CN111019425B - 一种水性双组份环氧漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性双组份环氧漆，由水性双组份环氧漆A组份和水性双组份环氧固化剂B组份组成。本发明还公开了其制备方法。本发明通过防腐颜料的阳极保护机理，搭配合适的环氧固化剂和双氨基有机硅氧烷，提高了漆膜致密性及附着力，提高了涂层对金属底材的防护性能。

Description

一种水性双组份环氧漆及其制备方法

技术领域

本发明属于设备防腐涂料领域，具体涉及一种水性双组份环氧漆及其制备方法。

背景技术

传统的溶剂型双组份环氧漆，因其优异的防腐性能，常温交联的低能耗特性，以及宽泛的施工条件，在金属防腐领域一直备受青睐，并得到广泛应用。

例如C1-C3中低腐蚀环境下的工程、农业运输机械、挖掘机械、混凝土机械等，以及C4及以上环境下的港口码头、桥梁、舰船等，都以涂覆环氧涂料或相关改性涂料作为主要防护措施。随着我国环保政策的大力推行，低VOC涂料的需求日趋迫切，而水性双组份环氧漆在满足性能的同时，兼具低排放、低能耗的特点，恰是最好的替代产品。

水性环氧树脂又称环氧乳液，在常温或加热下，随着水分挥发，乳胶粒子集中堆积，同时存在于涂层液相中的环氧固化剂进行渗透反应，交联为立体网状状结构，最终成为防腐涂层。该体系挥发物以无害的水为主，以及极少量的环保型溶剂，如PM，DPnB等。在生产、运输和使用过程中极为安全和环保。

水性双组份环氧漆在安全和环保上具备了优势，但同时也暴露出了缺点，现有技术的水性双组份环氧漆的缺陷主要表现在施工条件上：

工程和农用车辆和机械的涂装线，大多属于开放和半开放式，由于工件的复杂性、以及施工条件的局限性，不同喷涂厂家对金属基材的表面处理，做不到相对统一粗糙度和清洁度。

传统溶剂型涂料由于各类有机溶剂的存在，涂料润湿性强，能够适应各种基材表面的处理方式，保证了漆膜的附着力，从而保证漆膜的抗腐蚀性能。

而水性涂料先天存在润湿不足问题，对基材表面处理要求较高，因此现场施工后的效果往往差强人意。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的之一在于提供一种便于现场施工的水性双组份环氧漆，提升水性双组份环氧底漆在金属基材表面的附着力，最终实现涂层较好的耐腐蚀性能。

本发明的目的之二在于所述水性双组份环氧漆的制备方法。

为了实现本发明的目的之一，所采用的技术方案是：

一种水性双组份环氧漆，由水性双组份环氧底漆A和水性双组份环氧底漆B组成，其中，

所述水性双组份环氧底漆A当中，按重量百分比计算，包括：

环氧乳液40-60%

底材润湿剂 0.1-0.8%；

水性无树脂防腐色浆 39-59%；

水性流变助剂 0.1-1%；

其中，所述水性无树脂防腐色浆当中，按重量百分比计算，包括：

水 30-40%；

分散剂 0.5-2%；

颜料润湿剂 0.2-1%；

消泡剂 0.1-0.5%；

防腐颜料 15-50%；

着色颜料 3-20%；

填料 5-30%；

所述水性双组份环氧底漆B当中，按重量百分比计算，包括：

环氧固化剂 20-90%；

丙二醇甲醚 5-50%；

乙二醇丁醚 3-20%；

双氨基聚硅氧烷 0.5-1%；

防闪锈助剂0.1-5%。

在本发明的一个优选实施例中，所述的水为偏弱酸性的去离子水或纯水中的任意一种或多种。

在本发明的一个优选实施例中，分散剂为高分子超分散剂，可降低漆膜不能封闭的亲水基团数量，提高漆膜耐水性。消泡剂选择消泡能力较好，相容性偏好的，避免涂料储存过程中出现不相容相。

