CN110804370A - 环氧锌铝伪合金冷涂底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环氧锌铝伪合金冷涂底漆及其制备方法，属于涂料领域，一种环氧锌铝伪合金冷涂底漆，由组分一和组分二固化剂组成，其中组分一包括如下质量百分比的原料，环氧树脂A 15‑23%，分散剂0.2‑1.5%，聚酰胺蜡浆3‑5%，锌粉10‑35%，XY‑110非浮型铝粉8‑27%，硅微粉5‑40%，消泡剂0.3‑1%，硅烷偶联剂0.5‑1.5%，二甲苯6‑12%，丁醇2‑7%。本发明提供一种环氧锌铝伪合金冷涂底漆，施工状态为液体，可直接常温刷涂、辊涂、喷涂，用于取代现有超长年限钢结构重防腐方案中的热镀（浸）锌铝合金防腐层，且性能优于电弧热镀锌铝合金防腐层。同时本发明产品锌、铝粉用量远低于热镀锌铝层（基本为纯锌、铝），可有效减少金属锌、铝资源的消耗。

Description

环氧锌铝伪合金冷涂底漆及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种新型材料环氧类含有锌、铝金属粉的防腐底漆。

背景技术

金属腐蚀危害巨大，金属防护的手段很多，目前最应用最成熟的防护手段是涂层和镀层防护。涂层防护即在金属表面喷涂一层防腐涂料，对金属起到屏蔽作用，阻止腐蚀因子和金属基材接触形成腐蚀从而保护金属；镀层防护是将比基材更活跃的金属通过热熔均匀的覆盖在被保护金属表面，发生腐蚀时由于镀层更活跃，通过牺牲自身阳极保护基材，应用最广泛的是热镀（浸）锌和热镀（浸）锌铝保护层。随着国民环保意识增强，热镀金属防护因在施工中需要将金属丝加热融化后施工，会产生大量的锌雾污染环境，同时施工效率低，成本高，而逐渐被涂层取代，比如热镀（浸）锌越来越多的被环氧富锌底漆、无机硅酸锌底漆、冷涂锌底漆等替代，配套后续防护涂层，可对金属基材形成20年以上保护。

目前，在设计防腐年限达到50年以上的钢结构防腐中，仍采用热镀（浸）锌铝合金镀层和涂层防腐的方案。热镀（浸）锌铝合金相比较热镀（浸）锌，其具有更好的附着力、耐磨性和抗腐蚀性。其施工中先将金属锌和铝按一定的比例（镀层含有5%Al、95%Zn）制成锌铝合金丝， 利用氧气、乙炔或电热源（大型工件采用电加热，中小型采用氧气、乙炔加热）通过压缩空气和专用工具（喷枪）将锌铝丝雾化超高速喷到金属表面，形成连续的膜。由于在防腐50年以上的钢结构设计中，一般设计锌铝合金热镀层厚度需要达到250μm，施工效率低，成本高，且会产生大量的锌、铝烟雾对环境造成污染，严重影响到施工人员人身健康。

现有钢结构防腐复合涂层的施工方法公开了一种钢结构防腐复合涂层的施工工艺，包括表面净化处理、喷砂除锈、电弧喷锌铝复合层和封闭处理。其中的电弧喷锌铝复合层是采用电弧喷枪，以电弧为热源，先将纯度≥99.5％的线状锌丝加热到熔融状态，同时用压缩空气将熔融的锌吹成雾状，并形成受约束的颗粒流，均匀喷涂在基体表面形成一层锌层，再将纯度≥99.5％的线状铝丝加热到熔融状态，同时用压缩空气将熔融的铝吹成雾状，并形成受约束的颗粒流，均匀喷涂在锌层表面形成一层铝层，铝层与锌层一起组成锌铝复合层。该技术防腐涂层为金属防腐层、使用材料为高纯度锌、铝丝，施工过程采用电弧加热，将高纯度金属锌、铝丝加热到熔融状态，雾化后均匀喷涂附着在钢结构表面，形成一层金属防腐层，之后还要进行表面封闭处理，以达到较好的防腐效果。该技术施工过程需要电弧热喷的工艺，施工效率低，且能耗大，并且锌铝合金在热喷涂过程中会产生大量锌雾，污染环境，伤害施工人员人身健康。

