CN114806339A - 一种耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆及其制备方法，该水性环氧富锌底漆包括质量之比为10:(1～1.5)的成膜组分和固化组分；成膜组分中各原料的质量份数如下：环氧树脂15～20份、分散润湿剂0.5～1.4份、消泡剂0.1～0.3份、防沉降剂0.25～0.7份、增稠剂0.25～0.7份、锌粉60～70份、磷铁粉2～6份、玻璃微珠0.3～2份、合成云母2～6份、树脂稀释剂7～15份；固化组分中各原料的质量份数如下：固化剂40～50份、固化稀释剂40～50份、闪锈抑制剂0.4～6份。本发明提供的水性环氧富锌底漆具有优异的耐盐雾性能涂膜致密性强，且制备生产无需降温设备，工艺简单，成本更低。

Description

一种耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及防腐涂料技术领域，特别涉及一种耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆及其制备方法。

背景技术

环氧富锌底漆是一种主要应用于海洋工程、船舶、储罐、钢结构、集装箱、石化系统等领域的特种涂料，通常以环氧树脂、锌粉为主要原料，具有自然干燥快、附着力强，且通过锌粉为涂料提供防腐效果。涂膜涂覆到钢材表面后，在漆膜受到腐蚀时，锌粉作为阳极先受到腐蚀，钢材作为阴极受到保护，锌作为牺牲阳极形成的氧化产物还可对涂层起到封闭作用，进而加强了防腐效果。

在我国关于富锌底漆的标准HG/T 3668—2020《富锌底漆》中，要求其其锌含量在60～80％，因此极易出现锌粉分散不均、团聚等现象。同时由于环氧富锌底漆中存在大量锌粉，所以生成搅拌过程中会放热，现有制备工艺中常使用降温设备，若不进行降温，其内部温度可达到70～80℃，不仅对环氧富锌底漆体系的稳定性有一定影响，甚至还会使作为防沉剂的聚酰胺蜡失效；但是，降温设备增加了生产成本，使生产工艺复杂，还降低了生产效率。此外，现有环氧富锌底漆的耐盐雾性能较差，导致其形成的涂膜防腐性能不佳。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明实施例提供了一种耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆及其制备方法，该水性环氧富锌底漆具有优异的防锈、防腐蚀性、耐盐雾性能，与基材附着力极强，涂膜致密性强，早期耐水性极佳，耐冲击，耐弯折可直接施工在弯管处，且制备生产无需降温设备，工艺简单且成本更低。

第一方面，本发明提供了一种耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆，所述耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆成膜组分和固化组分；其中，所述成膜组分和所述固化组分的质量之比为10:(1～1.5)；

所述成膜组分中各原料的质量份数如下：环氧树脂15～20份、分散润湿剂0.5～1.4份、消泡剂0.1～0.3份、防沉降剂0.25～0.7份、增稠剂0.25～0.7份、锌粉60～70份、磷铁粉2～6份、玻璃微珠0.3～2份、合成云母2～6份、树脂稀释剂7～15份；

所述固化组分中各原料的质量份数如下：固化剂40～50份、固化稀释剂40～50份、闪锈抑制剂0.4～6份。

优选地，所述树脂稀释剂为丙二醇甲醚、乙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物。

优选地，所述固化稀释剂为丙二醇甲醚、乙二醇丁醚和二丙二醇正丁醚的混合物。

优选地，所述树脂稀释剂中各原料的质量分数如下：丙二醇甲醚4～8份、乙二醇丁醚4～8份和丙二醇甲醚醋酸酯1～4份。

优选地，所述固化稀释剂中各原料的质量分数如下：丙二醇甲醚4～8份、乙二醇丁醚4～8份和二丙二醇正丁醚1～4份。

优选地，所述环氧树脂的固含量不低于75％，粘度为2000～5000cP，环氧当量为650～700。

更优选地，所述环氧树脂的含水率低于0.2％。

优选地，所述分散润湿剂为含有环氧基、醚键、羟基嵌段和苯环的非离子聚合物；

所述消泡剂为有机硅衍生物、改性矿物油、聚醚衍生物中的至少一种；

所述防沉降剂为气相二氧化硅、聚酰胺蜡、有机膨润土中的至少一种；优选地，所述气相二氧化硅为亲水性的，比表面积为100～200m²/g。

优选地，所述增稠剂为有机膨润土、有机蒙脱土、凹凸棒土中的至少一种。

优选地，所述锌粉的目数为600～1000目；

所述合成云母为氟金云母。

更优选地，所述锌粉为球状。

优选地，所述磷铁粉的吸油值低于21g/100g，目数为600～1000目。

更优选地，所述磷铁粉为防锈磷铁粉。

优选地，所述玻璃微珠的粒径为60～65μm，漂浮率≥92％。

优选地，所述玻璃微珠为亲油疏水型。

优选地，所述固化剂优选为非离子型改性胺环氧固化剂；

所述闪锈抑制剂为不含亚硝酸盐的闪锈抑制剂。

第二方面，本发明提供了上述第一方面所述的耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆的制备方法，所述制备方法包括：

