CN111534136B - 一种水性环氧富锌涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性环氧富锌涂料及其制备方法。这种水性环氧富锌涂料包括A组分和B组分；其中，A组分包括以下质量份的组分：水性胺固化剂1.5～8份，溶剂1～10份，分子筛0.3～1.3份，偶联剂0.3～1.5份，锌粉40～70份，多功能改进剂0.8～3份，亲油性防沉剂0.2～3份，润湿分散剂0.1～1份；B组分包括以下质量份的组分：水性环氧树脂乳液15～25份，亲水性防沉剂0.1～1份，水0～10份；A组分和B组分的质量比为(2～4)：1。本发明的水性环氧富锌涂料具有储存稳定性优异、制备方法简单、水性环保、施工性能好和防腐性能优异的特点，应用前景十分广阔。

Description

一种水性环氧富锌涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种水性环氧富锌涂料及其制备方法。

背景技术

环氧富锌底漆在重防腐领域占有举足轻重的地位，有着非常广泛的应用。但是，传统的油性环氧富锌涂料由于其高VOCs含量对环境造成了极大的危害。水性环氧富锌涂料具有环保的优点，同时其性能和油性相差无几，是替代油性环氧富锌的最优选择之一。

然而，水性环氧富锌底漆由于水分的存在和锌粉比重大的问题，锌粉易吸水失效和沉降，从而导致其稳定性差，主要分表现为：1、成品储存稳定性差(或保质期短)，2、施工稳定性差，即主漆与固化剂混合稀释后易分层，需要使用时不断搅拌，导致施工性差。

现有技术中，CN110746859A采用环氧树脂和锌粉作为一个组分的工艺，同时加入了吸水剂和防沉剂使整个含锌粉组分稳定，但是两个组分混合时条件要求苛刻，需要大力搅拌才能将环氧树脂乳化，如果混合不充分会导致性能不佳、施工时稳定性差，同时采用这个工艺的富锌涂料适用期短，一般不超过3小时，长效防腐性能较差。

发明内容

为了克服现有技术水性环氧富锌涂料稳定性差的问题，本发明的目的之一在于提供一种具有高稳定性的水性环氧富锌涂料，本发明的目的之二在于提供这种水性环氧富锌涂料的制备方法。

本发明的发明构思如下：本发明通过采用锌粉和固化剂作为一个组分，然后和环氧乳液混合的工艺，避免了后乳化的造成的不利影响。同时对锌粉进行化学改性、物理保护和防沉体系优化组合作用的方法获得高稳定性的水性环氧富锌涂料。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供了一种水性环氧富锌涂料，包括A组分和B组分；

其中，A组分包括以下质量份的组分：

水性胺固化剂1.5～8份，溶剂1～10份，分子筛0.3～1.3份，偶联剂0.3～1.5份，锌粉40～70份，多功能改进剂0.8～3份，亲油性防沉剂0.2～3份，润湿分散剂0.1～1份；

多功能改进剂为具有锌粉改性、闪锈抑制和分散稳定作用的助剂；

B组分包括以下质量份的组分：

水性环氧树脂乳液15～25份，亲水性防沉剂0.1～1份，水0～10份；

A组分和B组分的质量比为(2～4)：1。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的A组分中，水性胺固化剂选自环氧改性胺固化剂、腰果酚改性胺固化剂、脂肪胺固化剂、聚酰胺固化剂中的至少一种。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的A组分中，水性胺固化剂的质量份为3.5～5.5份。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的A组分中，溶剂选自醇类溶剂、醇醚类溶剂、酯类溶剂中的至少一种。在本发明的这种水性环氧富锌涂料中，所选用的这些醇醚类、醇类和酯类原料既有溶剂作用，也有助溶剂作用。进一步优选的，溶剂为醇醚类溶剂；再进一步优选的，溶剂选自丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚中的至少一种。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的A组分中，溶剂的质量份为3～8份。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的A组分中，分子筛选自3A型分子筛、4A型分子筛的至少一种。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的A组分中，分子筛的质量份为0.3～1份。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的A组分中，偶联剂为硅烷偶联剂；进一步优选的，偶联剂选自氨基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂中的至少一种。在本发明一些优选的具体实施方式中，偶联剂选用道康宁的氨基硅烷偶联剂Z6610。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的A组分中，锌粉的粒径为700目～900目；进一步优选的，锌粉的粒径选自700目、800目、900目中的一种或多种。在本发明一些优选的具体实施方式中，锌粉的粒径为800目。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的A组分中，锌粉的质量份为45～65份。