发明内容

本发明的目的是提供一种环氧锌铝伪合金冷涂底漆；

本发明的另一个目的是提供一种环氧锌铝伪合金冷涂底漆的制备方法，以解决现有技术存在的采用电弧热喷的工艺，施工效率低，且能耗大，污染环境的问题。

本发明技术方案如下：一种环氧锌铝伪合金冷涂底漆，由组分一和组分二固化剂组成，其中组分一包括如下质量百分比的原料，环氧树脂A 15-23%，分散剂0.2-1.5%，聚酰胺蜡浆3-5%，锌粉10-35%，XY-110非浮型铝粉8-27%，硅微粉5-40%，消泡剂0.3-1%，硅烷偶联剂0.5-1.5%，二甲苯6-12%，丁醇2-7%。

进一步的，组分一还包括小于8%质量百分比的环氧树脂B。

进一步的，组分二固化剂为D3014加成胺固化剂、K54固化剂中的一种或两种。

进一步的，锌粉的粒径为500-800目。

上述的环氧锌铝伪合金冷涂底漆的制备方法，采用高速搅拌分散法制备，将组分一和组分二固化剂混合，其中组分一的制备方法如下：

A、在200-400转/min转速下，在干净搅拌釜依次加入环氧树脂A、环氧树脂B、分散剂，聚酰胺蜡浆，搅拌均匀；

B、在300-600转/min转速搅拌下依次加入硅微粉、球状的锌粉，锌粉，搅拌至均匀，无明显硬块；

C、将转速升至1000-1500转/min，高速分散30min，检测细度≤50微米，合格。搅拌中注意漆浆温度≤50℃；

D、细度合格后，在500-1000转/min转速搅拌下加入消泡剂、硅烷偶联剂、铝粉、二甲苯、丁醇，搅拌5-10min至均匀；检测粘度100-120KU，比重满足中控指标要求后合格；

E、过滤包装。

进一步的，组分一和组分二的质量比为10:1-18:1。

进一步的，组分二的制备方法如下：在200-400转/min转速下，在干净搅拌釜依次加固化剂，将转速升至500-1000转/min转速搅拌10-20min至均匀，检测细度≤20μm，粘度、固含、比重满足中控指标要求后过滤丝绢包装。

本发明提供一种环氧锌铝伪合金冷涂底漆，施工状态为液体，可直接常温刷涂、辊涂、喷涂，用于取代现有超长年限钢结构重防腐方案中的热镀（浸）锌铝合金防腐层，且性能优于电弧热镀锌铝合金防腐层。同时本发明产品锌、铝粉用量远低于热镀锌铝层（基本为纯锌、铝），可有效减少金属锌、铝资源的消耗。

本发明环氧锌铝伪合金冷涂底漆优点如下：

（1）本发明专利环氧锌铝伪合金冷涂底漆有两个组分组成。

组分一在大分子双酚A型环氧树脂及小分子双酚B型环氧树脂为主要成膜基料，加入一定比例锌粉、铝粉，均匀的分散在树脂中形成环氧锌铝合金涂料，固化形成涂层，附着力优异，耐磨性性能、防腐性能就能达到热镀（浸）锌铝层防腐要求；同时复配硅微粉等体质填料，通过分散剂、流变助剂、消泡剂、溶剂形成分散均匀、储存稳定的液体组分；

组份二由D3014加成聚酰胺固化剂和K54固化剂（2, 4, 6-三 (二甲氨基甲基) 苯酚，作为通用型路易斯碱催化剂用于环氧树脂体系），施工时按一定的比例混合，采用刷涂、辊涂或喷涂的方式直接施工。

（2）本发明环氧锌铝合金冷涂底漆为替代传统热镀（浸）锌铝合金镀层工艺。本产品为高固体份涂料，体积固含大于80%，VOC含量低于180g/L，属于环保材料。产品可采用刷涂、辊涂、喷涂施工涂装，一次涂装厚度可达到250μm，尤其在大型钢结构防腐中，产品替代热镀（浸）锌铝合金镀层，施工和材料成本更低、涂装速率快，性价比更高，将受到使用者的追捧。

