CN114672220A - 一种超长耐盐雾水性环氧底漆及其制备方法和使用方法 - Google Patents

一种超长耐盐雾水性环氧底漆及其制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超长耐盐雾水性环氧底漆及其制备方法和使用方法，其中超长耐盐雾水性环氧底漆的原料包括水性环氧树脂、颜料、填料、去离子水、水性助剂和水性改性胺硅烷助剂。本发明用去离子水替代苯等有害助溶剂与水性漆合理搭配。选用合适的水性环氧底漆搭配合适的水性环氧固化剂，根据合理的环氧当量和活泼胺当量的配比，来达到交联固化；同时添加水性叔胺硅烷助剂来增强交联程度，因为叔胺本身没有活泼胺的存在，不会直接和环氧反应，而是通过叔胺作为催化开环，最后生成体型结构的大分子。这样的机理使底材涂层附着力大大提高，从而提升耐盐雾和耐水性。

Description

一种超长耐盐雾水性环氧底漆及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明属于涂料制备技术领域，具体涉及一种超长耐盐雾水性环氧底漆及其制备方法和使用方法。
背景技术
目前，汽车是人们生活的必需品，汽车工业也是体现一个国家的经济指标。作为汽车涂料行业里的水性环氧底漆，现况是各个厂家都有在起步，国外产品有些已经成熟，但是耐盐雾的指标却都不是很理想，基本在100h左右，远远达不到油性环氧底漆耐盐雾500-1000h的要求。另外水性叔胺硅烷较一般硅烷偶联剂有更强的活性，市面上一般都以油性的偏多或者单独的水性硅烷偏多。本发明的制备方法工艺简单，在现有设备下，适宜工业化生产。
随着这几年环保政策，新的国标GB/T 38597—2020要求油性汽车漆原厂漆底漆VOC≤420g/L，尤其大力推广水性涂料的前提下，水性环氧作为底材直接接触涂层，卓越的附着力、耐水性和耐盐雾等的指标是重中之重，另外水性环氧没有添加任何含苯类等溶剂，对环境相当友好，施工后只需要用水来清洗，节省了很多成本。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种超长耐盐雾水性环氧底漆，本发明用去离子水替代苯等有害助溶剂与水性漆合理搭配。选用合适的水性环氧底漆搭配合适的水性环氧固化剂，根据合理的环氧当量和活泼胺当量的配比，来达到交联固化；同时添加水性叔胺硅烷助剂来增强交联程度，因为叔胺本身没有活泼胺的存在，不会直接和环氧反应，而是通过叔胺作为催化开环，最后生成体型结构的大分子。这样的机理使底材涂层附着力大大提高，从而提升耐盐雾和耐水性。
为了实现上述目的，本发明的一个方面采用的技术方案如下：
一种超长耐盐雾水性环氧底漆，可应用于金属制品的涂装，包括以下重量份的组分：
水性环氧树脂 40份；
颜料 15份；
填料 27份；
去离子水 15份；
水性助剂 0.5-3份；
水性改性胺硅烷助剂 1份。
优选地，所选树脂为水性环氧树脂的一种或几种；所选所述颜料为二氧化钛、炭黑中的一种或几种；填料为沉淀硫酸钡、滑石粉、磷钼酸锌、磷酸锌、三聚磷酸铝中的一种或几种；所选的助剂为水性分散剂、水性防闪锈剂、水性防沉剂、水性流平剂、水性消泡剂、水性触变剂中的一种或几种。
其中水性助剂由以下重量份成分组成：
水性防沉剂 0.3份；
水性分散剂 1份；
水性流平剂 0.5份；
水性防闪锈剂 0.2份；
水性消泡剂 0.3份；
水性触变剂 0.3份。
其中，水性改性胺硅烷助剂：叔胺（C4H11NO）与硅烷CH2OCHCH2OC3H6Si（OC2H5）2CH3，通过制备合成，反应如下：
（CH3）2NC2H4OH+CH2OCHCH2OC3H6Si（OC2H5）2CH3→
（CH3）2NCH2CH（OH）OC2H4OC3H6Si（OC2H5）2CH3
具体制备方法如下：
先用去离子水把叔胺稀释溶解至40wt%，在装有搅拌装备的反应釜中加入稀释好的叔胺，按照质量为2:5的量加入硅烷（稀释好的叔胺和硅烷质量比为1:1），由换热器将温度控制在80℃，转速为800r/min的条件下混合搅拌30min，注意温度控制，温度过高120℃会导致反应失效，冷却后至改性助剂微黄透明为止。静置3h将该溶液送至精制釜，减压过滤出即可成品。因为考虑到反应充分，此反应让叔胺轻微过量，还可以增强成品储存稳定性，不至于胶结。该水性改性胺硅烷助剂的主要功能是兼有硅烷提供油漆的交联，增强涂层间的附着力，来提升各种底材涂料的耐盐雾及耐水，提高储存稳定性；可参与2K水性环氧的交联。
本发明还提供了一种超长耐盐雾水性环氧底漆的制备方法，包括以下步骤：
（1）预混：将去离子水加入分散缸进行搅拌；然后依次缓慢加入水性助剂中的水性分散剂、水性消泡剂和水性防沉剂，颜料，填料，高速搅拌30-60分钟；
（2）研磨：用砂磨机研磨预混均匀的料浆细度至≤30μm；
（3）制漆：在研磨后的料浆中再加入水性助剂中的水性流平剂、水性改性胺硅烷助剂，水性环氧树脂，边分散边加入水性助剂中的水性防闪锈剂和水性触变剂，搅拌10-30min后过滤得到所述超长耐盐雾水性环氧底漆。
