CN110964406A - 一种水性环氧低表面处理防腐涂料及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性环氧低表面处理防腐涂料及其制备方法和用途，该涂料由80‑85重量份的基体涂料，10‑12重量份的固化剂和3‑6重量份的去离子水组成；基体涂料由水性环氧树脂、纳米复合液、锈转化剂、钛白粉、防锈颜料、微米玄武岩鳞片、润湿分散剂、流平剂、消泡剂与去离子水配制而成。按照重量比80‑85：10‑12：3‑6在干净容器中投入基体涂料、固化剂、蒸馏水后混合均匀，熟化5~10min，即可进行涂装。本发明的涂料无需彻底除锈即可即可涂装在大型钢结构、如桥梁、管道、复杂的设备，抗腐蚀性能较优。

Description

一种水性环氧低表面处理防腐涂料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种水性环氧低表面处理防腐涂料及其制备方法和用途，属于涂料领域。
背景技术
近年来，国内外大量海上钻油平台、电厂、已建桥梁及体育场馆设施等钢结构进入了维修期，需要对旧有涂层进行重新涂装。而在这些已建钢结构的基础上进行喷砂前处理的难度非常大，涉及环境保护、施工难度和工程维修造价等方面。
随着工业的发展，用于金属保护及装饰的工业漆市场也随之发展与壮大。对于一些户外金属工程设施所用的防护涂料属于防腐涂料，需要彻底除锈，但有些大型钢结构和设备，如桥梁、管道、复杂的设备等在维修过程中，难以采用现代化的除锈方法，只能采用最简单的手工除锈，其难以达到彻底除锈的要求，这样大大影响施工和防腐效果，这就需要研制一种可在轻锈表面直接涂装的低表面处理防腐涂料。
发明内容
本发明目的是针对大型钢结构和设备，如桥梁、管道、复杂的设备等在维修过程中，不能进行彻底喷砂除锈的问题而提供一种新型高效水性环氧低表面处理防腐涂料及制备方法和用途，低表面处理涂料(Surface-tolerant Coating)主要针对在不可能完全达到喷砂级Sa2.5(ISO 8501—1:1988)情况下，可以涂覆在手工或动力工具打磨到St2和St3级别的表面、旧涂层表面选用该类型涂料具有良好的渗透性和基材附着力；在旧涂层上不会产生相容性问题；具有一定的缓蚀性能；优异的室外施工性等特点。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种水性环氧低表面处理防腐涂料，该涂料由80-85重量份的基体涂料，10-12重量份的固化剂和3-6重量份的去离子水组成；基体涂料由水性环氧树脂、纳米复合液、锈转化剂、钛白粉、防锈颜料、微米玄武岩鳞片、润湿分散剂、流平剂、消泡剂与去离子水配制而成；
按重量份数计，基体涂料具体配比如下：
水性环氧树脂：35～45份；
纳米复合液：5～10份；
锈转化剂： 3～5份；
钛白粉： 10～20份；
微米玄武岩鳞片： 5～12份；
防锈颜料： 8～12份；
润湿分散剂： 0.5～1份；
流平剂： 0.5～1份；
消泡剂： 0.5～1份；
去离子水： 10～20份；
值得一提的是，基体涂料具体配比中的重量份数指各组分在基体涂料中的重量份范围，而非在防腐涂料中的重量份范围。同理，固化剂中各组分的重量份数指各组分在固化剂中的重量份范围，而非在防腐涂料中的重量份范围。
按重量份计，固化剂由下列组分组成：
无溶剂多元胺加成物 75-85份；
去离子水 15-25份。
无溶剂多元胺加成物可以为多胺-环氧加成物。
本发明所述纳米复合液是二氧化硅水分散液，选自瓦克H-15水分散液。
本发明所述锈转化剂（又称为渗透转化剂）是德国高分子改性缩合物，选自德国SCHWEGMANN-6817。此外，也可以采用其它现有的锈转化剂。
本发明所述钛白粉是金红石钛白粉，选自东佳金红石钛白粉R2377。
本发明所述微米玄武岩鳞片厚度应在2～6微米、片径在40～100微米。可采用安徽梦谷纤维材料公司生产的牌号为1000的玄武岩鳞片。
本发明所述防锈颜料是改性三聚磷酸铝、磷酸锌，防锈颜料可选自STENICPHOSZP-60。
本发明所述润湿分散剂是高分子共聚物水溶液，有颜料亲和基团，非离子型。润湿分散剂可以为明凌EDAPLAN 490或TEGO 760W的一种。