本发明特点如下：

（1）环氧锌铝合金冷涂底漆作为冷涂涂料，可直接采用刷涂、辊涂、喷涂施工。

本发明产品采用环氧树脂，在其中加入一定比例的锌粉、铝粉，制成有机树脂-无机-金属混合材料（而非纯金属），可以直接采用喷枪喷涂（或辊涂、刷涂等施工方式），一次涂装厚度可达到250μm，与传统锌铝合金相比，施工效率高，施工过程不需要加热，常温喷涂固化即可形成高防腐涂层，耗能低，且不会有锌雾等有害物质产生。环保节能，对施工人员人身健康危害小；施工效率高，耗能小，且在施工中可解决热镀（浸）锌铝产生锌雾污染环境的弊端，施工过程更安全、环保，属于新型环保材料。同时防腐性能可达到同厚度下的热镀（浸）锌铝合金镀层，后续可直接配套（不用打磨拉毛处理）丙烯酸聚氨酯面漆、氟碳面漆、聚硅氧烷等重防腐面漆提高涂层的耐候性能，解决了热镀（浸）锌铝合金之上复涂后续涂层，需要特制的封闭涂料进行封闭，之后才能涂覆后道涂层（否则后续涂层会出现多孔，附着力不佳，影响防腐质量）的不足，减少了施工中涂装道数。本产品替代传统的热镀（浸）锌铝合金对基材进行防腐保护，性能可达到甚至超过热镀（浸）锌铝防护层。

（2）环氧锌铝合金冷涂底漆制作过程通过环氧树脂中加入粉状锌（球状）、铝金属，无机防锈颜填料，助剂，溶剂等，通过高速搅拌在1000-1500转/min的转速下高速剪切分散混合，达到一定的细度要求，形成均匀稳定的粘稠液体（非金属态），该产品为两组分产品，组分二采用加成聚酰胺类固化剂，在使用时与组分一混合反应，形成连续的固体膜，本产品为有机-无机-金属混合液体材料。在制作过程与存在形态、成膜机理方面与现有技术有本质的区别，是其体现优异的防腐性能、施工性能、高效生产的必要条件。

（3）本产品的防腐性能强于现有技术所述的热镀锌铝合金复合涂层，拉拔附着力大于20MPa（现有技术平均达到12.0MPa），可完全替代热镀锌铝合金材料。环氧锌铝合金冷涂底漆厚度达到250μm，划“丨”中性盐雾测试可达到6000h，漆膜无起泡、生锈、脱落现象，与氟碳面漆配套后的符合涂层耐QUV紫外老化可达6000h，试验后板面不脱落，不生锈，变色≤2级，失光≤2级，粉化≤1级，耐10%硫酸、10%氢氧化钠溶液、5%氯化钠溶液达到720h以上，可为钢结构基材提供50年以上防腐保护。而传统的重防腐涂料最高只能为基材提供25年的防腐蚀保护。

环氧锌铝合金冷涂底漆可耐候性面漆配套使用，可配套面漆如丙烯酸聚氨酯面漆、氟碳面漆、聚硅氧烷面漆等，在环氧锌铝合金底漆涂层上直接涂覆面漆，拉拔附着力大于20MPa，可广泛应用于钢结构重防腐保护。而现有技术热镀锌铝合金之上还需涂装封闭层，需要特制的封闭涂料进行封闭，之后才能涂覆后道涂层，否则后续涂层会出现多孔，附着力不佳，影响防腐质量。

具体实施方式

下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例中原料来源及规格见表1：

实施例1：环氧锌铝伪合金冷涂底漆的制备

组分一漆按下述质量百分含量准备原料：环氧树脂A 23%，分散剂0.2%，聚酰胺蜡浆3%，锌粉33%，XY-110非浮型铝粉27%，硅微粉5%，消泡剂0.3%，硅烷偶联剂0.5%，二甲苯6%，丁醇2%；