本发明的超长耐盐雾水性环氧底漆可用于金属制品等防腐产品的底漆涂装，
（1）将超长耐盐雾水性环氧底漆喷涂于用于金属制品或铝材的金属板上，流平10-15分钟；
（2）干燥：在70-80℃烘烤45-60min，烘烤后放至室温下降温至常温，放置24-72小时。
本发明的有益效果：
本发明制备的超长耐盐雾水性环氧底漆性能优异，其性能符合汽车金属制品的涂装工艺要求:
第一，较国外产品附着力好、耐盐雾500h达标；
第二，冲击性能优越，
第三，不含苯类等有害溶剂，对环境友好；
第四，在现有设备基础上，制备方法制备工艺简单，适宜工业化生产。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
在通过以下实施例对本发明的目的予以阐明、解释的情形下，所述组合物的组分均以重量份为通用标准予以释明。在无特别说明的情况下，为简明起见，本发明实施例中所述的“份”与重量份具有相同的意义。
具体原材料说明：
环氧树脂：采购自亨斯迈公司
颜料：MA100炭黑采购自日本三菱公司
二氧化钛采购自佰利联-龙蟒公司的R996
填料：磷酸锌采购自上海君江化工有限公司
三聚磷酸铝采购自上海君江化工有限公司
超细硫酸钡采购自上海君江化工有限公司
800目滑石粉采购自上海君江化工有限公司
水性防沉剂：R972采购自德固萨公司
R908采购自海明斯德谦化学有限公司
水性分散剂：BYK190采购自德国毕克化学公司
水性流平剂：4100采购自迪高化学
水性消泡剂：BYK022采购自德国比克化学公司
水性防闪锈剂：FA179 采购自海明斯德谦
水性触变剂：299采购自海明斯德谦
本发明实施例中的水性叔胺硅烷由实验室自行制备。
实施例1
表1 实施例1原料重量份数
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2 配套固化剂原料重量份数
Figure DEST_PATH_IMAGE002
制备方法，包含以下步骤：
（1）预混：将15重量份去离子水加入分散缸进行搅拌；然后依次缓慢加入1重量份分散剂，0.3份消泡剂，0.3份防沉剂，15重量份颜料、27重量份填料，高速搅拌30-60分钟；
（2）研磨：用砂磨机研磨预混均匀的料浆细度至≤30μm；
（3）制漆：在研磨后的料浆中再加入0.5重量份水性流平助剂、1重量份水性改性胺硅烷助剂，40质量份的水性环氧树脂，0.2质量份的水性防闪锈剂，0.3质量份的水性触变剂，搅拌10-30 min后过滤得到所述水性长耐盐雾环氧漆。
提供的水性长耐盐雾环氧漆产品用途：
Ⅰ.汽车铝板表面打磨喷涂该底漆，流平10-15min；
Ⅱ.汽车金属镀锌板表面打磨喷涂该底漆，流平10-15min；
本例制备的超高固环氧底漆用于汽车涂装的方法及检测方法及结果如下：
Ⅰ.制取好的底漆和固化剂按照重量比5:1，再用去离子水稀释剂调整粘度至25-30S，喷涂于打磨好的汽车用镀锌板、铝板，喷涂压力0.4MPa，控制膜厚在30-40um，流平10-15min；
Ⅱ.将喷涂好的金属板70-80℃烘烤40min，冷却后测试附着力、柔韧性、冲击，静置72h后测试耐水、耐盐雾、耐酸碱、汽油性能。
表3 性能检测方法
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表4 性能检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE004
注：因为考虑到施工状态下存在没有打磨到的地方，所以在做测试时，有测试不
打磨的附着力。
同时对比测试一款国外知名产品艾仕得水性环氧的数据：
表5 国外艾仕得产品性能检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE005
同时对比测试不加水性改性叔胺硅烷助剂制作的水性环氧的数据：
表6 性能检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE006
从表4对比表5及表6中可以看出，该专利制备的超长耐盐雾环氧底漆，在不加改性叔胺硅烷助剂助剂的情况下，附着力不打磨时会偏差，耐盐雾也只是平常产品的时间，远达不到油性产品500h以上的要求，而且对比国外知名产品，性能同样很优异，其性能符合汽车金属制品的涂装工艺要求：即在70-80℃×40min烘烤后附着力0级、耐盐雾500h合格。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，本发明所例举的实施例无法对所有的实施方式予以穷尽，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。在本发明中提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同一篇文献被单独引用为参考样。

