CN109266177B - 一种水性环氧厚浆型防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性环氧厚浆型防腐涂料及其制备方法，所述涂料由由82‑85重量份的基体涂料，10‑12重量份的固化剂和5‑6重量份的去离子水组成；其制备方法包括以下步骤：（1）制备基体涂料；（2）制备水性纳米改性环氧树脂分散液；（3）调漆；（4）过筛。本发明优于一般性的水性环氧涂料，一次喷涂高膜厚，其中干膜可达到300um厚度,适用于对防腐要求高的钢构防腐体系,符合绿色环保要求，不含易燃易爆的有毒有害的溶剂，施工简单，效率高，可替代溶剂型环氧厚浆涂料，应用前景好。

Description

一种水性环氧厚浆型防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性环氧厚浆型防腐涂料及其制备方法，属于涂料领 域。

背景技术

在现阶段提倡环保节能的政策下，对污染企业是一种危机，对传统企 业是一种重压，对于研制环保涂料的厂家来说确是一种发展契机，迫使传 统企业转型，从危机中寻找机遇。在此契机中发展水性涂料是涂料制造业 的共识，因此水性涂料在各个领域的应用也逐步增多。水性环氧底漆是在 防腐领域应用较多，也是防腐性能较好的一种涂料。

由于大多水性漆固含低，一般一次成膜厚度约为60-80um，存在一次膜 厚过低，高膜厚涂装需要多次喷涂，造成损耗过高，喷涂效率过低。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种VOC含 量低，固化速度快,且一次成膜较厚的水性环氧厚浆型防腐涂料。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种水性环氧厚浆型防 腐涂料，由82-85重量份的基体涂料，10-12重量份的固化剂和5-6重量份 的去离子水组成；其中:

基体涂料由下列组分组成(按质量计):

水性环氧乳液为Araldite PZ 3961-1，490-550(g/当量)，固体含量为 53％±2，25℃粘度(cP)为400-750；无溶剂多元胺加成物为美国陶氏化 学D.E.H.804。

进一步地，纳米二氧化硅分散液为瓦克H-15水分散液，固体含量为 20％。纳米二氧化硅为非硅溶胶，半透明至乳白色悬浮液，具有高固含和低 粘度流动状态，应用于涂料中，提高涂膜耐磨性，消光，悬浮，增稠等特 殊功能。

进一步地，防锈颜料选自磷酸锌和三聚磷酸铝中的一种或其混合物A， 混合物A中磷酸锌和三聚磷酸铝的重量配比为1：1。磷酸锌作为防锈颜料， 在制备过程中，重金属可以减少到的20PPM以下，对皮肤无刺激，还有阻 燃效果，可以与三聚磷酸调配使用。

进一步地，颜料为炭黑，填料选自硫酸钡、长石粉中的一种或其混合 物B，混合物B中硫酸钡和长石粉的重量配比为3：1。硫酸钡在涂料中是 作为填料应用于涂料中，对提高涂漠的厚度，耐磨性，耐水性，耐热性， 表面硬度，耐冲击性等起着很重要的作用。

进一步地，助剂为分散剂、消泡剂、流变助剂、润湿流平剂、防闪锈 剂、增稠剂。

分散剂为含多个亲颜料基团的高分子量嵌段共聚物溶液，例如 BYK-190；消泡剂为有机硅类消泡剂，例如BYK-024；流变助剂为水合硅 酸镁，例如上海海逸科贸有限公司的S9；润湿流平剂为聚醚改性聚硅氧烷 共聚物，例如BYK-348；防闪锈为有机锌螯合物，例如美国瑞宝Raybo 60。

本发明还提供一种上述水性环氧厚浆型防腐涂料的制备方法，以水性 环氧乳液为主要成膜物质，三聚磷酸铝和磷酸锌为防锈颜料，加入少量助 剂和去离子水研磨分散，并加入无溶剂多元胺固化剂进行固化，得到涂料, 包括以下步骤：

(1)制备基体涂料:

步骤1、磨浆：

按质量比为去离子水:分散剂:消泡剂:炭黑:硫酸钡:磷酸锌:三聚磷酸 铝:水合硅酸镁＝12～18:1～2:0.1～0.2:0.2～0.5:8～15:6～10:4～6:0.5～1.5,选取去离 子水、分散剂、消泡剂、炭黑、硫酸钡、磷酸锌、三聚磷酸铝和水合硅酸 镁，备用；炭黑为涂料提供遮盖力，硫酸钡在涂料中是作为体质颜料应用 于涂料中，对提高涂漠的厚度，耐磨性，耐水性，耐热性，表面硬度，耐 冲击性等起着很重要的作用。三聚磷酸铝和磷酸锌增加涂料的防腐性。水 合硅酸镁为涂料提供流变性。

在干燥清洁的拉缸中投入去离子水和分散剂，启动搅拌机，调节搅拌 机转速为300～500r/min,搅拌3～5mins，待搅拌均匀后，依次加入消泡剂、 炭黑、硫酸钡、磷酸锌、三聚磷酸铝和水合硅酸镁，形成混合液A，此时调 整搅拌机转速至800r/min，搅拌15～25mins后，待混合液A搅拌均匀后， 倒入纳米砂磨机中打浆转速起始为1000r/min然后逐步调升至2000r/min， 控制好浆料温度，不得超过60℃，然后，进行循环研磨制得浆料，研磨浆 料细度至不超过25μm；转至步骤2；

在步骤1阶段,因为研磨阶段没有树脂，所以不用担心温度不稳定，造 成破乳现象

步骤2、制备水性纳米改性环氧树脂分散液：

按质量比为去离子水：纳米二氧化硅分散液：水性环氧树脂 ＝8～10:7.5～9.5:35～45，选取去离子水、纳米二氧化硅分散液和水性环氧树 脂，备用：

在干燥清洁的拉缸中投入去离子水和纳米二氧化硅分散液，启动搅拌 机，将转速设置为300～500r/min，搅拌5～10mins，再加入水性环氧树脂， 形成混合溶液B，即水性纳米改性环氧树脂分散液，搅拌均匀后备用；转至 步骤3；

步骤3、调漆：

按质量比为纳米改性水性环氧树脂分散液：消泡剂：流平剂：防闪锈 剂：聚氨酯增稠剂＝50～60:01～0.2:0.2～0.5:0.5～1:0.5～1，选取纳米改性水性环 氧树脂分散液、消泡剂、流平剂、防闪锈剂和聚氨酯增稠剂，备用：

将步骤1中制得的浆料投入清洁拉缸中，依次加入纳米改性水性环氧树脂 分散液、流平剂、防闪锈剂和聚氨酯增稠剂，其中消泡剂分两次加入,其中 2/3的消泡剂加入研磨料中，1/3的消泡剂在调漆时，或在调漆完成后加入， 此方法对生产有益,一、是研磨阶段，即在原料进行调整分散过程中加入， 这样在高速研磨状态下避免泡沫产生，起到抑泡、消泡作用。二、调漆阶 段加入是为了避免调漆搅拌过程中出现泡沫这时的消泡剂主要起抑泡和消 泡的作用，它还会抑制施工阶段泡沫的产生。

启动搅拌机，设置搅拌机转速为300～500r/min，速度不得过快，以防 乳液破乳以及机械卷入过多气泡进入漆浆中，搅拌30～60mins，待搅拌均匀 后，得到混合溶液C；转至步骤4：

步骤4、过筛：

将步骤3中得到的混合溶液C利用800～120目的筛网过滤，得到基体 涂料；

(2)制备固化剂：

按质量比为无溶剂多元胺加成物：去离子水＝75～85:15～25，选取无溶 剂多元胺加成物和去离子水，备用；

将无溶剂多元胺加成物和去离子水投入带有加热装置的容器中，边加 热边搅拌，控制温度为50～60℃，设置搅拌机转速为500～600r/min，持续时 间为30～50mins，待搅拌均匀后，停止加热，当温度冷却至30～40℃时，出 料包装，得到固化剂；

(3)制备水性环氧厚浆型涂料：

将上述制得的基体涂料和固化剂按照质量比为5～6:1选取备用，将基体 涂料和固化剂投入干燥清洁的拉缸中,按5～6：1混合均匀，熟化10～20mins， 即可进行涂装。

