CN113683751B - 一种水性环氧树脂及其制备工艺及环氧富锌底漆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种水性环氧树脂及其制备工艺及环氧富锌底漆，水性环氧树脂的原料至少包括以下质量份的原料：环氧树脂60‑70份；亲水催化剂6‑10份；乳化剂5‑10份；丙二醇甲醚20‑35份。上述水性环氧树脂的制备工艺为将各物料混合保温反应即可。上述水性环氧树脂可用于配置环氧富锌底漆。本申请中的水性环氧树脂具有固含量高、适用范围广的效果，而通过本申请的水性环氧树脂配置得到的环氧富锌底漆具有防腐蚀效果好、适用于带锈底板使用的效果。

Description

一种水性环氧树脂及其制备工艺及环氧富锌底漆

技术领域

本申请涉及环氧树脂涂料的领域，尤其是涉及一种水性环氧树脂及其制备工艺及环氧富锌底漆。

背景技术

环氧树脂以其优异的粘结性，耐腐蚀，稳定性，绝缘性及机械强度等特性被广泛应用于多种金属与非金属材料的粘结，耐腐蚀涂料，电气绝缘材料，复合材料等领域上，但常用的环氧树脂大多数为黏稠的液体或固体，不溶于水，只溶于有机溶剂，而大多数有机溶剂易挥发，有毒，易燃易爆，因此环氧树脂的应用受到了一定限制。水是一种廉价环保的溶剂，随着环保意识的增强，以水为溶剂和分散介质的水性环氧树脂越来越受到重视，它的使用使环氧树脂的使用更加环保，低VOC等。随着国家响应“油改水”一系列号召，水性环氧树脂已经应用到溶剂型环氧防腐蚀涂料所涉及的领域，替代了很大部分溶剂型环氧的市场。

目前市面上常见的环氧树脂水性化有四种方法：机械法、化学改性法、相反转法和固化剂乳化法等。

机械法也叫直接乳化法，即利用球磨机、胶体磨、均氏器等将固体环氧树脂预先磨成微米级的环氧树脂粉末，然后加入乳化剂水溶液，再通过机械搅拌将粒子分散于水中即可。

化学改性法又叫做自乳化法，即将一些亲水性的基团引入到环氧树脂分子链上，或嵌段或接枝，使环氧树脂获得自乳化的性质，当这种改性聚合物加水进行乳化时，疏水性高聚物分子链就会聚集成微粒，离子基团或极性基团分布在这些微粒的表面，由于带有同种电荷而相互排斥，只要满足一定的动力学条件，就可形成稳定的水性环氧树脂乳液，这是化学改性法制备水性环氧树脂的基本原理。

相反转法是一种制备高分子量环氧树脂乳液较为有效的方法，II型水性环氧树脂涂料体系所用的乳液通常采用相反转方法制备。相反转法原指多组分体系(如油/水/乳化剂)中的连续相在一定条件下相互转化的过程，如在油/水/乳化剂体系中，其连续相由水相向油相(或从油相向水相)的转变，在连续相转变区，体系的界面张力最低，因而分散相的尺寸最小。

固化剂乳化法是一种较为常用的制备方法，这类体系中的环氧树脂一般预先不乳化，而由水性环氧固化剂在使用前混合乳化，因而这类固化剂必须既是交联剂又是乳化剂。水性环氧固化剂是以多胺为基础，对多胺固化剂进行加成、接枝、扩链和封端，在其分子中引入具有表面活性作用的非离子型表面活性链段，对低分子量的液体环氧树脂具有良好的乳化作用。

然而，不论采用上述何种方法进行水性环氧树脂的制备，一般都含有较大量的溶剂水，大量的溶剂水对水性环氧树脂的存储、适用范围都产生了较大的影响。

发明内容

为了改善目前常规的水性环氧树脂中溶剂水含量较高导致固含量较低的问题，本申请提供一种水性环氧树脂及其制备工艺及环氧富锌底漆。

第一方面，本申请提供一种水性环氧树脂，采用如下的技术方案：

一种水性环氧树脂，至少包括以下质量份的原料：

通过采用上述技术方案，丙二醇甲醚属于二元醇醚类溶剂，其分子结构中既有醚基又有羟基，因此其不但能够与水混溶，还能与醇、酮和烃等混溶，溶解性能十分优异。特定选用丙二醇甲醚作为本体系的溶剂不但能够起到溶剂水的作用，还能大大改善溶剂水添加量过大的问题，从而使最终制得的水性环氧树脂中溶剂含量低，固含量较高，能够达到70％以上。这大大提高了水性环氧树脂的储存稳定性和适用范围。

