CN112920687B - 单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆及其制备方法，属于工业防腐涂料领域，解决了现有防腐涂料存在的漆膜柔韧性较差、锌粉沉淀严重、耐盐雾性能差的问题。本发明防锈底漆包括：亚麻油改性环氧树脂、分散剂、膨润土、气相二氧化硅、片状锌粉、玻璃鳞片、纳米镍钛合金、超细磷铁粉、催干剂异辛酸钴、附着力促进剂、二甲苯、乙酸丁酯。制备方法：依次加入亚麻油改性环氧树脂、分散剂、膨润土、气相二氧化硅、片状锌粉、玻璃鳞片、纳米镍钛合金、超细磷铁粉，搅拌均匀；提升转速高速分散；搅拌下加入催干剂异辛酸钴、附着力促进剂、二甲苯和乙酸丁酯；过滤、包装。本发明防锈底漆性能优良，制备方便。
Description
技术领域
本发明属于工业防腐涂料领域，具体涉及一种单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆及其制备方法。
背景技术
涂料的防腐常需要底漆、中间漆、面漆或者底漆、面漆之间相互协作的涂装体系共同完成的，在整个涂装体系中底漆的作用尤为重要，常使用的底漆有：双组份环氧富锌底漆、单组分环氧防锈底漆和热镀锌涂层。应用最广泛地是环氧富锌底漆，它不仅防腐性能比较出色，还具有俱佳的粘结力、耐热性和不影响焊接等优点，是钢结构桥梁，船舶、码头、厂房、管道、铁塔等重防腐涂料中的主要配套底漆。常用的环氧富锌底漆可以划分为国标富锌底漆、车间底漆、集装箱专用底漆、鳞片型锌粉底漆等多种防腐产品，这些都可以做防锈底漆，但在具体适用环境、涂装工艺等方面，有所差别，在实际的使用过程中根据涂装需求，依据涂装施工的难易程度进行合理选择。
双组份环氧富锌底漆具有良好的防腐性能、和钢基材的附着力佳，但漆膜的柔韧性较差，产品又分为主漆与固化剂两个组分，施工时需要将二者严格按照配比添加，混合均匀后使用，增加了施工的工序，以及调配中人为的不可控因素可能造成产品质量问题，且需在规定时间内用完，另外产品在5℃以下施工时干燥变慢，甚至无法干燥；同时采用的球状锌粉，使用量一般在80%以上，储存时伴有严重沉淀的弊病。
现使用的单组分环氧防锈底漆又存在耐盐雾性能差，干燥慢、附着力差等问题，只能在钢结构轻防腐领域使用，不适合在重防腐领域推广应用。
热浸镀锌具有耐腐蚀性能好、镀层附着性好的优点，但存在工作环境差，污染严重等缺点。热浸镀锌过程是在高温下进行，溶剂烘干和待镀工件浸锌入池时会析出强烈刺激性的氯化氢气体，锌池长时间处于高温下，表面产生锌蒸气，整个工作环境的气氛恶劣，同时生产时向大气中排放大量含有SO2、CO2、CO和粉尘的烟雾，造成严重的大气污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆，以解决现有防腐涂料存在的漆膜柔韧性较差、不易操作、锌粉沉淀严重、耐盐雾性能差、干燥慢、附着力差、环境污染严重的问题。
本发明的另一目的是提供一种单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆的制备方法。
本发明的技术方案是：一种单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆，包括以下重量份的组分：亚麻油改性环氧树脂20-35份、分散剂0.2-0.5份、膨润土0.5-1份、气相二氧化硅0.5-1份、片状锌粉 55-70份、玻璃鳞片 20-35份、纳米镍钛合金 5-10份、超细磷铁粉3-8份、催干剂异辛酸钴 0.2-0.5份、附着力促进剂0.5-1份、二甲苯1-5份、乙酸丁酯0.5-2份；其中，超细磷铁粉的细度为1500-2000目。
作为本发明的进一步改进，超细磷铁粉的细度为2000目。
作为本发明的进一步改进，玻璃鳞片的细度为325目。
作为本发明的进一步改进，亚麻油改性环氧树脂的改性方法为溶剂法。
作为本发明的进一步改进，纳米镍钛合金的粒径为60nm。
作为本发明的进一步改进，分散剂选用毕克AT204。毕克AT204润湿分散剂的化学组成为电中性多元胺酰胺的羧酸盐溶液，它是可控絮凝型助剂，该助剂不仅改善了颜填料润湿和颜填料分散的稳定性，还使有机改性的膨润土凝胶化，产生具有改进了流动性、可加工性和贮存稳定性的膨润土浆。在本发明一种单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆中毕克AT204润湿分散剂产生触变性故而防止颜料浮色和发花，以及沉淀，并减少流挂。
