CN112552777A - 一种湿碰湿工艺的水性环氧底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水性工业涂料领域，具体为一种湿碰湿工艺的水性环氧底漆及其制备方法，主要包含底漆A组分和B组分，其中A组分由水性树脂乳液、水浆、硅烷偶联剂、防闪锈助剂、增稠剂等组成，B组分为固化剂部分，制备过程包括色浆的制备、色漆的制备及固化剂的制备。该发明完全能够满足高膜厚湿碰湿喷涂工艺，不流挂、不起泡、附着力好、硬度高等特点，漆膜性能达标。

Description

一种湿碰湿工艺的水性环氧底漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性工业涂料领域，更具体而言，具体设计一种湿碰湿工艺的水性环氧底漆及其制备方法。

背景技术

目前我国的工业涂料仍以溶剂型为主，大量挥发性有机化合物（VOCs）在涂装过程中对生态环境造成了严重污染，同时也对人类健康带来了极大的危害。随着人们环保意识的提高，各国政府都出台了大量相关的法规以限制VOCs的排放量。为了顺应时代的发展，工业涂料正向环境友好型方向转变。其中环境友好型涂料包括了水性涂料、粉末涂料、UV固化涂料和高固体份涂料，而水性涂料是其中发展最快的一类。

在工程机械领域，为了加快施工节奏，通常采用底漆+面漆湿碰湿的施工工艺。所谓湿碰湿工艺，即环氧底漆不烘烤，表干后即刻喷涂水性面漆，最后底漆和面漆一起烘烤。当选用油性漆时，这种工艺是可行的，但选用水性漆时，水性漆表干和实干速度慢的缺点被无限放大，湿碰湿工艺使用起来存在很多问题，如面漆起泡、附着力差、复合涂层硬度差等。

目前市面上虽有个别厂家在宣称其有适合湿碰湿工艺的水性环氧底漆。如中国专利申请号 CN110003771 A公开了一种可湿碰湿施工的配套漆及其制备方法，具体为：将水性环氧防腐底漆与水性双组份聚氨酯面漆相结合，在满足漆膜表观、光泽、硬度、盐雾性等性能的同时，还可以实现湿碰湿施工工艺，从而大大提高了生产效率，降低了能耗，满足了节能减排的要求。经施工现场测试，水性环氧防腐底漆喷涂完待干10min(干膜厚度约30-50μm)，即可喷涂水性双组份聚氨酯面漆。但该中涂主要针对低膜厚（干膜厚度≤50um）湿碰湿工艺而言，对于高膜厚（湿膜厚度≥120um或干膜厚度60um）湿碰湿工艺过程中，会造成产品的使用局限，影响漆膜的最终效果。其它厂家的经过测试发现，其产品仍旧存在上述问题，尤其是喷涂湿膜厚度≥120um以上时，出现起泡、咬底、附着力差、复合涂层硬度差等情况更加明显。因此，开发一种适合湿碰湿工艺的水性环氧底漆填补此项技术空白是必然的趋势。

发明内容

本发明公开了一种适合湿碰湿工艺的水性环氧底漆及其制备方法，可以满足高湿膜厚度的湿碰湿喷涂工艺，不流挂、不起泡、附着力好、硬度高等特点，效率高、能耗低。具体技术方案为：

一种湿碰湿工艺的水性环氧底漆，所述底漆包含A组分和B组分，其中，A组分包含以下重量比的原料组成：水性树脂乳液40-50%；水浆50-60%；硅烷偶联剂0.1-1%；防闪锈助剂0.1-1%；增稠剂0.1-1%；

其中色浆包含以下重量比的原料组成：去离子水25-47%；色浆助溶剂5-10%；色浆分散剂0.1-1%；色浆基材润湿0.1-1%；色浆消泡剂0.1-1%；滑石粉10-15%；硫酸钡30-40%；防锈颜料3-5%；复合铁钛粉5-10%；

B组分包含以下重量比的原料组成：聚酰胺固化剂10-35%；固化剂助溶剂25-35%；去离子水30-65%。

所述的湿碰湿工艺的水性环氧底漆, 其中A组分中水性树脂乳液为固含为45-55%；环氧当量为450-550gmol（固体）；B组分中聚酰胺固化剂为改性聚酰胺，活泼氢当量为120-200g/mol(固体)，固化剂如同德3EC153W、3EC154W等中的一种，树脂如同德3EW101W等。