亲水催化剂能够促使环氧树脂上的环氧基开环反应，从而将亲水催化剂上的亲水基团引入到环氧树脂的链段上，以使环氧树脂的亲水性改善。

可选的，所述亲水催化剂选用二乙醇胺。

通过采用上述技术方案，二乙醇胺与环氧树脂发生开环反应，以引入亲水基团，从而获得水性环氧树脂。需要注意的是，二乙醇胺的添加量必须严格控制，这是因为，若二乙醇胺的添加量过少，最终获得的水性环氧树脂的亲水性较差；若二乙醇胺的添加量过多，环氧基团开环加成过多，这就导致了水性环氧树脂的可交联基团数量较少，容易导致最终得到的涂层密度和硬度下降。

可选的，所述乳化剂的原料中至少包括环氧树脂、聚乙二醇和N,N二甲基乙醇胺。

通过采用上述技术方案，在N,N二甲基乙醇胺催化剂的作用下环氧基团发生开环，在一定的温度下，聚乙二醇能够与开环后的环氧基团反应，从而将柔性氧化乙烯链段引入到环氧树脂分子中，以形成一端带有亲水的聚乙二醇链段，另一端带有亲油基团的非离子型乳化剂。

由于乳化剂的原料中有部分环氧树脂，这就使得乳化剂与环氧树脂的相容性很高，很适合作为水性环氧树脂的乳化剂使用，而部分未开环的环氧基团还能继续参与固化。因此，环氧树脂基的乳化剂基本没有浪费，不但起到乳化剂的作用，还能成为环氧树脂涂料的一部分，也不像常见的乳化剂容易成为固化后涂层中的缺陷点。

可选的，所述乳化剂由包括以下质量百分比的原料制备得到：

通过采用上述技术方案，发明人发现，由于聚乙二醇和环氧基团的反应活性较低，导致反应条件较为苛刻(不加催化剂的话，两者反应温度甚至高达200℃以上)，因此，必须加入催化剂才能使两者发生反应。但是，即使添加有催化剂，两者反应的温度仍然较高，如添加过硫酸钾作为催化剂时反应温度高达约180℃，选用N,N二甲基乙醇胺作为催化剂时候反应温度有所下降，但是也在约130℃左右。但是N,N二甲基乙醇胺的沸点约为135℃，长时间保持130℃的反应条件容易导致最后得到的体系容易发生黄变，影响涂料使用。

特定在原料中添加腐殖酸，是由于通过控制乳化剂的制备工艺，先使聚乙二醇和腐殖酸发生酯化反应，得到的酯类化合物能够和环氧树脂进行开环反应，从而得到具有良好亲水性的乳化剂，适用于水性环氧树脂的制备和分散。由于聚乙二醇的脂类化合物与环氧树脂的反应活性较高，在约110℃左右就能发生环氧基团的开环反应，这大大降低了最终得到的产物黄变的可能性。

另外，按照国际标准，在对设备、管道和钢铁构件等进行防腐涂装之前，必须进行表面处理(一般需要达到瑞典标准sa2.5级或者st3级)。这是由于，金属表面的锈蚀(铁锈一般是金属氧化物)对于环氧富锌底漆的附着力有较大的影响。需要注意的是，实际工况下，由于种种条件限制，几乎不可能将钢构件或设备等无差别的均处理到sa2.5级或者st3级标准，往往会残留有少量铁锈，或者有较薄的一层浮锈，这对于防腐涂装后的漆面附着力产生了很大的影响。