这种水性环氧富锌涂料的A组分的多功能改进剂中，锌粉改性是指包括物理包覆和化学改性的协同作用。加入这种多功能改进剂，可以对锌粉进行化学改性和物理保护。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的A组分中，多功能改进剂为具有螯合作用的有机化合物。在本发明一些优选的具体实施方式中，多功能改进剂选用上海捷答新材料科技有限公司的多功能锌粉改进剂D90。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的A组分中，多功能改进剂的质量份为0.5～2份。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的A组分中，亲油性防沉剂的质量份为1～2.5份。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的A组分中，亲油性防沉剂选自疏水性膨润土、疏水性气相二氧化硅、疏水性聚酰胺蜡、聚脲、聚烯烃蜡中的至少一种；进一步优选的，亲油性防沉剂为疏水性膨润土和疏水性气相二氧化硅；其中，疏水性膨润土的用量优选为0.3～1.5质量份，疏水性气相二氧化硅的用量优选为0.8～1.5质量份。

优选的，这种水性环氧富锌涂料A组分中，润湿分散剂不含有水；进一步优选的，润湿分散剂为非离子型润湿剂，如选用非离子型聚合物。在本发明一些优选的具体实施方式中，润湿分散剂选用美国湛新的ADDITOL VXW 6208。

优选的，这种水性环氧富锌涂料A组分中，润湿分散剂的用量为0.6～1份。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的B组分中，水性环氧树脂乳液选自双酚A型环氧树脂乳液、双酚F型环氧树脂乳液中的至少一种。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的B组分中，水性环氧树脂乳液的质量份为16～22份。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的B组分中，亲水性防沉剂的质量份为0.3～0.5份。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的B组分中，亲水性防沉剂选自凹凸棒土、亲水性气相二氧化硅、亲水性膨润土、水性聚酰胺蜡、水合硅酸盐中的至少一种。在本发明一些优选的具体实施方式中，亲水性防沉剂选用凹凸棒土。

优选的，这种水性环氧富锌涂料的B组分中，水的用量不为0；进一步优选的，B组分中，水的质量份为7～9份。

本发明还提供了上述水性环氧富锌涂料的制备方法。

一种上述水性环氧富锌涂料的制备方法，包括以下步骤：

一、制备A组分

1)将水性胺固化剂、分子筛、多功能改进剂、亲油性防沉剂、润湿分散剂、偶联剂与部分的溶剂混合分散，得到混合液；

2)将混合液和锌粉混合分散，得到浆料；

3)将浆料与剩余的溶剂混合分散，得到A组分；

二、制备B组分

将水和亲水性防沉剂混合分散，再与水性环氧树脂乳液混合均匀，得到B组分。

优选的，制备A组分的步骤1)中，溶剂的用量为总溶剂质量的70％～90％。

优选的，制备A组分的步骤1)中，混合分散是在1500r/min～2500r/min转速下搅拌分散，搅拌的时间优选为10min～20min。

优选的，制备A组分的步骤2)中，混合分散是在1000r/min～2000r/min转速下搅拌分散，搅拌的时间优选为15min～30min。

优选的，制备A组分的步骤2)中，混合分散至浆料的细度≤60μm。

优选的，制备A组分的步骤3)中，混合分散是在800r/min～1200r/min转速下搅拌分散，搅拌的时间优选为10min～20min。

优选的，制备B组分的步骤中，将水和亲水性防沉剂混合分散是在1000r/min～2000r/min转速下搅拌分散，搅拌的时间优选为10min～20min。

优选的，制备B组分的步骤中，与水性环氧树脂乳液混合是在600r/min～1000r/min转速下搅拌分散，搅拌的时间优选为8min～15min。

这种水性环氧富锌涂料在使用时，按照A组分和B组分的用量配比混合调漆即可。

本发明的有益效果是：

本发明的水性环氧富锌涂料具有储存稳定性优异、制备方法简单、水性环保、施工性能好和防腐性能优异的特点，其保质期可达15个月不变质，施工时大于5小时不分层，耐盐雾性能大于2500小时不生锈、不起泡。这种水性环氧富锌涂料应用前景十分广阔。

具体来说，与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明通过硅烷偶联剂和多功能改进剂对锌粉进行改性，降低锌粉吸水的可能，同时加入吸水剂，通过化学和物理的双重作用减少锌粉与水的接触，而且还对防沉体系进行优选，采用不同防沉剂搭配使用，协同作用提高锌粉的储存稳定性，降低锌粉沉降，从而实现较长的保质期和优异的施工稳定性。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例和对比例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。

