CN110484087A - 一种环保水性涂料、其应用及涂装集装箱的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水性涂料技术领域，具体公开一种环保水性涂料，包括水性环氧防腐底漆、水性环氧中间漆和水性聚氨酯面漆；通过对成膜物质、固化剂、防锈颜料和填料进行选择，使漆膜在不含有铅镉等重金属的前提下依然能保持良好的性能，且各涂层之间能够紧密连接，附着力高。该涂料用于涂装集装箱，外表面使用底漆、中涂和面漆的组合，内表面使用底漆和面漆的组合，即可使集装箱满足持久防腐的使用需求。

Description

一种环保水性涂料、其应用及涂装集装箱的方法
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种环保水性涂料、其应用和涂装集装箱的方法。
背景技术
集装箱应用广泛，是国际通用的运输和物流专用工具，使用过程中要经受各种苛刻环境的考验：可能是-40～70℃的从严寒到炎热的温度变化；可能是风吹日晒雨淋；可能是高盐分海洋大气的侵蚀和冲击；可能是城市、工业大气中SO2、H2S、CO2等气体和尘埃、杂质的腐蚀等等。同时还需适应海陆空等各种交通工具运输下的碰撞、摩擦、污染等，因此对于集装箱内面和外面的涂层性能要求非常严格。
我国集装箱产量与贸易景气程度呈现正相关关系。每年有250万～300万TEU的新造集装箱的需求量，需要涂料量为18～22万t。水性集装箱涂料经过了近10年的发展，在保证长期性的前提下，施工性能有了明显的提高，成本有了大幅的降低。2017年4月1日，中国集装箱制造企业全面使用水性涂料涂装。未来，集装箱行业发展的主旋律将围绕“环保”“油改水”“统一行动”全面展开。未来几年水性集装箱涂料行业预计会有比较大的更新需求。整个重防腐行业水性化进程将会加快，除了个别不能使用水性涂料的行业、产业以外，大部分都会向水性化方向发展。
现有的集装箱涂料大部分含有重金属，不仅对环境带来负担，其经济成本也不可想象，因此，研发用于集装箱的无重金属涂层迫在眉睫。然而，重金属元素在涂料中具有重要的作用，能够提高涂料的耐候性、耐水性、耐热性、耐酸碱性等性能，如何在不使用有毒重金属的前提下保证涂料的上述性能，是目前急需解决的问题。
发明内容
针对现有不含有毒重金属涂料的性能不能满足使用要求等问题，本发明提供一种环保水性涂料，并提供其应用，以及使用该涂料涂装集装箱的方法。
为达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种环保水性涂料，包括水性环氧防腐底漆、水性环氧中间漆和水性聚氨酯面漆；其中：
所述水性环氧防腐底漆的原料质量份数如下：第一水性环氧树脂10-30份、防锈颜料1-4份、填料15-25份、膨润土0.1-0.3份、消泡剂0.1-0.3份、润湿分散剂0.3-0.7份、第一水性环氧固化剂20-30份、成膜助剂3-8份、附着力促进剂1-4份、去离子水20-30份；所述第一水性环氧树脂的环氧当量为450-550g/eq，固含量为50-55wt％；所述第一环氧固化剂为改性胺类环氧固化剂，胺值为150-200mg KOH/g；所述防锈颜料为质量比0.5-1:1的炭黑或氧化铁红；所述填料为质量比1-2:1-2:2-3:1的滑石粉、硫酸钡、三聚磷酸铝和复合磷酸锌的混合物；
所述水性环氧中间漆的原料质量份数如下：第二水性环氧树脂15-25份、填料10-30份、防锈颜料1-4份、去离子水20-30份、膨润土0.1-0.3份、第二水性环氧固化剂20-30份、防闪锈剂1-3份、消泡剂0.1-0.3份、润湿分散剂0.2-0.4份；所述第二水性环氧树脂的环氧当量为520-600g/eq，固含量为52-54％；所述第二环氧固化剂为脂肪胺加成物固化剂，固含量为78-80％；所述防锈颜料为质量比0.2-0.5:1的磷酸锌和钛白粉；所述填料为质量比1-2:1-2:1-2的滑石粉、硫酸钡和三聚磷酸铝的混合物；
