CN110437712A - 一种水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料及其制备方法，其中，该水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料，包括甲组分和乙组分；甲组分包括水、润湿分散剂、消泡剂、钛白粉、填料、纳米双电层材料、水性环氧乳液、基材润湿流平剂、增稠剂；乙组分包括水性环氧固化剂、中和剂、防闪锈剂、环氧基硅烷偶联剂、双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚。本发明的水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料，VOC含量低，水油底漆通用，在水性底漆和溶剂型环氧底漆上的涂层附着力均高于10MPa，防腐性能好，配套涂层耐盐雾性达1000h，耐水性达30d，耐湿热性达720h，且通过低播焰性、烟气及毒性试验，满足船舶与海洋平台的生活舱室及建筑钢结构的长效防护需求。

Description

一种水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料及其制备方法。

背景技术

船舶、海洋平台的生活舱室和建筑钢结构通常都会采用大量防腐涂料进行涂装，主要为了钢板的表面装饰和腐蚀防护。目前的防腐涂料均以溶剂型涂料为主，且存在大量的挥发性有机物，在涂装过程中往往存在构件复杂、涂装操作不便、通风不畅等诸多问题，故其施工过程中不可避免的存在火灾、中毒等安全隐患。并给舱内工作人员及钢结构使用人员的身体健康造成威胁。

新型的水性防腐涂料以水为分散介质，具有挥发性有机物(VOC)排放少、环境污染少、施工时火灾和中毒风险低的特点，可显著改善涂料施工环境，因而成为未来防腐涂料的发展趋势之一。然而，由于水性树脂自身具有一定的亲水性，往往导致其服役寿命短，单一的水性防腐涂料在海洋大气等极端腐蚀环境下仍然难以满足使用要求。因此，在一些船舶舱室及腐蚀环境等级较高的钢结构内表面，对防腐涂层的环保升级往往需要通过高固体分或溶剂型底漆与水性涂料组成的复合涂层体系来实现。虽然通常情况下，水性涂料在水性底漆上的配套性不存在问题，但在水性涂料和高固体分或溶剂型涂料混用涂装的过程中，由于水的表面张力较低，往往会出现水性涂料和溶剂型涂料润湿性不足，并导致漆膜层间附着力下降及缩孔、油坑等漆膜弊端。

专利CN109836967A通过配方优化组合的方式制备了一种耐盐雾性726h的水油底漆通用型水性环氧涂料。上述工艺的实施，虽在一定程度上提高了水性涂料对水油底漆的附着力和适应性，但其防腐性能相对较差，未能满足极端腐蚀环境下船舱及建筑钢结构等的防腐需求。

综上所述，如何获得对水油底漆均具有优异的附着力和适应性，又具有优异的防腐性能的涂料是目前行业亟待解决的问题。

发明内容

为解决背景技术中提到的问题，本发明的目的在于，针对目前水性环氧涂料与溶剂型涂层配套性差、防腐性差的问题，提供一种水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料，可提高涂层对水性底漆和溶剂型底漆的配套附着力及防腐性能，最终实现延长涂层使用寿命，降低维护成本的目的。

本发明提供的水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料，包括甲组分和乙组分；

其中，甲组分包括水、润湿分散剂、消泡剂、钛白粉、填料、纳米双电层材料、水性环氧乳液、基材润湿流平剂、增稠剂；

乙组分包括水性环氧固化剂、中和剂、防闪锈剂、环氧基硅烷偶联剂、双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚。

