CN113773722A - 一种钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

一种钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于涂料技术领域，涉及一种钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料及其制备方法，包括A、B两个组分；所述A组分由水性环氧防腐乳液80‑120质量份、三聚磷酸铝6‑10质量份、防腐蚀颜料1.2‑2质量份、锌粉26‑40质量份、防沉剂1‑2质量份、消泡剂0.4‑1质量份、分散剂0.4‑1质量份、流平剂0.4‑1质量份、防闪锈剂2‑6质量份和水10‑20质量份；B组分为水性环氧固化剂。该钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，附着力和防腐蚀性能优良，安全环保，可直接涂刷在带锈钢材表面，施工操作简单，成本低。

Description

一种钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料及其制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
每年因钢结构腐蚀所造成的经济损失巨大，常用防腐维护方法就是给钢结构涂刷防腐涂料。对于普通防腐涂料现场涂刷施工时，需要对锈蚀钢材表面进行彻底打磨除锈达到St2级，但由于现场施工条件的限制，往往很难达到除锈等级要求。另外，除锈产生的粉尘会污染环境，损害施工人员人体健康，延长施工周期，提升施工成本。
带锈防腐涂料可以直接涂刷在不除锈或者简单去除浮锈的带锈钢材表面，将铁锈转化为无毒无害的抑制化合物，对基底起到一定的保护作用，避免了繁杂的除锈过程对环境的污染，降低了施工成本和施工周期。目前溶剂型带锈防腐涂料较为成熟，例如：有研究公开了一种环氧带锈防腐涂料，但该种涂料是以乙二醇丁醚、正丁醇等有机物作溶剂，在涂刷施工以及涂料的干燥过程中会有大量的有机溶剂挥发到空气中，造成环境污染，危害人体健康。
近年来，水性带锈防腐涂料因其VOC含量低，安全环保，成本低，便于储存运输等优点，已经成为研究热点。但现有的水带锈防腐涂料的研究技术还不够成熟。例如，所制备的涂料长期耐腐蚀性能不佳，与钢铁基材之间的附着力强度较弱，涂料贮存稳定性不好，甚至需要两种或多种以上的涂料体系配合使用，涂刷工序复杂，存在的不可控因素较多，影响涂层的防腐效果。有研究公开了一种钢结构水性带锈防锈涂料及其使用方法，该涂料包括钢结构铁锈转锈液A液和水性纳米丙烯酸防腐涂料B液，其涂刷施工过程需要A液和B液分开涂刷，先在生锈钢结构表面涂刷A液，待A液实干后再涂刷B液，施工过程复杂，施工周期长，增加了涂料的使用成本。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，附着力和防腐蚀性能优良，安全环保，可直接涂刷在带锈钢材表面，施工操作简单，成本低。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供了一种钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，包括A、B两个组分；所述A组分如下质量份的原料组成：水性环氧防腐乳液80-120份、三聚磷酸铝6-10份、防腐蚀颜料1.2-2份、锌粉26-40份、防沉剂1-2份、消泡剂0.4-1份、分散剂0.4-1份、流平剂0.4-1份、防闪锈剂2-6份和水10-20份；B组分为水性环氧固化剂。
本发明的第二个方面，提供了一种钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料的制备方法，包括：
依次加入水、部分消泡剂、分散剂混合均匀，加入防沉剂、三聚磷酸铝、防腐蚀颜料，加入锆珠，高速研磨分散至浆料的细度在40μm以下；在低转速下加入水性环氧防腐乳液、剩余消泡剂、流平剂、防闪锈剂，混合均匀，得到混合浆料；
将锌粉加入所述混合浆料中，混合均匀，静置熟化，得到水性环氧带锈防腐涂料A组分；
按照A组分与B组分混合均匀，得到水性环氧带锈防腐涂料。
本发明的第三个方面，提供了任一上述的防腐涂料在钢结构防腐中的应用。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明在涂料的制备过程中添加了锌粉，一方面锌粉可以作为填料阻止腐蚀介质的进入，另一方面锌粉可以在涂层发生腐蚀的过程中发挥阴极保护作用，提升涂层的防腐性能。