所述水性聚氨酯面漆的原料质量份数如下：水性羟基丙烯酸分散体30-50份、去离子水6-10份、填料15-25份、防锈颜料7-10份、光稳定剂0.5-1.5份、成膜助剂3-5份、增稠剂0.1-0.3份、消泡剂0.2-0.5份、分散剂1-2份、防霉剂1-3份、pH调节剂1-5份、流平剂1-3份、防冻剂0.5-2份、溶剂4-8份、聚氨酯PU固化剂40-50份、附着力促进剂2-6份；其中，所述水性羟基丙烯酸分散体的羟基含量为3-4％；所述防锈颜料为质量比1:0.2-0.3的钛白粉和氧化铁；所述聚氨酯PU固化剂为质量比6-8:1的Bayhydur 401-70和CORONATE HXLV的混合物；所述填料为质量比1:1-2的滑石粉和硫酸钡。
上述底漆、中涂和面漆的制备方法采用本领域的常规方法即可。
本发明的底漆、中涂和面漆的组合通过对成膜物质、固化剂、防锈颜料和填料进行选择，使漆膜在不含有铅镉等重金属的前提下依然能保持良好的性能，且各涂层之间能够紧密连接，附着力高，漆膜不易脱落，同时防止涂层之间由于附着力差水气进入而造成的腐蚀。
可选的，所述水性环氧防腐底漆中：所述消泡剂为Tego810；所述润湿分散剂为tego760W；所述成膜助剂为醇酯12；所述附着力促进剂为道康宁Z-6040。
可选的，所述水性环氧中间漆中：所述防闪锈剂为AMP-95；所述消泡剂为Tego810；所述润湿分散剂为罗门哈斯731A。
可选的，所述聚氨酯面漆中：所述水性羟基丙烯酸分散体的羟基含量为3-4％，稳定剂为巴斯夫TINUVIN 329；所述成膜助剂为醇酯12；所述增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂；所述消泡剂为tego902W；所述分散剂为克莱恩A4100；所述防霉剂为1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮；所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇；所述流平剂为BYK-331；所述防冻剂为乙二醇；所述溶剂为丙二醇二乙酸酯；所述附着力促进剂为路博润2063。
在成膜树脂、固化剂、防锈颜料和填料选定的情况下，上述各助剂选用本领域常规助剂即可，上面给出的具体物质和型号具有更优的效果。
本发明还提供所述的环保水性涂料在涂装集装箱方面的应用，将所述底漆、中涂和面漆组合后用于涂装集装箱，可使其满足恶劣环境条件下的使用需求。
本发明还提供一种集装箱涂装方法，采用上述环保水性涂料，其中，集装箱内表面由内至外依次涂覆所述水性环氧防腐底漆和水性聚氨酯面漆，集装箱外表面由内至外依次涂覆所述水性环氧防腐底漆、水性环氧中间漆和水性聚氨酯面漆。根据集装箱的使用特性，外表面使用底漆、中涂和面漆的组合，用于抵抗恶劣的环境条件，内表面所处环境相对温和，使用底漆和面漆的组合即可保持长久的防腐性能。
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
一种环保水性涂料，包括水性环氧防腐底漆、水性环氧中间漆和水性聚氨酯面漆；其中：
所述水性环氧防腐底漆的原料质量份数如下：第一水性环氧树脂10份、防锈颜料1份、填料25份、膨润土0.1份、消泡剂0.3份、润湿分散剂0.5份、第一水性环氧固化剂25份、成膜助剂5份、附着力促进剂3份、去离子水20份；所述第一水性环氧树脂为上海新华的STW703A水性环氧树脂，环氧当量为450-550g/eq，固含量为52wt％；所述第一环氧固化剂为BANCO 901，胺值为180mg KOH/g；所述防锈颜料为质量比1:1的炭黑或氧化铁红；所述填料为质量比1:1:2:1的滑石粉、硫酸钡、三聚磷酸铝和复合磷酸锌的混合物；所述消泡剂为Tego810；所述润湿分散剂为tego760W；所述成膜助剂为醇酯12；所述附着力促进剂为道康宁Z-6040。