进一步地，甲组分包括：

乙组分包括：

进一步地，所述润湿分散剂包括BYK180、BYK190、SN5040、X-405、FX600、FN265中的一种或多种。

进一步地，所述消泡剂为矿物油、聚醚或有机硅树脂，包括SN1311、1340、NXZ、BYK-024、Tego 810及Tego 901中的一种或多种。

进一步地，所述钛白粉为金红石型钛白粉，包括R706、R900、R902、R906、R986、R996、R5566、R215及R201中的一种或多种。

进一步地，所述填料为滑石粉、沉淀硫酸钡、重晶石粉、云母粉、绢云母粉、磷酸锌、三聚磷酸铝、长石粉、重钙、轻质碳酸钙、高岭土及硅灰石粉中的一种或多种。

进一步地，所述纳米双电层材料为以水滑石层板为基体的平均晶片厚度≤25nm，比表面积≤300m2/g，氯化度≥80％的超分子双电层纳米材料。

进一步地，所述基材润湿流平剂为Tego Wet 245、Tego Wet 270、Tego Wet280、Tego Wet 500、BYK-346、Levelol W-469中的一种或多种。

进一步地，所述增稠剂为聚醚聚氨酯型增稠剂或改性膨润土型增稠剂，包括RM2020、BR125P、PUR65、299、WT105WA、LT、DE及SHV中的一种或多种。

进一步地，所述水性环氧乳液为固含量40％-70％，环氧当量为600-1000g/mol的水性环氧乳液。

进一步地，水性环氧固化剂为水性脂肪胺或水性聚酰胺环氧固化剂，固含量为50～100％，活泼氢当量为150～300g/mol。

进一步地，所述中和剂包括氨水、三乙胺、AMP-95、AMP-19、N,N-二甲基乙醇胺及乙醇胺的一种或多种。

进一步地，所述防闪锈剂为FA-179、FA-379、FA-579、Raybo60、Lubrizol2120及亚硝酸盐的一种或多种。

进一步地，所述环氧基硅烷偶联剂为KH-560。

进一步地，所述双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚为PRO602或PRO605中的一种或两种的组合。

本发明还提供一种水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料制备方法，其中，甲组分的制备步骤为：

甲组分的制备步骤为：

步骤S11、在低速搅拌条件下，向分散缸中加入水、润湿分散剂和消泡剂，并在保持低速搅拌进行分散；

步骤S12、加入钛白粉、填料和纳米双电层材料，高速搅拌分散，直至材料细度≤40μm；

步骤S13、降低分散速度，向分散缸中添加水性环氧乳液、剩余的水、基材润湿流平剂和增稠剂，在保持低速搅拌进行分散；

步骤S14、过滤包装得成品；

乙组分的制备步骤为：

步骤S21、在低速搅拌条件下，向分散缸中加入水性环氧固化剂、中和剂、防闪锈剂、环氧基硅烷偶联剂和双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚，进行分散；

步骤S22、过滤包装得成品。

与传统的防腐涂料相比，本发明的防腐涂料具有以下特点：

(1)绿色环保，VOC含量低、小于20g/L，并通过低播焰性、烟气及毒性实验，满足消防安全要求。

(2)在水性底漆和油性底漆均能通用，在水性底漆和溶剂型环氧底漆上的涂层附着力均高于10MPa。

(3)防腐性能好，配套涂层耐盐雾性达1000h，耐水性达30d，耐湿热性达720h。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，实施例中和对比例未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

润湿分散剂优先BYK180、BYK190、SN5040、X-405、FX600、FN265中的一种或多种。

消泡剂优选SN1311、1340、NXZ、BYK-024、Tego 810及Tego 901中的一种或多种。

钛白粉优选R706、R900、R902、R906、R986、R996、R5566、R215及R201中的一种或多种。

填料优选滑石粉、沉淀硫酸钡、重晶石粉、云母粉、绢云母粉、磷酸锌、三聚磷酸铝、长石粉、重钙、轻质碳酸钙、高岭土及硅灰石粉中的一种或多种。

纳米双电层材料为以水滑石层板为基体的平均晶片厚度≤25nm，比表面积≤300m2/g，氯化度≥80％的超分子双电层纳米材料。

水性环氧乳液为固含量40％-70％，环氧当量为600-1000g/mol的水性环氧乳液。

基材润湿流平剂优选Tego Wet 245、Tego Wet 270、Tego Wet 280、Tego Wet500、BYK-346、Levelol W-469中的一种或多种。

