CN109913099A - 一种水性单组份环氧漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料技术领域，具体公开一种水性单组份环氧漆及其制备方法。所述水性单组份环氧漆包括如下质量分数的原料组分：40‑50％的水性环氧树脂改性丙烯酸乳液；5‑10％的硅丙乳液；0.2‑0.5％的pH调节剂；3‑8％的环保助溶剂；0.5‑2％的分散剂；0.05‑0.3％的消泡剂；18‑22％的颜料；2‑4％的硅酸铝锌；0.5‑2％的VOC吸附剂；2‑4％的防沉剂；0.2‑0.5％的流平剂；0.3‑0.5％的基材润湿剂；0.5‑2％的防闪锈剂；1‑2％的增稠剂；15‑25％的去离子水。本发明提供的环氧漆干燥时间短，硬度高，附着力强，VOC含量低，并具有良好的耐水性、耐碱性、耐酸性、耐盐雾性能及耐人工气候老化性。

Description

一种水性单组份环氧漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种水性单组份环氧漆及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们对生活品质的追求越来越高，这一点尤其从人们对家装品质的要求变高可以体现出来。人们不仅追求家装的美，在环保意识提升下，更要求家装的健康环保。

然而，现有的家装用漆一般多为油漆，主要存在如下不足：在满足性能要求的情况下，大多为双组份涂料，价格较贵，VOC含量较高，对环境污染严重，对人体危害大；同时存在施工周期长，干燥速度慢，硬度低，附着力差，需要长期维护等问题。

发明内容

针对现有家装用漆存在的价格较贵，VOC含量较高，干燥速度慢，硬度低，附着力差等问题，本发明提供一种水性单组份环氧漆及其制备方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种水性单组份环氧漆，包括如下质量分数的原料组分：40-50％的水性环氧树脂改性丙烯酸乳液；5-10％的硅丙乳液；0.2-0.5％的pH调节剂；3-8％的环保助溶剂；0.5-2％的分散剂；0.05-0.3％的消泡剂；18-22％的颜料；2-4％的硅酸铝锌；0.5-2％的VOC吸附剂；2-4％的防沉剂；0.2-0.5％的流平剂；0.3-0.5％的基材润湿剂；0.5-2％的防闪锈剂；1-2％的增稠剂；15-25％的去离子水，所述pH调节剂为醇胺。

具体地，采用硅酸铝锌代替了传统的防腐颜料锶铬黄、磷酸锌，不含铅铬等重金属，安全环保，采用硅酸、氢氧化铝及氧化锌经过共沉淀法制得硅酸铝锌复盐，具有优良的防腐蚀性能，通过钝化、置换反应(阴极保护阳极)双重作用进行防腐，因为锌比铁活泼，在铁基材表面，接触空气中的氧和水，发生置换反应，漆膜中的铝在基材表面进行钝化，同时提高漆膜对基材的附着力。

进一步地，所述硅丙乳液采用含双键的有机硅单体或聚硅氧烷与丙烯酸酯类单体采用预乳化部分连续法加成共聚制得，由于聚硅氧烷和聚丙烯酸酯分子链相互贯穿，相互缠结，存在强迫相容和协同效应，同时具备两种树脂的优点，起到性能互补的作用，使所得乳液具有良好的相容性、稳定性、粒径分布均匀，乳胶成膜性好。复配水性环氧改性丙烯酸乳液，为体系提供更优良的性能，使漆膜硬度高、附着力强、耐热老化性好及有优良的透水气性、抗沾污性。

进一步地，所述VOC吸附剂为硅酸铝纤维粉末，所述硅酸铝纤维粉末由硅酸铝纤维原丝经短切、研磨筛分而成。所述硅酸铝纤维是将高岭土、氧化铝、硅石按三氧化二铝：二氧化硅(质量比)1∶1混合，放入电弧炉或电阻式电炉中于2000℃以上高温熔融，将熔体以细流流入炉外，并用高速气流吹到熔融体上形成纤维化硅酸铝盐。硅酸铝盐的晶体结构为硅(铝)氧四面体连成三维的格架，格架中有各种大小不同的空穴和通道，利用其特有的分子空间结构，在涂料体系中，能够有效吸附体系中挥发性有机化合物，同时，特殊的三维网状结构也为漆膜的硬度提供了有力的支撑，同时提高了漆膜的物理性能和机械强度。