所述水性环氧中间漆的原料质量份数如下：第二水性环氧树脂15份、填料20份、防锈颜料4份、去离子水20份、膨润土0.2份、第二水性环氧固化剂30份、防闪锈剂1份、消泡剂0.2份、润湿分散剂0.4份；所述第二水性环氧树脂为NPEW-291W53，环氧当量为520-600g/eq，固含量为53％；所述第二环氧固化剂为氰特EH 613w/80WA，固含量为80％；所述防锈颜料为质量比0.2:1的磷酸锌和钛白粉；所述填料为质量比1:1:2的滑石粉、硫酸钡和三聚磷酸铝的混合物；所述防闪锈剂为AMP-95；所述消泡剂为Tego810；所述润湿分散剂为罗门哈斯731A。
所述水性聚氨酯面漆的原料质量份数如下：水性羟基丙烯酸分散体30份、去离子水8份、填料25份、防锈颜料7份、光稳定剂1份、成膜助剂5份、增稠剂0.1份、消泡剂0.3份、分散剂2份、防霉剂3份、pH调节剂1份、流平剂2份、防冻剂2份、溶剂4份、聚氨酯PU固化剂45份、附着力促进剂6份；其中所述防锈颜料为质量比1:0.2的钛白粉和氧化铁；所述聚氨酯PU固化剂为质量比8:1的Bayhydur 401-70和CORONATE HXLV的混合物；所述填料为质量比1:1的滑石粉和硫酸钡。所述水性羟基丙烯酸分散体为H-2143，固含量为3.2％；所述光稳定剂为巴斯夫TINUVIN 329；所述成膜助剂为醇酯12；所述增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂；所述消泡剂为tego902W；所述分散剂为克莱恩A4100；所述防霉剂为1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮；所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇；所述流平剂为BYK-331；所述防冻剂为乙二醇；所述溶剂为丙二醇二乙酸酯；所述附着力促进剂为路博润2063。
实施例2
各组分的具体物质和型号与实施例1相同，其质量份数组成为：
所述水性环氧防腐底漆的原料质量份数如下：第一水性环氧树脂20份、防锈颜料2份、填料20份、膨润土0.2份、消泡剂0.2份、润湿分散剂0.3份、第一水性环氧固化剂20份、成膜助剂3份、附着力促进剂1份、去离子水30份；所述第一水性环氧树脂为上海新华的STW703A水性环氧树脂，环氧当量为450-550g/eq，固含量为52wt％；所述第一环氧固化剂为BANCO 901，胺值为180mg KOH/g；所述防锈颜料为质量比0.5-1:1的炭黑或氧化铁红；所述填料为质量比2:2:3:1的滑石粉、硫酸钡、三聚磷酸铝和复合磷酸锌的混合物。
所述水性环氧中间漆的原料质量份数如下：第二水性环氧树脂20份、填料30份、防锈颜料1份、去离子水25份、膨润土0.3份、第二水性环氧固化剂20份、防闪锈剂2份、消泡剂0.3份、润湿分散剂0.2份；所述防锈颜料为质量比0.3:1的磷酸锌和钛白粉；所述填料为质量比1:1:1的滑石粉、硫酸钡和三聚磷酸铝的混合物。
所述水性聚氨酯面漆的原料质量份数如下：水性羟基丙烯酸分散体40份、去离子水10份、填料15份、防锈颜料8份、光稳定剂1.5份、成膜助剂3份、增稠剂0.2份、消泡剂0.5份、分散剂1份、防霉剂2份、pH调节剂5份、流平剂1份、防冻剂1份、溶剂6份、聚氨酯PU固化剂40份、附着力促进剂4份；其中所述防锈颜料为质量比1:0.3的钛白粉和氧化铁；所述聚氨酯PU固化剂为质量比6:1的Bayhydur 401-70和CORONATE HXLV的混合物；所述填料为质量比1:2的滑石粉和硫酸钡。
实施例3
各组分的具体物质和型号与实施例1相同，其质量份数组成为：
