CN114806330A - 一种高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料及其制备方法,所述涂料由A组份和B组份组成；所述A组份包括：水性改性环氧树脂30～60份、水性丙烯酸乳液10～20份、着色颜料2～10份、填料8～15份、防锈颜料10～20份、陶瓷粉5～10份、分散剂1～2份、消泡剂0.1～0.5份、润湿流平剂0.2～0.5份、成膜助剂1～4份、防闪锈助剂0.5～2份、紫外线吸收剂1～2份、纯水10～20份、流变助剂0～1份、溶剂5～10份；B组份：环氧固化剂50～80份、助溶剂20～40份、附着力促进剂5～10份。本发明实现了单一涂层对复杂底材同时具备良好的附着力，较高的耐盐雾性能及较高的耐候性。
Description
技术领域
本发明涉及双组份底面合一涂料，尤其涉及一种可用于发动机的高耐盐雾、高耐候性能的底面合一涂料。
背景技术
水性涂料以水作为稀释剂，从而大大减少了甲醛、甲苯、二甲苯等排放，做到了在保护人身生命、财产安全的同时，减小了对大气环境的污染。因此，随着人们对环境以及健康的日益重视，水性涂料作为传统溶剂型涂料的替代产品，获得了越来越广泛的应用。
发动机整机涂装时底材比较复杂，包含有铸铁、铸铝、电泳、塑料、橡胶及不锈钢等多种涂装底材，一般的涂料很难同时满足在不同底材上的附着力。传统的发动机涂装多采用双组份环氧底漆+双组份丙烯酸聚氨酯面漆的配套方式。双组份环氧底漆提供较好的附着力及耐盐雾性能，双组份丙烯酸聚氨酯面漆具有较好的耐候性。该配套体系需两次涂装，两次烘烤，能耗高，VOC排放高，对环境污染大。
底面合一涂料就是将底漆和面漆合二为一的涂料。这种涂料兼具底漆和面漆的性能，通过一次涂装就能达到很好的防腐性能，因此大大简化了施工成本。但是对于发动机涂装的特殊要求，一般的底面合一涂料很难同时满足在不同底材上良好的附着力，又很难同时满足发动机必须的耐腐蚀、耐盐雾和耐侯性能。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种具有高耐盐雾和高耐候性，且在铸铁件、电泳件、塑料件及橡胶件上均具有较强的附着力，同时具有较好的耐水、耐酸、耐碱性能和较好施工性能的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料。
本发明所要解决的第二个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料的制备方法，制备得到的涂料具有高耐盐雾和高耐候性，且在铸铁件、电泳件、塑料件及橡胶件上均具有较强的附着力，同时具有较好的耐水、耐酸、耐碱性能和较好的施工性能。
为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：
一种高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料，所述涂料由重量比为7～10:1的A组份和B组份组成；所述A组份和B组份分别包含以下重量份数的原料组分：
A组份：水性改性环氧树脂30～60份、水性丙烯酸乳液10～20份、着色颜料2～10份、填料8～15份、防锈颜料10～20份、陶瓷粉5～10份、分散剂1～2份、消泡剂0.1～0.5份、润湿流平剂0.2～0.5份、成膜助剂1～4份、防闪锈助剂0.5～2份、紫外线吸收剂1～2份、纯水10～20份、流变助剂0～1份、溶剂5～10份；
B组份：环氧固化剂50～80份、助溶剂20～40份、附着力促进剂5～10份。
作为改进的一种技术方案，所述水性改性环氧树脂为非离子型改性环氧树脂，环氧当量1000～1500g/mol，密度1.0～1.1g/mL，固含量50～55wt％，粘度300～1000cp。
作为改进的一种技术方案，所述水性丙烯酸是高分子链段经优化设计，具有合理的表面交联和体相微交联技术，具有低温弹性，所述水性丙烯酸的pH8.0～9.0，密度1.0～1.1g/mL，活性物质含量50～55wt％，粘度＜500cp。所述活性物质是活性基团的占比。
