CN114806317A - 一种集装箱地板水性沥青漆及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及水性漆领域，具体公开了一种集装箱地板水性沥青漆及其加工方法。水性沥青漆包括改性环氧树脂、乳化沥青、填料、去离子水、固化剂；其制备方法为：通过将改性环氧树脂、乳化沥青、填料、去离子水混合，最后在固化剂的交联作用下，制得水性沥青漆。本申请的水性沥青漆可用于作为集装箱地板涂料，其具有污染小、附着力强、耐盐雾、耐磨性好的优点；另外，本申请的制备方法具有制备工艺简单、挥发气体较少的优点。

Description

一种集装箱地板水性沥青漆及其加工方法

技术领域

本申请涉及水性漆领域，更具体地说，它涉及一种集装箱地板水性沥青漆及其加工方法。

背景技术

集装箱原材料主要为钢材、地板、涂料、锁具和标志，其统称为集装箱五大原材料，我国集装箱经过三十余年的发展，加上环保部门对集装箱生产过程中所造成的环境污染愈加重视，因此，集装箱所采用的涂料方面发生了较大的改变。

传统的集装箱地板涂料采用的是溶剂型油漆，溶剂型油漆经过稀释喷涂于集装箱地板表面，通过烘干或者干燥使稀释剂从油漆中挥发，从而使地板表面的油漆固化形成干膜。但是传统的集装箱涂料中含有的稀释剂具有强烈的刺激性气味，且含有致癌物质，会对环境造成污染。目前，常采用水性环氧树脂涂料作为溶剂型油漆的替代方案，水性环氧树脂涂料中的环氧树脂提供了良好的附着力和耐腐蚀能力，使制得的水性环氧树脂涂料的性能接近溶剂型油漆，同时又减少了对环境的破坏。

针对上述中的相关技术，申请人认为水性环氧树脂涂料的脆性大、内应力大、冲击强度低，而集装箱地板使用的过程中，会长期受到摩擦和剐蹭，从而加剧水性环氧树脂涂料的损耗，从而使水性环氧树脂的使用寿命降低。

发明内容

为解决相关技术中存在的水性环氧树脂涂料的使用寿命较低的问题，本申请提供一种集装箱地板水性沥青漆及其加工方法。

第一方面，本申请提供一种集装箱地板水性沥青漆，采用如下的技术方案：

一种集装箱地板水性沥青漆，包括以下重量份的原料制备而成：20-30份改性环氧树脂乳液、10-20份乳化沥青、10-15份填料、20-30份去离子水、10-15份固化剂；制备所述改性环氧树脂乳液，包括以下步骤：

S1、环氧树脂的预处理，将环氧树脂熔融；

S2、环氧树脂与不饱和脂肪酸反应；

S3、向步骤S2中加入丙烯酸单体、引发剂，搅拌，得改性环氧树脂乳液。

通过采用上述技术方案，在制备改性环氧树脂乳液的过程中，通过使环氧树脂与不饱和脂肪酸反应，从而在环氧树脂中引入不饱和脂肪酸，接着与丙烯酸单体进行加成，从而获得稳定的改性环氧树脂乳液；在对环氧树脂乳液改性的过程中，使环氧树脂的环氧值降低，从而使产品的硬度、耐磨性能提高，最后，通过改性环氧树脂与乳化沥青共混、固化剂交联，进一步的提高制备了水性沥青漆的耐磨和耐酸碱性能。

优选的，所述丙烯酸单体可选用丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，通过在对环氧树脂改性的过程中，加入丙烯酸单体，提高了制备的水性沥漆的耐水、耐老化性能，同时也提高了水性沥青漆的柔韧性，且采用丙烯酸单体接枝到环氧链的方法，提高了制备的改性环氧树脂乳液的稳定性。

优选的，制备步骤S3中改性环氧树脂乳液，包括以下步骤：

S3.1、调节反应温度为65-80℃， 向步骤S2中加入甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、引发剂，保温3-5h，得改性环氧树脂，降温至40-45℃，搅拌，滴加三乙胺、去离子水，得改性环氧树脂乳液。

通过采用上述技术方案，通过调节反应温度，且将丙烯酸单体接枝于环氧树脂上，最后通过三乙胺中和，从而提高产品的耐候、耐老化和保色保光性能。

优选的，所述固化剂的制备，包括以下步骤：

A1、将三乙烯四胺和丁基缩水甘油醚混合，调节反应温度为40-70℃，搅拌30min，制备固化剂A。

通过采用上述技术方案，通过使三乙烯四胺和丁基缩水甘油醚反应，从而制得预处理的固化剂A，接着通过固化剂与环氧树脂进行加成，进一步的提高了与环氧树脂的相容性，降低了多胺类固化剂的活性，延长了适用期。

