CN107892861A - 一种应用于钢材的外用水性中间漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种应用于钢材的外用水性中间漆及其制备方法，外用水性中间漆包含如下重量份数的组分：混合物100份和水性胺基固化剂10～30份，所述混合物由环氧分散液、环氧树脂溶液、聚合物的水溶液、疏水性液态碳氢化合物、聚醚乳液、乙二醇醚、颜料、硫酸钡填料、硅酸镁填料、微珠和水组成。本发明外用水性中间漆的VOC低于85g/lt，其不仅是水性，还能用水稀释，干燥快，适合喷涂，或用滚筒滚涂、刷子涂刷；具有很强的粘附力；加入的微珠能得到较好的耐磨性；防腐性能高。本发明中采用的大多数组分都溶于水，对环境无害。

Description

一种应用于钢材的外用水性中间漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料制备领域，特别涉及一种应用于钢材的外用水性中间漆。
背景技术
钢材是用于建造诸如桥梁、集装箱、钢箱、钢管等的材料，需要在其内，外面涂装高标准的涂漆系统，以保护钢材免于生锈。大多数的重防腐系统的外用中间漆是一种环氧/胺基型，具有较高的VOC(挥发性有机化合物含量)。对于该种中间漆的喷涂应用，也必须添加有机溶剂，以降低其粘度。
所有这些各种有机溶剂都可能污染空气、水，并且易燃、有害。在喷涂应用领域，VOC的总含量可达到400g/ltr或更多。该种用于重防腐系统的中间漆是基于环氧固体型，并且用胺基类固化剂固化。两种产品都溶于各种挥发性有机溶剂中，但不溶于水。
传统的水性环氧涂漆在重防腐系统领域是没有应用的，其耐磨性和可弯曲性不够强大。
发明内容
本发明针对重防腐防护的外用水性和水稀释环氧中间漆的不足，提供一种应用于钢材的外用水性中间漆及其制备方法。
本发明一方面提供了一种应用于钢材的外用水性中间漆，其包含以下组分：混合物和水性胺基固化剂，所述混合物由环氧分散液、环氧树脂溶液、聚合物的水溶液、疏水性液态碳氢化合物、聚醚乳液、乙二醇醚、颜料、硫酸钡填料、硅酸镁填料、微珠和水组成。所述环氧树脂溶液中的环氧当量为450～850g/mol，所述环氧分散液中的环氧当量为450～850g/mol，所述水性胺基固化剂的胺基活泼氢当量为200～300g/mol。环氧当量是指含有一当量环氧基的环氧树脂克数，单位为克/当量。胺基活泼氢当量为胺当量，是化学物质胺含有活泼氢数目的一种量度，是胺的分子量除以其含有的活泼氢个数的商。环氧树脂溶液和水性胺基固化剂使水性中间漆具有足够的硬度和一定的柔韧性以及耐候性。聚合物水溶液用于脱去体系中的气泡。水性中间漆在制备过程中受搅拌等工序的影响，或者在刷涂过程中，难免混入气泡，采用聚合物水溶液可将其中的气泡快速消除，避免其影响产品的性能发挥。为了使水性中间漆在高湿度环境下保护金属不受到损害，本发明在配方中有一些疏水成分使中间漆在高湿度环境中抵御水分对金属的侵蚀，疏水成分例如疏水性液态碳氢化合物。为了使疏水性液态碳氢化合物在一个水性或水稀释的配方稳定混合，在环氧树脂溶液中有高含量的环氧树脂并加入少量的乙二醇醚作为溶剂，这种溶剂可以用水稀释，同时对疏水性液态碳氢化合物有亲和力。基于这种亲和力，就可以把疏水性的碳氢化合物加入到水性产品中，并获得稳定的混合，且疏水性液态化合物不会对环氧树脂和水性胺基固化剂之间的反应产生影响。