作为改进的一种技术方案，所述着色颜料为钛白、炭黑、铁红、大红中的一种或多种组合。
作为改进的一种技术方案，所述填料为硫酸钡、滑石粉或碳酸钙中的一种或多种组合。
作为改进的一种技术方案，所述防锈颜料为云母粉、磷酸锌、磷酸铝、多磷酸铝钙和无机缓释剂中的一种或几种组合。
作为改进的一种技术方案，所述紫外线吸收剂为三嗪类、液体苯并三唑类或二苯甲酮类中的一种或两种组合。
作为改进的一种技术方案：
所述分散剂为TEGO 760W或BYK 190的一种或两种组合；
所述消泡剂为TEGO 810或TEGO 902W的一种或两种组合；
所述润湿流平剂为TEGO 4100和BYK 333的一种或两种搭配；
所述成膜助剂为醇酯十二；
所述流变助剂为聚氨酯缔合型流变助剂(聚氨酯类)、碱增稠助剂(聚丙烯酸酯)和膨润土(LT)等一种或两种以上组合；
所述防闪锈助剂为亚硝酸钠和磷酸盐复合物的一种或两种搭配；
所述溶剂为乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚的一种或多种组合。
作为改进的一种技术方案，所述环氧固化剂为多胺聚合物、聚酰胺或芳香族类多元胺类固化剂中的一种或两种组合；所述助溶剂为乙二醇丁醚或丙二醇甲醚中的一种或两种组合；所述附着力促进剂为不含聚硅氧烷的非离子化合物。
为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：
制备所述的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料的方法，按照所述重量份数计，包括以下分别制备A组份和B组份的步骤：
制备A组份：
(1)将所述水性改性环氧树脂、溶剂和纯水加入到研磨缸内，开启搅拌,保持转速800～1000r/min搅拌10～20min，依次加入分散剂、消泡剂、着色颜料、填料、防锈颜料和陶瓷粉，保持转速1300～1500r/min分散10～20min；
(2)将步骤(2)得到的分散浆液进行研磨，控制研磨温度不高于40℃，研磨至细度25～30μm；
(3)将所述水性丙烯酸乳液加入到另一个研磨缸内，保持搅拌转速800～1000r/min，依次加入成膜助剂，润湿流平剂、步骤(2)得到的研磨浆、防闪锈助剂、紫外线吸收剂和流变助剂，搅拌15～25分钟，即得所述A组份；
制备B组份：
将所述环氧固化剂、助溶剂及附着力促进剂加入搅拌容器搅拌均匀即得B组份；
将制备得到的A组份和B组份按照重量比为7～10:1的比例混合均匀，即得到所述涂料。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料，所述涂料由A组份和B组份组成；所述A组份中含有：水性改性环氧树脂30～60份、水性丙烯酸乳液10～20份、着色颜料2～10份、填料8～15份、防锈颜料10～20份、陶瓷粉5～10份、分散剂1～2份、消泡剂0.1～0.5份、润湿流平剂0.2～0.5份、成膜助剂1～4份、防闪锈助剂0.5～2份、紫外线吸收剂1～2份、纯水10～20份、流变助剂0～1份、溶剂5～10份；B组份含有：环氧固化剂50～80份、助溶剂20～40份、附着力促进剂5～10份。本发明的环氧树脂和填料以及防锈颜料等合理搭配，实现单一涂层对复杂底材具有良好的附着力，较高的耐盐雾性能及较高的耐候性，适用于成分复杂的底材的涂装，以及需要高耐候性能和耐盐雾性能的底材的涂装。本发明特别选用的陶瓷粉能与环氧树脂作用形成特殊的囊状结构，由于陶瓷粉表面润滑性好，在涂料固化过程中收缩率小，涂层的内应力非常小，对底材表面的牵引系数低，所以涂层与底材结合更紧密，更持久，更耐腐蚀。陶瓷粉不仅与环氧树脂能相互协同达到更好的附着力，而且还可与其他防锈填料、丙烯酸和紫外线吸收剂等相互协同共同提高防锈效果和耐盐雾性能。锈蚀的产生是电化学反应，需要与水、空气、离子接触，在云母粉，磷酸锌及磷酸铝等防锈填料的结构缝隙中加入陶瓷粉能极大提高漆膜的致密性，提高漆膜的防渗性能，陶瓷粉本身是惰性物质，能够有效抑制电化学反应的发生，与其他非重金属防锈颜料协同作用，有效提高耐盐雾性能。而且陶瓷粉本身对光也有很强的散射作用，能与紫外线吸收剂和丙烯酸协同作用，提高涂膜耐候性。