(1)将环氧树脂和树脂稀释剂进行搅拌混匀，然后加入分散润湿剂、消泡剂和增稠剂进行搅拌混匀，得到树脂混合物；

(2)向所述树脂混合物中依次加入锌粉、磷铁粉、防沉降剂、玻璃微珠、合成云母、增稠剂，并搅拌混匀，得到成膜组分；

(3)将固化剂和固化稀释剂进行搅拌混匀后，加入闪锈抑制剂进行搅拌混匀，得到固化组分。

优选地，在步骤(1)中，所述搅拌的转速为500～800rpm，时间为10～15min；

在步骤(2)中，所述搅拌的转速为1000～1500rpm，时间为90～95min；且相邻原料的加入时间间隔为15min；

在步骤(3)中，所述固化剂和固化稀释剂的搅拌混匀的转速为500～800rpm，时间为10～15min；所述加入闪锈抑制剂后的搅拌混匀的转速为500～800rpm，时间为20～25min。

更优选地，步骤(1)中加入的增稠剂和步骤(2)中加入的增稠剂的质量之比为1:2。

本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

本发明提供的耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆通过有效激活更多锌粉活性，实现极强的耐盐雾性。通过加入玻璃微珠和合成云母，在大量锌粉之间形成有效间隔层，防止锌粉间的过度接触与团聚，有效激活更多锌粉参加电化学反应，并防止已反应的锌粉形成的钝化层包裹住未反应的锌粉。更多锌粉参与电化学反应后可形成更为致密的钝化结构，有效填补涂膜中的空隙，为基材提供持久防腐保护。同时玻璃微珠主要是成分为SiO₂与Al₂O₃的无机材料，耐酸碱和耐腐蚀性较好，能增加漆膜防腐性。玻璃微珠与合成云母排列紧密，使得涂层形成具有迷宫效应的保护层，有效阻挡潮气及致腐蚀离子接触基材，显著提升耐腐蚀性，但又不会影响锌粉发挥作用。

本发明通过合成云母使得制备生产无需降温设备，生产效率高，生产成本低。合成云母中用氟代替了羟基，氟原子半径较小，电负性较大，Si-F键能较高，同时氟原子相互排斥，形成包围分子链且具有对称分布的氟原子堆，该特殊结构使整个分子成为非极性组织，再加上氟原子的极化率较小，表面能相对较低，与水或醇醚溶剂难以形成氢键，分散过程中能避免粘度变大而放出较多热量，故而生产中无需额外的冷却设备，即便使用聚酰胺蜡作为防沉剂也不会失效，使得工艺简单且生产成本更低，更有利于实现工业化生产和市场推广。同时本专利中的合成云母相对市售的其他云母，耐酸碱性优异，可以提升材料防腐性。合成云母和磷铁粉的联合使用，也能够抑制盐雾试验中的气泡多发现象，改善表面电化学防腐，进一步提高该水性环氧富锌底漆的耐盐雾性能。

本发明的环氧富锌底漆在确保防腐性和综合材料性能的同时，材料成本更低。目前市售的很多环氧富锌底漆选择片状锌粉，因为片状锌粉比表面大，且自身可形成迷宫状结构，防腐性更优，但片状锌粉昂贵，价格是球状锌粉的2-3倍。但本专利中通过对锌粉的有效激活以及采用合成云母、玻璃微珠和磷铁粉等技术手段，有效增加防腐性，使得选用球状锌粉制备的环氧富锌底漆的防腐性与选用片状锌粉制备的环氧富锌底漆的防腐性相同甚至更优。在环氧富锌体系中，锌粉添加量超过60％，所以降低锌粉价格就可大幅度降低材料成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的合成云母的XRD图谱；

图2是本发明对比例1提供的白云母的XRD图谱；

图3是本发明实施例涂膜后的耐盐雾性测试结果图；

图4是本发明对比例涂膜后的耐盐雾性测试结果图；

图5是本发明实施例涂膜后的早期耐水性测试结果图；

图6是本发明对比例涂膜后的早期耐水性测试结果图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆，包括成膜组分和固化组分；其中，成膜组分和固化组分的质量之比为10:(1～1.5)(例如，可以为10:1、10:1.1、10:1.2、10:1.3、10:1.4或10:1.5)；

成膜组分中各原料的质量份数如下：环氧树脂15～20份、分散润湿剂0.5～1.4份、消泡剂0.1～0.3份、防沉降剂0.25～0.7份、增稠剂0.25～0.7份、锌粉60～70份、磷铁粉2～6份、玻璃微珠0.3～2份、合成云母2～6份、树脂稀释剂7～15份；