而发明人意外的发现，以上述乳化剂制备得到的环氧树脂涂料即使是在带有浮锈的钢构件表面，仍然有十分良好的附着力，这是常规的环氧底漆所无法达到的。这可能是由于，腐殖酸能够与铁离子发生络合反应，形成稳定的络合物，这部分络合物不但能够使得涂料与带有铁锈的表面牢固的结合，且因为该络合物稳定性高、致密度高，还能进一步阻碍锈蚀的扩散。

可选的，所述乳化剂的制备工艺具体包括以下工艺步骤：

步骤一、酯化反应，即将聚乙二醇和腐殖酸混合并搅拌均匀后，加热反应，反应过程中通入氮气进行保护，得到酯化物；

步骤二、接枝反应，即将环氧树脂加入到步骤一中制备得到的酯化物中，混合均匀后，将N,N二甲基乙醇胺加入并继续保温反应，即得乳化剂。

通过采用上述技术方案，乳化剂的两步制备法，先使聚乙二醇和腐殖酸发生反应生成酯化物，再通过生成的酯化物与环氧树脂开环反应，能够显著降低反应条件，不但降低了能耗，还降低了最终获得的体系黄变的可能性。

可选的，所述步骤一中的反应温度为120±2℃；所述步骤二中的反应温度为110±2℃。

通过采用上述技术方案，不论是步骤一中的酯化温度，还是步骤二中的开环接枝反应温度，都低于常规反应温度的至少130℃，从而降低最终得到的涂料体系黄变的可能。

可选的，还添加有4-5质量份的增韧剂，所述增韧剂包括以下质量百分比的组分：

盐酸多巴胺 30-40％；

椰子油酸 2-3％；

硝酸银 余量。

通过采用上述技术方案，环氧树脂涂料的一大问题就是其成膜后质地较脆，若将较脆的环氧树脂涂料作为底漆进行涂覆，容易发生底漆开裂的现象，一旦底漆开裂，容易导致涂覆于底漆表面的中间漆以及面漆一起开裂，从而影响抗腐蚀效果。额外添加增韧剂能够提高环氧树脂涂料的韧性，降低漆面开裂的可能。

特定选用盐酸多巴胺和硝酸银作为增韧剂是由于，在弱碱性条件下，多巴胺会被溶解氧氧化，并自发聚合形成粒径较小的聚多巴胺，且聚多巴胺结构中含有大量酚羟基和含氮基团，具有较强的还原性，因此，能够将硝酸银中的银离子还原成为纳米银粒子。

一般来说，为了使体系呈现碱性，需要在体系中加入如氢氧化钠等碱性物质，从而促进多巴胺的聚合以及硝酸银的还原。但是，由于本申请中特定选用了二乙醇胺作为催化剂和亲水基团的来源，而二乙醇胺呈现碱性，这就使得，只需控制好制备工艺，能够减少甚至不添加氢氧化钠等碱性物质，降低了生产成本。

椰子油酸中由于含有大量的如月桂酸等有机酸，如月桂酸等有机酸具有典型的双亲分子结构，头尾两端的亲和性不同，从而使得增韧剂中各组分与体系的相容性提高。

添加增韧剂后，漆膜的拉伸强度有较为明显的提高，这可能是由于，增韧剂中聚合得到的聚多巴胺，以及被还原得到的纳米银粒子，均能够提高复合材料的增强增韧效果。

此外，发明人意外的发现，特定添加上述增韧剂后，环氧树脂体系的粘稠度有较为明显的提高，乳化稳定性也有明显的提高。一般来说，环氧富锌底漆中需要额外添加增稠剂对粘稠度进行调节。而由于本申请中的环氧树脂体系添加增韧剂后的粘稠度有明显提高，其在配置环氧富锌底漆时，也就能够减少甚至不添加增稠剂。这可能是由于，椰子油酸还能够发生酯化反应和胺(氨)化反应，而本申请中为环氧树脂提供亲水基团的是二乙醇胺，二乙醇胺与椰子油酸有可能发生反应生成了椰子油二乙醇酰胺。椰子油二乙醇酰胺是一种性能优异的水溶性表面活性剂，对于整个环氧树脂体系的分散和乳化有良好的促进作用。另外，椰子油二乙醇酰胺和氯化钠之间具有显著的协同增稠作用，而环氧树脂生产过程中的一大副产物就是氯化钠，即使经过提纯，环氧树脂中也难以避免残留有少量氯化钠。环氧树脂中残留的氯化钠与反应生成的椰子油二乙醇酰胺产生了协同增稠作用。