本发明选用特定性能指标的树脂进行改性，所述水性改性环氧树脂为非离子型改性环氧树脂，环氧当量1000～1500g/mol，密度1.0～1.1g/mL，固含量50～55wt％，粘度300～1000cp，能提供较好的附着力及耐盐雾性能，而所述水性丙烯酸是高分子链段经优化设计，具有合理的表面交联和体相微交联技术，具有低温弹性，本发明采用的是冷拼的方式用丙烯酸对双组份环氧进行改性，该丙烯酸的加入能够有效改善涂料在不同底材上附着力和涂层的耐候性问题。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料，所述涂料由重量比为9:1的A组份和B组份组成；
A组份包括：非离子型水性改性环氧树脂(环氧当量1200～1400g/mol，密度1.0～1.1g/mL，固含量50～55wt％，粘度300～800cp)45Kg、水性丙烯酸乳液(丙烯酸的pH8.0～9.0，密度1.0～1.1g/mL，活性物质含量50～55wt％，粘度＜500cp)12Kg、着色颜料炭黑3Kg、填料硫酸钡9Kg、防锈颜料云母粉4Kg、磷酸锌2Kg、多磷酸铝钙5Kg、陶瓷粉7Kg、分散剂TEGO760W 1.5Kg、消泡剂TEGO 810 0.15Kg、润湿流平剂TEGO 4100 0.3Kg、成膜助剂醇酯十二1.5Kg、防闪锈助剂磷酸盐复合物0.9Kg、紫外线吸收剂三嗪类0.5、液体苯并三唑类1.0Kg、纯水13Kg、流变助剂聚氨酯0.4Kg、溶剂二丙二醇丁醚7.5Kg；
B组份包括：环氧固化剂多胺聚合物52Kg、助溶剂丙二醇甲醚28Kg、不含聚硅氧烷的非离子化合物附着力促进剂7Kg。
实施例2-4与实施例1的助剂不同，各原料组分配比不同，具体见表1。
表1
实施例5
按照实施例1的重量配比，首先制备A组份：
(1)将所述水性改性环氧树脂、溶剂和纯水加入到研磨缸内，开启搅拌,保持转速850r/min搅拌15min，依次加入分散剂、消泡剂、着色颜料、填料、防锈颜料和陶瓷粉，保持转速1350r/min分散18min；
(2)将步骤(2)得到的分散浆液进行研磨，控制研磨温度不高于40℃，研磨至细度25～26μm；
(3)将所述水性丙烯酸乳液加入到另一个研磨缸内，保持搅拌转速850r/min，依次加入成膜助剂，润湿流平剂、步骤(2)得到的研磨浆、防闪锈助剂、紫外线吸收剂和流变助剂，搅拌25分钟，即得所述A组份；
其次制备B组份：
将所述环氧固化剂、助溶剂及附着力促进剂加入搅拌容器搅拌均匀即得B组份；
将制备得到的A组份和B组份按照重量比为9:1的比例混合均匀，即得到所述涂料。
实施例6
按照实施例2的重量配比，首先制备A组份：
(1)将所述水性改性环氧树脂、溶剂和纯水加入到研磨缸内，开启搅拌,保持转速900r/min搅拌15min，依次加入分散剂、消泡剂、着色颜料、填料、防锈颜料和陶瓷粉，保持转速1400r/min分散16min；
(2)将步骤(2)得到的分散浆液进行研磨，控制研磨温度不高于40℃，研磨至细度26～27μm；
(3)将所述水性丙烯酸乳液加入到另一个研磨缸内，保持搅拌转速900r/min，依次加入成膜助剂，润湿流平剂、步骤(2)得到的研磨浆、防闪锈助剂、紫外线吸收剂和流变助剂，搅拌20分钟，即得所述A组份；
其次制备B组份：
将所述环氧固化剂、助溶剂及附着力促进剂加入搅拌容器搅拌均匀即得B组份；
将制备得到的A组份和B组份按照重量比为8:1的比例混合均匀，即得到所述涂料。
实施例7
按照实施例3的重量配比，首先制备A组份：
(1)将所述水性改性环氧树脂、溶剂和纯水加入到研磨缸内，开启搅拌,保持转速1000r/min搅拌10min，依次加入分散剂、消泡剂、着色颜料、填料、防锈颜料和陶瓷粉，保持转速1500r/min分散10min；
(2)将步骤(2)得到的分散浆液进行研磨，控制研磨温度不高于40℃，研磨至细度25～28μm；