组份二固化剂按下述质量百分含量准备原料：D3014加成胺固化剂100%，

制备方法包括以下步骤：

组分一制备方法：

A、200转/min转速下，在干净搅拌釜加入环氧树脂A，搅拌均匀，加入分散剂、聚酰胺蜡浆，搅拌至均匀；

B、在300转/min转速搅拌下依次加入硅微粉、锌粉，搅拌至均匀，无明显硬块；

C、将转速升至1500转/min，高速分散30min，检测细度40微米，合格。搅拌中注意漆浆温度50℃；

D、细度合格后，在500转/min转速搅拌下加入消泡剂、硅烷偶联剂、非浮型铝粉。加入二甲苯、丁醇，搅拌5min至均匀。检测粘度114KU，比重满足中控指标要求，合格。

E、过滤80目箩包装。

组分二制备方法：

400转/min转速下，在干净搅拌釜加入D3014加成胺固化剂，将转速升至1000转/min转速搅拌20min至均匀，检测细度15μm，过滤丝绢包装。

配比：漆:固化剂=18:1(质量比)

按配比将两组分混合后，可采用刷涂、辊涂、空气喷涂、高压无气喷涂施工或制性能板。

性能检测见表2涂层性能检测结果。

实施例2：环氧锌铝伪合金冷涂底漆的制备

组分一漆按下述质量百分含量准备原料：环氧树脂A 15%，环氧树脂B 8%，分散剂1.5%，聚酰胺蜡浆3%，锌粉10%，XY-110非浮型铝粉8%，硅微粉40%，消泡剂1%，硅烷偶联剂0.5%，二甲苯6%，丁醇7%；

组份二固化剂按下述质量百分含量准备原料：D3014加成胺固化剂80%，K54固化剂20%；

制备方法包括以下步骤：

组分一制备方法：

A、400转/min转速下，在干净搅拌釜加入环氧树脂A、环氧树脂B，搅拌均匀，依次加入分散剂、聚酰胺蜡浆，搅拌至均匀；

B、在600转/min转速搅拌下依次加入硅微粉、锌粉，搅拌至均匀，无明显硬块；

C、将转速升至1000转/min，高速分散30min，检测细度50微米，合格。搅拌中注意漆浆温度50℃；

D、细度合格后，在1000转/min转速搅拌下加入消泡剂、硅烷偶联剂、非浮型铝粉。加入二甲苯、丁醇，搅拌10min至均匀。检测粘度为100KU，比重满足中控指标要求，合格。

E、过滤40目箩包装。

组分二制备方法：

200转/min转速下，在干净搅拌釜依次加D3014加成胺固化剂、K54固化剂，将转速升至500转/min转速搅拌10min至均匀。检测细度20μm，粘度、固含、比重满足中控指标要求，过滤丝绢包装。

配比：漆:固化剂=12:1(质量比)

按配比将两组分混合后，可采用刷涂、辊涂、空气喷涂、高压无气喷涂施工或制性能板。

性能检测见表2涂层性能检测结果。

实施例3：环氧锌铝伪合金冷涂底漆的制备

组分一漆按下述质量百分含量准备原料：环氧树脂A 23%，环氧树脂B 8%，分散剂0.4%，聚酰胺蜡浆5%，锌粉22%，XY-110非浮型铝粉12%，硅微粉13%，消泡剂0.6%，硅烷偶联剂1%，二甲苯12%，丁醇3%；

组份二固化剂按下述质量百分含量准备原料：D3014加成胺固化剂88%，K54固化剂12%；

制备方法包括以下步骤：

组分一制备方法：

A、300转/min转速下，在干净搅拌釜加入环氧树脂A、环氧树脂B，搅拌均匀，依次加入分散剂、聚酰胺蜡浆，搅拌至均匀；

B、在500转/min转速搅拌下依次加入硅微粉、锌粉，搅拌至均匀，无明显硬块；

C、将转速升至1200转/min，高速分散30min，检测细度45微米，合格。搅拌中注意漆浆温度40℃；

D、细度合格后，在800转/min转速搅拌下加入消泡剂、硅烷偶联剂、非浮型铝粉。加入二甲苯、丁醇，搅拌8min至均匀。检测粘度为115KU，比重满足中控指标要求，合格。

E、过滤40目箩包装。

组分二制备方法：

300转/min转速下，在干净搅拌釜依次加D3014加成胺固化剂、K54固化剂，将转速升至800转/min转速搅拌12min至均匀。检测细度20μm，粘度、固含、比重满足中控指标要求，过滤丝绢包装。

配比：漆:固化剂=10:1(质量比)

