CN109294399A - 钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工业重防腐领域中的涂料，具体说是一种钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆及其制备方法。它的特点是在A组分中采用气相二氧化硅与流变助剂搭配使用，作为涂料的防沉降、防流挂助剂，能够彻底解决沉降问题，使得底漆储存稳定。同时，A组分中添加的锌粉具有电化学保护作用，可实现钢铁表面长效防腐。锌粉被腐蚀产生的锌盐可填充涂膜的空隙，进一步延缓腐蚀。因此，本发明的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆储存稳定、长效防腐，可适于在C4以上的腐蚀环境中使用。另外，A组分中的锌粉分散于水溶性改性胺固化剂中，与B组分配合能有效降低产品中的VOC含量，采用水稀释极大的降低了有机溶剂的排放，符合绿色、环保的发展方向。

Description

钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及工业重防腐领域中的涂料，具体说是一种钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆及其制备方法。
背景技术
目前涂料正向绿色、环保方向大力发展，水性涂料作为其主要的发展方向之一具有极大的发展空间。
富锌涂料等锌基重防腐材料由于具有独特的阴极电化学保护作用，在船舶、化工、集装箱、机场、体育馆、储罐、管道、桥梁等钢结构上得到广泛的应用，年市场超过40万吨，在重防腐领域具有不可替代的作用。而主体市场上使用的富锌涂料仍然是溶剂型环氧富锌底漆，这种涂料溶剂挥发量大、环境污染严重，使用的溶剂不但对施工人员的身体健康有很大损害，而且还易燃易爆，存在很大的安全隐患。而目前工业重防腐环境下使用的水性环氧富锌底漆普遍存在储存易沉降、防腐年限较短、干燥慢等缺陷，不适于在C4（腐蚀级别高，中等含盐度的工业区和沿海区域）以上的腐蚀环境中使用。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆及其制备方法，该水性环氧富锌底漆储存稳定、长效防腐，可适于在C4以上的腐蚀环境中使用。
为解决上述问题，采取以下技术方案：
本发明的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆的特点是包括A组分和B组分，两者的质量比为（3-4）：1。所述A组分按重量份计其组成为：水溶性改性胺固化剂4.0-7.0份，分散剂0.4-1.0份，消泡剂0.05-0.2份，助溶剂 2.0-5.0份，气相二氧化硅0.5-1.5份，流变助剂0.5-1.0份，锌粉86-88份，附着力促进剂0.5-2.0份。所述B组分按重量份计其组成为：改性双酚A型环氧乳液99.0-99.5份，防闪锈助剂0.5-1.0份。
其中，所述水溶性改性胺固化剂选用固体含量为65%的改性聚酰胺固化剂。
所述分散剂选用疏水型改性丙烯酸共聚物分散剂。
所述消泡剂选用100%固含的聚醚硅氧烷共聚物消泡剂。
所述助溶剂选用高沸点的丙二醇甲醚。
所述气相二氧化硅采用疏水型气相二氧化硅，所述流变助剂采用改性脲流变助剂，二者搭配组合成A组分中的防沉降体系。
所述锌粉选用粒度为500目，金属锌含量≥96%，平均粒径5-7μm，最大粒径≤30μm的球状锌粉。
所述附着力促进剂选用无溶剂不含水的环氧硅烷齐聚物促进剂。
所述防闪锈助剂选用溶于多种溶剂混合物的螯合锌化合物。
本发明的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆的制备方法的特点是按质量份计步骤如下：
（1）A组分制备：将助溶剂2.0-5.0份与分散剂0.4-1.0份加入配料釜中，以600-800转/分的转速搅拌5-10分钟，至分散均匀；然后加入水溶性改性胺固化剂4.0-7.0份，在600-800转/分的转速搅拌下加入消泡剂0.05-0.2份；之后加入流变助剂0.5-1.0份、附着力促进剂0.5-2.0份，搅拌15-20分钟，分散均匀至细度小于30μm；最后，缓慢加入锌粉86-88份，以高速1800-2000转/分的转速分散至细度小于40μm后，过滤获得A组分。