水性中间漆的各组分的重量份数如下：混合物为100份，水性胺基固化剂为10～30份。在该重量份数的配比下，水性中间漆能发挥优异的性能效果。
进一步地，所述混合液由以下重量份数的组分组成：环氧分散液25～60份，环氧树脂溶液5～20份，聚合物的水溶液0.1～1.5份，疏水性液态碳氢化合物1.0～15份，聚醚乳液0.1～1.5份，乙二醇醚0.1～5.0份，颜料10～25份，硫酸钡填料5～20份，硅酸镁填料1.0～10份，微珠2.0～15份，水0.0～5.0份。疏水性液态碳氢化合物在1.0～15.0份最合适，如果含量低于1.0份，在面对高湿度环境时，防腐蚀效果差；如果超过15.0份，将会影响水性中间漆的干燥时间、硬度以及与水的稀释，使水性中间漆干燥时间变长、硬度降低，与水稀释更加困难，从而提高了对混合设备的要求，增加了生产成本。疏水性液态碳氢化合物在该用量范围内，水性中间漆的硬度、柔韧性和干燥时间不变。以上各组分在上述用量范围内互相配合，才可使水性中间漆发挥最佳的性能效果。该水性中间漆含有不同的填料和颜料，适合重腐防护。环氧分散液在底漆上具有很强的粘附力。加入微珠能得到较好的耐磨性，其防腐性能非常高。
进一步地，所述水性胺基固化剂由以下重量份数的组分组成：脂肪胺25～60份，乙二醇醚5～20份，水35～55份。在水性胺基固化剂中，主组分为脂肪胺，乙二醇醚和水作为稀释剂，乙二醇醚的稀释效果较强，和水搭配使用，使乙二醇醚缓慢并充分地发挥其稀释作用。水性胺基固化剂使水性中间漆既有足够的硬度，又具备柔韧性、耐候性。
在一个优选的实施例中，混合物中各组分的重量份数如下：环氧分散液35.0份，环氧树脂溶液15.0份，聚合物水溶液1.0份，疏水性液态碳氢化合物1.0份，聚醚乳液1.0份，乙二醇醚1.0份，颜料20.0份，硫酸钡填料11.0份，硅酸镁填料5.0份，微珠8.0份，水2.0份；水性胺固化剂中各组分的重量份数如下：脂肪胺49.0份，乙二醇醚11.0份，水40.0份。
优选地，所述聚合物水溶液的聚合物为聚丙烯酸钠，有机改性聚丙烯酸脂、改性脂肪酸衍生物、聚合物水溶液中的一种或几种。有机改性聚丙烯酸酯，包括有机硅改性聚丙烯酸酯、有机氟改性聚丙烯酸酯、聚氨酯改性聚丙烯酸酯和环氧树脂改性聚丙烯酸酯。
为了提高水性中间漆的流平性，所述聚醚乳液为有机金属改性硅氧烷、聚醚硅氧烷共聚物、脱气聚合物、有机聚合物无硅中的一种或几种。聚醚乳液一方面能够降低水性中间漆的表面张力，使其快速流平，另一方面消除水性中间漆中混入的气泡。
优选地，所述乙二醇醚为二丙二醇甲醚、丁基乙二醇、丙基乙二醇、二丙二醇丁醚、丙烯乙二醇-n-丁醚中的一种或几种。
优选地，所述颜料为二氧化钛、二氧化钛改性锆、铝后续处理的二氧化钛、硅后续处理的二氧化钛、有机聚合物后续处理的二氧化钛中的一种或几种。
优选地，所述硫酸钡填料为天然硫酸钡颗粒大小≤5μm和/或合成硫酸钡颗粒大小≤5μm。所述硅酸镁填料为滑石粉颗粒大小≤5μm。所述水为去除矿物质的水。所述微珠为陶瓷颗粒大小≤5μm和/或玻璃颗粒大小≤5μm，用于增强中层漆的耐磨性。
优选地，所述水性胺固化剂中的乙二醇醚为二丙二醇甲醚、丙烯乙二醇、丙烯乙二醇-n-丁醚中的一种或几种。
本发明的中间漆部分原料来源如下：
原料 供应商
有机金属改性硅氧烷 江苏三木化工股份有限公司
环氧分散液 佛山市高明同德化工有限公司
环氧树脂溶液 佛山市高明同德化工有限公司