(3)将所述水性丙烯酸乳液加入到另一个研磨缸内，保持搅拌转速1000r/min，依次加入成膜助剂，润湿流平剂、步骤(2)得到的研磨浆、防闪锈助剂、紫外线吸收剂和流变助剂，搅拌15分钟，即得所述A组份；
其次制备B组份：
将所述环氧固化剂、助溶剂及附着力促进剂加入搅拌容器搅拌均匀即得B组份；
将制备得到的A组份和B组份按照重量比为8:1的比例混合均匀，即得到所述涂料。
实施例8
按照实施例4的重量配比，首先制备A组份：
(1)将所述水性改性环氧树脂、溶剂和纯水加入到研磨缸内，开启搅拌,保持转速950r/min搅拌12min，依次加入分散剂、消泡剂、着色颜料、填料、防锈颜料和陶瓷粉，保持转速1450r/min分散12min；
(2)将步骤(2)得到的分散浆液进行研磨，控制研磨温度不高于40℃，研磨至细度26～27μm；
(3)将所述水性丙烯酸乳液加入到另一个研磨缸内，保持搅拌转速950r/min，依次加入成膜助剂，润湿流平剂、步骤(2)得到的研磨浆、防闪锈助剂、紫外线吸收剂和流变助剂，搅拌18分钟，即得所述A组份；
其次制备B组份：
将所述环氧固化剂、助溶剂及附着力促进剂加入搅拌容器搅拌均匀即得B组份；
将制备得到的A组份和B组份按照重量比为7:1的比例混合均匀，即得到所述涂料。
对比例1
对比例1跟实施例5的区别在于使用的水性丙烯酸乳液57Kg，不使用水性改性环氧树脂。
对比例2
对比例2跟实施例5的区别在于不使用陶瓷粉，硫酸钡的用量为16Kg。(用硫酸钡代替陶瓷粉)
对比例3
对比例3跟实施例5的区别在于陶瓷粉用量为2Kg，硫酸钡的用量为14Kg。(陶瓷粉用量较少时)
对比例4
对比例4跟实施例5的区别在于陶瓷粉用量为15Kg，硫酸钡的用量为1Kg。(陶瓷粉用量较多时)
分别将实施例5-8和对比例1-4的涂料对涂装后的性能指标进行测试。所有实验在完全相同的实验条件下进行。实施例5-8以及对比例1-5的涂料性能指标的对比结果见表2。
盐雾实验条件：
样板采用7×15cm的标准半圆孔冷轧钢板，240目砂纸打磨，喷涂膜厚60±5μm，80℃烘烤1h，25℃，湿度50％养护7天。实验前封边，划交叉加速线。5％盐水，实验室温度35℃，饱和桶温度47℃，压力1Kg/cm2。
耐人工老化：
样板采用7×15cm的标准半圆孔冷轧钢板，240目砂纸打磨，喷涂膜厚60±5μm，80℃烘烤1h，25℃，湿度50％养护7天，实验前封边。氙灯照射。
附着力测试：
所有附着力测试均在相同膜厚的条件下进行。80℃烘烤1h，25℃，湿度50％养护7天后进行测试。
表2
由以上实验数据可以看出，本发明的涂料能得到非常优异的耐盐雾性能和耐侯性能，并且在各种底材上的附着力都非常好。而对比例中，不使用水性改性环氧树脂会对耐盐雾和附着力造成较大的影响，同时对耐候性也能造成一定的影响；不使用陶瓷粉时，涂料的附着力大大降低，耐盐雾和耐侯性能也受到很大影响，在陶瓷粉添加较少时，其效果也会大受影响；而当陶瓷粉添加量过大时，因其硬度的提高导致其在部分底材上的附着力受到影响。
综上所述，本发明通过将丙烯酸乳液与改性环氧树脂有机结合，充分将各自的优点在配方中进行体现，又发挥了两者的协同作用，在陶瓷粉及其他助剂的配合下，很好的解决了耐盐雾性和耐候性的问题，同时对多种底材的附着力也很好。本发明未使用重金属类防锈颜料，符合国家环保规定。成功将原来双组份环氧底漆+双组份丙烯酸聚氨酯面漆的配套方式改为底面合一单涂层涂装，减少涂装步骤，降低企业能耗，减少VOC排放，环境友好。
Claims (10)
1.一种高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料，其特征在于所述涂料由重量比为7～10:1的A组份和B组份组成；所述A组份和B组份分别包含以下重量份数的原料组分：
A组份：水性改性环氧树脂30～60份、水性丙烯酸乳液10～20份、着色颜料2～10份、填料8～15份、防锈颜料10～20份、陶瓷粉5～10份、分散剂1～2份、消泡剂0.1～0.5份、润湿流平剂0.2～0.5份、成膜助剂1～4份、防闪锈助剂0.5～2份、紫外线吸收剂1～2份、纯水10～20份、流变助剂0～1份、溶剂5～10份；
B组份：环氧固化剂50～80份、助溶剂20～40份、附着力促进剂5～10份。