在本发明的一个优选实施例中，所述防腐颜料为磷酸锌、磷酸锶钙、磷酸铝锌当中的任意一种或多种与其他防腐颜料的混合，所述混合比例为1:1-3:1，所述其他防腐颜料包括三聚磷酸铝锌、三聚磷酸铝、磷化铁、水性铝粉、纳米分子筛或石墨烯当中的任意一种或多种。

优选磷酸锌、磷酸锶钙、磷酸铝锌当中的任意一种或多种与水性铝粉的混合，形成阳极保护机制，极大提高涂层抗腐蚀性能。

所述水性无树脂防腐色浆当中加入环氧乳液后不能加入胺类中和剂。

在本发明的一个优选实施例中，所述填料包括绢云母粉或沉淀硫酸钡当中的任意一种或多种。

所述填料以水溶性杂质少为佳，亲水杂质会增加涂层孔隙，增加水分子的虹吸通道，破坏防护性能。填料可使用稀酸进行筛选，以遇酸呈惰性者为佳。

在本发明的一个优选实施例中，所述着色颜料为有机颜料或无机颜料，采用有机颜料时，搭配的所述颜料润湿剂应使用最高效，添加量最少的种类，降低涂层亲水性、降低涂料的稳泡性。

在本发明的一个优选实施例中，所述环氧乳液为水性化改性的双酚A环氧树脂，所述水性化改性的双酚A环氧树脂具有高反应活性环氧基、柔韧性好的醚键和亚甲基结构、润湿性好的羟基和醚键以及硬度高的苯环。

在本发明的一个优选实施例中，所述环氧固化剂为氨基树脂，所述氨基树脂包括改性脂肪胺或改性聚酰胺当中的任意一种或多种，所述环氧固化剂的优选用量为60%-85%。

采用乳化类型的环氧固化剂，可使增加固化剂与环氧乳液更好的融合，在保证高反应活性的同时，可降低核壳结构的形成。

所述氨基树脂有以下防腐规律：反应活性低，在环氧乳液脱水过程中，渗透入胶束与环氧分子接触充分，涂层交联充分致密，故能够得到较好的防腐效果；反应活性高，在环氧胶粒表面快速反应，造成了胶粒的较早封闭，反应无法进行，故漆膜交联差，耐腐蚀差。

所述双氨基聚硅氧烷用于稳定所述水性双组份环氧底漆B当中的组分，控制水份，显著提高漆膜的耐水性。

而一般的环氧改性偶联剂，加入环氧所在的主剂中，发生水解，使涂料返粗。且双氨基聚硅氧烷可以弥补漆膜因反映不充分造成致密性缺陷，同时能对基材异能提供一定的附着力。保证漆膜的抗腐蚀性能。

为了实现本发明的目的之二，所采用的技术方案是：

一种水性双组份环氧漆的制备方法，包括如下步骤：

水性双组份环氧底漆A制备步骤：

将所述环氧乳液投入容器当中，搅拌加入所述底材润湿剂、水性无树脂防腐色浆和水性流变助剂，并将各组分在纯水中中速分散得所述水性双组份环氧底漆A待用；

水性双组份环氧底漆B制备步骤：

将所述环氧固化剂投入容器当中，搅拌加入所述丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、双氨基聚硅氧烷和防闪锈助剂，搅拌均匀得所述水性双组份环氧底漆B待用。

在本发明的一个优选实施例中，所述水性无树脂防腐色浆由如下步骤制备而得：

在容器中，依次加入所述水、分散剂、颜料润湿剂、消泡剂，接着搅拌下加入防腐颜料、着色颜料和填料经过高速分散和研磨后得所述水性无树脂防腐色浆。

本发明的有益效果在于：

本发明通过防腐颜料的阳极极保护机理，搭配合适的环氧固化剂和双氨基有机硅氧烷，提高了漆膜致密性及附着力，提高了涂层对金属底材的防护性能。

具体实施方式

本发明的主要原理在于：

1.磷铁粉和水性铝粉搭配，构建阳极保护的防腐机制；

2.固化剂中引入双氨基有机硅氧烷，提高漆膜致密以及附着力；

3.选用乳液型环氧固化剂，减低核壳反应模式。

4.分散剂类型为高分子聚合物 例如LUCRAMUL DA 130，相对小分子润湿剂，涂层具备更强的疏水性。

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供一种具有优异防腐蚀效果的水性双组份环氧漆，其制备方法如下：