疏水性液态碳氢化合物 南京古田化工有限公司
脂肪胺 广州骏能化工有限公司
有机改性聚丙烯酸酯 新秀化学(烟台)有限公司
改性脂肪酸衍生物 山东玖胜生物
聚醚硅氧烷共聚物 江苏三木化工股份有限公司
脱气聚合物 江苏三木化工股份有限公司
有机聚合物无硅 江苏三木化工股份有限公司
丙烯乙二醇-n-丁醚 江苏怡达化学股份有限公司
二氧化钛改性锆 杜邦(中国)研发管理有限公司
铝后续处理的二氧化钛 杜邦(中国)研发管理有限公司
硅后续处理的二氧化钛 杜邦(中国)研发管理有限公司
有机聚合物后续处理的二氧化钛 杜邦(中国)研发管理有限公司
本发明另一方面还提供了一种应用于钢材的外用水性中间漆的制备方法，其包括如下步骤：
(1)混合物的制备
先将环氧分散液注入到容器中，然后添加环氧树脂溶液，搅拌速度为200～300r/min，接着添加聚合物的水溶液，搅拌速度为300～400r/min，再添加疏水性液态碳氢化合物，搅拌速度为300～400r/min；添加聚醚乳液，搅拌速度为200～300r/min，分散3～4min；添加乙二醇醚，搅拌速度为300～400r/min。在添加乙二醇醚前，按1:1的比例将乙二醇醚与水混合；添加颜料，搅拌速度为300～400r/min，分散5～10min；添加硫酸钡的填料，搅拌速度为300～400r/min，分散5～10min；添加硅酸镁的填料，搅拌速度为300～400r/min，分散5～10min；将混合物以600～800r/min的速度分散30～40min得到混合物；控制好颗粒大小，必须≤35μm；
(2)水性胺基固化剂的制备
先将脂肪胺加入到另一容器中；然后添加乙二醇醚，搅拌速度为200～300r/min，搅拌3～4分钟；最后添加水，搅拌速度为200～300r/min，搅拌5～10分钟；
最后将这两部分送检，包装，使用时再进行混合。
上述应用于钢材的外用水性中间漆应用前钢材必须经过喷砂处理。钢材喷砂应达到瑞典标准Sa2.5。
本发明的有益效果是：
(1)本发明降低了VOC(有机溶剂含量)，VOC低于85g/lt，它不仅仅是水性，而且能用水稀释，干燥快，适合喷涂，或用滚筒滚涂、刷子涂刷。在制备过程中用到的工具和设备也可用水冲洗。
(2)环氧分散液在中间漆上具有很强的粘附力。加入微珠能得到较好的耐磨性。与环氧树脂溶液混合在一起，其防腐性能非常高。
(3)本发明中采用的大多数组分都溶于水，对环境无害。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
应用于钢材的外用水性中间漆，其包含以下重量份数的组分：混合物为100份，水性胺固化剂为10份。
混合物中环氧分散液35.0份，环氧树脂溶液15.0份，聚丙烯酸钠1.0份，疏水性液态碳氢化合物1.0份，有机金属改性硅氧烷1.0份，二丙二醇甲醚1.0份，二氧化钛20.0份，硫酸钡填料11.0份，硅酸镁填料5.0份，陶瓷微珠8.0份，水2.0份；水性胺固化剂中各组分的重量份数如下：脂肪胺49.0份，二丙二醇甲醚11.0份，水40.0份。
实施例2
应用于钢材的外用水性中间漆，其包含以下重量份数的组分：混合物为100份，水性胺固化剂为10份。
混合物中环氧分散液25.0份，环氧树脂溶液15.0份，聚丙烯酸钠1.0份，疏水性液态碳氢化合物1.0份，有机金属改性硅氧烷1.0份，二丙二醇甲醚1.0份，二氧化钛20.0份，硫酸钡填料11.0份，硅酸镁填料5.0份，陶瓷微珠8.0份，水2.0份；水性胺固化剂中各组分的重量份数如下：脂肪胺49.0份，二丙二醇甲醚11.0份，水40.0份。
