CN112646455A - 一种用于集装箱水性环氧防腐涂料与制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防腐涂料技术领域，具体来说是一种用于集装箱水性环氧防腐涂料与制备方法及应用，所述防腐涂料有机硅共混进行改性的水性环氧树脂，利用有机硅的羟基和环氧树脂的环氧基发生开环反应，形成稳定的Si‑O‑C键同时利用偶联剂降低体系内应力从而提高体系相容性。提高了环氧树脂力学性能和耐化学性，同时所述水性环氧防腐涂料使用了高分子类分散剂，通过高分子量主链的基团吸附作用以及其链上含锚定基团的高分子聚合物的锚定作用，产生较强的空间位阻和良好的分散稳定性，提高了颜填料在乳液中的润湿分散性，长时间储存不会出现颜填料沉淀、粘度变化显著等问题。

Description

一种用于集装箱水性环氧防腐涂料与制备方法及应用

技术领域

本发明涉及防腐涂料技术领域，具体来说是一种用于集装箱水性环氧防腐涂料与制备方法及应用。

背景技术

集装箱运输是一种现代化的运输手段，集装箱是根据货物特性和运输需要而设计的一种特殊容器，是适合于铁路、公路、水运等多种运输方式使用的一种现代化运输设备。与一般货物包装不一样，除要起到容器作用外，还要在装卸、搬运、转运、换装以及在组织各种不一样运输方式间的联运中发挥快速、高效的作用。由于集装箱的使用范围广泛，集装箱的防护也成为了一个难题，针对集装箱长时间处于露天状态，日晒雨淋，甚至海运的箱子还要经受海水的侵蚀，集装箱表面的漆膜需要在耐湿热和耐盐雾方面具有较高的抵抗力，从而减少箱体的损伤，提升集装箱的使用寿命。

由于传统溶剂型涂料不够环保，现在常用的涂料一般为环保绿色水性环氧涂料，但是水性环氧涂料在耐湿热和耐盐雾等性能方面还是不如传统溶剂型涂料，如何提供一种既能满足集装箱表面漆膜性能又能满足环保要求的水性环氧涂料是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种具有优异的施工性、良好的机械强度和耐化学性的水性环氧涂料

为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种用于集装箱的水性环氧防腐涂料，所述涂料包括A、B两个组分，所述B组分包括胺类固化剂、B组分功能性助剂和醇醚类有机溶剂，其特征在于，在所述A组分中包括以重量百分比计30.0～35wt.％的有机硅改性环氧乳液，所述有机硅改性环氧乳液按重量百分比计，包括如下组分：

40.0～45.0wt.％的环氧树脂；5.0～6.0wt.％的丁醇；10.0～15.0wt.％的以羟基封端的聚二甲基硅氧烷；5.0～7.0wt.％的乳化剂；4.0～5.0wt.％的高分子类分散剂；10.0～13.0wt.％的硅烷偶联剂，余量为去离子水。

所述B组分功能性助剂包括防闪锈剂、催干剂和pH值调节剂，防闪锈剂为FR-355，加量为水性环氧防腐涂料重量的0.3～5％；催干剂为KZ-54，加量为水性环氧防腐涂料重量的0.2-0.3％；pH值调节剂为AMP95，加量为水性环氧防腐涂料重量的0.2～0.3％。

其中，所述有机硅改性环氧乳液的固含为40～45，环氧当量为500～525。

进一步的，所述涂料的A组分中还包括以重量百分比计的：5.0～7.0wt.％的成膜助剂、30.0～35.0wt.％的颜填料、3.0～5.0wt.％的A组分功能性助剂，余量为去离子水。所述A组分功能性助剂包括消泡剂、分散剂、流平剂和增稠剂，所述消泡剂为BYK-028，加量为水性环氧防腐涂料重量的0.5～1％；分散剂加量为水性环氧防腐涂料重量的0.8～1.5％；流平剂加量为水性环氧防腐涂料重量的0.5-0.8％，增稠剂加量为水性环氧防腐涂料重量的0.3-0.5％。

进一步的，所述颜填料包括滑石粉，钛白粉，防锈颜料，硫酸钡和炭黑粉。

进一步的，所述防锈颜料包括为磷酸锌和/或三聚磷酸铝。

进一步的，所述醇醚溶剂和成膜助剂为丙二醇丁醚和/或乙二醇丁醚。

本发明的另一方面，还提供了一种用于集装箱的水性环氧防腐涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1、将颜填料和去离子水以及部分功能性助剂混合分散均匀，然后在锆珠高速分散研磨下至浆料细度≤40μm，然后缓慢加入有机硅改性环氧乳液，成膜助剂，和剩余部分的A组分功能性助剂，分散均匀即可获得A组分；