进一步地，所述消泡剂为有机硅消泡剂，如毕克公司的BYK-024，具有优异的破泡作用，对微泡极为有效。

进一步地，所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液，如毕克公司的BYK-190，分散剂是用来分散颜料的，分散剂需要和颜料有吸附力，故分散剂的分子结构中需要有与颜料表面吸引力较强的基团，即与颜料“亲和”的基团，通过空间位阻稳定作用来防止颜料再絮凝，使颜料在涂料和颜料浆中的着色力和色相稳定下来，颜料混合物中的浮色和发花也减少，并增加了体系的贮存稳定性，改善颜料的润湿和光泽效果，降低研磨料的粘度。

进一步地，所述pH调节剂为二甲基乙醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或二乙基乙醇胺中的一种，与体系中的环氧基反应，加快了涂料的成膜速度，所述环保助溶剂为丙二醇丁醚，所述颜料为钛白粉，所述防沉剂为有机膨润土。

进一步地，所述流平剂为聚醚改性有机硅或聚醚改性聚硅氧烷，如BYK-333或BYK-346中的一种或两种，所述增稠剂为非离子缔合型增稠剂(疏水改性聚氨酯)，如罗门哈斯亚乐顺Acrysol增稠剂RM-12W，VOC含量低，提供极佳的流动和流平性、均匀的成膜性能、光泽展现性和高增稠效率，有助于涂料的粘度调到80-90s(23-25℃)。

进一步地，所述基材润湿剂为聚醚改性硅氧烷类润湿剂，如Tego-100、Tego-510或Tego-4100中的至少一种，所述防闪锈剂为缓蚀剂。

相对于现有技术，本发明提供的水性单组份环氧漆，以水性环氧树脂改性丙烯酸乳液和硅丙乳液为主要成膜物质，两种乳液复配改善成膜性能，且水性环氧树脂改性丙烯酸乳液中的环氧基与pH调节剂中的胺进行反应，进一步地加快涂料的成膜速度，缩短干燥时间，此外，与硅酸铝锌、VOC吸附剂、增稠剂及其他助剂共同作用，降低涂料体系VOC含量的同时，提高漆膜附着力、硬度，并使得到的漆膜具有优良的耐热老化性、透水气性、抗沾污性及防腐防锈性能。

本发明还提供了上述水性单组份环氧漆的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述的去离子水的55wt％-65wt％、pH调节剂的45wt％-55wt％、环保助溶剂的18wt％-22wt％、消泡剂、分散剂、颜料、硅酸铝锌、VOC吸附剂及防沉剂进行混料处理后，研磨，得到第一混合物料；

(2)所述水性环氧树脂改性丙烯酸乳液与所述硅丙乳液混合后，与剩余的去离子水、剩余的pH调节剂及剩余的环保助溶剂进行混料处理，得到第二混合物料；

(3)将所述第一混合物料和第二混合物料混合后，加入所述防闪锈剂、基材润湿剂、流平剂及增稠剂，搅拌，得到水性单组份环氧漆。

进一步地，步骤(1)、(2)中，所述混料处理的搅拌速度为500-800r/min，时间为15-25min。

进一步地，所述研磨细度≤30um。

相对于现有技术，本发明提供的水性单组份环氧漆的制备方法，工艺简单，操作方便，绿色环保，安全可靠，所得水性单组份环氧漆成本低，VOC含量少，硬度高，附着力强，能够满足人们对家装品质的需求。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种水性单组份环氧漆，包括如下质量分数的原料组分：50％的水性环氧树脂改性丙烯酸乳液；5％的硅丙乳液；0.2％的二甲基乙醇胺；3％的丙二醇丁醚；1％的分散剂BYK-190；0.3％的消泡剂BYK-024；18％的钛白粉R-706；2％的硅酸铝锌；0.5％的硅酸铝纤维粉末；2％的有机膨润土；0.2％的流平剂BYK-333；0.3％的基材润湿剂Tego-100；1.5％的缓蚀剂；1％的增稠剂RM-12W；15％的去离子水。

上述水性单组份环氧漆的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述的去离子水的60wt％、二甲基乙醇胺的50wt％、丙二醇丁醚的20wt％、消泡剂BYK-024、分散剂BYK-190、钛白粉R-706、硅酸铝锌、硅酸铝纤维粉末及有机膨润土，以500r/min进行混料处理25min后，研磨至细度≤30um，得到第一混合物料；