实施例3
应用于钢材的外用水性中间漆，其包含以下重量份数的组分：混合物为100份，水性胺固化剂为10份。
混合物中环氧分散液65.0份，环氧树脂溶液15.0份，聚丙烯酸钠1.0份，疏水性液态碳氢化合物1.0份，有机金属改性硅氧烷1.0份，二丙二醇甲醚1.0份，二氧化钛20.0份，硫酸钡填料11.0份，硅酸镁填料5.0份，陶瓷微珠8.0份，水2.0份；水性胺固化剂中各组分的重量份数如下：脂肪胺49.0份，二丙二醇甲醚11.0份，水40.0份。
实施例4
应用于钢材的外用水性中间漆，其包含以下重量份数的组分：混合物为100份，水性胺固化剂为10份。
混合物中环氧分散液35.0份，环氧树脂溶液15.0份，聚丙烯酸钠1.0份，疏水性液态碳氢化合物15份，有机金属改性硅氧烷1.0份，二丙二醇甲醚1.0份，二氧化钛20.0份，硫酸钡填料11.0份，硅酸镁填料5.0份，陶瓷微珠8.0份，水2.0份；水性胺固化剂中各组分的重量份数如下：脂肪胺49.0份，二丙二醇甲醚11.0份，水40.0份。
实施例5
应用于钢材的外用水性中间漆，其包含以下重量份数的组分：混合物为100份，水性胺固化剂为10份。
混合物中环氧分散液35.0份，环氧树脂溶液15.0份，聚丙烯酸钠1.0份，疏水性液态碳氢化合物1.0份，有机金属改性硅氧烷1.0份，二丙二醇甲醚1.0份，二氧化钛20.0份，硫酸钡填料11.0份，硅酸镁填料5.0份，陶瓷微珠15份，水2.0份；水性胺固化剂中各组分的重量份数如下：脂肪胺49.0份，二丙二醇甲醚11.0份，水40.0份。
实施例6
应用于钢材的外用水性中间漆，其包含以下重量份数的组分：混合物为100份，水性胺固化剂为10份。
混合物中环氧分散液35.0份，环氧树脂溶液15.0份，聚丙烯酸钠1.0份，疏水性液态碳氢化合物1.0份，有机金属改性硅氧烷1.0份，二丙二醇甲醚1.0份，二氧化钛20.0份，硫酸钡填料11.0份，硅酸镁填料5.0份，陶瓷微珠8.0份，水2.0份；水性胺固化剂中各组分的重量份数如下：脂肪胺40.0份，二丙二醇甲醚20.0份，水40.0份。
实施例7
应用于钢材的外用水性中间漆，其包含以下重量份数的组分：混合物为100份，水性胺固化剂为10份。
混合物中环氧分散液35.0份，环氧树脂溶液15.0份，聚丙烯酸钠1.0份，疏水性液态碳氢化合物1.0份，有机金属改性硅氧烷1.0份，二丙二醇甲醚1.0份，二氧化钛20.0份，硫酸钡填料11.0份，硅酸镁填料5.0份，陶瓷微珠8.0份，水2.0份；水性胺固化剂中各组分的重量份数如下：脂肪胺60.0份，二丙二醇甲醚5.0份，水35.0份。
将上述实施例制备的产品进行性能测定，将检测数据列出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (10)

1.一种应用于钢材的外用水性中间漆，其特征在于，包含如下重量份数的组分：混合物100份和水性胺基固化剂10～30份，所述混合物由环氧分散液、环氧树脂溶液、聚合物的水溶液、疏水性液态碳氢化合物、聚醚乳液、乙二醇醚、颜料、硫酸钡填料、硅酸镁填料、微珠和水组成。