一种单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆的制备方法，包括以下步骤：
A、300-500转/min转速下，在干净搅拌釜中依次加入亚麻油改性环氧树脂、分散剂、膨润土、气相二氧化硅、片状锌粉、玻璃鳞片、纳米镍钛合金、超细磷铁粉，搅拌均匀；
B、将转速升至1100-1200转/min，高速分散40-60min，注意搅拌中漆浆温度≤50℃（温度高于50℃时，会加快有机膨润土促使环氧基团开环发生自聚，从而影响体系的储存稳定性，甚至出现胶化现象），检测细度满足≤80微米；
C、细度合格后，在500-800转/min转速搅拌下加入催干剂异辛酸钴、附着力促进剂、二甲苯和乙酸丁酯，搅拌5-10min至均匀，检测粘度满足120-130KU、比重满足2.5-3.1g/cm³后合格；
D、过滤60-80目细箩，包装。
本发明单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆以亚麻油脂肪酸改性的E12环氧树脂为成膜物，提高了漆膜的干燥速度和柔韧性，添加催干剂异辛酸钴进一步促进涂膜的表干；加入一定比例的鳞片状的锌粉和玻璃鳞片，复配纳米镍钛合金粉和超细磷铁粉，引入的鳞片状锌粉和玻璃鳞片成片状排列，片与片之间的平行搭接、接触方式为面接触，涂层致密、腐蚀路线长，不但大大降低了单位面积内的耗锌量和涂层厚度，而且大大提高了涂层的屏蔽性能和抗蚀性能；同时添加的纳米镍钛合金粒径为60nm，由于其小尺寸效应，可有效填充涂层缺陷，减少孔隙率，增强致密性，进一步提升了产品的防腐性能；同时添加催干剂异辛酸钴加快漆膜进行氧化聚合干燥。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1）E12型环氧树脂分子量较大，其酯化物的耐化学品性能较高，亚麻油为干性油，具有气干特性、干燥快、与钢材的附着力佳、耐候性和耐化学品性良好等优点。亚麻油改性环氧树脂的方法有熔融法和溶剂法，熔融法是通过物理的机械搅拌去改性合成，成品质量不稳定，而本发明采用溶剂法，此法酯化合成的树脂不易产生胶凝现象，并可通过控制温度和反应时间获得较低的粘度，且成品质量稳定可控，最后形成的涂膜，低温或常温干燥快、附着力佳、耐化学品性能和防腐性优异。本发明通过采用亚麻油脂肪酸改性环氧树脂E12，提高产品的干燥速度、柔韧性、附着力和耐化学品性能。
2）本发明加入新型催干剂异辛酸钴溶液，使漆膜加快进行氧化聚合干燥，提高漆膜干燥速度。异辛酸钴催干剂单独使用时，若涂膜过厚，会因表面干燥，内部没干而产生起皱、龟裂，本发明将异辛酸钴与2%-6%苯甲醇混合成溶液后加入不仅可以降低催干剂的用量，还可解决涂膜过厚引起的开裂和起皱。
3）本发明添加鳞片状的锌粉和玻璃鳞片，再配以纳米镍钛合金粉，与树脂形成超强复合防腐材料体系。鳞片状锌粉和玻璃鳞片的片层结构协同作用后成片状平行搭接可形成“迷宫式”结构，能有效提高涂层的物理阻隔性，从而提高产品的耐盐雾防腐性能。此外，该片层结构可以将涂层分割成许多小区间，能有效降低涂层内应力，消耗断裂能量，提高涂层的柔韧性、抗冲击性和耐磨性。制备的产品中，鳞片状锌粉比球状锌粉在涂层中的导通性更好，提高了锌粉的利用率，阴极保护作用效果更优，使其用量只有普通富锌底漆所需球状锌粉的1/2，而防腐蚀性能优于球锌富锌涂料，可大大降低富锌涂料的成本。以鳞片状锌粉为主要原料的涂层的耐盐雾腐蚀能力明显优于电镀锌和热镀锌的耐盐雾腐蚀能力，且污染小、符合环保要求。同时，添加的纳米镍钛合金是一种强度高、耐腐蚀、分散性好、无毒的功能性材料，粒径为60nm，由于其小尺寸效应，可有效填充前者制备涂层的缺陷，减少孔隙率，增强致密性，进一步提升了产品的防腐性能。本发明将鳞片状的锌粉、玻璃鳞片以及纳米镍钛合金粉配合使用，利用锌粉的阴极保护作用、片层结构的超强屏蔽效果使涂膜具有优异的防腐性能，鳞片状锌粉具有较强的遮盖能力、漂浮能力、屏蔽能力和金属光泽，用其配制的防腐涂料，片状锌粉和玻璃鳞片成片状排列，片与片之间的平行搭接、接触方式为面接触，涂层致密、腐蚀路线长，不但大大降低了单位面积内的耗锌量和涂层厚度，而且大大提高了涂层的屏蔽性能和抗蚀性能，耐盐雾性可达6000以上。