S2、将胺类固化剂溶解到醇醚有机溶剂中，然后加入B组分功能性助剂，分散溶解即可获得B组分；

S3、将步骤S1获得的A组分与步骤S2获得的B组分混合后加入去离子水开稀，获得所述用于集装箱的水性环氧防腐涂料。

进一步的，所述步骤S1之前还包括以下步骤：

S0.将适量环氧树脂和去离子水置于三口烧瓶中加热至60-70℃，加入丁醇分散均匀，然后分散状态下加入乳化剂和分散剂，分散均匀后依次加入聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂高速分散乳化，通过缩合聚合的方式最终形成粒径合适，状态良好的有机硅改性环氧乳液。

本发明的又一方面，还包括了一种用于集装箱的水性环氧防腐涂料在集装箱涂层上的应用，当应用于集装箱涂层上时，所述A组分有机硅改性环氧乳液中的环氧树脂与B组分中胺类固化剂中的胺当量比为0.6～1.5，优选当量比为0.8。

发明的有益效果

本发明所提供的一种一种用于集装箱水性环氧防腐涂料与制备方法及应用的有益之处包括以下几个方面：

1、本发明采用有机硅共混进行改性的水性环氧树脂，利用有机硅的羟基和环氧树脂的环氧基发生开环反应，形成稳定的Si-O-C键同时利用偶联剂降低体系内应力从而提高体系相容性。提高了环氧树脂力学性能和耐化学性。

2、同时该水性环氧防腐涂料使用了高分子类分散剂，通过高分子量主链的基团吸附作用以及其链上含锚定基团的高分子聚合物的锚定作用，产生较强的空间位阻和良好的分散稳定性，提高了颜填料料在乳液中的润湿分散性，长时间储存不会出现颜填料沉淀、粘度变化显著等问题。

具体实施方式

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。

实施例1不同类型分散剂对涂料性能的影响

对常见的分散剂类别进行对比分析，分散剂分为小分子量铵盐/钠盐、中分子量磷酸盐或复合物以及高分子量主链/锚定基团类的高分子类分散剂。并通过以下方法制备涂料：

S0.将适量环氧树脂和去离子水置于三口烧瓶中加热至60-70℃，加入丁醇分散均匀，然后分散状态下加入乳化剂和分散剂，分散均匀后依次加入聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂高速分散乳化，通过缩合聚合的方式最终形成粒径合适，状态良好的有机硅改性环氧乳液。

S1、将颜填料和去离子水以及部分功能性助剂混合分散均匀，然后在锆珠高速分散研磨下至浆料细度≤40μm，然后缓慢加入有机硅改性环氧乳液，成膜助剂，和剩余部分的A组分功能性助剂，分散均匀即可获得A组分；

S2、将胺类固化剂溶解到醇醚有机溶剂中，然后加入B组分功能性助剂，分散溶解即可获得B组分；

S3、将步骤S1获得的A组分与步骤S2获得的B组分混合后加入去离子水开稀，获得所述用于集装箱的水性环氧防腐涂料。

在上述方法中分别采用不同的分散剂后，对制备的水性环氧防腐涂料进行性能测试，测试结果通过数值进行量化，结果如表1所示。

表1

由表1中可知，选用高分子类分散剂作为体系的分散剂，可产生较强的空间位阻和良好的分散稳定性，提高了颜填料料在乳液中的润湿分散性，长时间储存不会出现颜填料沉淀、粘度变化显著等问题。

实施例2不同环氧树脂与胺的当量比对涂料性能的影响

按以下方案制备防腐涂料：

所述涂料包括A、B两个组分，所述B组分包括胺类固化剂、B组分功能性助剂和醇醚类有机溶剂，在所述A组分中包括以重量百分比计30.0～35wt.％的有机硅改性环氧乳液，所述有机硅改性环氧乳液按重量百分比计，包括如下组分：

40.0～45.0wt.％的环氧树脂；5.0～6.0wt.％的丁醇；10.0～15.0wt.％的以羟基封端的聚二甲基硅氧烷；5.0～7.0wt.％的乳化剂；4.0～5.0wt.％的高分子类分散剂；10.0～13.0wt.％的硅烷偶联剂，余量为去离子水。

所述B组分功能性助剂包括防闪锈剂、催干剂和pH值调节剂，防闪锈剂为FR-355，加量为水性环氧防腐涂料重量的0.3～5％；催干剂为KZ-54，加量为水性环氧防腐涂料重量的0.2-0.3％；pH值调节剂为AMP95，加量为水性环氧防腐涂料重量的0.2～0.3％。所述有机硅改性环氧乳液的固含为40～45，环氧当量为500～525。