可选的，还添加有5-9质量份的缓蚀剂，所述缓蚀剂至少包括以下原料：单宁酸和乙二醇二缩水甘油醚，且单宁酸和乙二醇二缩水甘油醚的质量比为1：(0.8-1)。

通过采用上述技术方案，单宁酸中的邻位酚羟基能够与铁锈中的铁离子反应，生成黑色稳定的致密螯合物，该螯合物能够牢固的覆盖在钢铁表面，从而阻止锈蚀的发展。另外，单宁具有吸氧的能力，也具有阻止钢铁表面氧化的作用，抑制噬铁细菌的繁殖。

需要注意的是，单宁酸一般情况下不与环氧树脂发生反应，因此，若仅添加单宁酸到涂料体系中，涂料固化成膜后，单宁酸分布在涂料膜中容易成为缺陷点。

乙二醇二缩水甘油醚两端有环氧基，能够与巯基、氨基、羟基等基团发生共价交联，在碱性的条件下与羟基反应，因此，乙二醇二缩水甘油醚能够作为交联剂使单宁酸交联到环氧树脂上，以提高涂料膜的整体性能。

另外，发明人意外的发现，缓蚀剂的添加能够显著提高涂料膜的导电性能，而导电性能是环氧富锌底漆阴极保护的重要影响因素。这可能是由于，虽然增韧剂中的大部分银离子已经被聚多巴胺还原成为纳米银粒子，但是，必然有部分仍然以银离子的形式存在于体系中。而单宁酸有较强的还原性，能够进一步将银离子还原成为纳米银粒子，从而提高涂料膜的导电性能。

第二方面，本申请提供一种水性环氧树脂的制备工艺，采用如下的技术方案：

一种水性环氧树脂的制备工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：

S1、增韧剂制备，按照配比，将丙二醇甲醚和二乙醇胺混合均匀，得到混合液，随后在混合液中加入椰子油酸，搅拌均匀后再将盐酸多巴胺和硝酸银加入，添加完成后，继续搅拌反应一定时间，即得增韧液；

S2、缓蚀剂制备，按照配比，在步骤S1中得到的增韧液中加入单宁酸，搅拌至单宁酸全部溶解，随后将乙二醇二缩水甘油醚加入，搅拌均匀并反应一定时间后即得缓蚀液；

S3、树脂改性，按照配比，首先将环氧树脂加入预溶，随后将乳化剂加入，随后在一定温度下保温反应一定时间，即得水性环氧树脂。

通过采用上述技术方案，与常规的先进行环氧树脂的水性改性，再将增韧剂和缓蚀剂等添加到环氧树脂体系中的制备工艺不同，本申请对整个水性环氧树脂的制备工艺进行了较大的调整。

步骤S1中，在溶剂中先加入二乙醇胺和表面活性剂椰子油酸，则后续加入的盐酸多巴胺和硝酸银能够在碱性条件下自发的聚合并将银离子还原成纳米银粒子，在椰子油酸的作用下，生成的小粒径聚多巴胺和纳米银粒子分散均匀，不易团聚。

步骤S2中，单宁酸和乙二醇二缩水甘油醚的加入，能够使得单宁酸和乙二醇二缩水甘油醚先发生反应，以在单宁酸上引入乙二醇二缩水甘油醚链段，提高反应活性，增加反应位点。

在步骤S3中，随着环氧树脂和乳化剂的加入，在一定温度和催化剂的作用下，环氧基团开环，不但与二乙醇胺反应以引入亲水基团，还与带有乙二醇二缩水甘油醚链段的单宁酸发生反应，以将单宁酸链段也引入到环氧树脂上。使单宁酸和环氧树脂不仅仅是简单的混合，而是通过键合接枝到环氧树脂上，从而使最终制得的水性环氧树脂自身就带有良好的缓蚀效果。