优选的，所述水性沥青漆中还加入了聚氨酯预聚体，所述聚氨酯预聚体与所述改性环氧树脂乳液的重量比为1:1-1.5。

通过采用上述技术方案，通过在水性沥青漆中加入了聚氨酯预聚体，聚氨酯为水性沥青漆体系提供了良好的涂料附着力和耐磨性能，且加入聚氨酯后，其柔韧性可在很宽的范围内调整，即，通过改性水性环氧树脂和聚氨酯互补，提高了水性沥青漆的耐磨性能。

优选的，制备所述聚氨酯预聚体，包括以下步骤：

B1、向容器中通入氮气，加入异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、丙酮、调节反应温度60-80℃，得端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；

B2、向步骤B1中获得的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体中加入过量苯酚，得酚封端聚氨酯预聚体。

通过采用上述技术方案，通过对聚氨酯进行改性，提高了聚氨酯在水性沥青漆体系中的稳定性，提高了水性沥青漆的耐磨和储存性能。

优选的，所述固化剂的制备，还包括以下步骤：

A2、将环氧树脂和甲苯二异氰酸酯混合，搅拌，调节反应温度40-50℃，反应时间0.5h，得预制物A；

A3、将步骤A2中获得的预制物A加入至步骤A1的固化剂A中，调节反应温度50-90℃，反应时间为10-20min；

A4、向步骤A3中加入醋酸中和，得固化剂。

通过采用上述技术方案，通过采用环氧树脂和甲苯二异氰酸酯混合后，接着通过添加固化剂中，由于制得的固化剂与聚氨酯和环氧树脂具有良好的相容性，同时，通过三乙烯四胺的桥联作用将两种树脂复合在一起，进而提高水性沥青漆的耐磨、耐水、耐酸碱性能。

第二方面，本申请提供一种集装箱地板水性沥青漆的加工方法，采用如下的技术方案：

一种集装箱地板水性沥青漆的加工方法，包括以下步骤：

C1、向容器中加入改性环氧树脂乳液、乳化沥青、聚氨酯预聚体、填料、部分去离子水，搅拌；

C2、向步骤C1中加入固化剂、余量的去离子水，搅拌，熟化20-40min，得水性沥青漆。

通过采用上述技术方案，通过向步骤C1中加入固化剂，使其交联形成三维网状结构，具有工艺简单，成膜附着率高的优点。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请在制备水性沥青漆的过程中，通过加入水性环氧树脂，且通过对水性环氧树脂改性，从而获得了稳定的水性沥青漆，且通过使环氧树脂的环氧值降低，进而使产品硬度、耐盐性能等综合性能提高；

2、本申请中优选在固化剂中接枝环氧树脂和异氰酸酯，从而提高了固化剂与环氧树脂和聚氨酯的相容性和稳定性，同时，通过多胺类固化剂的桥联作用从而把环氧树脂和聚氨酯连接在一起，通过使环氧树脂和聚氨酯复合，提高了水性沥青漆的耐磨、耐酸碱性能。

具体实施方式

表1是本申请原料及CAS号

甲基丙烯酸	79-41-4
		丙烯酸丁酯	141-32-2
三乙胺	121-44-8
		三乙烯四胺	112-24-3
丁基缩水甘油醚	2426-08-6
		聚乙二醇	25322-68-3
异佛尔酮二异氰酸酯	4098-71-9
		二月桂酸二丁基锡	77-58-7
丙酮	67-64-1
		苯酚	108-95-2
环氧树脂	38891-59-7
		甲苯二异氰酸酯	471-62-5
醋酸	64-19-7
		过氧苯甲酰	94-36-0
环氧树脂	38891-59-7

引发剂选用过氧化苯甲酰；

乳化沥青可选用茂名市钜宙交通科技有限公司的乳化沥青；

环氧树脂选用牌号为E-20的双酚A型环氧树脂；

填料选用800目铁钛粉、滑石粉，铁钛粉选自常州杰弗迅新材料科技有限公司的工业级铁钛粉，滑石粉选自长兴晨明化工有限公司；

制备例

制备例1，改性环氧树脂乳液的制备，包括以下步骤：

S1、环氧树脂的预处理，将双酚A型环氧树脂置入容器内，调节反应温度为100℃，将环氧树脂熔融；

S2、环氧树脂与不饱和脂肪酸反应，向步骤S1的熔融环氧树脂中滴加亚麻酸，其中，环氧树脂与亚麻酸的物质的量比为1:2，同时加入四丁基溴化铵，继续保温反应0.5h后升高温度至120℃，测酸值＜5mgKOH/g时，反应结束；