所述的湿碰湿工艺的水性环氧底漆，其中A组分色浆，滑石粉与硫酸钡的比例为1:2.5-4。

所述的湿碰湿工艺的水性环氧底漆，其中A组分色浆，色浆助溶剂为乙二醇丁醚；色浆分散剂为阴离子型水性分散剂，如byk190、FX600等中的一种；增稠剂为缔合型增稠剂，如FX1070、Rohm＆Haas RM-8W等中的一种；色浆基材润湿为不稳泡的润湿剂，如TEGO-500、BYK-800等中的一种；色浆消泡剂为硅类消泡剂，如TEGO-810、TEGO-901W中的一种。

所述的湿碰湿工艺的水性环氧底漆，其中B组分固化剂助溶剂为亲油的和亲水的醇醚类助溶剂复配，质量比为：1-2：3-9，同时亲水的醇醚溶剂中蒸发热低于100KJ/kg的含量占亲水溶剂总量的40%-70%，亲水溶剂为聚乙二醇（数均分子量为400）或丙二醇中的一种和乙醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚及异丙醇中的一种；亲油溶剂为蒸发热低于600KJ/kg，正戊醇、正己醇及正丁醇中的一种。

一种湿碰湿工艺的水性环氧底漆，其制备方法为：

1）水浆制备方法

把水、色浆助溶剂、基材润湿剂、分散剂和消泡剂分散均匀后，在线速度3-5m/s边搅拌边加入滑石粉、硫酸钡、防锈颜料和铁钛粉预分散20-30min后，用研磨机研磨至细度15-25μm，出料；

2）制备环氧底漆A组分

水性环氧乳液在线速度8-12m/s搅拌过程中缓慢加入水浆，15-30min后，在线速度3-5m/s下边搅拌边加入硅烷偶联剂、防闪锈助剂和增稠剂，再用去离子水进行调粘（涂-4杯，50-100s，25℃），搅拌均匀后得到水性环氧底漆A组分；

3）制备环氧底漆B组分

把聚酰胺固化剂、固化剂助溶剂在线速度5-7m/s下混合20-40min后，加入去离子水，混合均匀后，得到环氧底漆B组分。

涂层制备方法：

在打磨好的马口铁板上，将环氧底漆A组分与B组分以5-6:1的比例进行混合均匀，用去离子水开稀到35-45s（涂-4杯， 25℃）进行喷涂到预定湿膜厚度，表干30min后，喷涂水性面漆（实现湿碰湿工艺），静置5-10min后，放入70℃烘箱中，烘烤60min。

本发明与现有技术对比，技术效果为：1）本发明可以实现湿碰湿工艺，尤其是高膜厚湿碰湿工艺（湿膜厚度≥120um），不会出现起泡、附着力差等异常情况；2）本发明漆膜表干速度快（25℃，湿度≥60%），20-30min后即可喷涂面漆，无针孔，表面光滑；3）与传统水性环氧底漆比较，该漆膜硬度高，能够达到H及以上；耐水、耐盐雾及老化性能高；4）本发明采用亲油与亲水溶剂进行复配，其中亲水溶剂中控制低蒸发热溶剂的量（＜100KJ/kg），再结合高蒸发热的亲油溶剂，与水进行蒸发成膜过程中，有效实验“溶剂”梯度挥发，避免漆膜烘烤中缩孔、咬底及干速慢等不良情况，实现高膜厚湿碰湿工艺。

具体实施例

实施例1

一种湿碰湿工艺的水性环氧底漆，其制备方法为：

1）水浆制备方法

把水、色浆助溶剂、基材润湿剂、分散剂和消泡剂分散均匀后，在线速度3-5m/s边搅拌边加入滑石粉、硫酸钡、防锈颜料和铁钛粉,预分散20-30min后，用研磨机研磨至细度15-25μm，出料；

2）制备环氧底漆A组分

水性环氧乳液在线速度8-12m/s搅拌过程中缓慢加入水浆，15-30min后，在线速度3-5m/s下边搅拌边加入硅烷偶联剂、防闪锈助剂和增稠剂，再用去离子水进行调粘（涂-4杯，50-100s，25℃），搅拌均匀后得到水性环氧底漆A组分；

3）制备环氧底漆B组分

把聚酰胺固化剂、固化剂助溶剂在线速度5-7m/s下混合20-40min后，加入去离子水，混合均匀后，得到环氧底漆B组分。

涂层制备方法：

在打磨好的马口铁板上，将环氧底漆A组分与B组分以5-6:1的比例进行混合均匀，用去离子水开稀到35-45s（涂-4杯， 25℃）进行喷涂到预定湿膜厚度，表干30min后，喷涂水性面漆（实现湿碰湿工艺），静置5-10min后放入70℃烘箱中烘烤60min。