制备水性无树脂防腐色浆，依次在容器中投入纯水、分散剂（LUCRAMUL DA 130）、颜料润湿剂（Surfynol AD01）、消泡剂（BYK011）、搅拌下加入防腐颜料（磷酸铝锌、三聚磷酸铝锌、磷铁粉、水性铝粉）着色颜料（钛白、碳黑）填料（绢云母粉、沉淀硫酸钡）高速分散，再经研磨后，制得色浆；上述比例分别为水35%，分散剂1%，颜料润湿剂0.5%，消泡剂0.5%，防腐颜料48%，着色颜料10%，填料5%。

制备水性双组份环氧底漆A组份，将环氧乳液（Araldite ® PZ 3961-1）投入容器中，搅拌下加入底材润湿剂（TEGO Twin4000）、水性无树脂防腐色浆，水性流变助剂（Borchi®Gel 0620）、纯水中速分散，制得水性双组份环氧底漆A组份。上述比例分别为环氧乳液40%，底材润湿剂0.2%，水性无树脂防腐色浆59%，水性流变助剂0.5%。

制备水性双组份环氧底漆B组份，将环氧固化剂（Aradur ® 3984）投入容器中，搅拌下加入丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、氨基聚硅氧烷（KH550）、防闪锈助剂（SER-AD FA179），搅拌均匀即得到B组份。上述比例分别为环氧固化剂22%，丙二醇甲醚50%，乙二醇丁醚20%，双氨基聚硅氧烷5%，防闪锈助剂3%。

本实例提供的水性双组份环氧底漆使用方法如下：

需涂覆的金属底材经打磨或喷砂处理后，A组份：B组份以5:1混合，加适量水调整粘度，使用空气喷枪喷涂在底材表面，膜厚40-60um，闪干10min，80℃烘烤40min，完成制板。

实施例2

本实施例提供一种具有优异防腐蚀效果的水性双组份环氧漆，其制备方法如下：

制备水性无树脂防腐色浆，依次在容器中投入纯水、分散剂（NUOSPERSE 2000）、二丙二醇丁醚、丙二醇丙醚、消泡剂（BYK011）、搅拌下加入防腐颜料磷酸锶钙（HALOX_SZP-391TDS）、离子交换二氧化硅防锈颜料（SHIELDEX C303）、磷铁粉、着色颜料（钛白、氧化铁黑）、填料（绢云母粉、沉淀硫酸钡）高速分散，再经研磨后，制得色浆；上述比例分别为水30%，二丙二醇丁醚2%，丙二醇丙醚3%，分散剂1%，消泡剂0.5%，防腐颜料48%，着色颜料10%，填料5%。

制备水性双组份环氧底漆A组份，将环氧乳液（EPIKOTE Resin 6520-WH-53A）投入容器中，搅拌下加入附着力促进剂（KH560）、防腐蚀助剂（Halox515WF）、底材润湿剂（BYK-346）、水性无树脂防腐色浆，水性流变助剂（Borchi®Gel 0620）、纯水中速分散，制得水性双组份环氧底漆A组份。上述比例分别为环氧乳液40%，附着力促进剂0.5%，防腐蚀助剂0.5%，底材润湿剂0.2%，水性无树脂防腐色浆58%，水性流变助剂0.2%。

制备水性双组份环氧底漆B组份，将环氧固化剂（EPI Curing Agent 6870 -W -53）投入容器中，搅拌下加入防闪锈助剂（RAYBO 80），搅拌均匀即得到B组份。上述比例分别为环氧固化剂90%，防闪锈助剂3%。