所述涂料的A组分中还包括以重量百分比计的：5.0～7.0wt.％的成膜助剂、30.0～35.0wt.％的颜填料、3.0～5.0wt.％的A组分功能性助剂，余量为去离子水。所述A组分功能性助剂包括消泡剂、分散剂、流平剂和增稠剂，所述消泡剂为BYK-028，加量为水性环氧防腐涂料重量的0.5～1％；分散剂加量为水性环氧防腐涂料重量的0.8～1.5％；流平剂加量为水性环氧防腐涂料重量的0.5-0.8％，增稠剂加量为水性环氧防腐涂料重量的0.3-0.5％。

在本发明技术方案中，环氧涂料的当量比为环氧当量和胺当量之比，是指环氧基团和胺上面的H反应的数量比，当量比为1时，体系中环氧基团和胺上的H等摩尔量反应，当量比越低说明环氧基团比H多，反之则H数量大于环氧基团。由于本发明需要应用与集装箱上，因此对涂层的性能具有要求，所述当量比应保持在0.6～1.5之间。

在本实施例中，分别制备当量比为0.6、0.8、1.0、1.2四个梯度的水性防腐环氧涂料，并对比在热储、喷涂、附着力、冲击、耐湿热、盐雾、耐酸碱等性能。在测试过程中，通过添加去离子水使4组方案粘度相同，然后喷涂测试板，观察施工情况及湿膜板面情况，将制备好样板70°烘烤观察干燥情况，实干后进行养护，然后进行测试。具体测试项目及测试结果如表2和表3所示：

表2

表3

通过实验结果可知随着当量比的增高漆膜干燥情况以及硬度和耐酸碱性有所增强，但漆膜的韧性有所下降，耐湿热和耐盐雾性也相对较差。这是因为环氧乳液与多元胺类固化剂充分反应，交联程度高，漆膜刚性高，同时也缺少了柔韧性。当量比为0.8时，漆膜的整体性能为最优异。

以上所述，仅为此发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案和新型的构思加于等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于集装箱的水性环氧防腐涂料，所述涂料包括A、B两个组分，所述B组分包括胺类固化剂、B组分功能性助剂和醇醚类有机溶剂，其特征在于，在所述A组分中包括以重量百分比计30.0~35wt.%的有机硅改性环氧乳液，所述有机硅改性环氧乳液按重量百分比计，包括如下组分：

40.0~45.0 wt.%的环氧树脂；5.0~6.0 wt.%的丁醇；10.0~15.0 wt.%的以羟基封端的聚二甲基硅氧烷；5.0~7.0 wt.%的乳化剂；4.0~5.0 wt.%的高分子类分散剂；10.0~13.0wt.%的硅烷偶联剂，余量为去离子水。

2.如权利要求1所述的一种用于集装箱的水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述有机硅改性环氧乳液的固含为40~45，环氧当量为500~525。

3.如权利要求2所述的一种用于集装箱的水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述涂料的A组分中还包括以重量百分比计的：5.0~7.0 wt.%的成膜助剂、30.0~35.0 wt.%的颜填料、3.0~5.0 wt.%的A组分功能性助剂，余量为去离子水。

4.如权利要求3所述的一种用于集装箱的水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述颜填料包括滑石粉，钛白粉，防锈颜料，硫酸钡和炭黑粉。

5.如权利要求4所述的一种用于集装箱的水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述防锈颜料包括为磷酸锌和/或三聚磷酸铝。

6.如权利要求3~5任一所述的一种用于集装箱的水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述醇醚溶剂和成膜助剂为丙二醇丁醚和/或乙二醇丁醚。

7.一种用于集装箱的水性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、 将颜填料和去离子水以及部分功能性助剂混合分散均匀，然后在锆珠高速分散研磨下至浆料细度≤40μm，然后缓慢加入有机硅改性环氧乳液，成膜助剂，和剩余部分的A组分功能性助剂，分散均匀即可获得A组分；

S2、 将胺类固化剂溶解到醇醚有机溶剂中，然后加入B组分功能性助剂，分散溶解即可获得B组分；

S3、 将步骤S1获得的A组分与步骤S2获得的B组分混合后加入去离子水开稀，获得所述用于集装箱的水性环氧防腐涂料。

8.如权利要求7所述的一种用于集装箱的水性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1之前，还包括以下步骤：

S0. 将适量环氧树脂和去离子水置于三口烧瓶中加热至60-70℃，加入丁醇分散均匀，然后分散状态下加入乳化剂和分散剂，分散均匀后依次加入聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂高速分散乳化，通过缩合聚合的方式最终形成粒径合适，状态良好的有机硅改性环氧乳液。

9.一种用于集装箱的水性环氧防腐涂料在集装箱涂层上的应用，其特征在于，所述A组分有机硅改性环氧乳液中的环氧树脂与B组分中胺类固化剂中的胺当量比为0.6~1.5，优选当量比为0.8。