Claims (10)

1.一种超长耐盐雾水性环氧底漆，其特征在于：包括以下重量份的组分：
水性环氧树脂 40份；
颜料 15份；
填料 27份；
去离子水 15份；
水性助剂 0.5-3份；
水性改性胺硅烷助剂 1份。
2.根据权利要求1所述的超长耐盐雾水性环氧底漆，其特征在于：所述的树脂为水性环氧树脂的一种或几种；所述颜料为二氧化钛、炭黑中的一种或几种；填料为沉淀硫酸钡、滑石粉、磷钼酸锌、磷酸锌、三聚磷酸铝中的一种或几种；所述水性助剂为水性分散剂、水性防闪锈剂、水性防沉剂、水性流平剂、水性消泡剂和水性触变剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的超长耐盐雾水性环氧底漆，其特征在于：所述水性改性胺硅烷助剂是通过叔胺与硅烷制备合成，叔胺的分子式为C4H11NO，硅烷的分子式为CH2OCHCH2OC3H6Si（OC2H5）2CH3。
4.根据权利要求3所述的超长耐盐雾水性环氧底漆，其特征在于：所述水性改性胺硅烷助剂的制备方法具体如下：
先用去离子水把叔胺稀释溶解至40wt%，然后加入在装有搅拌装备的反应釜中加入稀释好的叔胺，按照质量为2:5的量加入硅烷，置于反应釜中，在80℃、搅拌转速为800r/min的条件下混合搅拌反应30min，冷却后至改性助剂微黄透明为止，静置3h将产物送至精制釜，减压过滤出即得到水性改性胺硅烷助剂。
5.根据权利要求4所述的超长耐盐雾水性环氧底漆，其特征在于：所述叔胺和硅烷的质量比为1:1。
6.根据权利要求2所述的超长耐盐雾水性环氧底漆，其特征在于：所述水性助剂由以下重量份成分组成：
水性防沉剂 0.3份；
水性分散剂 1份；
水性流平剂 0.5份；
水性防闪锈剂 0.2份；
水性消泡剂 0.3份；
水性触变剂 0.3份。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的超长耐盐雾水性环氧底漆的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
（1）预混：将去离子水加入分散缸进行搅拌；然后依次缓慢加入水性助剂中的水性分散剂、水性消泡剂和水性防沉剂，颜料和填料，高速搅拌30-60min；
（2）研磨：用砂磨机研磨预混均匀的料浆细度至≤30μm；
（3）制漆：在研磨后的料浆中再加入水性助剂中的流平助剂、水性改性胺硅烷助剂，水性环氧树脂，边分散边加入水性助剂中的水性防闪锈剂和水性触变剂，搅拌10-30 min后过滤得到超长耐盐雾水性环氧底漆。
8.根据权利要求7所述的超长耐盐雾水性环氧底漆的制备方法，其特征在于：步骤（1）中高速搅拌的速度为800-1000r/min；步骤（3）中搅拌速度为600-800r/min。
9.一种如权利要求1-6任一项所述的超长耐盐雾水性环氧底漆的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）喷涂：将超长耐盐雾水性环氧底漆喷涂于用于金属制品或铝材的金属板上，流平10-15min；
2）干燥：在70-80℃烘烤45-60min，烘烤后放至室温下降温至常温，放置24-72h。
10.根据权利要求9所述的超长耐盐雾水性环氧底漆的使用方法，其特征在于：步骤1）中的防腐产品为金属制品。
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