2.如权利要求1所述的应用于钢材的外用水性中间漆，其特征在于，所述混合物中各组分的重量份数如下：环氧分散液25～60份，环氧树脂溶液5～20份，聚合物的水溶液0.1～1.5份，疏水性液态碳氢化合物1.0～15份，聚醚乳液0.1～1.5份，乙二醇醚0.1～5.0份，颜料10～25份，硫酸钡填料5～20份，硅酸镁填料1.0～10份，微珠2.0～15份，水0.0～5.0份。
3.如权利要求2所述的应用于钢材的外用水性中间漆，其特征在于，所述混合物中各组分的重量份数如下：环氧分散液35.0份，环氧树脂溶液15.0份，聚合物水溶液1.0份，疏水性液态碳氢化合物1.0份，聚醚乳液1.0份，乙二醇醚1.0份，颜料20.0份，硫酸钡填料11.0份，硅酸镁填料5.0份，微珠8.0份，水2.0份。
4.如权利要求1所述的应用于钢材的外用水性中间漆，其特征在于，所述环氧树脂溶液中的环氧当量为450～850g/mol，所述环氧分散液中的环氧当量为450～850g/mol，所述水性胺基固化剂的胺基活泼氢当量为200～300g/mol。
5.如权利要求1所述的应用于钢材的外用水性中间漆，其特征在于，所述水性胺基固化剂由以下重量份数的组分组成：脂肪胺25～60份，乙二醇醚5～20份，水35～55份。
6.如权利要求5所述的应用于钢材的外用水性中间漆，其特征在于，所述水性胺基固化剂中各组分的重量份数如下：脂肪胺49.0份，乙二醇醚11.0份，水40.0份。
7.如权利要求1所述的应用于钢材的外用水性中间漆，其特征在于，所述聚合物水溶液的聚合物为聚丙烯酸钠，有机改性聚丙烯酸脂、改性脂肪酸衍生物、聚合物水溶液中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的应用于钢材的外用水性中间漆，其特征在于，所述聚醚乳液为有机金属改性硅氧烷、聚醚硅氧烷共聚物、脱气聚合物、有机聚合物无硅中的一种或几种。
9.如权利要求1所述的应用于钢材的外用水性中间漆，其特征在于，所述微珠为陶瓷颗粒，直径≤5μm；和/或玻璃颗粒，直径≤5μm。
10.如权利要求1～9中的任一项所述的应用于钢材的外用水性中间漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)混合物的制备
先将环氧分散液注入到容器中，然后添加环氧树脂溶液，搅拌速度为200～300r/min，接着添加聚合物的水溶液，搅拌速度为300～400r/min，再添加含有疏水基团的液体疏水性液态碳氢化合物，搅拌速度为300～400r/min；添加聚醚乳液，搅拌速度为200～300r/min，分散3～4min；添加乙二醇醚，搅拌速度为300～400r/min。在添加乙二醇醚前，按1:1的比例将乙二醇醚与水混合；添加颜料，搅拌速度为300～400r/min，分散5～10min；添加硫酸钡的填料，搅拌速度为300～400r/min，分散5～10min；添加硅酸镁的填料，搅拌速度为300～400r/min，分散5～10min；最后以600～800r/min的速度分散30～40min得到混合物；控制好颗粒大小，直径≤35μm；
(2)水性胺基固化剂的制备
先将脂肪胺加入到另一容器中；然后添加乙二醇醚，搅拌速度为200～300r/min，搅拌3～4分钟；最后添加水，搅拌速度为200～300r/min，搅拌5～10分钟，得到水性胺基固化剂。
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