第三方面，本申请提供一种环氧富锌底漆，采用如下的技术方案：

一种环氧富锌底漆，添加有上述制备得到的水性环氧树脂。

通过采用上述技术方案，以上述制备得到的水性环氧树脂作为环氧富锌底漆的原料，其防腐效果好，与钢构基础的结合力高、即使钢构基础上有一定锈蚀，也能具有良好的附着力。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过对水性环氧树脂原料的限定，制备获得固含量高、储存稳定性和适用范围高的水性环氧树脂；

2.通过添加特殊自制的乳化剂，不但能够提高水性环氧树脂的分散性和乳化效果，还能进一步提高水性环氧树脂的防腐效果，还能提高环氧树脂与锈蚀表面的附着牢度；

3.通过对乳化剂的原料配比和制备工艺进行改进，能够显著降低乳化剂的制备条件，并提高最终得到的乳化剂的质量，降低乳化剂黄变的可能性；

4.通过添加特定原料配比的增韧剂，不但能够提高环氧树脂涂料的韧性，还能提高水性环氧树脂的乳化稳定性和粘度，以减少甚至取消最终复配环氧富锌底漆时增稠剂的添加；

5.通过添加特定原料配比的缓蚀剂，不但进一步提高了环氧树脂涂料的防腐效果，还能将增韧剂中未被完全还原的银离子进一步还原为纳米银粒子；

6.通过对水性环氧树脂的制备工艺进行限定，通过对原料添加、反应顺序进行控制，减少如氢氧化钠等物质的使用，以降低生产成本。

具体实施方式

以下结合制备例、实施例和应用例对本申请作进一步详细说明。

各制备例和实施例中的原料来源记为下表：

原材料	性能参数/牌号	来源
			环氧树脂	E20	常规市售即可
聚乙二醇	PEG-6000	常规市售即可

除上述表中公开型号/牌号的原料外，其余原料均为常规市售。

乳化剂的制备例

制备例1

每制备1kg乳化剂，需要用到以下质量份的原料：

E20环氧树脂 90g；

N,N二甲基乙醇胺 10g；

聚乙二醇 900g。

乳化剂的制备工艺具体包括以下工艺步骤：

按照上述配比称量环氧树脂和聚乙二醇并混合，在70±2℃的温度下搅拌，搅拌速度为400r/min，搅拌约10min，使环氧树脂和聚乙二醇混合均匀。随后将N,N二甲基乙醇胺加入，继续搅拌，搅拌约10min后，升温至130±2℃，保温反应5h，即得乳化剂。

由于最终得到的乳化剂黄变严重，因此，并未使用其作为环氧树脂水性改性的乳化剂使用。

制备例2

每制备1kg乳化剂，需要用到以下质量份的原料：

乳化剂的制备工艺具体包括以下工艺步骤：

步骤一、酯化反应，按照上述质量份称取聚乙二醇和腐殖酸，将两者混合均匀，过程中通入氮气进行保护，在120±2℃的温度下反应2h后，得到酯化物。

步骤二、接枝反应，按照上述质量份称取环氧树脂和N,N二甲基乙醇胺，先将环氧树脂添加到步骤一中制备得到的酯化物中，将温度控制为110±2℃，搅拌均匀后，再将N,N二甲基乙醇胺加入，整个过程仍然通入氮气进行保护，反应1h后，即得乳化剂。

制备例3-6

制备例3-6与制备例2的不同之处在于，乳化剂的各项组成不同，并记为下表，下表中组分的计量单位均为g：

实施例

本申请实施例公开一种水性环氧树脂。

实施例1

水性环氧树脂由以下质量份的原料制备得到：

亲水催化剂选用二乙醇胺；

乳化剂选用十二烷基硫酸钠。

上述水性环氧树脂的制备工艺具体包括以下工艺步骤：

按照上述质量份，称取E20环氧树脂和丙二醇甲醚进行混合，混合后将体系升温至90±2℃进行预溶，随后将乳化剂加入，以400r/min的速度搅拌10min，以将乳化剂分散均匀。分散均匀后将体系升温至110±2℃，并将二乙醇胺加入，恒温搅拌3小时后，即得水性环氧树脂。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于，选用等质量的制备例2中制备得到的乳化剂替换十二烷基硫酸钠。