增稠剂优选RM2020、BR125P、PUR65、299、WT105WA、LT、DE及SHV中的一种或多种。

水性环氧固化剂为水性脂肪胺或水性聚酰胺环氧固化剂，固含量为50～100％，活泼氢当量为150～300g/mol。

中和剂优选氨水、三乙胺、AMP-95、AMP-19、N,N-二甲基乙醇胺及乙醇胺的一种或多种。

防闪锈剂优选FA-179、FA-379、FA-579、Raybo60、Lubrizol2120及亚硝酸盐的一种或多种。

环氧基硅烷偶联剂为KH-560。

双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚为PRO602或PRO605中的一种或两种的组合。

本发明提供的实施例1-3的组分配方(以质量份数计)如表1所示：

表1

对比例1

CN109836967A公开的涂料。

本发明还提供了对比例2-7，其组分配方(以质量份数计)如表2所示：

表2

注：/表示含量为0，不添加该组分。

按照上述实施例1-3和对比例2-7的组分配比制备涂料，其制备方法如下：

其中，甲组分的制备步骤为：

步骤S11、100rpm的低速搅拌下，向分散缸中加入部分水、润湿分散剂和消泡剂，并在100rpm下低速分散5min；

步骤S12、加入钛白粉、填料和纳米双电层材料，再在1500rpm下高速分散30-60min，直至细度≤40μm；

步骤S13、降低分散速度至300rpm，向分散缸中添加水性环氧乳液、剩余的水、基材润湿流平剂和增稠剂，再在300rpm下低速分散15min；

步骤S14、过滤包装得成品；

乙组分的制备步骤为：

步骤S21、100rpm的低速搅拌下，向分散缸中加入水性环氧固化剂、中和剂、防闪锈剂、环氧基硅烷偶联剂和双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚，并在500rpm下分散20min；

步骤S22、过滤包装得成品。

甲、乙组分制备完成后，在使用前，按甲乙组分重量比为(3～10):1的比例配置并混合均匀后，方可进行施工。

本发明将实施例1-3和对比例1-7提供的涂料进行性能测试，其测试结果如表3和表4所示：

表3

表4

由表3的实验数据可知，本发明实施例1-3的防腐涂料在水性底漆和溶剂型环氧底漆上的涂层附着力均高于10Mpa；配套涂层耐盐雾性大于880h，耐水性达30d，耐湿热性达720。由此证明了本发明提供的防腐涂料对水油底漆均具有优异的附着力和适应性，又具有优异的防腐性能。

由表4的实验数据可知，对比例2缺少基材润湿流平剂，其对水油底漆附着力低；对比例3缺少环氧基硅烷偶联剂，其对水油底漆附着力低，且防腐性能下降；对比例4缺少双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚，其对水油底漆附着力低，且防腐性能下降；对比例5缺少基材润湿流平剂和双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚，其对水油底漆附着力低，且防腐性能下降；对比例6缺少纳米双电层材料，其防腐性能下降；对比例7缺少纳米双电层材料和双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚，其对水油底漆附着力低，且防腐性能下降。

本发明通过环氧基硅烷偶联剂、基材润湿流平剂和双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚的协同作用，提高涂层对不同底漆、尤其是溶剂型底漆的附着力。环氧基硅烷偶联剂的环氧基与水性环氧固化剂的氨基发生改性反应，向水性环氧成膜物质体系引入硅羟基结构，从而提高其固化后对基材的附着力。同时，基材润湿流平剂对底涂层的润湿、平铺功能，使硅羟基这类附着力促进点得以在底漆表面均匀分布，从而提高涂层在溶剂型底漆表面的整体附着力。此外，乙组分中，通过双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚的环氧基与水性固化剂的氨基发生的开环交联反应，向成膜物质体系中引入长碳链烷基结构，提高了水性环氧涂料的韧性及与底漆的相容性，从而防止其在固化时与底漆因收缩率不同导致应力上升、层间附着变差的情况。经以上几种因素协同作用，本发明的涂料对溶剂型防腐底漆和水性防腐底漆均具有良好的兼容性。