(2)在涂料中水性环氧防腐乳液成膜物对锌粉、三聚磷酸铝、防腐蚀颜料三种颜填料的润湿性较好，三种颗粒之间粒径的存在差别，使得小颗粒颜填料填充在大颗粒的颜填料间，然后与成膜物结合后所形成的防腐涂层致密性强，可以较好地阻止腐蚀介质进入到涂层与金属的界面之间，耐盐雾性能优良，有效抑制金属腐蚀的阳极过程。在带锈基材表面具有优良的附着力性能，即使涂层在发生锈蚀后，附着力仍在8MPa以上，可以减缓涂层的脱落速度，对基材仍有较好地保护作用。
(3)本发明所制备的水性环氧带锈防腐涂料未添加任何亚硝酸盐、重金属物质和有机溶剂成分，VOC含量低，对环境无污染。涂料可直接涂刷在带锈钢材上，无需预先涂刷转锈处理液，也无需进行严格的打磨除锈，施工方式简单，且防腐效果优异。所采用原料均为市场易购的产品，生产成本较低。
(4)本申请的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
一种钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，包括A、B两个组分；所述A组分由水性环氧防腐乳液80-120质量份、三聚磷酸铝6-10质量份、防腐蚀颜料1.2-2质量份、锌粉26-40质量份、防沉剂1-2质量份、消泡剂0.4-1质量份、分散剂0.4-1质量份、流平剂0.4-1质量份、防闪锈剂2-6质量份和水10-20质量份；B组分为水性环氧固化剂。
在一些实施例中，所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，所述的水性环氧乳液为化学改性的中分子量环氧乳液，无游离乳化剂。
在一些实施例中，所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，所述的防腐蚀颜料为白色无锌磷钼酸锶无机颜料。
在一些实施例中，所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，所述的防沉剂为气相二氧化硅。
在一些实施例中，所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，所述的消泡剂为适用于水性涂料体系的有机硅消泡剂的一种或多种。
在一些实施例中，所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，所述的分散剂为适用于水性涂料体系的含有颜料亲和基团的共聚物。
在一些实施例中，所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，所述的流平剂为适用于水性涂料体系的聚醚改性硅氧烷。
在一些实施例中，所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，所述的防闪锈剂为适用于水性环氧体系的不含亚硝酸盐的有机防腐抑制剂。
在一些实施例中，所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，所述的水性环氧固化剂为环氧-胺加成物的非离子型固化剂。
本发明还提供了一种钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)依次加入水、2/3消泡剂、分散剂混合均匀，加入防沉剂、三聚磷酸铝、防腐蚀颜料，加入锆珠，使用高速分散机在转速2500-3000rpm下进行研磨分散1-2h，至浆料的细度在40μm以下。在300-500rpm低转速下加入水性环氧防腐乳液、剩余1/3消泡剂、流平剂、防闪锈剂，然后将转速调至600-800rpm搅拌0.5-1h；
(2)将锌粉加入上述浆料中，搅拌均匀，静置熟化8-12h后，得到水性环氧带锈防腐涂料A组分；
(3)按照A组分与B组分质量比为13:1的比例称量两组分，混合均匀，得到水性环氧带锈防腐涂料。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
以下实施例中，各原料皆为市售产品，具体型号如下：
防腐蚀颜料为HALOX SW-111白色无锌磷钼酸锶无机颜料；
防沉剂为气相二氧化硅；
消泡剂为适用于水性涂料体系的有机硅消泡剂BYK 019；
防闪锈剂为适用于水性环氧体系的不含亚硝酸盐的有机防腐抑制剂，购自青岛恩泽化工的HY-62；
分散剂为适用于水性涂料体系的含有颜料亲和基团的共聚物DISPERBYK-194；
水性环氧防腐乳液为巴陵石化WEP-804；
水性环氧固化剂为WH-5环氧-胺加成物的非离子型固化剂；
流平剂为适用于水性涂料体系的聚醚改性硅氧烷BYK-381。
实施例1
按质量份称量原料：水10质量份、三聚磷酸铝10质量份、防腐蚀颜料1.2质量份、防沉剂1质量份、防闪锈剂2质量份、水性环氧防腐乳液80质量份、锌粉26质量份。
在容器中加入水，加入0.4质量份的消泡剂、0.4质量份的分散剂，搅拌混合均匀，依次加入防沉剂、三聚磷酸铝、防腐蚀颜料。加入锆珠，使用高速分散机在转速2500rpm下进行研磨分散1h，至浆料的细度在40μm以下。在300rpm低转速下加入水性环氧防腐乳液、0.2质量份消泡剂、0.4质量份流平剂、防闪锈剂，然后将转速调至600rpm搅拌1h。将锌粉加入到浆料中，混合搅拌均匀，静置熟化8h，得到水性环氧带锈防腐涂料A组分。
