CN109880489B

CN109880489B - 一种水性油箱涂料及其制备方法

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Publication number: CN109880489B
Application number: CN201910223327.8A
Authority: CN
Inventors: 廖锦; 孟海涛; 汤青松
Original assignee: CHONGQING SANXIA PAINT CO LTD
Current assignee: CHONGQING SANXIA PAINT CO LTD
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2020-09-29
Anticipated expiration: 2039-03-22
Also published as: CN109880489A

Abstract

本发明公开了一种水性油箱涂料及其制备方法，所述涂料由基料、助剂和水组成；所述基料包括改性环氧树脂、酚醛环氧树脂、封闭型异氰酸酯和水性氨基树脂；所述助剂包括酸催化剂、缓蚀剂、消泡剂和表面助剂。所述水性油箱涂料具体包括按质量份数计的如下组分：改性水性环氧树脂乳液20~60；水性酚醛环氧树脂乳液5~20；封闭型多异氰酸酯3~10；水性氨基树脂6~15；酸催化剂0.1~0.5；缓蚀剂0.1~0.5；消泡剂0.1~0.5；表面助剂0.5~1.0；水3～10。本发明由于采用对环境无污染的水作为涂料的溶剂，大幅度减少了有害的VOC产生，使得制备的水性油箱涂料环保、安全；且该水性油箱涂料具有多重交联网状结构，具有良好的耐汽油化学性能，从而提高油箱的使用寿命。

Description

一种水性油箱涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料制备技术领域，具体涉及一种水性油箱涂料及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，汽车行业也得到了快速的发展。汽车已经成为人们生活中不可或缺的交通工具。作为汽车的主要零部分的油箱，也受到了人们的广泛关注。油箱的储油能力决定了汽车的续航能力。车用燃油箱从材料分主要有两类：一类是塑料油箱；一类是铁质油箱。塑料油箱通常采用耐腐性强的高密度聚乙烯(HDPE)一次性吹塑成型，并采用复杂的多层设计，无论模具还是制造成本都高于铁质油箱。铁质油箱主要采用的是镀锌钢板，油箱内壁采用镀锌层，外部为防腐涂料及阻尼涂料，以防止钢板表面遭受腐蚀和减震作用，延长其使用寿命。铁质油箱的成本较低，只相当于塑料油箱价格的50-60％。因此，国内汽车采用铁质油箱较多。

虽然铁质油箱的内壁始终浸泡在燃油中不会腐蚀生锈，但是，铁质油箱安装在汽车上之前及使用汽车之前未装燃油的内壁会产生锈蚀，因此通常在油箱内壁涂覆了一层耐汽油的防腐清漆。在环保要求日益严格的情况下，现有的油箱内壁涂覆的溶剂型涂料严格控制使用。基于此，研究开发一种水性油箱内壁涂料，替代溶剂型油箱内壁涂料，同时也达到汽车油箱内壁涂装后的各项性能要求，大幅度减少了挥发性有机物VOC的产生，在生产和施工中减少了对人员的伤害，保护环境造福人类有着非常重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有的溶剂型油箱涂料污染环境的问题，提供一种水性油箱涂料。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：

一种水性油箱涂料，由基料、助剂和水组成；所述基料包括改性水性环氧树脂乳液、水性酚醛环氧树脂乳液、封闭型异氰酸酯和水性氨基树脂；所述助剂包括酸催化剂、缓蚀剂、消泡剂和表面助剂。

进一步，具体包括按质量百分比计的如下组分：

进一步，所述改性水性环氧树脂乳液为高分子量双酚A型环氧树脂开环改性的含羟基官能团的树脂乳液，其产品化学结构如图1所示。

所述水性酚醛环氧树脂乳液为环氧官能团在3个以上的水性酚醛环氧树脂乳液。如亨斯曼的ECN1400、翰森的EPIKOTE6006-W-68A或EPIKOTE5003-W-55A。

所述封闭型多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯苯酚封闭物、甲撑二苯基二异氰酸酯乙二醇乙醚封闭物或六亚甲基二异氰酸封闭物。所述封闭型多异氰酸酯可以通过购买的方式获得，如科思创的

BL 3175。也可以购买原料进行制备。以TDI封闭物的制备方法为例，具体的制备方法为：用120kg苯酚加60kg三羟甲基丙烷加500kg环已酮溶解；再加入80kg甲苯升温至150℃回流脱水到分水器中，无明显水滴时蒸馏出80kg甲苯；冷却到40℃以下用半小时滴加完240kg甲苯二异酸酯，滴加过程保持温度40～50℃，再以每小时升温20℃速度逐渐升温至120℃，保温7小时后降温至70℃以下，过滤包装备用，得到产品为TDI封闭物。

所述水性氨基树脂为部分甲醚化三聚氰胺树脂，即带亚胺基的三聚氰胺树脂。如氰特公司325、英力士氨基树脂产品Resimene717、长兴公司的ETERMINO9603-80或江苏三木集团的5717W。