（2）B组分制备：将改性双酚A型环氧乳液99.0-99.5份、防闪锈助剂0.5-1.0份加入配料罐中，以600-800转/分的转速搅拌5-10分钟，至分散均匀，温度≤50℃，过滤获得B组分。
（3）底漆制备：在600-800转/分的转速下，将上述步骤（1）获得的A组分加入到步骤（2）获得的B组分中，两者的质量比为（3-4）：1，搅拌5-10分钟至分散均匀，得到钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆。
采取上述方案，具有以下优点：
本发明的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆在A组分中采用气相二氧化硅与流变助剂搭配使用，作为涂料的防沉降、防流挂助剂，能够彻底解决沉降问题，使得底漆储存稳定。同时，本发明的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆在A组分中添加了锌粉，可利用锌的电化学保护作用，实现钢铁表面长效防腐的目的。将该底漆涂覆在钢铁表面，当水分入侵涂膜后，锌粉与铁组分形成微电池，这时腐蚀电流就从锌流向铁，铁就受到了阴极保护。锌粉被腐蚀产生的锌盐可填充涂膜的空隙，进一步延缓腐蚀。因此，本发明的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆储存稳定、长效防腐，可适于在C4以上的腐蚀环境中使用。另外，A组分中的锌粉分散于水溶性改性胺固化剂中，与B组分配合能有效降低产品中的VOC含量，小于150g/L，同时施工时采用水为稀释剂，极大的降低了有机溶剂的排放，符合绿色、环保的发展方向。
进一步地，所述水溶性改性胺固化剂选用固体含量为65%的改性聚酰胺固化剂，其本身具有良好的常温固化性能，附着力好，具有良好的耐弯曲性能和耐冲击性能。通过改性后，不但改善了漆膜的内聚力和对底材的润湿能力，而且提高了漆膜的交联密度和玻璃化转变温度，在保证漆膜的物理机械性能前提下，较大幅度提升了涂料的耐盐雾腐蚀性能。
进一步地，所选用的疏水型改性丙烯酸共聚物分散剂，疏水型气相二氧化硅，改性脲流变助剂都属于疏水型，极大的减缓了水分对漆膜的渗透，延缓了水分对基材的腐蚀，提高了漆膜的耐水性，从而延长了基材的腐蚀时间。
进一步地，所述附着力促进剂选用无溶剂不含水的环氧硅烷齐聚物促进剂，其水解形成硅羟基，一方面硅羟基与基材通过化学键作用, 另一方面促进剂中的羟基与环氧涂料中的环氧基反应形成互穿网络结构，从而提升涂料与基材之间的附着力，最终提升涂料的耐盐雾腐蚀性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例一
本实施例的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆包括A组分和B组分，两者的质量比为4:1。
所述A组分按重量份计其组成为：
水溶性改性胺固化剂7.0份，分散剂1.0份，消泡剂0.2份，助溶剂2.0份，气相二氧化硅1.5份，流变助剂1.0份，锌粉88份，附着力促进剂2.0份。
所述B组分按重量份计其组成为：
改性双酚A型环氧乳液99.0份，防闪锈助剂1.0份。
本实施例的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆的制备方法按质量份计步骤如下：
（1）A组分制备：
将助溶剂2.0份与分散剂1.0份加入配料釜中，以800转/分的转速搅拌5分钟，至分散均匀；
然后加入水溶性改性胺固化剂7.0份，在800转/分的转速搅拌下加入消泡剂0.2份；
之后加入流变助剂1.0份、附着力促进剂2.0份，搅拌15分钟，分散均匀至细度小于30μm；
最后，缓慢加入锌粉88份，以高速2000转/分的转速分散至细度小于40μm后，过滤获得A组分。
（2）B组分制备：
将改性双酚A型环氧乳液99.0份、防闪锈助剂1.0份加入配料罐中，以800转/分的转速搅拌5分钟，至分散均匀，温度≤50℃，过滤获得B组分。
（3）底漆制备：在800转/分的转速下，将上述步骤（1）获得的A组分加入到步骤（2）获得的B组分中，两者的质量比为4:1，搅拌5分钟至分散均匀，得到钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆。
使用时，加入总量10%的自来水混合均匀施工。
实施例二