所述水性环氧防腐底漆的原料质量份数如下：第一水性环氧树脂30份、防锈颜料4份、填料15份、膨润土0.3份、消泡剂0.1份、润湿分散剂0.7份、第一水性环氧固化剂30份、成膜助剂8份、附着力促进剂4份、去离子水25份；所述第一水性环氧树脂为上海新华的STW703A水性环氧树脂，环氧当量为450-550g/eq，固含量为52wt％；所述第一环氧固化剂为BANCO 901，胺值为180mg KOH/g；所述防锈颜料为质量比0.5-1:1的炭黑或氧化铁红；所述填料为质量比1:2:2:1的滑石粉、硫酸钡、三聚磷酸铝和复合磷酸锌的混合物。
所述水性环氧中间漆的原料质量份数如下：第二水性环氧树脂25份、填料10份、防锈颜料2份、去离子水30份、膨润土0.1份、第二水性环氧固化剂25份、防闪锈剂3份、消泡剂0.1份、润湿分散剂0.3份；所述防锈颜料为质量比0.5:1的磷酸锌和钛白粉；所述填料为质量比2:1:1的滑石粉、硫酸钡和三聚磷酸铝的混合物；所述防闪锈剂为AMP-95；所述消泡剂为Tego810；所述润湿分散剂为罗门哈斯731A。
所述水性聚氨酯面漆的原料质量份数如下：水性羟基丙烯酸分散体50份、去离子水6份、填料20份、防锈颜料10份、光稳定剂0.5份、成膜助剂4份、增稠剂0.3份、消泡剂0.2份、分散剂2份、防霉剂3份、pH调节剂1份、流平剂2份、防冻剂2份、溶剂8份、聚氨酯PU固化剂50份、附着力促进剂2份；其中所述防锈颜料为质量比1:0.2的钛白粉和氧化铁；所述聚氨酯PU固化剂为质量比8:1的Bayhydur 401-70和CORONATE HXLV的混合物；所述填料为质量比1:1的滑石粉和硫酸钡。
实施例1-3的漆膜进行环境指标检测，结果如表1所示。
表1
检测项目 标准要求 底漆结果 中间漆结果 面漆结果
挥发性有机化合物(VOC) ≤200 28 31 25
游离甲醛 ≤100 未检出 未检出 未检出
乙二醇醚及其酯类的总量 ≤100 未检出 未检出 未检出
苯、甲苯、二甲苯、乙苯的总量 ≤100 未检出 未检出 未检出
卤代烃 ≤500 未检出 未检出 未检出
可溶性铅 ≤90 未检出 未检出 未检出
可溶性镉 ≤75 未检出 未检出 未检出
可溶性铬 ≤60 未检出 未检出 未检出
可溶性汞 ≤60 未检出 未检出 未检出
对比例1
将实施例1的第一水性环氧树脂替换为瀚森迈图的EPlKOTE 3522-W-60A，其余与实施例1相同。
对比例2
将实施例1的聚氨酯PU固化剂中的CORONATE HXLV替换为等量的Bayhydur 401-70，其余与实施例1相同。
将本发明实施例和对比例制备的环保涂料分别涂装集装箱，外表面使用底漆、中涂和面漆的组合，内表面使用底漆和面漆的组合，涂装结束固化后进行漆膜性能比较，内表面和外表面结果分别如表2和表3所示。
表2
项目 实施例1 对比例1 对比例2
附着力 0级 1级 1级
硬度 2H 2H H
耐磨性 0.31 0.35 0.42
耐酸性(0.5％H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>) 720H无明显变化 600H无明显变化 600H无明显变化
耐碱性(0.5％NaOH) 720H无明显变化 480H无明显变化 600H无明显变化
表3
项目 实施例1 对比例1 对比例2
附着力 0级 1级 1级
硬度 3H 3H 2H
耐磨性 0.25 0.33 0.35
耐酸性(0.5％H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>) 720H无明显变化 600H无明显变化 600H无明显变化
耐碱性(0.5％NaOH) 720H无明显变化 480H无明显变化 600H无明显变化
耐候性 1500h无明显变化 1200h无明显变化 1200h无明显变化
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 (6)