实施例3-8

实施例3-8与实施例2的区别在于，原料配比不同，并记为下表，下表中组分的计量单位均为g：

实施例9

实施例9与实施例8的区别在于，水性环氧树脂的原料中还添加有40g增韧剂，即水性环氧树脂由以下质量份的原料制备得到：

40g增韧剂中，包括盐酸多巴胺12g，椰子油酸0.8g，硝酸银27.5g。

上述水性环氧树脂的制备工艺具体包括以下工艺步骤：

S1、增韧剂制备，在40±1℃的温度下，按照上述质量份，将丙二醇甲醚和二乙醇胺混合并搅拌均匀，得到混合液，随后在混合液中加入椰子油酸，搅拌均匀后再将盐酸多巴胺和硝酸银加入，反应30min后即得增韧液。

S2、树脂改性，按照上述质量份，称取环氧树脂加入，并将体系升温至90±2℃进行预溶，随后将乳化剂加入，以400r/min的速度搅拌10min，以将乳化剂分散均匀。分散均匀后将体系升温至110±2℃，随后恒温搅拌3小时，即得水性环氧树脂。

实施例10

实施例10与实施例9的区别在于，增韧剂的添加量为50g，50g增韧剂中，包括盐酸多巴胺15g，椰子油酸1g，硝酸银34g。

实施例11

实施例11与实施例9的区别在于，增韧剂的添加量为45g，45g增韧剂中，包括盐酸多巴胺13.5g，椰子油酸0.9g，硝酸银30.6g。

实施例12-15

实施例12-15与实施例11的区别在于，虽然增韧剂的添加量仍然为45g，但是增韧剂的各项原料的添加比例不同，具体的，45g增韧剂中各原料的质量记为下表，下表中所有物料的计量单位为g：

实施例16

实施例16与实施例15的区别在于，水性环氧树脂的原料中还添加有50g缓蚀剂，即水性环氧树脂由以下质量份的原料制备得到：

其中，45g增韧剂中，包括盐酸多巴胺15.8g，椰子油酸1.3g，硝酸银27.9g。

其中，50g缓蚀剂中，包括单宁酸25g，乙二醇二缩水甘油醚25g。

上述水性环氧树脂的制备工艺具体包括以下工艺步骤：

S1、增韧剂制备，在40±1℃的温度下，按照上述质量份，将丙二醇甲醚和二乙醇胺混合并搅拌均匀，得到混合液，随后在混合液中加入椰子油酸，搅拌均匀后再将盐酸多巴胺和硝酸银加入，反应30min后即得增韧液。

S2、缓蚀剂制备，按照上述质量份，将单宁酸放入到步骤S1中制备得到的增韧液中，将体系升温至55±1℃，搅拌至单宁酸完全溶解，随后将乙二醇二缩水甘油醚加入，在120±1℃的温度下，在0.15Mpa的压力下，反应4h，即得缓蚀液。

S3、树脂改性，按照上述质量份，称取环氧树脂加入到步骤S2得到的缓蚀液中，并将体系升温至90±2℃进行预溶，随后将乳化剂加入，以400r/min的速度搅拌10min，以将乳化剂分散均匀。分散均匀后将体系升温至110±2℃，随后恒温搅拌3小时，即得水性环氧树脂。

实施例17

实施例17与实施例16的区别之处在于，缓蚀剂的添加量为90g，90g缓蚀剂中，包括单宁酸45g，乙二醇二缩水甘油醚45g。

实施例18

实施例18与实施例16的区别之处在于，缓蚀剂的添加量为70g，70g缓蚀剂中，包括单宁酸35g，乙二醇二缩水甘油醚35g。

实施例19

实施例19与实施例18的区别至于在于，虽然缓蚀剂的添加量仍然为70g，但是70g缓蚀剂中，包括单宁酸39g，乙二醇二缩水甘油醚31g。

需要注意的是，以上各实施例中最终制得的水性环氧树脂固含量均在约70±5％左右，远高于常规水性环氧树脂约50％左右的固含量。

对比例

对比例1

对比例1为本公司生产的型号为HongLi2050的水性环氧树脂乳液，。

应用例

本申请应用例公开一种环氧富锌底漆

为验证水性环氧树脂对于环氧富锌底漆整体性能的影响，本申请各应用例的环氧富锌底漆配方相同，其区别仅在于所使用的水性环氧树脂不同，故以应用例1介绍环氧富锌底漆的配比。