S3、向步骤S2中加入丙烯酸单体、引发剂，得改性环氧树脂乳液。

S3.1、调节反应温度为80℃，向步骤S2中加入甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰，搅拌，保温4h，得改性环氧树脂，降温至40℃，快速搅拌，滴加三乙胺进行中和、待温度恒定后加入去离子水分散，得改性环氧树脂乳液。

制备例2，聚氨酯预聚体的制备，包括以下步骤：

B1、聚乙二醇脱水处理：向容器中加入聚乙二醇2000，调节温度110℃，搅拌使物料熔化，调节真空度为0.07MPa，脱水2h，冷却得脱水聚乙二醇。；

B2、向容器中通入氮气，加入异佛尔酮二异氰酸酯、脱水聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、丙酮、调节反应温度70℃，得端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；

B3、向步骤B2中获得的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体中加入过量苯酚，得聚氨酯预聚体，聚氨酯预聚体为酚封端的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；

制备例3，单缩水甘油醚封端三乙烯四胺的制备，包括以下步骤：

A1、将三乙烯四胺置入容器中，缓慢滴加丁基缩水甘油醚，调节反应温度为60℃，搅拌30min，制备固化剂A，固化剂A即为单缩水甘油醚封端三乙烯四胺。

制备例4，固化剂的制备，包括以下步骤:

A2、将环氧树脂和甲苯二异氰酸酯混合，搅拌，调节反应温度45℃，反应时间0.5h，得预制物A；

A3、将步骤A2中获得的预制物A加入至制备例3制备的固化剂A1中，调节反应温度80℃，反应时间为15min；

A4、向步骤A3中加入醋酸中和，得固化剂。

实施例

水性沥青漆由以下重量份原料制备而成：250g改性环氧树脂乳液、150g乳化沥青、130g填料，130g填料中包括50g铁钛粉、80g滑石粉、250g去离子水、130g固化剂。

实施例1，水性沥青漆的制备方法，包括以下步骤：

C1、向涂料搅拌机中加入250g制备例1制备的改性环氧树脂乳液、150g乳化沥青、130g填料、180g去离子水，搅拌；

C2、向步骤C1中加入130g固化剂三乙烯四胺、70g去离子水，搅拌，熟化20-40min，得水性沥青漆。

实施例2，实施例2与实施例1的不同之处在于，步骤C2中采用的固化剂为制备例3制备的固化剂A；

实施例3，实施例3与实施例2的不同之处在于，步骤C1中还加入了250g聚氨酯预聚体，聚氨酯预聚体可从市场采购获得；

实施例4，实施例4与实施例3的不同之处在于，步骤C1中的聚氨酯预聚体为制备例2制备的聚氨酯预聚体；

实施例5，实施例5与实施例4的不同之处在于，步骤C2中采用的固化剂为制备例4制备的固化剂。

对比例

对比例1，对比例1为市面采购的水性沥青漆。

性能检测试验

涂层铅笔硬度测试

试验按照国标《GB/T 6739-2006 色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度》进行，在尺寸在150mm×100mm×1mm的钢板表面进行打磨、清洁和干燥处理之后，用漆刷均匀地将涂料涂在试板表面，常温干燥7天后，在涂膜铅笔划痕硬度计上进行测试。利用同一硬度的铅笔进行三次划痕试验，观察试样破坏情况，以没有使涂层出现3mm及以上划痕的最硬的铅笔的硬度表示涂层的铅笔硬度。

耐中性盐雾性能的测定

试验按照国标《GB/T 1771-2007 色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》，在尺寸为150mm×100mm×1mm的钢板表面进行打磨、清洁和干燥处理后，用漆刷均匀的将涂料涂在试板表面，常温干燥7天后，试板投试前用1:1的石蜡和松香混合物封边，封边宽度2-3mm。盐雾箱采用5%的氯化钠盐水溶液，溶液PH值在中性范围，在试验温度为35℃，盐雾的沉降率在1-2ml/80cm²·h之间的情况下将涂漆样板放入其中，观察样板的情况，记录下发生变化时的时间。

检测方法

表2是本申请实施例1-5、对比例1的性能测试数据

	铅笔硬度	耐中性盐雾
			实施例1	H	15d起泡、不脱落
实施例2	H-2H	25d起泡、不脱落
			实施例3	2H	32d起泡、不脱落
实施例4	2H-3H	55d起泡、不脱落
			实施例5	3H	90d不起泡、不脱落
对比例1	H	5d起泡，脱落