进一步，所述酸催化剂为封闭型酸催化剂。如毕克化学的BYK-450。

所述消泡剂为水性聚醚改性硅类消泡剂。如赢创集团104E、AD01、901W、902W。

所述缓蚀剂为5-硝基间苯二酸酯锌或琉基苯并噻唑。如BASF的SICORIN-RZ。

所述表面助剂为硅氧烷类流平剂和脲改性流变剂。如毕克化学的BYK-333，BYK-415。

进一步，所述水为蒸馏水或去离子水，该去离子水的25℃电导率为0.1～0.055μS/cm。

本发明还公开一种水性油箱涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将改性水性环氧树脂乳液按配比计量投入搅拌缸中，以1000rmp转速搅拌缓慢加入准确计量的消泡剂并分散10分钟。

步骤二：以500rmp转速搅拌下加入配方量的水性酚醛环氧树脂乳液、水性氨基树脂、封闭型多异氰酸酯，再以1000rmp转速搅拌分散5～10分钟，500rmp转速搅拌下加入配方量的酸催化剂、缓蚀剂、流变剂和流平剂，加完后以1000rmp转速搅拌混合10～20分钟；

步骤三：搅拌分散达到粒径≤5μm后，保持搅拌速度至1000rmp再用配方中的水调节质量固体分在43～46％，即制得水性油箱涂料。

其中，所述步骤三中，质量固体分的检测方法为：取样品M g于直径50mm表面皿中，在120℃烘30分钟后，得到剩余样品的质量M₁ g，并计算得到检测结果。具体的，所述质量固体分的计算公式为：M₁/M*100％。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明中的水性油箱涂料，采用水作为溶剂，选择改性水性环氧树脂乳液、水性酚醛环氧树脂乳液、封闭型异氰酸酯和水性氨基树脂作为基料，并加入酸催化剂、缓蚀剂、消泡剂和表面助剂制得。改性水性环氧树脂乳液具有羟基和氨基树脂在烘烤的时候发生脂交联反应。水性氨基树脂具有羟甲基和亚胺基，羟甲基与改性环氧树脂的羟基能够发生交联反应，水性氨基树脂中亚氨基-NHOCH₃与酚醛环氧树脂中的环氧基的交联固化，增强耐汽油和其它化学品性能。封闭型多异氰酸酯在烘烤时解封后与改性水性环氧树脂乳液的羟基的交联固化，进一步增强了产品的耐化学品性能。由于采用对环境无污染的水作为涂料的溶剂，大幅度减少了有害的VOC产生，使得制备的水性油箱涂料环保、安全。

2、本发明制备的水性油箱涂料的防腐耐汽油性能符合油箱涂料的试验或检测标准。而且，本发明制备的水性油箱涂料的VOC的排放量最低为145g/L，平均为147.7g/L，相比溶剂型涂料的665g/L，降低了350％，大幅度减少了有害的VOC产生，适应当今社会发展的环保要求，达到国内水性油箱涂料技术领先水平。

3、本发明提供的水性油箱涂料的制备方法简单，在制备过程中大幅度减少了有害的VOC产生，适应当今社会发展的环保要求，满足工业生产的要求，适于大量推广。

附图说明

图1为改性水性环氧树脂乳液的化学结构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

一、水性油箱涂料的制备

实施例1：

步骤一：称取改性水性环氧树脂乳液580kg投入搅拌缸中，以1000rmp速度搅拌下缓慢加入消泡剂2kg，并搅拌10分钟。

步骤二：降至500rmp搅拌速度下依次加入水性酚醛环氧树脂乳液150kg,，水性氨基树脂150kg，封闭型异氰酸酯70kg，然后在1000rmp速度搅拌10分钟，再降低搅拌速度至500rmp再加入计量好的缓蚀剂3kg，酸催化剂3kg，流变剂5kg，流平剂3kg，逐渐提高搅拌速度至1000rmp高速搅拌预分散20分钟。

步骤三：用20～40kg水调质量固体分在43～46％范围，并确认预分散至检测粒径≤5μm合格，得到水性油箱涂料产品。

实施例2和实施例3的配方如表1所示，制备方法与实施例1相同。

表1实施例1～3制备的水性油箱涂料和溶剂型涂料的配比

原料/实施例(kg)	实施例1	实施例2	实施例3	溶剂型涂料
					改性水性环氧树脂乳液	580	600	600	50％E03环氧树脂液：500
酚醛水性环氧树脂乳液	150	130	130	45％酚醛树脂：100
					封闭型异氰酸酯	70	120	110	60％丁醚化氨基树脂：100
水性氨基树脂	150	100	110	环已酮：300
					消泡剂	2	2	1	--
缓蚀剂	3	3	3	--
					酸催化剂	3	3	3	--
流变剂	5	5	7	--
					流平剂	2	2	1	--
水	35	35	35	--
					合计	1000	1000	1000	1000