应用例1

本应用例中，每1.3kg环氧富锌底漆中，包括300g上述实施例或对比例中制得的水性环氧树脂，以及包括1000g添加剂，每1000g添加剂中，包括以下质量份的原料：

其中，

固化剂选用邦和化学的BC901固化剂；

分散剂选用氰特化工的6208分散剂；

消泡剂选用氰特化工的6386消泡剂；

增稠剂选用毕克化学的BYK420增稠剂；

气相法二氧化硅选用赢创工业的R812S型；

锌粉市售即可，粒度为1000目；

其中，水性环氧树脂选用实施例1中制备得到的水性环氧树脂。

应用例2-20

应用例2-20与应用例1的不同之处仅在于，水性环氧树脂的来源不同，并记为下表：

需要注意的是，应用例9-19由于水性环氧树脂本身的粘稠度足够高，不需要额外添加增稠剂，故将增稠剂更换为等质量的丙二醇甲醚。

性能测试

1、耐盐雾性能测试

以各应用例中制得的环氧富锌底漆作为样品，以GB/T1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》中的相关规定，对样品的耐盐雾性能进行测试。

2、与锈蚀底板的附着力性能测试

2.1带锈底板的制备

参照GB/T1727-1992《漆膜一般制备法》中的相关规定，对120mm×50mm×0.25mm马口铁皮进行打磨、清洗、晾干，然后置于潮湿环境中至均匀布满铁锈为止，用砂纸轻轻除去浮锈后擦净制得带锈底板。

2.2与带锈底板附着力的测试

按照GB/T5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》中的相关规定，对环氧富锌底漆在带锈底板上的附着力进行测试。需要注意的是，本测试中，所使用的底材并非是GB/9217中规定的底材，而是选用2.1带锈底板制备中，制备得到的带锈底板。

3、漆膜耐冲击性能的测试

按照GB/T1732《漆膜耐冲击性测定法》中的相关规定，对环氧富锌底漆的耐冲击性能进行测试。需要注意的是，本申请中限定重锤的每次落下的高度均为50cm，观察试验后漆膜的裂纹数量和大小，从无裂纹到完全碎裂，依次分成10级，即裂纹越多越严重，级数越高。

各项测试结果记为下表：

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结论

通过对比应用例1和应用例20的数据可以得出，相较于目前常规的水性环氧树脂，采用本申请实施例1中制备得到的水性环氧树脂，具有更好的耐盐雾性能，也具有更优异的抗冲击性能。这可能是由于，本申请实施例1中制得的水性环氧树脂固含量更高，即使同样的添加量，最后的漆膜厚度更高，能够获得更好的耐盐雾和抗冲击性能。

通过对比应用例1和应用例2-4的数据可以得出，采用本申请制备例2中特定制备的乳化剂不但能够显著提高漆膜的耐盐雾性能，还能大大提高漆膜与带锈底板的附着力，但是抗冲击强度变化并不大。这可能是由于，乳化剂中添加的腐殖酸不但能够降低反应条件，还能够通过与铁锈的络合作用，提高漆膜与带锈底板的附着力。腐殖酸与铁锈的络合物还能进一步阻挡锈蚀的扩散。

进一步对比应用例3还和应用例4的数据可以得出，亲水催化剂的添加量不易过高，这可能是由于，亲水催化剂过多，环氧树脂的环氧基开环过多，能够参与交联固化的环氧基减少，反而会导致最终得到的漆膜的性能下降。

通过对比应用例3和应用例5-8的数据可以得出，腐殖酸的添加量对于漆膜与带锈底板的附着力影响较大，这说明乳化剂中添加的腐殖酸是影响漆膜与带锈底板附着力的重要因素。而通过对比应用例7和应用例8的数据能够得出，N,N二甲基乙醇胺交联剂的添加量也是影响漆膜与带锈底板附着力的重要因素。