有益效果：本发明优于一般性的水性环氧涂料，为保证施工性能，需 要添加流变助剂，以增加涂料的触变性，提高其防沉性和抗流挂性，既可 保证贮存稳定性，又能改善施工性能。本发明选用改性纳米二氧化硅和水 合硅酸镁搭配使用。改性纳米二氧化硅和水合硅酸镁经过活化处理后，在 水中溶胀，通过边缘的羟基形成氢键，产生触变性，起到防沉抗流挂作用， 一次喷涂干膜可达到300um-500um厚度,适用于对防腐要求高的钢构防腐 体系,符合绿色环保要求，不含易燃易爆的有毒有害的溶剂，施工简单，效 率高，可替代溶剂型环氧厚浆涂料，应用前景好。本发明中研磨阶段不用 担心温度不稳定，造成破乳现象；并且本发明在节能上减少研磨工时及浆 料的损耗；生产配制成品漆简单易操作；

具体实施方式

下面对本发明作更进一步的说明。

实施例1

本发明提供一种水性环氧厚浆型防腐涂料，由82重量份的基体涂料， 12重量份的固化剂和6重量份的去离子水组成；其中:

基体涂料由下列组分组成(按质量计):

水性环氧乳液为Araldite PZ 3961-1，490-550(g/当量)，固体含量 为53％±2，25℃粘度(cP)为400-750；无溶剂多元胺加成物为美国陶氏 化学D.E.H.804。纳米二氧化硅分散液为瓦克H-15水分散液，固体含量为 20％。防锈颜料选自磷酸锌和三聚磷酸铝中的一种或其混合物A，混合物A 中磷酸锌和三聚磷酸铝的重量配比为1：1，颜料选择炭黑，填料选自硫酸 钡、长石粉中的一种或其混合物B，混合物B中硫酸钡和长石粉的重量配 比为3：1。分散剂为含多个亲颜料基团的高分子量嵌段共聚物溶液 BYK-190，消泡剂为有机硅类消泡剂，为BYK-024。流变助剂为水合硅酸 镁，此为上海海逸科贸有限公司的S9。润湿流平剂为聚醚改性聚硅氧烷共 聚物，为BYK-348。防闪锈为有机锌螯合物，为美国瑞宝Raybo 60。增稠 剂为聚氨酯缔合型增稠剂RHEOLATE CVS-11。

本发明还提供上述涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备基体涂料:

步骤1、磨浆：

按质量比为去离子水:分散剂:消泡剂:炭黑:硫酸钡:磷酸锌:三聚磷酸 铝:水合硅酸镁＝12～18:1～2:0.1～0.2:0.2～0.5:8～15:6～10:4～6:0.5～1.5,选取去离 子水、分散剂、消泡剂、炭黑、硫酸钡、磷酸锌、三聚磷酸铝和水合硅酸 镁，备用；炭黑为涂料提供遮盖力，硫酸钡在涂料中是作为填料应用于涂 料中，对提高涂漠的厚度，耐磨性，耐水性，耐热性，表面硬度，耐冲击 性等起着很重要的作用。三聚磷酸铝和磷酸锌增加涂料的防腐性。水合硅 酸镁为涂料提供流变性。

在干燥清洁的拉缸中投入去离子水和分散剂，启动搅拌机，调节搅拌 机转速为300～500r/min,搅拌3～5mins，待搅拌均匀后，依次加入消泡剂、 炭黑、硫酸钡、磷酸锌、三聚磷酸铝和水合硅酸镁，形成混合液A，此时调 整搅拌机转速至800r/min，搅拌15～25mins后，待混合液A搅拌均匀后， 倒入纳米砂磨机中打浆转速起始为1000r/min然后逐步调升至2000r/min， 控制好浆料温度，不得超过60℃，然后进行循环研磨制得浆料，研磨浆料 细度至不超过25μm；转至步骤2；

步骤2、制备水性纳米改性环氧树脂分散液：

按质量比为去离子水：纳米二氧化硅分散液：水性环氧树脂 ＝8～10:7.5～9.5:35～45，选取去离子水、纳米二氧化硅分散液和水性环氧树 脂，备用：

在干燥清洁的拉缸中投入去离子水和纳米二氧化硅分散液，启动搅拌 机，将转速设置为300～500r/min，搅拌5～10mins，再加入水性环氧树脂， 形成混合溶液B，即水性纳米改性环氧树脂分散液，搅拌均匀后备用；转至 步骤3；