本发明通过双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚、纳米双电层材料和环氧基硅烷偶联剂的协同作用提高涂层的防腐性能。双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚的苯基结构和烷基结构的使涂层的耐水性得到提升。此外，通过双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚改性水性环氧固化剂，提高了固化剂与水性环氧乳液的相容性及环氧树脂固化过程第二阶段固化剂向环氧乳液分子内部扩散的速率，减少了体系中未反应的氨基或环氧基的量，从而提高体系的交联密度和防腐性能。本发明采用纳米双电层材料可提高涂层对带电离子的屏蔽性和排斥性，从而提高树脂的防腐性能。另外，由于树脂体系经环氧基硅烷偶联剂改性，具有稳定的-Si-O-Si-键，这些-Si-O-Si-键与纳米双电层材料作用时，可促进纳米双电层材料在涂层体系中均匀分布，避免纳米材料因堆积或团聚影响其对涂层屏蔽防腐效果的增益作用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料，其特征在于：包括甲组分和乙组分；

其中，甲组分包括水、润湿分散剂、消泡剂、钛白粉、填料、纳米双电层材料、水性环氧乳液、基材润湿流平剂、增稠剂；

乙组分包括水性环氧固化剂、中和剂、防闪锈剂、环氧基硅烷偶联剂、双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚。

2.根据权利要求1所述的水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料，其特征在于：其组分原料以质量份数计如下所述：

甲组分包括：

乙组分包括：

3.根据权利要求1所述的水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料，其特征在于：所述消泡剂为矿物油、聚醚或有机硅树脂。

4.根据权利要求1所述的水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料，其特征在于：所述填料为滑石粉、沉淀硫酸钡、重晶石粉、云母粉、绢云母粉、磷酸锌、三聚磷酸铝、长石粉、重钙、轻质碳酸钙、高岭土及硅灰石粉中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料，其特征在于：所述纳米双电层材料为以水滑石层板为基体的平均晶片厚度≤25nm，比表面积≤300m²/g，氯化度≥80％的超分子双电层纳米材料。

6.根据权利要求1所述的水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料，其特征在于：所述基材润湿流平剂为Tego Wet 245、Tego Wet 270、Tego Wet 280、Tego Wet 500、BYK-346、Levelol W-469中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料，其特征在于：所述水性环氧乳液为固含量40％-70％，环氧当量为600-1000g/mol的水性环氧乳液。

8.根据权利要求1所述的水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料，其特征在于：所述环氧基硅烷偶联剂为KH-560。

9.根据权利要求1所述的水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料，其特征在于：所述双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚为PRO602或PRO605中的一种或两种的组合。

10.一种水油底漆通用型水性环氧长效防腐涂料制备方法，其特征在于，

甲组分的制备步骤为：

步骤S11、在低速搅拌条件下，向分散缸中加入水、润湿分散剂和消泡剂，并在保持低速搅拌进行分散；

步骤S12、加入钛白粉、填料和纳米双电层材料，高速搅拌分散，直至材料细度≤40μm；

步骤S13、降低分散速度，向分散缸中添加水性环氧乳液、剩余的水、基材润湿流平剂和增稠剂，在保持低速搅拌进行分散；

步骤S14、过滤包装得成品；

乙组分的制备步骤为：

步骤S21、在低速搅拌条件下，向分散缸中加入水性环氧固化剂、中和剂、防闪锈剂、环氧基硅烷偶联剂和双官能长碳链烷基苯基多烯酚缩水甘油醚，进行分散；

步骤S22、过滤包装得成品。