固化组分中各原料的质量份数如下：固化剂40～50份、固化稀释剂40～50份、闪锈抑制剂0.4～6份。

针对环氧树脂的质量份数来说，15～20份是指15份至20份中的任意值，例如，可以为15份、16份、17份、18份、19份或20份；

针对分散润湿剂的质量份数来说，0.5～1.4份是指0.5份至1.4份中的任意值，例如，可以为0.5份、0.6份、0.8份、1份、1.2份或1.4份；

针对消泡剂的质量份数来说，0.1～0.3份是指0.1份至0.3份中的任意值，例如，可以为0.1份、0.15份、0.2份、0.25份或0.3份；

针对防沉降剂和增稠剂的质量份数来说，0.25～0.7份是指0.25份至0.7份中的任意值，例如，可以为0.25份、0.3份、0.35份、0.4份、0.45份、0.5份、0.55份、0.6份、0.65份或0.7份；

针对锌粉的质量份数来说，60～70份是指60份至70份中的任意值，例如，可以为60份、61份、62份、63份、64份、65份、66份、67份、68份、69份或70份；

针对磷铁粉和合成云母的质量份数来说，2～6份是指2份至6份中的任意值，例如，可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份或6份；

针对玻璃微珠的质量份数来说，0.3～2份是指0.3份至2份中的任意值，例如，可以为0.3份、0.5份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.5份、1.6份、1.8份或2份；

针对树脂稀释剂的质量份数来说，7～15份是指7份至15份中的任意值，例如，可以为7份、8份、9份、10份、12份、13份、14份或15份；

针对固化剂、固化稀释剂的质量份数来说，40～50份是指40份至50份中的任意值，例如，可以为40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份或50份；

针对闪锈抑制剂的质量份数来说，0.4～6份是指0.4份至6份中的任意值，例如，可以为0.4份、0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份或6份。

根据一些优选的实施方式，树脂稀释剂为丙二醇甲醚、乙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物。

根据一些优选的实施方式，树脂稀释剂中各原料的质量分数如下：丙二醇甲醚4～8份(例如，可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份或8份)、乙二醇丁醚4～8份(例如，可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份或8份)和丙二醇甲醚醋酸酯1～4份(例如，可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份或4份)。

根据一些优选的实施方式，固化稀释剂为丙二醇甲醚、乙二醇丁醚和二丙二醇正丁醚的混合物。

根据一些优选的实施方式，固化稀释剂中各原料的质量分数如下：丙二醇甲醚4～8份(例如，可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份或8份)、乙二醇丁醚4～8份(例如，可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份或8份)和二丙二醇正丁醚1～4份(例如，可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份或4份)。

在本发明中，丙二醇甲醚对人体的毒性较低，且没有强刺激性气味，溶解性能优异，且具有适当的挥发速率和反应活性；乙二醇丁醚表面张力低，相容性好，粘度也较低，其挥发速率与固化速率相对匹配，且溶解能力优异；丙二醇甲醚醋酸酯用于溶剂型的涂料中，调节稀释剂体系的挥发速率，能发挥最佳的性能；二丙二醇正丁醚，与涂料的结合能力优异，有利于该水性环氧富锌底漆的成膜。经实验证实，树脂稀释剂和固化稀释剂均按照上述配比混合得到，以气味较小的丙二醇甲醚、乙二醇丁醚做为主要稀释剂，以丙二醇甲醚醋酸酯作为成膜组分的辅助溶剂用于分散，以二丙二醇正丁醚作为固化组分的辅助溶剂用于提高固化剂与成膜组分的结合性能，使得制备的该水性环氧富锌底漆不仅毒性较低，且增强了该水性环氧富锌底漆的成膜效率和成膜稳定性。

根据一些优选的实施方式，环氧树脂的固含量不低于75％(例如，可以为75％、76％、78％、80％、85％或90％等)，粘度为2000～5000cP(例如，可以为2000cP、2200cP、2500cP、3000cP、3500cP、4000cP、4500cP、4800cP或5000cP)，环氧当量为650～700(例如，可以为650、660、670、680、690或700)。

根据一些更优选的实施方式，环氧树脂的含水率低于0.2％(例如，可以为0.15％、0.1％、0.05％等)。

在本发明中，采用的环氧树脂为非离子水性环氧树脂，其pH为7.5～8.5，使得整个水性环氧富锌底漆体系的pH值为8.0左右，有利于锌粉的存储稳定。同时，由于锌粉含量高于环氧树脂含量，为了保证锌粉均匀分散在环氧树脂中，所以树脂粘度不宜过大。经实验证实，当环氧树脂的粘度高于5000cP时，锌粉难以均匀分散在环氧树脂中；当环氧树脂的粘度低于2000cP时，所得到的耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆成膜后的脆性较大，进而影响涂膜后的防腐性能。

由于环氧当量越高，分子量越大，柔韧性越好；环氧当量越低硬度和交联密度越强，而且环氧当量低的适用期较短，环氧当量高的适用期长，因此为了使成膜组分适用期较长并兼顾较优的性能，本发明选择环氧当量为650～700的环氧树脂。此外，由于环氧树脂需要承载大量的锌粉，为了避免活泼的锌粉与水在储存过程中发生反应，所以环氧树脂要严格除水，限定其含水率低于0.2％。