(2)所述水性环氧树脂改性丙烯酸乳液与所述硅丙乳液混合后，与剩余的去离子水、剩余的二甲基乙醇胺及剩余的丙二醇丁醚，以500r/min进行混料处理25min，得到第二混合物料；

(3)将所述第一混合物料和第二混合物料混合后，加入所述缓蚀剂、基材润湿剂Tego-100、流平剂BYK-333及增稠剂RM-12W，搅拌至涂料的粘度为80s(25℃)，得到水性单组份环氧漆。

实施例2

一种水性单组份环氧漆，包括如下质量分数的原料组分：40％的水性环氧树脂改性丙烯酸乳液；7％的硅丙乳液；0.5％的二甲基乙醇胺；5％的丙二醇丁醚；0.5％的分散剂BYK-190；0.3％的消泡剂BYK-024；20％的钛白粉R-706；2％的硅酸铝锌；2％的硅酸铝纤维粉末；2.7％的有机膨润土；0.5％的流平剂BYK-333；0.5％的基材润湿剂Tego-510；2％的缓蚀剂；2％的增稠剂RM-12W；15％的去离子水。

上述水性单组份环氧漆的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述的去离子水的55wt％、二甲基乙醇胺的45wt％、丙二醇丁醚的18wt％、消泡剂BYK-024、分散剂BYK-190、钛白粉R-706、硅酸铝锌、硅酸铝纤维粉末及有机膨润土，以800r/min进行混料处理15min后，研磨至细度≤30um，得到第一混合物料；

(2)所述水性环氧树脂改性丙烯酸乳液与所述硅丙乳液混合后，与剩余的去离子水、剩余的二甲基乙醇胺及剩余的丙二醇丁醚，以800r/min进行混料处理15min，得到第二混合物料；

(3)将所述第一混合物料和第二混合物料混合后，加入所述缓蚀剂、基材润湿剂Tego-510、流平剂BYK-333及增稠剂RM-12W，搅拌至涂料的粘度为90s(23℃)，得到水性单组份环氧漆。

实施例3

一种水性单组份环氧漆，包括如下质量分数的原料组分：42％的水性环氧树脂改性丙烯酸乳液；10％的硅丙乳液；0.5％的二甲基乙醇胺；3％的丙二醇丁醚；1.45％的分散剂BYK-190；0.05％的消泡剂BYK-024；20％的钛白粉R-706；2％的硅酸铝锌；0.5％的硅酸铝纤维粉末；2％的有机膨润土；0.5％的流平剂BYK-333；0.5％的基材润湿剂Tego-4100；1.5％的缓蚀剂；1％的增稠剂RM-12W；15％的去离子水。

上述水性单组份环氧漆的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述的去离子水的65wt％、二甲基乙醇胺的55wt％、丙二醇丁醚的22wt％、消泡剂BYK-024、分散剂BYK-190、钛白粉R-706、硅酸铝锌、硅酸铝纤维粉末及有机膨润土，以600r/min进行混料处理20min后，研磨至细度≤30um，得到第一混合物料；

(2)所述水性环氧树脂改性丙烯酸乳液与所述硅丙乳液混合后，与剩余的去离子水、剩余的二甲基乙醇胺及剩余的丙二醇丁醚，以600r/min进行混料处理20min，得到第二混合物料；

(3)将所述第一混合物料和第二混合物料混合后，加入所述缓蚀剂、基材润湿剂Tego-4100、流平剂BYK-333及增稠剂RM-12W，搅拌至涂料的粘度为90s(25℃)，得到水性单组份环氧漆。

实施例4

一种水性单组份环氧漆，包括如下质量分数的原料组分：40％的水性环氧树脂改性丙烯酸乳液；5％的硅丙乳液；0.2％的二甲基乙醇胺；4％的丙二醇丁醚；0.5％的分散剂BYK-190；0.05％的消泡剂BYK-024；18％的钛白粉R-706；2.75％的硅酸铝锌；0.5％的硅酸铝纤维粉末；2％的有机膨润土；0.2％的流平剂BYK-333；0.3％的基材润湿剂Tego-100；0.5％的缓蚀剂；1％的增稠剂RM-12W；25％的去离子水。