本实例提供的水性双组份环氧底漆使用方法如下：

需涂覆的金属底材经打磨或喷砂处理后，A组份：B组份以8:1混合，加适量水调整粘度，使用空气喷枪喷涂在底材表面，膜厚40-60um，闪干10min，80℃烘烤40min，完成制板。

实施例3

本实施例提供一种具有优异防腐蚀效果的水性双组份环氧漆，其制备方法如下：

制备水性无树脂防腐色浆，依次在容器中投入纯水、分散剂（TANEMUL DA345 C）、颜料润湿剂（Surfynol AD01）、消泡剂（BYK011）、搅拌下加入防腐颜料（磷酸铝锌、三聚磷酸铝锌、磷铁粉、水性铝粉）着色颜料（钛白、氧化铁黑）填料（绢云母粉、沉淀硫酸钡）高速分散，再经研磨后，制得色浆；上述比例分别为水35%，分散剂1%，颜料润湿剂0.5%，消泡剂0.5%，防腐颜料48%，着色颜料10%，填料5%。

制备水性双组份环氧底漆A组份，将环氧乳液（Araldite ® PZ 3961-1）投入容器中，搅拌下加入底材润湿剂（tego4000）、水性无树脂防腐色浆，水性流变助剂（Borchi®Gel0620）、纯水中速分散，制得水性双组份环氧底漆A组份。上述比例分别为环氧乳液60%，底材润湿剂0.2%，水性无树脂防腐色浆39%，水性流变助剂0.5%。

制备水性双组份环氧底漆B组份，将环氧固化剂（Aradur ® 3986）投入容器中，搅拌下加入丙二醇甲醚、双氨基聚硅氧烷（KH550）、防闪锈助剂（SER-AD FA179），搅拌均匀即得到B组份。上述比例分别为环氧固化剂72%，丙二醇甲醚20%，，双氨基聚硅氧烷5%，防闪锈助剂3%。

本实例提供的水性双组份环氧底漆使用方法如下：

需涂覆的金属底材经打磨或喷砂处理后，A组份：B组份以5:1混合，加适量水调整粘度，使用空气喷枪喷涂在底材表面，膜厚40-60um，闪干10min，80℃烘烤40min，完成制板。

对比例1

本对比例提供一种具有防腐蚀性能的水性双组份环氧漆，采用了磷酸锌搭配三聚磷酸铝常规防腐颜料，制备方法与实施例1基本一致，不同之处在于：

实施例1中采用了磷铁粉搭配水性铝粉的阳极保护机理，以及固化剂中采用了双氨基有机硅氧烷，提高了漆膜致密性及附着力，提高了涂层对金属底材的防护性能。

对比例2

本对比例提供一种具有防腐蚀性能的水性双组份环氧漆，采用了进口高纯度磷酸锌搭配高纯度三聚磷酸铝锌，固化剂采用非乳液型固化剂，制备及使用方法与实施例2基本一致，不同之处在于：

实施例2中A组份使用了磷酸锶钙和离子交换型二氧化硅作为防腐颜料，B组份固化剂中树脂为乳液型，降低了漆膜核壳作用，提高了漆膜致密性及附着力，提高了涂层对金属底材的防护性能。

对比例3

本对比例提供一种具有防腐蚀性能的水性双组份环氧漆，制备方法与实施例1基本一致，不同之处在于：

实施例1中磷酸铝锌做为后期防腐颜料总量与其他三种防腐颜料总量（三聚磷酸铝锌、磷化铁、水性铝粉）比例为3:1，而对比例中此比例为4:1，对比例中前期防腐效果减弱。

对比例4

本对比例提供一种具有防腐蚀性能的水性双组份环氧漆，制备方法与实施例1基本一致，不同之处在于：

实施例1中磷酸铝锌做为后期防腐颜料总量与其他三种防腐颜料总量（三聚磷酸铝锌、磷化铁、水性铝粉）比例为3:1，而对比例中此比例为1:1.5，对比例中后期防腐效果减弱。