本发明所述流平剂是聚硅氧烷-聚醚共聚物，选自德国迪高公司TEGO-450或德国BYK公司BYK-348的一种。
本发明所述消泡剂是聚醚硅氧烷共聚合物, 含气相二氧化硅。所述消泡剂选自TEGO-901W或BYK-024的一种。
本发明所述去离子水为自制或购买。
一种水性环氧低表面处理防腐涂料的制备方法,包括如下步骤:
(1)水性环氧低表面处理防腐涂料制备:
按质量比在干燥清洁的拉缸中投入水性环氧树脂35～45份、去离子水10～20份、润湿分散剂0.5～1份；启动搅拌机转速调节为300～800r/min,搅拌3～5min，搅拌均匀后一边搅拌一边依次加入消泡剂0.5～1份、钛白粉10～20份、防锈颜料8～12份、微米玄武岩鳞片5～12份、纳米复合液5～10份、锈转化剂3～5份、流平剂0.5～1份，形成混合液A甲组份，此时调整搅拌机转速至800～1500r/min，搅拌15~25min后，待混合液A甲组份搅拌均匀后，倒入纳米砂磨机中，然后进行循环研磨制得浆料，研磨浆料细度至≤25μm。
（2）制备固化剂：
按质量比在干燥清洁的拉缸中投入无溶剂多元胺加成物75~85份、去离子水15~25份，启动搅拌机转速调节为300～800r/min,搅拌10～15min，搅拌均匀后得到B乙组份。
（3）按照重量比80-85：10-12：3-6在干净容器中投入上述制得混合液A甲组份（指混合液A甲组份浆料）、固化剂B乙组份、蒸馏水混合均匀备用，熟化5~10min，即可进行涂装。混合液A甲组份、固化剂B乙组份、蒸馏水重量比为80-85：10-12：3-6。
本发明还提供前述的水性环氧低表面处理防腐涂料作为金属保护涂层的用途或前述的制备方法在金属保护涂层制备中的用途。
相对于现有技术，本发明水性环氧低表面处理防腐涂料的有益效果：
（1）采用水性环氧树脂、纳米复合剂、锈转化剂、钛白粉、防锈颜料、微米玄武岩鳞片、润湿分散剂、流平剂、消泡剂与去离子水配制而成水性环氧低表面处理防腐涂料，无需彻底除锈即可即可涂装在大型钢结构、如桥梁、管道、复杂的设备等；水性环氧低表面处理防腐底漆干膜80～120um、水性环氧云铁中间漆干膜100～250um、水性聚氨酯面漆60～100um，配套复合涂层可耐盐雾试验1500～3000h，耐湿热试验500～2000h。
（2）本发明与溶剂型环氧防腐涂料相比大大降低了VOC含量，节省能源，减少了对环境的污染；降低了对人体健康的危害，没有燃烧爆炸的危险，储存稳定性好。
（3）本发明防锈性能强，在湿度大于80％的情况下，喷涂完本发明的底漆后漆膜以及焊接处也不会出现锈点。
（4）本发明的纳米复合分散液中的SiO2含有大量的水及羟基，故也可以表述为SiO2.nH2O。粘度较低，水能渗透的地方都能渗透，因此和其它物质混合时分散性和渗透性都非常好。当分散液中水份蒸发时，胶体粒子牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合，具有粘结力强、又能抗污防尘、耐老化，使水性环氧低表面处理防腐性能更优。
（5）本发明使用的微米玄武岩鳞片具有抗腐蚀、抗辐射、断裂强度高和三聚磷酸铝防锈填料具有的优异附着力，漆膜坚韧，耐水性相搭配；与纳米复合分散液相结合，提高了水性环氧低表面处理防腐涂料耐水性、增强附着力、柔韧性、抗盐雾性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种水性环氧低表面处理防腐涂料，该涂料由甲、乙组分、去离子水组成，甲组分由水性环氧树脂、纳米复合液、锈转化剂、钛白粉、防锈颜料、微米玄武岩鳞片、润湿分散剂、流平剂、消泡剂与去离子水配制而成；乙组分为固化剂；所有份数均为重量份；具体涂料配方如下：
A甲组分
水性环氧树脂：40份；
纳米复合液：8份；
锈转化剂：5份；
钛白粉：12份；
防锈颜料：10份
微米玄武岩鳞片 ：7份；
润湿分散剂：1份；
流平剂： 0.5份；
消泡剂： 0.5份；
去离子水： 11份；
B乙组分
固化剂由下列组分组成（按质量计）：
无溶剂多元胺加成物 80份；
去离子水 20份；
固化剂中无溶剂多元胺加成物与去离子水的质量比为4：1。
本发明还提供上述涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)水性环氧低表面处理防腐涂料制备:
步骤一、A甲组份
按重量份数在干燥清洁的拉缸中投入水性环氧树脂40份、去离子水11份、润湿分散剂1份；启动搅拌机，转速调节为300～800r/min,搅拌3～5min，均匀后搅拌中依次加入消泡剂0.5份、钛白粉12份、防锈颜料10份、微米玄武岩鳞片7份、纳米复合液8份、锈转化剂5份、流平剂0.5份，形成混合液A甲组份，此时调整搅拌机转速至800～1500r/min，搅拌15~25min后，待混合液A甲组份搅拌均匀后，倒入纳米砂磨机中，控制好浆料温度，不得超过60℃(浆料温度控制在40～60℃)，然后进行循环研磨制得浆料，研磨浆料细度至不超过≤25μm；循环研磨是指持续在800～1500r/min转速下打浆研磨，直至细度符合要求；细度达到后启动搅拌机，转速调整为300~500r/min，速度不得过快以防机械卷入过多气泡进入漆中，搅拌5~10min，搅拌均匀后转至步骤三。
(2)水性环氧固化剂制备：
步骤二、B乙组份
按质量比将无溶剂多元胺加成物80份、去离子水20份，投入带有加热功能的容器中，启动搅拌机转速调节为300～800r/min,温度控制为50~60℃；搅拌15～30min，停止加热温度冷却至25~30℃时，得到水性环氧固化剂B乙组份转至步骤三。
步骤三、过筛
将步骤一、二中制作的混合漆液分别利用80~120目的筛网过滤包装，得到水性环氧低表面处理防腐涂料A甲组份、水性环氧固化剂B乙组分；
（3）施工比例：
按照质量比82份:12份:6份在干净容器中投入上述制得水性环氧低表面处理防腐涂料A甲组份（即基体涂料）、水性环氧固化剂B乙组份、蒸馏水混合均匀备用，熟化5~10min，即可进行涂装。
实施例1制得的涂料，喷涂于冷轧钢板，水性环氧低表面处理防腐底漆干膜100um、水性环氧云铁中间漆干膜230um、水性聚氨酯面漆100um，配套复合涂层可耐盐雾试验3000h，耐湿热试验1800h，附着力0级；在湿度大于80％的情况下，喷涂完本发明的底漆后漆膜以及焊接处，1800h未出现锈点。
实施例2
一种水性环氧低表面处理防腐涂料，该涂料由甲、乙组分、去离子水组成，甲组分由水性环氧树脂、纳米复合液、锈转化剂、钛白粉、防锈颜料、微米玄武岩鳞片、润湿分散剂、流平剂、消泡剂与去离子水配制而成；乙组分为固化剂；所有份数均为重量份；具体涂料配方如下：
A甲组分
水性环氧树脂：42份；
纳米复合液：7份；
锈转化剂：4份；
钛白粉：12份；
防锈颜料：9份
微米玄武岩鳞片：7份；
润湿分散剂：1份；
流平剂：0.5份；
消泡剂：0.5份；
去离子水：12份；
B乙组分
固化剂由下列组分组成（按质量计）：
无溶剂多元胺加成物 75份；
去离子水 20份；
固化剂中无溶剂多元胺加成物与去离子水的质量比为75：20。
本发明还提供上述涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)水性环氧低表面处理防腐涂料制备:
步骤一、A甲组份
按重量份数在干燥清洁的拉缸中投入水性环氧树脂42份、去离子水12份、润湿分散剂1份；启动搅拌机，转速调节为300～800r/min,搅拌3～5min，均匀后搅拌中依次加入消泡剂0.5份、钛白粉12份、防锈颜料9份、微米玄武岩鳞片7份、纳米复合液7份、锈转化剂4份、流平剂0.5份，形成混合液A甲组份，此时调整搅拌机转速至800～1500r/min，搅拌15~25min后，待混合液A甲组份搅拌均匀后，倒入纳米砂磨机中，控制好浆料温度，不得超过60℃(浆料温度控制在40～60℃)，然后进行循环研磨制得浆料，研磨浆料细度至不超过≤25μm；循环研磨是指持续在800～1500r/min转速下打浆研磨，直至细度符合要求；细度达到后启动搅拌机，转速调整为300~500r/min，速度不得过快以防机械卷入过多气泡进入漆中，搅拌5~10min，搅拌均匀后转至步骤三。
(2)水性环氧固化剂制备：
步骤二、B乙组份
按质量比将无溶剂多元胺加成物75份、去离子水20份，投入带有加热功能的容器中，启动搅拌机转速调节为300～800r/min,温度控制为50~60℃；搅拌15～30min，停止加热温度冷却至25~30℃时，得到水性环氧固化剂B乙组份转至步骤三。
步骤三、过筛
将步骤一、二中制作的混合漆液分别利用80~120目的筛网过滤包装，得到水性环氧低表面处理防腐涂料A甲组份、水性环氧固化剂B乙组分；
