铁黑、钛白粉、炭黑、酞菁蓝和氧化铁黄中的一种或几种；所述的防锈颜料选自磷酸锌、改性磷酸锌、三聚磷酸铝和磷钼酸锌中的一种或几种；所述的填料选自滑石粉、沉淀硫酸钡、云母粉和石英粉中的一种或几种；所述的中和剂选自三乙胺、氨水(25重量％)、N,N-二甲基乙醇胺、二乙胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的汽车底盘用单组分水性环氧酯防腐底漆，其特征在于，所述的润湿分散剂选自德国毕克化学公司出品的BYK-190、BYK-180、BYK-192、Borchers公司出品的Borchi Gen 0650和Cognis公司出品的Hydropalat 535N中的一种或几种；所述的消泡剂选自德国毕克化学公司出品的BYK-022、BYK-024、Borchers公司出品的Borchers AF 0671和迪高化学公司出品的Tego Foamex810中的一种或几种；所述的水性催干剂选自OMG公司出品的Octa Soligen Zirconium 10aqua、Octa Soligen Zinc 10aqua、Octa SoligenCobalt 7aqua、Octa Soligen 421aqua、Borchers Dry0347aqua、Octa Soligen 123aqua和上海长风助剂厂出品的HLD 061中的一种或几种；所述的流平剂选自Borchers公司出品的Borchi Gol LA 232、罗门哈斯公司出品的RM-2020和德国毕克化学公司出品的BYK-333和BYK-345中的一种或几种；所述的增稠剂选自德谦公司出品的WT-202、WT-204、美国海名斯公司出品的Rheolate 255、罗门哈斯公司出品的RM-8W和Borchers公司出品的Borchi Gel0434中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的汽车底盘用单组分水性环氧酯防腐底漆，其特征在于，所述的含不饱和脂肪酸成分的丙烯酸树脂由30％～50％重量百分比的不饱和脂肪酸、10％～30％重量百分比的甲基丙烯酸和30％～50％重量百分比的(甲基)丙烯酸酯或乙烯基单体，在引发剂的存在下聚合而成。

5.根据权利要求4所述的汽车底盘用单组分水性环氧酯防腐底漆，其特征在于，所述的不饱和脂肪酸选自亚油酸、豆油酸、亚麻油酸、桐亚油酸、脱水蓖麻油酸、蓖麻油酸、松香酸和妥尔油酸中的一种或几种；所述的(甲基)丙烯酸酯或乙烯基单体选自丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙基己酯、甲基丙烯酸正辛酯、苯乙烯和乙烯基甲苯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的汽车底盘用单组分水性环氧酯防腐底漆，其特征在于，所述的低酸值的环氧酯树脂由40％～50％重量百分比的不饱和脂肪酸和50％～60％重量百分比的环氧树脂通过酯化反应而得到。

7.根据权利要求1所述的汽车底盘用单组分水性环氧酯防腐底漆，其特征在于，所述的水性环氧酯树脂由丙烯酸树脂与环氧酯树脂按1:3～1:1固体重量份进行酯化反应，酸值合格后，用助溶剂稀释而得到，其固体重量百分含量为70～75％，酸值为20～50mg KOH/g。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的汽车底盘用单组分水性环氧酯防腐底漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在分散釜中加入配方量的去离子水，开动搅拌；

(2)在搅拌情况下，依次加入配方量的中和剂、润湿分散剂和消泡剂；

(3)在搅拌情况下，慢慢加入配方量的水性环氧酯树脂，使之稀释成均匀的乳液；

(4)在搅拌情况下，慢慢加入配方量的颜料、防锈颜料和填料，搅拌均匀后，用砂磨机进行研磨，直至细度小于30微米，转移至调漆釜中；

(5)在搅拌情况下，依次向调漆釜中加入配方量的水性催干剂、流平剂和增稠剂；

(6)检验pH值和粘度，调整pH值为7.5～8.5，T-4杯粘度为60～100秒；

(7)用120目的滤网过滤，包装，即得到汽车底盘用单组分水性环氧酯防腐底漆。

9.一种权利要求1所述的水性环氧酯树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备一种含不饱和脂肪酸成分的丙烯酸树脂；

2)制备一种低酸值的环氧酯树脂，其酸值为5～10mg KOH/g；

3)将步骤1)的丙烯酸树脂与步骤2)的环氧酯树脂进行酯化反应，随后用助溶剂稀释，得到水性环氧酯树脂。

10.一种权利要求9所述的水性环氧酯树脂的制备方法制备的水性环氧酯树脂。