测试结果

对涂层耐水性采用GB/T 5209-85、GB/T 9754-2007、GB/T 9286-1998、GB/T11186.2-1989、GB/T 11186.3-1989标准中测试方法和测试标准，以及耐盐雾性能采用GB/T 1771-2007对于涂层检测标准，对上述各实施例制备的环氧涂料涂层进行测试，测试结果如下表1所示。

表1 实施例1-3和对比例1-2的测试结果

表2 实施例1和对比例3-4的测试结果

上述结果表明，本发明的水性双组份环氧底漆具有具备优良的耐水、耐盐雾等主要防护性能，在满足环保需求的前提下，能更好的适应市场各种基材处理工艺。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种水性双组分环氧漆，由水性双组分环氧底漆A和水性双组分环氧底漆B组成，其特征在于，

所述水性双组分环氧底漆A当中，按重量百分比计算，包括：

环氧乳液 40-60％；

底材润湿剂 0.1-0.8％；

水性无树脂防腐色浆 39-59％；

水性流变助剂 0.1-1％；

其中，所述水性无树脂防腐色浆当中，按重量百分比计算，包括：

水； 30-40％；

分散剂 0.5-2％；

颜料润湿剂 0.2-1％；

消泡剂 0.1-0.5％；

防腐颜料 15-50％；

着色颜料 3-20％；

填料 5-30％；

所述水性双组分环氧底漆B当中，按重量百分比计算，包括：

环氧固化剂 20-90％；

丙二醇甲醚 5-50％；

乙二醇丁醚 3-20％；

双氨基聚硅氧烷 0.5-1％；

防闪锈助剂 1-5％；

所述环氧乳液为Araldite PZ3961-1低粘度水性环氧树脂乳液或者EPIKOTE Resin6520-WH-53A；

所述分散剂为LUCRAMUL DA 130或者 NUOSPERSE 2000 或者TANEMUL DA345 C；

所述环氧固化剂Aradur 3984或者 EPI Curing Agent 6870 -W-53或者 Aradur3986；

所述防腐颜料磷酸铝锌、三聚磷酸铝锌、磷化铁、水性铝粉，所述磷酸铝锌做为后期防腐颜料总量与三聚磷酸铝锌、磷化铁、水性铝粉总量的比例为3:1；

所述水性无树脂防腐色浆当中加入环氧乳液后不能加入胺类中和剂。

2.如权利要求1所述的一种水性双组分环氧漆，其特征在于，所述的水为偏弱酸性的去离子水或纯水中的任意一种或多种。

3.如权利要求1所述的一种水性双组分环氧漆，其特征在于，所述填料包括绢云母粉或沉淀硫酸钡当中的任意一种或多种。

4.如权利要求1所述的一种水性双组分环氧漆，其特征在于，所述着色颜料为有机颜料或无机颜料中的任意一种或多种。

5.如权利要求1-4当中任意一种所述的一种水性双组分环氧漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

水性双组分环氧底漆A制备步骤：

将所述环氧乳液投入容器当中，搅拌加入所述底材润湿剂、水性无树脂防腐色浆和水性流变助剂，并将各组分在纯水中中速分散得所述水性双组分环氧底漆A待用；

水性双组分环氧底漆B制备步骤：

将所述环氧固化剂投入容器当中，搅拌加入所述丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、双氨基聚硅氧烷和防闪锈助剂，搅拌均匀得所述水性双组分环氧底漆B待用。

6.如权利要求5所述的一种水性双组分环氧漆的制备方法，其特征在于，所述水性无树脂防腐色浆由如下步骤制备而得：

在容器中，依次加入所述水、分散剂、颜料润湿剂、消泡剂，接着搅拌下加入防腐颜料、着色颜料和填料经过高速分散和研磨后得所述水性无树脂防腐色浆。