根据一些优选的实施方式，分散润湿剂为含有环氧基、醚键、羟基嵌段和苯环的非离子聚合物；

消泡剂为有机硅衍生物、改性矿物油、聚醚衍生物中的至少一种；

防沉降剂为气相二氧化硅、聚酰胺蜡、有机膨润土中的至少一种。

需要说明的是，至少一种即为任意一种或任意几种以任意比例混合的混合物。

具体地，消泡剂包括但不限于迪高TEGO Foamex 810消泡剂，上海荟研新材料有限公司HY-810水性消泡剂。

在本发明中，所使用的分散润湿剂中含有羟基与苯环结构，对于有机和无机的颜填料均具有较强的结合能力，有利于成膜组分及耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆的长期稳定。同时，该分散润湿剂中环氧基与固化剂反应成为成膜物质的一部分，提高耐水性和湿膜强度，同时分子结构中的醚键和羟基，配合与固化剂固化后所生成的醚键和羟基都是强极性基团，这些基团可以使环氧树脂分子与基材，特别是金属基材表面之间产生很强的粘结力，进而有利于该水性环氧富锌底漆稳定地附着在金属基材表面，更好地提供防腐效果。

在本发明中，消泡剂一方面可以消除体系已有或已经产生气泡，另一方面能够抑制后期原料加入过程中以及搅拌过程中再次产生气泡。

根据一些更优选的实施方式，气相二氧化硅为亲水性的，比表面积为100～200m²/g(例如，可以为100m²/g、120m²/g、150m²/g、180m²/g或200m²/g)。

根据一些优选的实施方式，增稠剂为有机膨润土、有机蒙脱土、凹凸棒土中的至少一种。

需要说明的是，在本发明中，优先选择价格便宜的有机膨润土，一方面用作防沉降剂，另一方面则用作增稠剂，能够同时满足粘度更大，喷涂施工厚度的要求。

根据一些优选的实施方式，锌粉的目数为600～1000目(例如，可以为600目、650目、700目、750目、800目、850目、900目、950目或1000目)。

根据一些更优选的实施方式，锌粉为球状。

在本发明中，锌粉可以为片状的或球状的，但由于片状锌粉价格较为昂贵，且比表面积大，分散时容易放热，因此优选为价格较低的球状锌粉。其中球状锌粉的目数为600～1000目，以避免其目数小于600目时，出现上述配方量所采用的防沉降剂无法托住该锌粉的情况，还需额外加入防沉降材料，进一步增加该水性环氧富锌底漆的制备成本；若选择的锌粉目数大于1000目，不仅制备成本极高，而且目数越高的锌粉，涂料中颜料的体积浓度(PVC)越大，树脂无法有效包覆填料，导致防腐能力下降。

根据一些优选的实施方式，合成云母为氟金云母。

需要说明的是，在本发明中，合成云母是以电熔电熔镁砂、石英粉、氟硅酸钾、氧化铝粉和碳酸钾为主要原料，通过引入氢氧化铈作为澄清剂，将上述材料进行充分研磨，混合均匀后，将得到的混合粉体在硅钼棒电阻炉中加热到约1500℃以上，快速熔制为玻璃液，将玻璃液倒在铜板上急冷，并在450～600℃(例如，可以为450℃、500℃、550℃或600℃)退火；然后再将退火后的玻璃加热至700℃保温1～2h，以及在1000℃保温2h，即可制得成分为KMg₃(Al-Si₃O₁₀)F₂主晶相的微晶玻璃，通过将其粉碎至600目，即可得本发明所采用的合成云母。

在本发明中，合成云母(主要成分KMg₃(Al-Si₃O₁₀)F₂)相比普通白云母(主要成分KA1₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂)吸油率较低，在邻苯二甲二甲酸酯吸油率低于85％，少量树脂即可实现包覆；而且其在5％硫酸浸泡环境下，并无气泡产生，耐酸性好。

在本发明中，通过将合成云母和磷铁粉联合使用，能够抑制盐雾试验中的气泡多发现象，改善表面电化学防腐，进一步提高本发明的水性环氧富锌底漆的耐盐雾性能。同时，合成云母中用氟代替了羟基，氟原子半径较小，电负性较大，Si-F键能较高，同时氟原子相互排斥，形成包围分子链且具有对称分布的氟原子堆，该特殊结构使整个分子成为非极性组织，再加上氟原子的极化率较小，表面能相对较低，与水或醇醚溶剂难以形成氢键，分散过程中能避免粘度变大而放出较多热量，故而无需额外的冷却设备，进一步降低了生产成本。若采用常见的白云母或金云母，由于羟基为其包含的典型极性基团，表面能大，与水或是醇醚溶剂形成氢键，分散过程中导致粘度变大进而放出较多热量，需要循环水冷却设备才可大规模生产。