通过对比应用例8和应用例9的数据可以得出，额外添加增韧剂不但能够显著提高漆膜的抗冲击性能，还能提高漆膜的耐盐雾性能。另外，由于最终得到的水性环氧树脂粘稠度较高，不需要额外添加增稠剂漆膜也能很好的涂覆和固化成型。

通过对比应用例12、14、15的数据可以得出，适当改变椰子油酸的用量，对于漆膜的抗冲击性能有一定影响，当椰子油酸的添加量达到1.3g时，漆膜的抗冲击性能从2级提升为1级。这可能是由于，椰子油酸加入后的反应产物也是一种性能优异的表面活性剂，能够大大提高各物料的分散效果。这就使得如纳米银粒子和锌粉等不易团聚产生缺陷点，从而提高漆膜的抗冲击性能。

通过对比应用例15和应用例16的数据可以得出，通过添加缓蚀剂对于漆膜的耐盐雾性能有较大的提升，其原因一部分可能是由于缓蚀剂中单宁酸的抗腐蚀作用，另一部分可能是由于未被完全还原的银粒子被进一步还原成为纳米银粒子。另外，缓蚀剂的加入不但提高了漆膜的耐盐雾性能，还显著提高了漆膜与带锈底板的附着力，这可能是由于单宁与铁锈的络合作用大大提高了漆膜与带锈底板的附着力。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水性环氧树脂，其特征在于：至少包括以下质量份的原料：

环氧树脂 60-70份；

亲水催化剂 6-10份；

乳化剂 5-10份；

丙二醇甲醚 20-35份；

所述亲水催化剂选用二乙醇胺；

所述乳化剂由包括以下质量百分比的原料制备得到：

环氧树脂 8-9%；

腐殖酸 15-18%；

N,N二甲基乙醇胺 0.5-1%；

聚乙二醇 余量。

2.根据权利要求1所述的一种水性环氧树脂，其特征在于：所述乳化剂的制备工艺具体包括以下工艺步骤：

步骤一、酯化反应，即将聚乙二醇和腐殖酸混合并搅拌均匀后，加热反应，反应过程中通入氮气进行保护，得到酯化物；

步骤二、接枝反应，即将环氧树脂加入到步骤一中制备得到的酯化物中，混合均匀后，将N,N二甲基乙醇胺加入并继续保温反应，即得乳化剂。

3.根据权利要求2所述的一种水性环氧树脂，其特征在于：所述步骤一中的反应温度为120±2℃；所述步骤二中的反应温度为110±2℃。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种水性环氧树脂，其特征在于：还添加有4-5质量份的增韧剂，所述增韧剂包括以下质量百分比的组分：

盐酸多巴胺 30-40%；

椰子油酸 2-3%；

硝酸银 余量。

5.根据权利要求4所述的一种水性环氧树脂，其特征在于：还添加有5-9质量份的缓蚀剂，所述缓蚀剂至少包括以下原料：单宁酸和乙二醇二缩水甘油醚，且单宁酸和乙二醇二缩水甘油醚的质量比为1：（0.8-1）。

6.一种如权利要求5所述的水性环氧树脂的制备工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：

S1、增韧剂制备，按照配比，将丙二醇甲醚和二乙醇胺混合均匀，得到混合液，随后在混合液中加入椰子油酸，搅拌均匀后再将盐酸多巴胺和硝酸银加入，添加完成后，继续搅拌反应一定时间，即得增韧液；

S2、缓蚀剂制备，按照配比，在步骤S1中得到的增韧液中加入单宁酸，搅拌至单宁酸全部溶解，随后将乙二醇二缩水甘油醚加入，搅拌均匀并反应一定时间后即得缓蚀液；

S3、树脂改性，按照配比，首先将环氧树脂加入预溶，随后将乳化剂加入，随后在一定温度下保温反应一定时间，即得水性环氧树脂。

7.一种环氧富锌底漆，其特征在于：添加有权利要求1-5中任一项得到的水性环氧树脂。