2.如权利要求1所述的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料，其特征在于：所述水性改性环氧树脂为非离子型改性环氧树脂，环氧当量1000～1500g/mol，密度1.0～1.1g/mL，固含量50～55wt％，粘度300～1000cp。
3.如权利要求1所述的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料，其特征在于：所述水性丙烯酸的pH8.0～9.0，密度1.0～1.1g/mL，活性物质含量50～55wt％，粘度＜500cp。
4.如权利要求1所述的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料，其特征在于：所述着色颜料为钛白、炭黑、铁红、大红中的一种或多种组合。
5.如权利要求1所述的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料，其特征在于：所述填料为硫酸钡、滑石粉或碳酸钙中的一种或多种组合。
6.如权利要求1所述的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料，其特征在于：所述防锈颜料为云母粉、磷酸锌、磷酸铝、多磷酸铝钙和无机缓释剂中的一种或几种组合。
7.如权利要求1所述的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料，其特征在于：所述紫外线吸收剂为三嗪类、液体苯并三唑类或二苯甲酮类中的一种或两种组合。
8.如权利要求1所述的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料，其特征在于：
所述分散剂为TEGO 760W或BYK 190的一种或两种组合；
所述消泡剂为TEGO 810或TEGO 902W的一种或两种组合；
所述润湿流平剂为TEGO 4100和BYK 333的一种或两种搭配；
所述成膜助剂为醇酯十二；
所述流变助剂为聚氨酯缔合型流变助剂、碱增稠助剂和膨润土等一种或两种以上组合；
所述防闪锈助剂为亚硝酸钠和磷酸盐复合物的一种或两种搭配；
所述溶剂为乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚的一种或多种组合。
9.如权利要求1所述的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料，其特征在于：所述环氧固化剂为多胺聚合物、聚酰胺或芳香族类多元胺类固化剂中的一种或两种组合；所述助溶剂为乙二醇丁醚或丙二醇甲醚中的一种或两种组合；所述附着力促进剂为不含聚硅氧烷的非离子化合物。
10.制备如权利要求1至9任一权利要求所述的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料的方法，其特征在于按照所述重量份数计，包括以下分别制备A组份和B组份的步骤：
制备A组份：
(1)将所述水性改性环氧树脂、溶剂和纯水加入到研磨缸内，开启搅拌,保持转速800～1000r/min搅拌10～20min，依次加入分散剂、消泡剂、着色颜料、填料、防锈颜料和陶瓷粉，保持转速1300～1500r/min分散10～20min；
(2)将步骤(2)得到的分散浆液进行研磨，控制研磨温度不高于40℃，研磨至细度25～30μm；
(3)将所述水性丙烯酸乳液加入到另一个研磨缸内，保持搅拌转速800～1000r/min，依次加入成膜助剂，润湿流平剂、步骤(2)得到的研磨浆、防闪锈助剂、紫外线吸收剂和流变助剂，搅拌15～25分钟，即得所述A组份；制备B组份：
将所述环氧固化剂、助溶剂及附着力促进剂加入搅拌容器搅拌均匀即得B组份；
将制备得到的A组份和B组份按照重量比为7～10:1的比例混合均匀，即得到所述涂料。
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