根据一些优选的实施方式，磷铁粉的吸油值低于21g/100g(例如，可以为20g/100g、19g/100g、18g/100g、17g/100g、16g/100g或15g/100g等)，目数为600～1000目(例如，可以为600目、650目、700目、750目、800目、850目、900目、950目或1000目)。

根据一些更优选的实施方式，磷铁粉为防锈磷铁粉。

在本发明中，所采用的磷铁粉不仅具有较低的吸油值，能降低环氧树脂的用量，保证锌粉的高含量，还能进一步实现防锈。

根据一些优选的实施方式，玻璃微珠的粒径为60～65μm(例如，可以为60μm、61μm、62μm、63μm、64μm或65μm)，漂浮率≥92％(例如，可以为92％、92.5％、93％、93.5％、94％等)。

需要说明的是，玻璃微珠的粒径为平均粒径。

根据一些更优选的实施方式，玻璃微珠为亲油疏水型。

在本发明中，选用空心的玻璃微珠，能降低耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆的密度，进而使同等密度的水性环氧富锌底漆成膜后更厚一些。经实验证实，当成膜组分中玻璃微珠的用量过低时，玻璃微珠则无法发挥其性能；然而若用量过高，导致涂料PVC变大，这就无可避免的会增大体系粘度还会增大放热量，因此选自玻璃微珠的用量为0.3～2份。

根据一些优选的实施方式，固化剂优选为非离子型改性胺环氧固化剂；

闪锈抑制剂为不含亚硝酸盐的闪锈抑制剂。

闪锈抑制剂包括但不限于炔醇基金属防闪锈抑制剂、羧酸铵盐类物质、有机锌螯合物，本申请选用的闪锈抑制剂不会对水性环氧富锌底漆的长效耐盐雾、防腐性能产生不良影响。

本发明还提供了耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆的制备方法，制备方法包括：

(1)将环氧树脂和树脂稀释剂进行搅拌混匀，然后加入分散润湿剂、消泡剂和增稠剂进行搅拌混匀，得到树脂混合物；

(2)向树脂混合物中依次加入锌粉、磷铁粉、防沉降剂、玻璃微珠、合成云母、增稠剂，并搅拌混匀，得到成膜组分；

(3)将固化剂和固化稀释剂进行搅拌混匀后，加入闪锈抑制剂进行搅拌混匀，得到固化组分。

需要说明的是，在进行步骤(1)之前，需要将先固化稀释剂和树脂稀释剂分别混合均匀。

根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中，搅拌的转速为500～800rpm(例如，可以为500rpm、600rpm、700rpm或800rpm)，时间为10～15min(例如，可以为10min、12min、14min或15min)。

根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，搅拌的转速为1000～1500rpm(例如，可以为1000rpm、1200rpm、1400rpm或1500rpm)，时间为90～95min(例如，可以为90min、92min、94min或95min)；且相邻原料的加入时间间隔为15min。

具体地，在步骤(2)中，向树脂混合物中依次加入锌粉、磷铁粉、防沉降剂、玻璃微珠、合成云母、增稠剂并搅拌混匀，每加入一种原料均搅拌混匀15min再加入另一种原料，所有原料全部加入后，再继续搅拌混匀30～35min(例如，可以为30min、32min、34min或35min)，然后将混匀的物料加入120目级筛网过滤器中进行过滤，进行物料灌装，以得到成膜组分。

根据一些更优选的实施方式，步骤(1)中加入的增稠剂和步骤(2)中加入的增稠剂的质量之比为1:2。

根据一些优选的实施方式，在步骤(3)中，固化剂和固化稀释剂的搅拌混匀的转速为500～800rpm(例如，可以为500rpm、600rpm、700rpm或800rpm)，时间为10～15min(例如，可以为10min、12min、14min或15min)；加入闪锈抑制剂后的搅拌混匀的转速为500～800rpm(例如，可以为500rpm、600rpm、700rpm或800rpm)，时间为20～25min(例如，可以为20min、22min、24min或25min)。

为了更加清楚地说明本发明的技术方案及优点，下面通过几个实施例对一种耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆及其制备方法进行详细说明。

以下实施例中，环氧树脂为市售环氧当量为650～700环氧富锌专用树脂；

分散润湿剂其分子结构为：

消泡剂为购自天津赫普菲乐新材料有限公司的FOAMIC021消泡剂；

防沉降剂为有机膨润土和气相二氧化硅，气相二氧化硅购自赢创德固赛白炭黑AEROSIL 200，比表面积为200m²/g；

实施例1至8以及对比例1至4所采用的锌粉为购自湖南新威凌新材料有限公司的800目锌粉；

鳞铁粉为购自汇金集团的PF908复合防锈磷铁粉；

合成云母采用如下方法制备得到：需以电熔电熔镁砂、石英粉、氟硅酸钾、氧化铝粉和碳酸钾为主要原料，通过引入氢氧化铈作为澄清剂，将上述材料进行充分研磨，混合均匀后，将得到的混合粉体在硅钼棒电阻炉中加热到约1500℃以上，快速熔制为玻璃液，将玻璃液倒在铜板上急冷，并在500℃退火；然后再将退火后的玻璃加热至700℃保温2h，以及在1000℃保温2h，即可制得成分为KMg₃(Al-Si₃O₁₀)F₂主晶相的微晶玻璃，通过将其粉碎至600目，即可得合成云母；