1.一种环保水性涂料，其特征在于，包括水性环氧防腐底漆、水性环氧中间漆和水性聚氨酯面漆；其中：
所述水性环氧防腐底漆的原料质量份数如下：第一水性环氧树脂10-30份、防锈颜料1-4份、填料15-25份、膨润土0.1-0.3份、消泡剂0.1-0.3份、润湿分散剂0.3-0.7份、第一水性环氧固化剂20-30份、成膜助剂3-8份、附着力促进剂1-4份、去离子水20-30份；所述第一水性环氧树脂的环氧当量为450-550g/eq，固含量为50-55wt％；所述第一环氧固化剂为改性胺类环氧固化剂，胺值为150-200mg KOH/g；所述防锈颜料为质量比0.5-1:1的炭黑或氧化铁红；所述填料为质量比1-2:1-2:2-3:1的滑石粉、硫酸钡、三聚磷酸铝和复合磷酸锌的混合物；
所述水性环氧中间漆的原料质量份数如下：第二水性环氧树脂15-25份、填料10-30份、防锈颜料1-4份、去离子水20-30份、膨润土0.1-0.3份、第二水性环氧固化剂20-30份、防闪锈剂1-3份、消泡剂0.1-0.3份、润湿分散剂0.2-0.4份；所述第二水性环氧树脂的环氧当量为520-600g/eq，固含量为52-54％；所述第二环氧固化剂为脂肪胺加成物固化剂，固含量为78-80％；所述防锈颜料为质量比0.2-0.5:1的磷酸锌和钛白粉；所述填料为质量比1-2:1-2:1-2的滑石粉、硫酸钡和三聚磷酸铝的混合物；
所述水性聚氨酯面漆的原料质量份数如下：水性羟基丙烯酸分散体30-50份、去离子水6-10份、填料15-25份、防锈颜料7-10份、光稳定剂0.5-1.5份、成膜助剂3-5份、增稠剂0.1-0.3份、消泡剂0.2-0.5份、分散剂1-2份、防霉剂1-3份、pH调节剂1-5份、流平剂1-3份、防冻剂0.5-2份、溶剂4-8份、聚氨酯PU固化剂40-50份、附着力促进剂2-6份；其中，所述水性羟基丙烯酸分散体的羟基含量为3-4％；所述防锈颜料为质量比1:0.2-0.3的钛白粉和氧化铁；所述聚氨酯PU固化剂为质量比6-8:1的Bayhydur 401-70和CORONATE HXLV的混合物；所述填料为质量比1:1-2的滑石粉和硫酸钡。
2.如权利要求1所述的环保水性涂料，其特征在于，所述水性环氧防腐底漆中：
所述消泡剂为Tego810；
所述润湿分散剂为tego760W；
所述成膜助剂为醇酯12；
所述附着力促进剂为道康宁Z-6040。
3.如权利要求1所述的环保水性涂料，其特征在于，所述水性环氧中间漆中：
所述防闪锈剂为AMP-95；
所述消泡剂为Tego810；
所述润湿分散剂为罗门哈斯731A。
4.如权利要求1所述的环保水性涂料，其特征在于，所述聚氨酯面漆中：
所述光稳定剂为巴斯夫TINUVIN 329；
所述成膜助剂为醇酯12；
所述增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂；
所述消泡剂为tego902W；
所述分散剂为克莱恩A4100；
所述防霉剂为1,2-苯丙异噻唑啉-3-酮；
所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇；
所述流平剂为BYK-331；
所述防冻剂为乙二醇；
所述溶剂为丙二醇二乙酸酯；
所述附着力促进剂为路博润2063。
5.权利要求1-4任一项所述的环保水性涂料在涂装集装箱方面的应用。
6.一种集装箱涂装方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项中的环保水性涂料，其中，集装箱内表面由内至外依次涂覆所述水性环氧防腐底漆和水性聚氨酯面漆，集装箱外表面由内至外依次涂覆所述水性环氧防腐底漆、水性环氧中间漆和水性聚氨酯面漆。
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