其中实施例1通过变化固化剂助溶剂的种类进行实验，具体用的原材料及用量如表1所示，编号为1#、2#、3#及4#。

表2为实施例1变化固化剂助溶剂的种类进行实验及漆膜性能检测的结果，表中得知，固化剂助溶剂为丙二醇+正丁醇+乙二醇丁醚或乙醇或丙二醇甲醚时，漆膜干速时间较短（＜30min），漆膜性能各项达标，满足要求，与正戊醇复配时，漆膜干速慢，单涂层或复合涂层漆膜表面出现针孔等异常现象，进而影响漆膜的部分检测性能，这是由于正戊醇为亲油性溶剂，蒸发热为504.8KJ/kg，与亲水溶剂丙二醇，蒸发热分别为40 KJ/kg、48.99KJ/kg及38.95 KJ/kg的丙二醇甲醚、乙二醇丁醚及乙醇互搭时，形成挥发“梯度”，低蒸发热溶剂的挥发带出水的挥发，把水更快的排出漆膜，高蒸发热亲水溶剂丙二醇的存在有效保证漆膜的开放及体系的稳定性，实现漆膜高膜厚湿碰湿工艺，使水分的挥发更加彻底，避免漆膜出现针孔、硬度低等异常情况；而未加入低蒸发的溶剂，导致漆膜干速慢，漆膜出现针孔，漆膜硬度及附着力差等异常。

表1实施例1具体实施方案

表2 实施例1的漆膜性能检测

实施例2

表3为实施例2在保证其它物料不变的情况下，改变固化剂助溶剂的量，编号为5#、6#、7#、8#，按照实施例1制备色浆、色漆的工艺，并制备漆膜。

表4为实施例2的漆膜性能检测。固化剂助溶剂采用正戊醇、丙二醇及乙二醇丁醚溶剂混搭， 6#与7#方漆膜性能正常，而5#与8#方出现针孔等异常情况。这是由于低蒸发热的溶剂乙二醇丁醚分别占亲水溶剂的20%及80%，5#方中低蒸发热溶剂过少，导致水分挥发速度慢，在湿碰湿工艺中，还残留大量水分，烘烤中，水分的挥发导致漆膜出现针孔等异常情况，8#方低蒸发热溶剂过多，挥发过快，水分带出较少，在湿碰湿工艺中，还残留大量水分，烘烤中，水分的挥发导致漆膜出现针孔等异常情况。

表3 实施例2的具体实施方案

表4 实施例2漆膜性能检测

实施例3

表5为实施例3在保证其它物料不变的情况下，改变色浆中滑石粉、硫酸钡的量，编号为9#、10#、11#、12#，按照实施例1制备色浆、色漆的工艺，并制备漆膜。

表6为实施例3的漆膜性能检测，由表得知，变化滑石粉及硫酸钡的量，10#及11#方漆膜性能及漆膜外观各项指标都合格，9#方漆膜的硬度有所降低，12#方的柔韧性降低，漆膜外观都正常，这是由于在该配方体系中，滑石粉是属单斜晶系，成致密的叶片状，量多时利于增加漆膜的柔韧性，但会降低漆膜的硬度，硫酸钡的过量不利于漆膜的柔韧性，滑石粉与硫酸钡的比例在1:2.5-4间，可以能够满足所要求的的漆膜性能，同时对高膜厚湿碰湿工艺不影响。

表5实施例3具体实施方案

表6 实施例3漆膜性能测

检验项目名称	9#	10#	11#	12#
					膜厚/um	62	65	69	62
环氧单涂层漆膜外观	平整光滑，无针孔	平整光滑，无针孔	平整光滑，无针孔	平整光滑，无针孔
					复合涂层漆膜外观	平整光滑，无针孔	平整光滑，无针孔	平整光滑，无针孔	不光滑，有针孔
环氧单涂层划格试验（1mm）	0级	0级	0级	1级
					复合涂层划格试验（1.5mm）	1级	1级	1级	2级
复合涂层铅笔硬度（擦伤）	＜H	H	H	H
					耐冲击性	50kg.cm	50kg.cm	50kg.cm	45kg.cm
弯曲试验	2mm	2mm	2mm	3mm
					耐水性	240h	240h	240h	240h
耐机油	48h	48h	48h	48h
					耐汽油	7h	7h	7h	7h
耐酸	24h	24h	24h	24h
					耐碱	24h	24h	24h	24h
人工加速老化试验	600h	600h	600h	600h
					耐盐雾性能	360h	360h	360h	360h