固化剂为对应市售环氧当量为650～700环氧富锌专用树脂的专用固化剂；

闪锈抑制剂为购自辛集市久木化工科技有限公司的898高效闪锈抑制剂；其余原料均为常用市售产品。

实施例1

耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆包括成膜组分和固化组分；其中，成膜组分和固化组分的质量之比为9:1；

成膜组分中各原料的质量份数如下：环氧树脂15份、分散润湿剂0.8份、消泡剂0.3份、气相二氧化硅0.3份、有机膨润土0.9份、锌粉60份、磷铁粉3份、玻璃微珠0.3份、合成云母2份、树脂稀释剂9.5份；

其中，树脂稀释剂中包括丙二醇甲醚4份、乙二醇丁醚4份和丙二醇甲醚醋酸酯1.5份；

固化组分中各原料的质量份数如下：固化剂50份、固化稀释剂49.2份、闪锈抑制剂0.8份；

其中，固化稀释剂中包括丙二醇甲醚20.72份、乙二醇丁醚20.72份和二丙二醇正丁醚7.76份。

耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆的制备方法包括：

(1)将环氧树脂和树脂稀释剂于500rpm的转速下进行搅拌混匀15min，然后加入分散润湿剂、消泡剂和增稠剂(0.3份有机膨润土)继续于500rpm的转速下搅拌混匀15min，得到树脂混合物；

(2)在搅拌状态下继续向树脂混合物中依次加入锌粉、磷铁粉、防沉降剂(气相二氧化硅0.3份和有机膨润土0.3份)、玻璃微珠、合成云母、增稠剂(0.3份有机膨润土)，每次投料间隔15min，待投料完成后提速至1000rpm转速下搅拌混匀35min，然后将混匀的物料加入120目级筛网过滤器中进行过滤，进行物料灌装，得到成膜组分；

其中，步骤(1)中加入的增稠剂和步骤(2)中加入的增稠剂的质量之比为1:1；

(3)将固化剂和固化稀释剂于500rpm的转速下搅拌混匀15min后，边搅拌边缓慢加入闪锈抑制剂并搅拌混匀25min，待均一后过滤灌装，得到固化组分。

实施例2

耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆包括成膜组分和固化组分；其中，成膜组分和固化组分的质量之比为10:1；

成膜组分中各原料的质量份数如下：环氧树脂17.5份、分散润湿剂0.9份、消泡剂0.3份、气相二氧化硅0.3份、有机膨润土0.8份、锌粉65份、磷铁粉3份、玻璃微珠0.3份、合成云母2份、树脂稀释剂9.5份；

其中，树脂稀释剂中包括丙二醇甲醚4份、乙二醇丁醚4份和丙二醇甲醚醋酸酯1.5份；

固化组分中各原料的质量份数如下：固化剂50份、固化稀释剂49.2份、闪锈抑制剂0.8份；

其中，固化稀释剂中包括丙二醇甲醚20.72份、乙二醇丁醚20.72份和二丙二醇正丁醚7.76份。

实施例2与实施例1的制备方法相同。

实施例3

耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆包括成膜组分和固化组分；其中，成膜组分和固化组分的质量之比为10:1；

成膜组分中各原料的质量份数如下：环氧树脂20份、分散润湿剂0.9份、消泡剂0.3份、气相二氧化硅0.3份、有机膨润土0.8份、锌粉65份、磷铁粉3份、玻璃微珠0.3份、合成云母2份、树脂稀释剂9.5份；

其中，树脂稀释剂中包括丙二醇甲醚4份、乙二醇丁醚4份和丙二醇甲醚醋酸酯1.5份；

固化组分中各原料的质量份数如下：固化剂50份、固化稀释剂49.2份、闪锈抑制剂0.8份；

其中，固化稀释剂中包括丙二醇甲醚20.72份、乙二醇丁醚20.72份和二丙二醇正丁醚7.76份。

实施例3与实施例1的制备方法相同。

实施例4

耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆包括成膜组分和固化组分；其中，成膜组分和固化组分的质量之比为9:1；

成膜组分中各原料的质量份数如下：环氧树脂15份、分散润湿剂0.9份、消泡剂0.3份、气相二氧化硅0.3份、有机膨润土0.9份、锌粉70份、磷铁粉3份、玻璃微珠0.3份、合成云母2份、树脂稀释剂9.5份；