本实施例的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆包括A组分和B组分，两者的质量比为3.5:1。
所述A组分按重量份计其组成为：
水溶性改性胺固化剂5.5份，分散剂0.8份，消泡剂0.1份，助溶剂3.5份，气相二氧化硅1.0份，流变助剂0.8份，锌粉87份，附着力促进剂1.0份。
所述B组分按重量份计其组成为：
改性双酚A型环氧乳液99.3份，防闪锈助剂0.7份。
本实施例的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆的制备方法按质量份计步骤如下：
（1）A组分制备：
将助溶剂3.5份与分散剂0.8份加入配料釜中，以700转/分的转速搅拌8分钟，至分散均匀；
然后加入水溶性改性胺固化剂5.5份，在700转/分的转速搅拌下加入消泡剂0.1份；
之后加入流变助剂0.8份、附着力促进剂1.0份，搅拌17分钟，分散均匀至细度小于30μm；
最后，缓慢加入锌粉87份，以高速1900转/分的转速分散至细度小于40μm后，过滤获得A组分。
（2）B组分制备：
将改性双酚A型环氧乳液99.3份、防闪锈助剂0.7份加入配料罐中，以700转/分的转速搅拌8分钟，至分散均匀，温度≤50℃，过滤获得B组分。
（3）底漆制备：在700转/分的转速下，将上述步骤（1）获得的A组分加入到步骤（2）获得的B组分中，两者的质量比为3.5:1，搅拌7分钟至分散均匀，得到钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆。
使用时，加入总量10%的自来水混合均匀施工。
实施例三
本实施例的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆包括A组分和B组分，两者的质量比为3:1。
所述A组分按重量份计其组成为：
水溶性改性胺固化剂4.0份，分散剂0.4份，消泡剂0.05份，助溶剂5.0份，气相二氧化硅0.5份，流变助剂0.5份，锌粉86份，附着力促进剂0.5份。
所述B组分按重量份计其组成为：
改性双酚A型环氧乳液99.5份，防闪锈助剂0.5份。
本实施例的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆的制备方法按质量份计步骤如下：
（1）A组分制备：
将助溶剂5.0份与分散剂0.4份加入配料釜中，以600转/分的转速搅拌10分钟，至分散均匀；
然后加入水溶性改性胺固化剂4.0份，在600转/分的转速搅拌下加入消泡剂0.05份；
之后加入流变助剂0.5份、附着力促进剂0.5份，搅拌20分钟，分散均匀至细度小于30μm；
最后，缓慢加入锌粉86份，以高速1800转/分的转速分散至细度小于40μm后，过滤获得A组分。
（2）B组分制备：
将改性双酚A型环氧乳液99.5份、防闪锈助剂0.5份加入配料罐中，以600转/分的转速搅拌10分钟，至分散均匀，温度≤50℃，过滤获得B组分。
（3）底漆制备：在600转/分的转速下，将上述步骤（1）获得的A组分加入到步骤（2）获得的B组分中，两者的质量比为3:1，搅拌10分钟至分散均匀，得到钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆。
使用时，加入总量10%的自来水混合均匀施工。
上述三个实施例中，所述水溶性改性胺固化剂选用固体含量为65%的改性聚酰胺固化剂。所述分散剂选用疏水型改性丙烯酸共聚物分散剂。所述消泡剂选用100%固含的聚醚硅氧烷共聚物消泡剂。所述助溶剂选用高沸点的丙二醇甲醚。所述气相二氧化硅采用疏水型气相二氧化硅，所述流变助剂采用改性脲流变助剂，二者搭配组合成A组分中的防沉降体系。所述锌粉选用粒度为500目，金属锌含量≥96%，平均粒径5-7μm，最大粒径≤30μm的球状锌粉。所述附着力促进剂选用无溶剂不含水的环氧硅烷齐聚物促进剂。所述防闪锈助剂选用溶于多种溶剂混合物的螯合锌化合物。
以上述三个实施例制得的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆为涂料，制作试板并进行测试。
测试说明：
（1）测试干燥时间与耐冲击选用马口铁板，干膜厚度23±3μm；其余项性能选用喷砂钢板，喷砂等级SA2.5；试板尺寸为150mm×70mm×（3～5）mm；