步骤3、调漆：

按质量比为纳米改性水性环氧树脂分散液：消泡剂：流平剂：防闪锈 剂：聚氨酯增稠剂＝50～60:01～0.2:0.2～0.5:0.5～1:0.5～1，选取纳米改性水性环 氧树脂分散液、消泡剂、流平剂、防闪锈剂和聚氨酯增稠剂，备用：

将步骤1中制得的浆料投入清洁拉缸中，依次加入纳米改性水性环氧 树脂分散液、流平剂、防闪锈剂和聚氨酯增稠剂，其中消泡剂分两次加入 (2/3的消泡剂加入研磨料中，1/3在调漆时，或在调漆完成后加入)。启 动搅拌机，设置搅拌机转速为300～500r/min，速度不得过快，以防乳液破 乳以及机械卷入过多气泡进入漆浆中，搅拌30～60mins，待搅拌均匀后，得 到混合溶液C；转至步骤4：

步骤4、过筛：

将步骤3中得到的混合溶液C利用800～120目的筛网过滤，得到基体 涂料；

(2)制备固化剂：

按质量比为无溶剂多元胺加成物：去离子水＝75～85:15～25，选取无溶 剂多元胺加成物和去离子水，备用；

将无溶剂多元胺加成物和去离子水投入带有加热装置的容器中，边加 热边搅拌，控制温度为50～60℃，设置搅拌机转速为500～600r/min，持续时 间为30～50mins，待搅拌均匀后，停止加热，当温度冷却至30～40℃时，出 料包装，得到固化剂；

(3)制备水性环氧厚浆型涂料：

将上述制得的基体涂料和固化剂按照质量比为5～6:1选取备用，将基体 涂料和固化剂投入干燥清洁的拉缸中，按5～6:1混合均匀，熟化10～20mins， 即可进行涂装。

实施例2

基本操作条件同实施例1，所不同之处在于选用同等质量的滑石粉替代 硫酸钡。

实施例3

基本操作条件同实施例1，所不同之处在于选用同等质量的云母粉替代 硫酸钡。

实施例4

基本操作条件同实施例1，所不同之处在于选用同等质量的铁钛粉替代 磷酸锌。

实施例5

基本操作条件同实施例1，所不同之处在于选用同等质量的酚醛固化剂 替代无溶剂多元胺加成物。

用120#的线棒或喷涂方式分别将实施例1-4所制备的涂料直接涂覆在 经打磨彻底碳钢板和马口铁上。所有涂层在室温下干燥1周后进行性能测 试。实施例2-4所制备涂料的主要性能检测结果见表1。

表1实施例1-4所制备涂料的主要性能(请确认数据是否正确)

由上表可知：

实施例2、实施例3与实施例1分别对比发现，利用滑石粉或者云母粉 替代硫酸钡后，涂料的成膜厚度以及附着力都有显著下降；

实施例4与实施例1对比发现，利用铁钛粉替代磷酸锌后，其防锈性 能，包括耐酸性、耐湿热性、耐盐雾性都有显著下降；

实施例5与实施例1对比发现，利用酚醛类固化剂替代无溶剂多元胺 加成物，其不挥发物含量降低，VOC含量升高，可见无溶剂多元胺加成物 更加绿色环保。

综上，实施例1中的涂料无论是在涂料性能方面还是绿色环保方面都 有显著的优势。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技 术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换 或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种水性环氧厚浆型防腐涂料，其特征在于: 由82-85重量份的基体涂料，10-12重量份的固化剂和5-6重量份的去离子水组成；其中:

所述基体涂料由下列组分组成，按质量计:

水性环氧树脂 35-45份；

纳米二氧化硅分散液 7.5-9.5份；

防锈颜料 12-16份；

颜填料 8.7-17份；

各种助剂 2.4-4.9份；

去离子水 18-26份；

所述的固化剂由下列组分组成，按质量计：

无溶剂多元胺加成物 75-85份；

去离子水 15-25份；

所述纳米二氧化硅分散液为瓦克H-15水分散液，固体含量为20%；

所述防锈颜料为磷酸锌和三聚磷酸铝的混合物，磷酸锌和三聚磷酸铝的重量配比为1：1 ；

所述颜料为炭黑，所述填料为硫酸钡和长石粉的混合物，硫酸钡和长石粉的重量配比为3：1。

2.根据权利要求1所述的一种水性环氧厚浆型防腐涂料，其特征在于：所述助剂为分散剂、消泡剂、流变助剂、润湿流平剂、防闪锈剂和增稠剂。

3.根据权利要求2所述的一种水性环氧厚浆型防腐涂料，其特征在于：

所述分散剂为含多个亲颜料基团的高分子量嵌段共聚物溶液;