其中，树脂稀释剂中包括丙二醇甲醚4份、乙二醇丁醚4份和丙二醇甲醚醋酸酯1.5份；

固化组分中各原料的质量份数如下：固化剂50份、固化稀释剂49.2份、闪锈抑制剂0.8份；

其中，固化稀释剂中包括丙二醇甲醚20.72份、乙二醇丁醚20.72份和二丙二醇正丁醚7.76份。

实施例4与实施例1的制备方法相同。

实施例5

耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆包括成膜组分和固化组分；其中，成膜组分和固化组分的质量之比为9:1；

成膜组分中各原料的质量份数如下：环氧树脂17.5份、分散润湿剂0.9份、消泡剂0.3份、气相二氧化硅0.3份、有机膨润土0.8份、锌粉70份、磷铁粉3份、玻璃微珠0.3份、合成云母2份、树脂稀释剂8份；

其中，树脂稀释剂中包括丙二醇甲醚3.37份、乙二醇丁醚3.37份和丙二醇甲醚醋酸酯1.26份；

固化组分中各原料的质量份数如下：固化剂50份、固化稀释剂49.2份、闪锈抑制剂0.8份；

其中，固化稀释剂中包括丙二醇甲醚20.72份、乙二醇丁醚20.72份和二丙二醇正丁醚7.76份。

实施例5与实施例1的制备方法相同。

实施例6

实施例6与实施例3基本相同，其区别之处在于：

成膜组分和固化组分的质量之比为10:1.5。

实施例7

实施例7与实施例3基本相同，其区别之处在于：有机膨润土和树脂稀释剂的用量不同；

成膜组分中各原料的质量份数如下：环氧树脂15份、分散润湿剂0.8份、消泡剂0.3份、气相二氧化硅0.3份、有机膨润土0.6份、锌粉60份、磷铁粉3份、玻璃微珠0.3份、合成云母2份、树脂稀释剂7份；

其中，树脂稀释剂中包括丙二醇甲醚2.94份、乙二醇丁醚2.94份和丙二醇甲醚醋酸酯1.12份；

固化组分中各原料的质量份数如下：固化剂50份、固化稀释剂44份、闪锈抑制剂6份；

其中，固化稀释剂中包括丙二醇甲醚18.5份、乙二醇丁醚18.5份和二丙二醇正丁醚7份。

实施例8

实施例8与实施例3基本相同，其区别之处在于：防沉剂气相二氧化硅和树脂稀释剂的用量不同；

成膜组分中各原料的质量份数如下：环氧树脂15份、分散润湿剂0.8份、消泡剂0.3份、气相二氧化硅0.5份、有机膨润土0.9份、锌粉60份、磷铁粉3份、玻璃微珠0.3份、合成云母2份、树脂稀释剂15份；

其中，树脂稀释剂中包括丙二醇甲醚6.32份、乙二醇丁醚6.32份和丙二醇甲醚醋酸酯2.36份；

固化组分中各原料的质量份数如下：固化剂50份、固化稀释剂47份、闪锈抑制剂3份；

其中，固化稀释剂中包括丙二醇甲醚19.8份、乙二醇丁醚19.8份和二丙二醇正丁醚7.4份。

实施例9

实施例9与实施例3基本相同，其区别之处在于：锌粉的粒径为600目。

实施例10

实施例10与实施例3基本相同，其区别之处在于：锌粉的粒径为1000目。

实施例11

实施例11与实施例3基本相同，其区别之处在于：锌粉采用片状锌粉。

对比例1

对比例1与实施例1基本相同，其区别之处在于：采用白云母代替合成云母。

对比例2

对比例2与实施例1基本相同，其区别之处在于：未加入玻璃微珠。

对比例3

对比例3与实施例1基本相同，其区别之处在于：采用体积比为2:2:1的丙二醇、丁醇和环己酮作为稀释剂。

对比例4

对比例4与实施例1基本相同，其区别之处在于：采用白云母代替合成云母，且未采用磷铁粉。

对本发明实施例所制备的合成云母进行XRD测试，其XRD图谱如图1所示。

将实施例1至11以及对比例1至4得到的成膜组分和固化组分按照上述质量比均匀后，根据HG/T3668-2020进行涂装养护及测试，检测结果如表1所示。

表1

需要说明的是，HG/T3668-2020中规定了表1中对应项目的技术指标分别为：适用期(2h或商定)的技术指标为通过，其中，实施例1至10的适用期均不小于4h；涂膜外观的技术指标为标准；24h闪锈抑制性的技术指标为正常；24h内早期耐水性的技术指标为无异常；附着力的技术指标为≥6MPa；耐盐雾性的技术指标为规定测试时间内划痕处单向腐蚀蔓延≤2.0mm，未划痕区不生锈、不开裂、不剥落，允许起泡1(S3)小于0.5mm的泡，该测试时间为不低于600h。