以下实施例和对比例所采用的原料说明如下：

水性胺固化剂：亨斯迈的3951；

溶剂：陶氏化学的丙二醇甲醚；

分子筛：3A型分子筛，普通商用；

润湿分散剂：湛新的6208；

硅烷偶联剂：道康宁的氨基硅烷偶联剂Z6610；

防沉剂A：疏水性膨润土，普通商用；

防沉剂B：疏水性气相二氧化硅，普通商用；

防沉剂C：水分散性凹凸棒土，普通商用；

锌粉：尺寸为800目，普通商用；

多功能改进剂：上海捷答新材料科技有限公司，D90；

水性环氧乳液：瀚森的6529。

实施例1～5和对比例1～2的水性环氧富锌涂料组成见表1。

表1实施例1～5和对比例1～2的水性环氧富锌涂料组成

按照表1的组成，实施例1～5和对比例1～2的水性环氧富锌涂料制备方法如下：

A组分：

S11预分散：将水性胺固化剂、分子筛、部分溶剂(占溶剂总用量的80％)、防沉剂A和B、润湿分散剂、多功能改进剂、硅烷偶联剂混合，2000r/min搅拌15min；

S12粉料的分散：向S11的混合液中加入锌粉，1500r/min分散20min，得到浆料细度≤60微米；

S13：向S12分散好的浆料中加入剩余溶剂，800r/min搅拌10min，得到A组分。

B组分：

S21：将水和防沉剂C，2000r/min搅拌20min；

S22：加入水性环氧乳液，750r/min搅拌15min，得到B组分。

以上实施例和对比例中的A组分与B组分分别按照其实际重量比的配比调漆后，用水稀释(如需要)到合适粘度喷涂或滚涂。

对制备得到的涂料成品进行性能测试，测试结果如表2所示。

表2中的测试方法说明如下：不挥发物含量按照GB/T 1725，干燥时间按照GB/T1728，柔韧性按照GB/T 6742，耐中性盐雾按照GB/T 1771，附着力按照GB/T 1720，储存稳定性按照GB/T 6753.3进行测试。施工稳定性按照混合后静置5小时样漆分层多少判定，不分层、分层小于10％和分层大于10％分别记为优异、合格、不合格；保质期为到达一定时间后所有性能均满足HG/T 3668的要求。

表2实施例1～5和对比例1～2的水性环氧富锌涂料测试结果

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1	对比例2
								不挥发物含量(％)	73.5	75.4	80	76.7	82.5	75.1	75.5
表干时间(min)	35	35	35	40	25	35	35
								实干时间(h)	12	12	12	15	10	12	112
柔韧性(mm)	1	1	1	1	2	1	1
								耐盐雾(＞h)	1500	2000	2500	1500	2000	1800	2000
附着力(MPa)	9.1	10	11	8	11	8.0	10
								储存稳定性(级别)	8	9	10	8	9	6	5
施工稳定性	合格	优异	优异	优异	优异	不合格	不合格
								保质期(≥月)	8	12	15	12	12	3	3

根据表2的试验结果可知，本发明的水性环氧富锌涂料具有储存稳定性优异、施工性能好和防腐性能优异的特点，特别的其保质期可达15个月不变质，施工时大于5小时不分层，耐盐雾性能大于2500小时不生锈、不起泡。

本发明通过对锌粉进行化学改性，降低锌粉吸水的可能；加入吸水剂对水分进行物理吸附，通过化学和物理的双重作用减少锌粉与水的接触；对防沉体系进行优选，通过不同类型防沉剂的协同作用提高锌粉的储存稳定性，降低锌粉沉降，从而实现较长的保质期和优异的施工稳定性。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种水性环氧富锌涂料，其特征在于：包括A组分和B组分；

所述A组分包括以下质量份的组分：

水性胺固化剂4份，溶剂6份，分子筛1份，偶联剂1份，锌粉65份，多功能改进剂1.5份，亲油性防沉剂1.8份，润湿分散剂0.6份；所述亲油性防沉剂包括疏水性膨润土0.8份和疏水性气相二氧化硅1份；

所述水性胺固化剂为聚酰胺固化剂；

所述溶剂为丙二醇甲醚；

所述分子筛为3A型分子筛；

所述偶联剂为硅烷偶联剂；

所述锌粉的粒径为800目；

所述多功能改进剂为具有螯合作用的有机化合物；

所述B组分包括以下质量份的组分：

水性环氧树脂乳液18份，亲水性防沉剂0.4份，水8份；

所述亲水性防沉剂为凹凸棒土。

2.一种权利要求1所述水性环氧富锌涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、制备A组分

1）将水性胺固化剂、分子筛、多功能改进剂、亲油性防沉剂、润湿分散剂、偶联剂与部分的溶剂混合分散，得到混合液；

2）将混合液和锌粉混合分散，得到浆料；

3）将浆料与剩余的溶剂混合分散，得到A组分；

二、制备B组分

将水和亲水性防沉剂混合分散，再与水性环氧树脂乳液混合均匀，得到B组分。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述制备A组分的步骤1）中，溶剂的用量为总溶剂质量的70%~90%。