上述水性单组份环氧漆的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述的去离子水的60wt％、二甲基乙醇胺的50wt％、丙二醇丁醚的20wt％、消泡剂BYK-024、分散剂BYK-190、钛白粉R-706、硅酸铝锌、硅酸铝纤维粉末及有机膨润土，以700r/min进行混料处理20min后，研磨至细度≤30um，得到第一混合物料；

(2)所述水性环氧树脂改性丙烯酸乳液与所述硅丙乳液混合后，与剩余的去离子水、剩余的二甲基乙醇胺及剩余的丙二醇丁醚，以700r/min进行混料处理20min，得到第二混合物料；

(3)将所述第一混合物料和第二混合物料混合后，加入所述缓蚀剂、基材润湿剂Tego-100、流平剂BYK-333及增稠剂RM-12W，搅拌至涂料的粘度为80s(23℃)，得到水性单组份环氧漆。

为了更好的说明本发明的技术方案，下面还通过对比例和本发明的实施例做进一步的对比。

对比例1

将实施例1中的硅酸铝锌替换为磷酸锌，其他组分及制备方法与实施例1相同，得到水性单组份环氧漆。

对比例2

将实施例1中的硅酸铝纤维粉末替换为硅酸镁铝，其他组分及制备方法与实施例1相同，得到水性单组份环氧漆。

为了更好的说明本发明实施例提供的水性单组份环氧漆的特性，下面将实施例1-4及对比例1-2制备的水性单组份环氧漆按着表1中的检测要求和检测标准进行相应性能的测试，结果如表2所示。

表1

注：所检测标准按HG/T 4758-2014中华人民共和国化工行业标准-水性丙烯酸树脂涂料进行检测

表2

由以上数据可得，本发明实施例提供的水性单组份环氧漆，干燥时间短，硬度高，附着力强，VOC含量低，并具有良好的耐水性、耐碱性、耐酸性、耐盐雾性能及耐人工气候老化性。

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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水性单组份环氧漆，其特征在于，包括如下质量分数的原料组分：40-50％的水性环氧树脂改性丙烯酸乳液；5-10％的硅丙乳液；0.2-0.5％的pH调节剂；3-8％的环保助溶剂；0.5-2％的分散剂；0.05-0.3％的消泡剂；18-22％的颜料；2-4％的硅酸铝锌；0.5-2％的VOC吸附剂；2-4％的防沉剂；0.2-0.5％的流平剂；0.3-0.5％的基材润湿剂；0.5-2％的防闪锈剂；1-2％的增稠剂；15-25％的去离子水，所述pH调节剂为醇胺。

2.如权利要求1所述的水性单组份环氧漆，其特征在于：所述硅丙乳液采用含双键的有机硅单体或聚硅氧烷与丙烯酸酯类单体采用预乳化部分连续法加成共聚制得。

3.如权利要求1所述的水性单组份环氧漆，其特征在于：所述VOC吸附剂为硅酸铝纤维粉末。

4.如权利要求1所述的水性单组份环氧漆，其特征在于：所述消泡剂为有机硅消泡剂。

5.如权利要求1所述的水性单组份环氧漆，其特征在于：所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。

6.如权利要求1所述的水性单组份环氧漆，其特征在于：所述流平剂为聚醚改性有机硅或聚醚改性聚硅氧烷，所述增稠剂为非离子缔合型增稠剂。

7.权利要求1-6任一项所述的水性单组份环氧漆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将所述的去离子水的55wt％-65wt％、pH调节剂的45wt％-55wt％、环保助溶剂的18wt％-22wt％、消泡剂、分散剂、颜料、硅酸铝锌、VOC吸附剂及防沉剂进行混料处理后，研磨，得到第一混合物料；

(2)所述水性环氧树脂改性丙烯酸乳液与所述硅丙乳液混合后，与剩余的去离子水、剩余的pH调节剂及剩余的环保助溶剂进行混料处理，得到第二混合物料；

(3)将所述第一混合物料和第二混合物料混合后，加入所述防闪锈剂、基材润湿剂、流平剂及增稠剂，搅拌，得到水性单组份环氧漆。

8.如权利要求7所述的水性单组份环氧漆的制备方法，其特征在于：步骤(1)、(2)中，所述混料处理的搅拌速度为500-800r/min，时间为15-25min。

9.如权利要求8所述的水性单组份环氧漆的制备方法，其特征在于：所述研磨细度≤30um。