综上表1所述，本发明制备的双组分水性环氧富锌底漆具有优异的防锈、防腐蚀性、耐盐雾性能，耐盐雾性不低于1600h，最高可达2504h，使其可应用于海上作业平台，集装箱，风力发电，石化等领域。且与基材附着力极强，漆膜附着力高，大于6MPa，涂膜致密性强，且制备生产无需降温设备，制备所采用的原料的成本都较低，且易获得。通过选择最常规目数的球状锌粉，通过常规的原材料的改性与合理组合，使该水性环氧富锌底漆可以通过HG/T3668-2020的检测标准，且耐盐雾性性远超标准规定，并可实现产业化生产，具有市场可推广性。

具体地，由图1和图2可以看出，合成云母与白云母的XRD谱图存在不同，其对应的实施例1与对比例1的成膜后的防锈、防腐蚀性和耐盐雾性也均不同；而且，对比例1至对比例3的漆膜附着力均未达到附着力的技术指标，同时对比例1至4的耐盐雾性也远低于实施例1的耐盐雾性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (10)

1.一种耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆，其特征在于，所述耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆包括成膜组分和固化组分；其中，所述成膜组分和所述固化组分的质量之比为10:(1～1.5)；

所述成膜组分中各原料的质量份数如下：环氧树脂15～20份、分散润湿剂0.5～1.4份、消泡剂0.1～0.3份、防沉降剂0.25～0.7份、增稠剂0.25～0.7份、锌粉60～70份、磷铁粉2～6份、玻璃微珠0.3～2份、合成云母2～6份、树脂稀释剂7～15份；

所述固化组分中各原料的质量份数如下：固化剂40～50份、固化稀释剂40～50份、闪锈抑制剂0.4～6份。

2.根据权利要求1所述的耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆，其特征在于：

所述树脂稀释剂为丙二醇甲醚、乙二醇丁醚和丙二醇甲醚醋酸酯的混合物；和/或

所述固化稀释剂为丙二醇甲醚、乙二醇丁醚和二丙二醇正丁醚的混合物。

3.根据权利要求2所述的耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆，其特征在于：

所述树脂稀释剂中各原料的质量分数如下：丙二醇甲醚4～8份、乙二醇丁醚4～8份和丙二醇甲醚醋酸酯1～4份；和/或

所述固化稀释剂中各原料的质量分数如下：丙二醇甲醚4～8份、乙二醇丁醚4～8份和二丙二醇正丁醚1～4份。

4.根据权利要求1中所述的耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆，其特征在于：

所述环氧树脂的固含量不低于75％，粘度为2000～5000cP，环氧当量为650～700；优选地，所述环氧树脂的含水率低于0.2％。

5.根据权利要求1中所述的耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆，其特征在于：

所述分散润湿剂为含有环氧基、醚键、羟基嵌段和苯环的非离子聚合物；

所述消泡剂为有机硅衍生物、改性矿物油、聚醚衍生物中的至少一种；

所述防沉降剂为气相二氧化硅、聚酰胺蜡、有机膨润土中的至少一种；优选地，所述气相二氧化硅为亲水性的，比表面积为100～200m²/g；和/或

所述增稠剂为有机膨润土、有机蒙脱土、凹凸棒土中的至少一种。

6.根据权利要求1中所述的耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆，其特征在于：

所述锌粉的目数为600～1000目，优选地，所述锌粉为球状；

所述合成云母为氟金云母。

7.根据权利要求1所述的耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆，其特征在于：

所述磷铁粉的吸油值低于21g/100g，目数为600～1000目；优选为防锈磷铁粉；和/或

所述玻璃微珠的粒径为60～65μm，漂浮率≥92％；优选地，所述玻璃微珠为亲油疏水型。

8.根据权利要求1至7中任一所述的耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆，其特征在于：

所述固化剂优选为非离子型改性胺环氧固化剂；

所述闪锈抑制剂为不含亚硝酸盐的闪锈抑制剂。

9.一种基于权利要求1至8中任一所述的耐盐雾的双组分水性环氧富锌底漆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

(1)将环氧树脂和树脂稀释剂进行搅拌混匀，然后加入分散润湿剂、消泡剂和增稠剂进行搅拌混匀，得到树脂混合物；

(2)向所述树脂混合物中依次加入锌粉、磷铁粉、防沉降剂、玻璃微珠、合成云母、增稠剂，并搅拌混匀，得到成膜组分；

(3)将固化剂和固化稀释剂进行搅拌混匀后，加入闪锈抑制剂进行搅拌混匀，得到固化组分。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：

在步骤(1)中，所述搅拌的转速为500～800rpm，时间为10～15min；

在步骤(2)中，所述搅拌的转速为1000～1500rpm，时间为90～95min；

且相邻原料的加入时间间隔为15min；

在步骤(3)中，所述固化剂和固化稀释剂的搅拌混匀的转速为500～800rpm，时间为10～15min；所述加入闪锈抑制剂后的搅拌混匀的转速为500～800rpm，时间为20～25min；

优选地，步骤(1)中加入的增稠剂和步骤(2)中加入的增稠剂的质量之比为1:1。

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