二、性能检测

将实施例1～3制备的水性油箱涂料和现有的溶剂型油箱涂料进行如表2和表3所示的测试。

表2漆膜性能技术要求

备注：干燥条件为：180℃烘烤40分钟。

表3试验样板的制备

实施例1～3以及现有的溶剂型油箱涂料的测试结果如表4所示。从表4可知，本发明实施例1～3制备的水性油箱涂料的耐中性盐雾性114小时，划叉部位片侧锈蚀宽度≤2㎜；划叉部位外无明显气泡；80℃耐93#汽油48小时后无开裂、起泡、脱落等异常现象；耐沸水10小时后漆膜无开裂、起泡、脱落等异常现象；浸于乙醇汽油中30天无开裂、起泡、脱落等异常现象；外观平整光泽；物理机械性能达到附着力1级、硬度不小于0.5、抗冲击性达到50cm的要求。即本发明制备的水性油箱涂料的防腐耐汽油性能与溶剂型涂料均能满足油箱涂料的试验或检测标准。但是，与现有的溶剂型涂料相比，本发明制备的水性油箱涂料的VOC的排放量最低为145g/L，平均为147.7g/L，相比溶剂型涂料的665g/L，降低了350％，大幅度减少了有害的VOC产生，适应当今社会发展的环保要求，达到国内水性油箱涂料技术领先水平。

表4实施例1～3制备的水性油箱涂料和溶剂型涂料的性能对比

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	溶剂型涂料
					VOC：g/L	145	149	149	665
干燥条件	180℃/0.7h	180℃/0.7h	180℃/0.7h	180℃/0.7h
					外观	平整光滑	平整光滑	平整光滑	平整光滑
硬度	0.60	0.65	0.67	0.63
					附着力	1级	1级	1级	1级
抗冲击性cm	50	50	50	50
					耐中性盐雾性144h.	合格	合格	合格	合格
80℃耐93#汽油48h.	合格	合格	合格	合格
					耐沸水性10h.	合格	合格	合格	合格
浸入乙醇汽油中30天	合格	合格	合格	合格

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种水性油箱涂料，其特征在于，由基料、助剂和水组成；所述基料包括改性水性环氧树脂乳液、水性酚醛环氧树脂乳液、封闭型异氰酸酯和水性氨基树脂；所述助剂包括酸催化剂、缓蚀剂、消泡剂和表面助剂；

其中，所述改性水性环氧树脂乳液为高分子量双酚A型环氧树脂开环改性的含羟基官能团的树脂乳液；

所述水性酚醛环氧树脂乳液为环氧官能团在3个以上的水性酚醛环氧树脂乳液；

所述封闭型多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯苯酚封闭物、甲撑二苯基二异氰酸酯乙二醇乙醚封闭物或六亚甲基二异氰酸封闭物；

所述水性氨基树脂为部分甲醚化三聚氰胺树脂。

2.根据权利要求1所述的水性油箱涂料，其特征在于，具体包括按质量份数计的如下组分：

改性水性环氧树脂乳液 20~60；

水性酚醛环氧树脂乳液 5~20；

封闭型多异氰酸酯 3~12；

水性氨基树脂 6~15；

酸催化剂 0.1~0.5；

缓蚀剂 0.1~0.5；

消泡剂 0.1~0.5；

表面助剂 0.5~1.0；

水 3～10。

3.根据权利要求1所述的水性油箱涂料，其特征在于，

所述酸催化剂为封闭型酸催化剂；

所述消泡剂为水性聚醚改性硅类消泡剂；

所述缓蚀剂为5-硝基间苯二酸酯锌或琉基苯并噻唑；

所述表面助剂为硅氧烷类流平剂和脲改性流变剂。

4.根据权利要求1所述的水性油箱涂料，其特征在于，所述水为蒸馏水或去离子水，该去离子水在25℃时电导率为0.1~0.055μS/cm。

5.一种如权利要求1~4任一项所述的水性油箱涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将改性水性环氧树脂乳液按配比计量投入搅拌缸中，以1000rmp转速搅拌缓慢加入准确计量的消泡剂并分散10分钟；

步骤二：以500rmp转速搅拌下加入配方量的水性酚醛环氧树脂乳液、水性氨基树脂、封闭型多异氰酸酯，再以1000rmp转速搅拌分散5~10分钟，500rmp转速搅拌下加入配方量的酸催化剂、缓蚀剂、流变剂和流平剂，加完后以1000rmp转速搅拌混合10~20分钟；

步骤三：搅拌分散达到粒径≤5μm后，保持搅拌速度至1000rmp再用配方中的水调节质量固体分在43~46%，即制得水性油箱涂料。

6.根据权利要求5所述的水性油箱涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，质量固体分的检测方法为：取样品M g于直径50mm表面皿中，在120℃烘30分钟后，得到剩余样品的质量M₁g，并计算得到检测结果。