按照A组分与B组分质量比为13:1的比例称量水性环氧固化剂，将A组分与B组分搅拌混合均匀，制得水性环氧带锈防腐涂料。涂料直接涂刷在带锈钢材上，干燥后制得环氧带锈防腐涂层。
实施例2
按质量份称量原料：水20质量份、三聚磷酸铝10质量份、防腐蚀颜料2质量份、防沉剂2质量份、防闪锈剂4质量份、水性环氧防腐乳液120质量份、锌粉40质量份。
在容器中加入水，加入0.6质量份的消泡剂、1质量份的分散剂，搅拌混合均匀，依次加入防沉剂、三聚磷酸铝、防腐蚀颜料。加入锆珠，使用高速分散机在转速3000rpm下进行研磨分散2h，至浆料的细度在40μm以下。在500rpm低转速下加入水性环氧防腐乳液、0.3质量份消泡剂、1质量份流平剂、防闪锈剂，然后将转速调至800rpm搅拌1h。将锌粉加入到浆料中，混合搅拌均匀，静置熟化12h，得到水性环氧带锈防腐涂料A组分。
按照A组分与B组分质量比为13:1的比例称量水性环氧固化剂，将A组分与B组分搅拌混合均匀，制得水性环氧带锈防腐涂料。涂料直接涂刷在带锈钢材上，干燥后制得环氧带锈防腐涂层。
对实施例1和实施例2所制备的涂层进行性能检测，测试结果如表1所示。
表1性能测试结果
检测项目 实施例1 实施例2
表干时间/min 20 23
固含量/％ 61 65
附着力/MPa 9.19 9.59
柔韧性/mm 1 1
耐水性/h 500 500
耐中性盐雾/h 550 600
耐老化/h 1000 1000
VOC含量/g/L 45 50
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。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 (10)

1.一种钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，其特征在于，包括A、B两个组分；所述A组分如下质量份的原料组成：水性环氧防腐乳液80-120份、三聚磷酸铝6-10份、防腐蚀颜料1.2-2份、锌粉26-40份、防沉剂1-2份、消泡剂0.4-1份、分散剂0.4-1份、流平剂0.4-1份、防闪锈剂2-6份和水10-20份；B组分为水性环氧固化剂。
2.如权利要求1所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，其特征在于，所述的水性环氧乳液为化学改性的中分子量环氧乳液，无游离乳化剂。
3.如权利要求1所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，其特征在于，所述的防腐蚀颜料为白色无锌磷钼酸锶无机颜料。
4.如权利要求1所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，其特征在于，所述的防沉剂为气相二氧化硅。
5.如权利要求1所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，其特征在于，所述的消泡剂为适用于水性涂料体系的有机硅消泡剂的一种或多种。
6.如权利要求1所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，其特征在于，所述的分散剂为适用于水性涂料体系的含有颜料亲和基团的共聚物。
7.如权利要求1所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，其特征在于，所述的流平剂为适用于水性涂料体系的聚醚改性硅氧烷。
8.如权利要求1所述的钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料，其特征在于，所述的防闪锈剂为适用于水性环氧体系的不含亚硝酸盐的有机防腐抑制剂；
或，所述的水性环氧固化剂为环氧-胺加成物的非离子型固化剂。
9.一种钢结构用环保型水性环氧带锈防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)依次加入水、部分消泡剂、分散剂混合均匀，加入防沉剂、三聚磷酸铝、防腐蚀颜料，加入锆珠，高速研磨分散至浆料的细度在40μm以下；在低转速下加入水性环氧防腐乳液、剩余消泡剂、流平剂、防闪锈剂，混合均匀，得到混合浆料；
(2)将锌粉加入所述混合浆料中，混合均匀，静置熟化，得到水性环氧带锈防腐涂料A组分；
(3)按照A组分与B组分混合均匀，得到水性环氧带锈防腐涂料。
10.权利要求1-8任一项所述的防腐涂料在钢结构防腐中的应用。
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