实施例4

将本发明技术方案与现有油性技术方案及水性技术方案进行制备漆膜，相同条件下，进行相关性能测试，测试结果为表7，得知，目前水性环氧干速慢，漆膜硬度低，耐水及耐盐雾差，本发明的技术方案漆膜的干燥速度、漆膜硬度、耐水及耐盐雾等性能完全能够满足油性技术方案的相关指标，与油性漆膜性能基本一致，能够满足高膜厚湿碰湿工艺要求。

表7本发明技术方案与现有技术比较

检验项目名称	油性环氧底漆	常规水性环氧底漆	本专利水性环氧底漆
				干膜厚＞60μm表干速度（25℃，60%RH）	20-30min	50-60min	20-30min
环氧单涂层漆膜外观	平整光滑，无针孔、气泡等缺陷	平整光滑，无针孔、气泡等缺陷	平整光滑，无针孔、气泡等缺陷
				复合涂层漆膜外观	平整光滑，无针孔、气泡等缺陷	面漆起泡	平整光滑，无针孔、气泡等缺陷
环氧单涂层划格试验（1mm）	0级	0级	0级
				复合涂层划格试验（1.5mm）	1级	3级	1级
复合涂层铅笔硬度（擦伤）	H	B	H
				耐冲击性	50kg.cm	50kg.cm	50kg.cm
弯曲试验	2mm	2mm	2mm
				耐水性	240h	168h	240h
耐机油	48h	48h	48h
				耐汽油	7h	3h	7h
耐酸	24h	5h	24h
				耐碱	24h	18h	24h
人工加速老化试验	600h	480h	600h
				耐盐雾性能	360h	120h	360h

综上所述，以上所有实施例及所用物质仅为本发明的实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种湿碰湿工艺的水性环氧底漆，所述底漆包含A组分和B组分，其中，A组分包含以下重量比的原料组成：水性树脂乳液40-50%；水浆50-60%；硅烷偶联剂0.1-1%；防闪锈助剂0.1-1%；增稠剂0.1-1%；

其中色浆包含以下重量比的原料组成：去离子水25-47%；色浆助溶剂5-10%；色浆分散剂0.1-1%；色浆基材润湿0.1-1%；色浆消泡剂0.1-1%；滑石粉10-15%；硫酸钡30-40%；防锈颜料3-5%；复合铁钛粉5-10%；

B组分包含以下重量比的原料组成：聚酰胺固化剂10-35%；固化剂助溶剂25-35%；去离子水30-65%;

所述的湿碰湿工艺的水性环氧底漆, 其中A组分中水性树脂乳液为固含为45-55%；环氧当量为450-550g/mol（固体）；B组分中聚酰胺固化剂为改性聚酰胺，活泼氢当量为120-200g/mol(固体)。

2.根据权利要求1所述的湿碰湿工艺的水性环氧底漆，其中A组分色浆,

其特征在于：滑石粉与硫酸钡的比例为1:2.5-4。

3.根据权利要求1所述的湿碰湿工艺的水性环氧底漆,其中A组分色浆，其特征在于：色浆助溶剂为乙二醇丁醚；色浆分散剂为阴离子型水性分散剂；增稠剂为缔合型增稠剂，色浆基材润湿为不稳泡的润湿剂，色浆消泡剂为硅类消泡剂。

4.根据权利要求1所述的湿碰湿工艺的水性环氧底漆，其中B组分，固化剂助溶剂为亲油的和亲水的醇醚类助溶剂复配，质量比为：1-2：3-9，同时亲水的醇醚溶剂中蒸发热低于100KJ/kg的含量占亲水溶剂总量的40%-70%，亲水溶剂为聚乙二醇（数均分子量为400）或丙二醇中的一种和乙醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚及异丙醇中的一种；亲油溶剂为蒸发热低于600KJ/kg。

5.根据权利要求1-4所述的湿碰湿工艺的水性环氧底漆，其制备方法为：

1）水浆制备方法

把水、色浆助溶剂、基材润湿剂、分散剂和消泡剂分散均匀后，在线速度3-5m/s边搅拌边加入滑石粉、硫酸钡、防锈颜料和铁钛粉，预分散20-30min后，用研磨机研磨至细度15-25μm出料；

2）制备环氧底漆A组分

水性环氧乳液在线速度8-12m/s搅拌过程中缓慢加入水浆，15-30min后，在线速度3-5m/s下边搅拌边加入硅烷偶联剂、防闪锈助剂和增稠剂，再用去离子水进行调粘（涂-4杯，50-100s，25℃），搅拌均匀后得到水性环氧底漆A组分；

3）制备环氧底漆B组分

把聚酰胺固化剂、固化剂助溶剂在线速度5-7m/s下混合20-40min后，加入去离子水，混合均匀后，得到环氧底漆B组分。