（2）耐盐雾性喷涂干膜厚度90±10μm，其余项目喷涂干膜厚度75±10μm。
采用相关标准及方法进行检测，结果如下：
由上表可以看出，本发明提供的水性环氧富锌底漆，是能够长期稳定存储、VOC含量低于150g/L、单涂层耐中性盐雾实验2500h以上的长效防腐蚀涂料。该产品有效解决了重防腐领域环氧富锌涂料水性化的难点，即溶剂型环氧富锌底漆VOC含量高污染大的缺陷和普通水性环氧富锌底漆存储易沉降、防腐年限短的缺点。

Claims (10)

1.钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆，其特征在于包括A组分和B组分，两者的质量比为（3-4）：1；
所述A组分按重量份计其组成为：水溶性改性胺固化剂4.0-7.0份，分散剂0.4-1.0份，消泡剂0.05-0.2份，助溶剂 2.0-5.0份，气相二氧化硅0.5-1.5份，流变助剂0.5-1.0份，锌粉86-88份，附着力促进剂0.5-2.0份；
所述B组分按重量份计其组成为：改性双酚A型环氧乳液99.0-99.5份，防闪锈助剂0.5-1.0份。
2.根据权利要求1所述的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆，其特征在于所述水溶性改性胺固化剂选用固体含量为65%的改性聚酰胺固化剂。
3.根据权利要求1所述的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆，其特征在于所述分散剂选用疏水型改性丙烯酸共聚物分散剂。
4.根据权利要求1所述的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆，其特征在于所述消泡剂选用100%固含的聚醚硅氧烷共聚物消泡剂。
5.根据权利要求1所述的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆，其特征在于所述助溶剂选用高沸点的丙二醇甲醚。
6.根据权利要求1所述的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆，其特征在于所述气相二氧化硅采用疏水型气相二氧化硅，所述流变助剂采用改性脲流变助剂，二者搭配组合成A组分中的防沉降体系。
7.根据权利要求1所述的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆，其特征在于所述锌粉选用粒度为500目，金属锌含量≥96%，平均粒径5-7μm，最大粒径≤30μm的球状锌粉。
8.根据权利要求1所述的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆，其特征在于所述附着力促进剂选用无溶剂不含水的环氧硅烷齐聚物促进剂。
9.根据权利要求1所述的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆，其特征在于所述防闪锈助剂选用溶于多种溶剂混合物的螯合锌化合物。
10.权利要求1所述的钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆的制备方法，其特征在于按质量份计步骤如下：
（1）A组分制备：
将助溶剂2.0-5.0份与分散剂0.4-1.0份加入配料釜中，以600-800转/分的转速搅拌5-10分钟，至分散均匀；然后加入水溶性改性胺固化剂4.0-7.0份，在600-800转/分的转速搅拌下加入消泡剂0.05-0.2份；之后加入流变助剂0.5-1.0份、附着力促进剂0.5-2.0份，搅拌15-20分钟，分散均匀至细度小于30μm；最后，缓慢加入锌粉86-88份，以高速1800-2000转/分的转速分散至细度小于40μm后，过滤获得A组分；
（2）B组分制备：
将改性双酚A型环氧乳液99.0-99.5份、防闪锈助剂0.5-1.0份加入配料罐中，以600-800转/分的转速搅拌5-10分钟，至分散均匀，温度≤50℃，过滤获得B组分；
（3）底漆制备：
在600-800转/分的转速下，将上述步骤（1）获得的A组分加入到步骤（2）获得的B组分中，两者的质量比为（3-4）：1，搅拌5-10分钟至分散均匀，得到钢铁表面防腐用水性环氧富锌底漆。
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