结合实施例1和对比例1并结合表2可以看出，在制备的水性沥青漆中，首先使亚麻酸将环氧树脂的环氧基开环酯化，制备出单脂肪酸环氧酯作为中间体，接着通过与丙烯酸单体进行加成，从而获得稳定的改性环氧树脂乳液，通过使不饱和脂肪酸和丙烯酸先后开环酯化的环氧树脂接枝聚合制备的水性杂化体克服了单一树脂的缺陷，使制备的水性沥青漆具有良好的耐腐蚀性、耐中性盐雾、耐水性和储存稳定性，降低了应用于集装箱地板的水性沥青漆在海运时受盐水腐蚀从而起泡的可能性。

结合实施例1、实施例2并结合表2可以看出，在水性沥青漆体系中，通过对固化剂进行改性，即，采用单环氧化合物对三乙烯四胺进行封端，使伯胺氢变成仲胺氢，降低活性的同时提高了与环氧树脂的相容性，从而使固化剂的有足够的时间扩散到整个分散相离子内部使之完全固化，从而形成均匀的，硬度高的涂膜。

结合实施例2、实施例3并结合表2可以看出，在水性沥青体系中，还加入了聚氨酯，主要是由于水性环氧树脂尤其在引入亲水基团或链段后，会使耐水性、耐腐蚀性下降，而应用于集装箱地板用的涂料的防腐性能要求较高，因此，需要与聚氨酯复合从而改善水性环氧树脂的性能缺陷，即，通过在水性沥青漆体系中加入了聚氨酯，从而使硬度、耐腐蚀、耐盐雾性能提高。

结合实施例3、实施例4并结合表2可以看出，加入的聚氨酯为酚封端的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，降低了传统的聚氨酯的反应活性较高、易受水分影响、储存时间短的缺点。

结合实施例4、实施例5并结合表2可以看出，多胺固化剂为水溶性的，通过加成后使亲水性下降，通过醋酸使之成盐，适当提高亲水性，使改性后的多胺类固化剂具有良好的亲水亲油平衡，改性后的固化剂中引入了含有-NCO的环氧树脂链段，增强了固化剂与环氧树脂和聚氨酯的相容性，不需要外加乳化剂，且最终成膜效果好，耐磨、柔韧性优良，同时具有良好的耐腐蚀、耐酸碱性能。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种集装箱地板水性沥青漆，其特征在于，包括以下重量份的原料制备而成：20-30份改性环氧树脂乳液、10-20份乳化沥青、10-15份填料、20-30份去离子水、10-15份固化剂；制备所述改性环氧树脂乳液，包括以下步骤：

S1、环氧树脂的预处理，将环氧树脂熔融；

S2、环氧树脂与不饱和脂肪酸反应；

S3、向步骤S2中加入丙烯酸单体、引发剂，搅拌，得改性环氧树脂乳液。

2.根据权利要求1所述的一种集装箱地板水性沥青漆，其特征在于：所述丙烯酸单体可选用丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种集装箱地板水性沥青漆，其特征在于：制备步骤S3中改性环氧树脂乳液，包括以下步骤：

S3.1、调节反应温度为65-80℃， 向步骤S2中加入甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、引发剂，保温3-5h，得改性环氧树脂，降温至40-45℃，搅拌，滴加三乙胺、去离子水，得改性环氧树脂乳液。

4.根据权利要求1所述的一种集装箱地板水性沥青漆，其特征在于：所述固化剂的制备，包括以下步骤：

A1、将三乙烯四胺和丁基缩水甘油醚混合，调节反应温度为40-70℃，搅拌30min，制备固化剂A。

5.根据权利要求1所述的一种集装箱地板水性沥青漆，其特征在于：所述水性沥青漆中还加入了聚氨酯预聚体，所述聚氨酯预聚体与所述改性环氧树脂乳液的重量比为1:1-1.5。

6.根据权利要求5所述的一种集装箱地板水性沥青漆，其特征在于：制备所述聚氨酯预聚体，包括以下步骤：

B1、向容器中通入氮气，加入异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、丙酮、调节反应温度60-80℃，得端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；

B2、向步骤B1中获得的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体中加入过量苯酚，得酚封端聚氨酯预聚体。

7.根据权利要求4所述的一种集装箱地板水性沥青漆，其特征在于：所述固化剂的制备，还包括以下步骤：

A2、将环氧树脂和甲苯二异氰酸酯混合，搅拌，调节反应温度40-50℃，反应时间0.5h，得预制物A；

A3、将步骤A2中获得的预制物A加入至步骤A1的固化剂A中，调节反应温度50-90℃，反应时间为10-20min；

A4、向步骤A3中加入醋酸中和，得固化剂。

8.一种根据权利要求1-7任一所述的集装箱地板水性沥青漆的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

C1、向容器中加入改性环氧树脂乳液、乳化沥青、聚氨酯预聚体、填料、部分去离子水，搅拌；

C2、向步骤C1中加入固化剂、余量的去离子水，搅拌，熟化20-40min，得水性沥青漆。