同时，纳米镍钛合金由于纳米粒子的粒径微小，比表面积大，表面能高，能与涂料中树脂聚合物相互作用，又能在纳米粒子间形成氢键，在涂料中组成疏松的网络构造，防止涂料中颜填料的沉淀结块，避免施工流挂，起到流变的效果。纳米粒子与改性环氧树脂之间存在强相互作用，使玻璃化温度升高，表面处理后的纳米粒子，在基体中实际起到交联点的作用，一方面其表面有利于改性环氧树脂链的缠结，形成物理交联；另一方面其表面的表面处理剂与基体键合，形成填充粒子与基体间良好的界面结合，起到化学交联点的作用。因此随着纳米粒子的加入，交联密度增大使玻璃化温度升高，使涂膜的强度、玻璃转化温度、耐擦伤性等性能都有所提高。
4）本发明单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆为单一组分，可以明显提高生产和施工效率，施工方便简捷，可在-5~-10℃施工，受环境温度限制小，且具有干燥快、漆膜柔韧性好、防腐性能优异等优点。
5）本发明采用高速搅拌法制备，方法简单快速、易操作，且有效利用原料之间的协同作用，提高了产品的防腐性能，减少了能源的损耗和对环境的污染。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
以下实施例所使用的原料规格型号及厂家如表1所示。
实施例1、一种单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆组成如下：
按下述质量份准备原料：亚麻油改性环氧树脂20份、分散剂AT204 0.5份、膨润土SD-2 1份、气相二氧化硅R972 0.5份、片状锌粉 70份、玻璃鳞片 20份、纳米镍钛合金5份、超细磷铁粉 3份、催干剂异辛酸钴 0.2份、附着力促进剂KH560 1份、二甲苯5份、乙酸丁酯2份；
制备方法：
A、300转/min转速下，在干净搅拌釜中依次亚麻油改性环氧树脂、分散剂AT204 、膨润土SD-2 、气相二氧化硅R972、片状锌粉、玻璃鳞片、纳米镍钛合金、超细磷铁粉，搅拌均匀；
B、将转速升至1200转/min，高速分散40min，注意搅拌中漆浆温度≤50℃，检测细度满足≤80微米；
C、细度合格后，在800转/min转速搅拌下加入催干剂异辛酸钴、附着力促进剂KH560、二甲苯和乙酸丁酯，搅拌5min至均匀，检测粘度满足120-130KU、比重满足3.0±0.1g/cm³，合格；
D、过滤60目细箩，包装。
实施例2、一种单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆组成如下：按下述质量份准备原料：亚麻油改性环氧树脂25份、分散剂AT204 0.2份、膨润土SD-2 0.5份、气相二氧化硅R9720.8份、片状锌粉 65份、玻璃鳞片 25份、纳米镍钛合金6份、超细磷铁粉 5份、催干剂异辛酸钴 0.3份、附着力促进剂KH560 0.8份、二甲苯4份、乙酸丁酯1.5份；
制备方法：
A、500转/min转速下，在干净搅拌釜中依次亚麻油改性环氧树脂、分散剂AT204 、膨润土SD-2 、气相二氧化硅R972份、片状锌粉、玻璃鳞片、纳米镍钛合金、超细磷铁粉，搅拌均匀；
B、将转速升至1100转/min，高速分散50min，注意搅拌中漆浆温度≤50℃，检测细度满足≤80微米；
C、细度合格后，在700转/min转速搅拌下加入催干剂异辛酸钴、附着力促进剂KH560、二甲苯和乙酸丁酯，搅拌10min至均匀，检测粘度满足120-130KU、比重满足2.8±0.1g/cm³，合格；
D、过滤80目细箩，包装。
实施例3、一种单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆组成如下：按下述质量份准备原料：亚麻油改性环氧树脂30份、分散剂AT204 0.2份、膨润土SD-2 0.5份、气相二氧化硅R9720.8份、片状锌粉 60份、玻璃鳞片 30份、纳米镍钛合金 8份、超细磷铁粉 5份、催干剂异辛酸钴 0.3份、附着力促进剂KH560 0.6份、二甲苯2份、乙酸丁酯1份；
制备方法：