按配比将两组分混合后，可采用刷涂、辊涂、空气喷涂、高压无气喷涂施工或制性能板。

性能检测见表2涂层性能检测结果。

实施例4：环氧锌铝伪合金冷涂底漆的制备

组分一漆按下述质量百分含量准备原料：环氧树脂A 20%，环氧树脂B 5%，分散剂0.6%，聚酰胺蜡浆3.5%，锌粉27%，XY-110非浮型铝粉17%，硅微粉12%，消泡剂0.5%，硅烷偶联剂1.4%，二甲苯9%，丁醇4%；

组份二固化剂按下述质量百分含量准备原料：D3014加成胺固化剂88%，K54固化剂12%。

制备方法包括以下步骤：

组分一制备方法：

A、300转/min转速下，在干净搅拌釜加入环氧树脂A、环氧树脂B，搅拌均匀，依次加入分散剂、聚酰胺蜡浆，搅拌至均匀；

B、在500转/min转速搅拌下依次加入硅微粉、锌粉，搅拌至均匀，无明显硬块；

C、将转速升至1200转/min，高速分散30min，检测细度50微米，合格。搅拌中注意漆浆温度45℃；

D、细度合格后，在800转/min转速搅拌下加入消泡剂、硅烷偶联剂、非浮型铝粉。加入二甲苯、丁醇，搅拌10min至均匀。检测粘度为118KU，比重满足中控指标要求，合格。

E、过滤80目箩包装。

组分二制备方法：

300转/min转速下，在干净搅拌釜依次加D3014加成胺固化剂、K54固化剂，将转速升至800转/min转速搅拌20min至均匀。检测细度15μm，粘度、固含、比重满足中控指标要求，过滤丝绢包装。

配比：漆:固化剂=14:1(质量比)

按配比将两组分混合后，可采用刷涂、辊涂、空气喷涂、高压无气喷涂施工或制性能板。性能检测见表2涂层性能检测结果。

Claims (7)

1.一种环氧锌铝伪合金冷涂底漆，其特征在于：由组分一和组分二固化剂组成，其中组分一包括如下质量百分比的原料，环氧树脂A 15-23%，分散剂0.2-1.5%，聚酰胺蜡浆3-5%，锌粉10-35%，XY-110非浮型铝粉8-27%，硅微粉5-40%，消泡剂0.3-1%，硅烷偶联剂0.5-1.5%，二甲苯6-12%，丁醇2-7%。

2.根据权利要求1所述的环氧锌铝伪合金冷涂底漆，其特征在于：组分一还包括小于8%质量百分比的环氧树脂B。

3.根据权利要求1或2所述的环氧锌铝伪合金冷涂底漆，其特征在于：组分二固化剂为D3014加成胺固化剂、K54固化剂中的一种或两种。

4.根据权利要求3所述的环氧锌铝伪合金冷涂底漆，其特征在于：锌粉的粒径为500-800目。

5.权利要求1所述的环氧锌铝伪合金冷涂底漆的制备方法，其特征在于：：将组分一和组分二固化剂混合，其中组分一的制备方法如下：

A、在200-400转/min转速下，在干净搅拌釜依次加入环氧树脂A、环氧树脂B、分散剂，聚酰胺蜡浆，搅拌均匀；

B、在300-600转/min转速搅拌下依次加入硅微粉、球状的锌粉，搅拌至均匀，无明显硬块；

C、将转速升至1000-1500转/min，高速分散30min，检测细度≤50微米，漆浆温度≤50℃；

D、细度合格后，在500-1000转/min转速搅拌下加入消泡剂、硅烷偶联剂、铝粉、二甲苯、丁醇，搅拌5-10min至均匀；

E、过滤包装。

6.根据权利要求5所述的一种环氧锌铝伪合金冷涂底漆的制备方法，其特征在于：组分一和组分二的质量比为10:1-18:1。

7.根据权利要求5或6所述的一种环氧锌铝伪合金冷涂底漆的制备方法，其特征在于：组分二的制备方法如下：在200-400转/min转速下，在干净搅拌釜依次加固化剂，将转速升至500-1000转/min转速搅拌10-20min至均匀，检测细度≤20μm，粘度、固含、比重满足中控指标要求后过滤丝绢包装。