所述消泡剂为有机硅类消泡剂;

所述流变助剂为水合硅酸镁;

所述润湿流平剂为聚醚改性聚硅氧烷共聚物;

所述防闪锈剂 为有机锌螯合物；

所述增稠剂为聚氨酯缔合型增稠剂。

4.一种水性环氧厚浆型防腐涂料的制备方法, 其特征在于包括如下步骤:

(1)制备基体涂料:

步骤1、磨浆：

按质量比为去离子水:分散剂:消泡剂:炭黑:硫酸钡:磷酸锌:三聚磷酸铝:水合硅酸镁=12~18:1~2:0.1~0.2:0.2~0.5:8~15:6~10:4~6:0.5~1.5,选取去离子水、分散剂、消泡剂、炭黑、硫酸钡、磷酸锌、三聚磷酸铝和水合硅酸镁，备用；

在干燥清洁的拉缸中投入去离子水和分散剂，启动搅拌机，调节搅拌机转速为300~500r/min,搅拌3~5mins，待搅拌均匀后，依次加入消泡剂、炭黑、硫酸钡、磷酸锌、三聚磷酸铝和水合硅酸镁，形成混合液A，此时调整搅拌机转速至800r/min，搅拌15~25mins后，待混合液A搅拌均匀后，倒入纳米砂磨机中，然后进行循环研磨制得浆料，研磨浆料细度至≤25μm；转至步骤2；

步骤2、制备水性纳米改性环氧树脂分散液：

按质量比为去离子水：纳米二氧化硅分散液：水性环氧树脂=8~10:7.5~9.5:35~45，选取去离子水、纳米二氧化硅分散液和水性环氧树脂，备用：

在干燥清洁的拉缸中投入去离子水和纳米二氧化硅分散液，启动搅拌机，将转速设置为300~500r/min，搅拌5~10mins，再加入水性环氧树脂，形成混合溶液B，即水性纳米改性环氧树脂分散液，搅拌均匀后备用；转至步骤3；

步骤3、调漆：

按质量比为纳米改性水性环氧树脂分散液：消泡剂：流平剂：防闪锈剂：聚氨酯增稠剂=50~60:01~0.2:0.2~0.5:0.5~1:0.5~1，选取纳米改性水性环氧树脂分散液、消泡剂、流平剂、防闪锈剂和聚氨酯增稠剂，备用：

将步骤1中制得的浆料投入清洁拉缸中，依次加入纳米改性水性环氧树脂分散液、消泡剂、流平剂、防闪锈剂和聚氨酯增稠剂，启动搅拌机，待搅拌均匀后，得到混合溶液C；转至步骤4：

步骤4、过筛：

将步骤3中得到的混合溶液C利用800~120目的筛网过滤，得到基体涂料；

（2）制备固化剂：

按质量比为无溶剂多元胺加成物：去离子水=75~85:15~25，选取无溶剂多元胺加成物和去离子水，备用；

将无溶剂多元胺加成物和去离子水投入带有加热装置的容器中，边加热边搅拌，控制温度为50~60℃，设置搅拌机转速为500~600r/min，持续时间为30~50mins，待搅拌均匀后，停止加热，当温度冷却至30~40℃时，出料包装，得到固化剂；

（3）制备水性环氧厚浆型涂料：

将上述制得的基体涂料和固化剂按照质量比为5~6:1选取备用，将基体涂料和固化剂投入干燥清洁的拉缸中，按5~6:1混合均匀，熟化10~20mins，即可进行涂装。

5.根据权利要求4所述的一种水性环氧厚浆型防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中倒入纳米砂磨机中，打浆转速起始为1000r/min，然后逐步调升至2000r/min，控制浆料温度为≤60℃。

6.根据权利要求5所述的一种水性环氧厚浆型防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中启动搅拌机后，设置搅拌机转速为300~500r/min，搅拌30~60mins。