A、500转/min转速下，在干净搅拌釜中依次亚麻油改性环氧树脂、分散剂AT204 、膨润土SD-2 、气相二氧化硅R972份、片状锌粉、玻璃鳞片、纳米镍钛合金、超细磷铁粉，搅拌均匀；
B、将转速升至1100转/min，高速分散50min，注意搅拌中漆浆温度≤50℃，检测细度满足≤80微米；
C、细度合格后，在600转/min转速搅拌下加入催干剂异辛酸钴、附着力促进剂KH560、二甲苯和乙酸丁酯，搅拌10min至均匀，检测粘度满足120-130KU、比重满足2.7±0.1g/cm³，合格；
D、过滤80目细箩，包装。
实施例4、一种单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆组成如下：按下述质量份准备原料：亚麻油改性环氧树脂35份、分散剂AT204 0.2份、膨润土SD-2 0.5份、气相二氧化硅R9721份、片状锌粉55份、玻璃鳞片 35份、纳米镍钛合金10份、超细磷铁粉 8份、催干剂异辛酸钴0.5份、附着力促进剂KH560 0.5份、二甲苯1份、乙酸丁酯0.5份；
制备方法：
A、500转/min转速下，在干净搅拌釜中依次亚麻油改性环氧树脂、分散剂AT204 、膨润土SD-2 、气相二氧化硅R972份、片状锌粉、玻璃鳞片、纳米镍钛合金、超细磷铁粉，搅拌均匀；
B、将转速升至1200转/min，高速分散60min，注意搅拌中漆浆温度≤50℃，检测细度满足≤80微米；
C、细度合格后，在500转/min转速搅拌下加入催干剂异辛酸钴、附着力促进剂KH560、二甲苯和乙酸丁酯，搅拌10min至均匀，检测粘度满足120-130KU、比重满足2.6±0.1g/cm³，合格；
D、过滤80目细箩，包装。
以上各实施例所制得的单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆，分别采用喷涂制性能板。按照中华人民共和国化工行业标准HG/T 4342-2012《鳞片型锌粉底漆》型要求，性能检测见表2。
本发明产品考虑其在现场施工中出现的常见问题，在上述标准要求基础上又添加柔韧性、贮存性和低温干燥的性能检测，检测结果如续表2所示。
从表2和续表2可以看出，本发明制得的单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆干燥速度快、柔韧性好、附着力佳、锌粉无沉淀且贮存稳定性好，具有优异的防腐性能，耐盐雾性能可达6000h。
Claims (3)
1.一种单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆，其特征在于包括以下重量份的组分：亚麻油改性环氧树脂20-35份、分散剂0.2-0.5份、膨润土0.5-1份、气相二氧化硅0.5-1份、片状锌粉 55-70份、玻璃鳞片 20-35份、纳米镍钛合金 5-10份、超细磷铁粉3-8份、催干剂异辛酸钴溶液 0.2-0.5份、附着力促进剂0.5-1份、二甲苯1-5份、乙酸丁酯0.5-2份；其中，超细磷铁粉的细度为1500-2000目；玻璃鳞片的细度为325目；纳米镍钛合金的粒径为60nm；分散剂选用毕克AT204；亚麻油改性环氧树脂的改性方法为溶剂法。
2.根据权利要求1所述的一种单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆，其特征在于：所述超细磷铁粉的细度为2000目。
3.一种权利要求1或2所述的单组份鳞片型环氧富锌防锈底漆的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A、300-500转/min转速下，在干净搅拌釜中依次加入亚麻油改性环氧树脂、分散剂、膨润土、气相二氧化硅、片状锌粉、玻璃鳞片、纳米镍钛合金、超细磷铁粉，搅拌均匀；
B、将转速升至1100-1200转/min，高速分散40-60min，注意搅拌中漆浆温度≤50℃，检测细度满足≤80微米；
C、细度合格后，在500-800转/min转速搅拌下加入催干剂异辛酸钴溶液、附着力促进剂、二甲苯和乙酸丁酯，搅拌5-10min至均匀，检测粘度满足120-130KU、比重满足2.5-3.1g/cm³后合格；
D、60-80目细箩过滤，包装。
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