（3）施工比例：
按照质量比82:12:6在干净容器中投入上述制得水性环氧低表面处理防腐涂料A甲组份（即基体涂料）、水性环氧固化剂B乙组份、蒸馏水混合均匀备用，熟化5~10min，即可进行涂装。
实施例2制得的涂料，水性环氧低表面处理防腐底漆干膜105um、水性环氧云铁中间漆干膜220um、水性聚氨酯面漆90um，配套复合涂层可耐盐雾试验2800h，耐湿热试验1750h，附着力0级；在湿度大于80％的情况下，喷涂完本发明的底漆后漆膜以及焊接处，1750h未出现锈点。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性环氧低表面处理防腐涂料，其特征在于，该涂料由80-85重量份的基体涂料，10-12重量份的固化剂和3-6重量份的去离子水组成；基体涂料由水性环氧树脂、纳米复合液、锈转化剂、钛白粉、防锈颜料、微米玄武岩鳞片、润湿分散剂、流平剂、消泡剂与去离子水配制而成；
按重量份数计，基体涂料具体配比如下：
水性环氧树脂：35～45份；
纳米复合液：5～10份；
锈转化剂： 3～5份；
钛白粉： 10～20份；
微米玄武岩鳞片： 5～12份；
防锈颜料： 8～12份；
润湿分散剂： 0.5～1份；
流平剂： 0.5～1份；
消泡剂： 0.5～1份；
去离子水： 10～20份；
按重量份计，固化剂由下列组分组成：
无溶剂多元胺加成物 75-85份；
去离子水 15-25份。
2.根据权利要求1所述的一种水性环氧低表面处理防腐涂料，其特征在于： 所述纳米复合液为二氧化硅水分散液。
3.根据权利要求2所述的一种水性环氧低表面处理防腐涂料，其特征在于：所述钛白粉为金红石钛白粉。
4.根据权利要求3所述的一种水性环氧低表面处理防腐涂料，其特征在于：所述微米玄武岩鳞片的厚度为2～6微米、片径为40～100微米。
5.根据权利要求4所述的一种水性环氧低表面处理防腐涂料，其特征在于：所述流平剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物。
6.根据权利要求5所述的一种水性环氧低表面处理防腐涂料，其特征在于：所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚合物, 含气相二氧化硅。
7.根据权利要求6所述的一种水性环氧低表面处理防腐涂料，其特征在于：防锈颜料为改性三聚磷酸铝、磷酸锌的一种或两种。
8.根据权利要求7所述的一种水性环氧低表面处理防腐涂料，其特征在于：所述润湿分散剂是非离子型高分子共聚物水溶液，有颜料亲和基团。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种水性环氧低表面处理防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:
(1)水性环氧低表面处理防腐涂料制备:
按重量份在干燥清洁的拉缸中投入水性环氧树脂35～45份、去离子水10～20份、润湿分散剂0.5～1份；启动搅拌机，转速调节为300～800r/min，搅拌3～5min，搅拌过程中依次加入消泡剂0.5～1份、钛白粉10～20份、防锈颜料8～12份、微米玄武岩鳞片5～12份、纳米复合液5～10份、锈转化剂3～5份、流平剂0.5～1份，形成混合液A甲组份，此时调整搅拌机转速至800～1500r/min，搅拌15~25min后，倒入纳米砂磨机中，然后进行循环研磨制得浆料，研磨浆料细度至≤25μm；
（2）制备固化剂：
按重量份在干燥清洁的拉缸中投入无溶剂多元胺加成物75~85份、去离子水15~25份，启动搅拌机，转速调节为300～800r/min，搅拌10～15min，得到B乙组份；
（3）按照重量比80-85：10-12：3-6在干净容器中投入上述制得混合液A甲组份、固化剂B乙组份、蒸馏水混合均匀备用，熟化5~10min，即可进行涂装。
10.权利要求1-8任意一项所述的水性环氧低表面处理防腐涂料作为金属保护涂层的用途或权利要求9所述的制备方法在金属保护涂层制备中的用途。
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