CN116396661A - 一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆及其制备方法，环氧富锌底漆包括A组分和B组分；A组分配方如下：液体环氧树脂7~10份、固体环氧树脂10~15份、分散剂0.1~0.3份、防沉降剂1‑3份、增稠剂0.5~1份、树脂稀释剂10~14份、防锈颜料65~75份、有机溶剂3~5份；B组分配方如下：固化剂40~50份、固化稀释剂40~50份、硅烷偶联剂0.5~3份；防锈颜料包括纳米无机磷酸盐、聚吡咯纳米片、锌粉、磷铁微粉、三聚磷酸铝、改性磷酸锌。本发明的耐盐雾的双组分环氧富锌底漆中加入纳米无机磷酸盐、聚吡咯纳米片在涂层中具有协同效应，增强涂层的机械性能和耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆及其制备方法。
背景技术
环富锌底漆是一种主要应用于海洋工程、船舶、桥梁、冶金、电力、石化等领域的特种涂料，通常以环氧树脂为成膜物质和胺或改性胺加成物为固化剂，添加超细的锌粉，以及助剂和溶剂，涂覆在钢铁基材表面，起到牺牲阳极而保护阴极的钢铁基材免于被腐蚀，因为锌比铁活泼，发生电化学还原氧化反应时，在阳极区Zn失去电子变成Zn2+离子，锌粉被消耗而腐蚀，在阴极区二价Fe2+得电子被还原成Fe，从而阴极被得到防腐蚀的保护。
由于环氧富锌底漆中含有大量的锌粉，存在以下弊端：（1）在漆膜成膜过程中会放热，需增加降温设备保持环氧富锌底漆体系的稳定性，增加了生产设备成本；（2）漆膜成膜后，存在很多孔隙，而一次性涂覆的膜厚过大时，容易产生开裂的现象；（3）锌粉价格贵，且比较活泼，安全性低，在使用过程中会增加原料成本以及存在不可避免的安全问题；（4）在底漆应用过程中，伴随着锌粉的消耗，产生的大量水溶性的Zn2+，会导致渗透压的增加，极其容易引起底材的生锈和起泡，因此它的长久防腐蚀性的保护作用受到了限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆，具有附着力突出、耐盐雾性能优异。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆，包括重量比（15~20）：（1~1.5）的A组分和B组分；
所述A组分中各原料的重量份数如下：液体环氧树脂7~10份、固体环氧树脂10~15份、分散剂0.1~0.3份、防沉降剂1-3份、增稠剂0.5~1份、树脂稀释剂10~14份、防锈颜料65~75份、有机溶剂3~5份；
所述B组分各原料的重量份数如下：固化剂40~50份、固化稀释剂40~50份、硅烷偶联剂0.5~3份；
其中，所述防锈颜料为质量比为2~3:2~3:20~40:2~5:2~5:2~5的纳米无机磷酸盐、聚吡咯纳米片、锌粉、磷铁微粉、三聚磷酸铝、改性磷酸锌。
优选的，所述纳米磷酸盐的通式为LiMPO4，其中，M 为Co、Ni、Mg、Fe中的一种。
优选的，所述分散剂为改性聚氨酯高分子分散剂。
优选的，所述防沉降剂为锂基膨润土，所述增稠剂为锂基蒙脱土。
优选的，所述树脂稀释剂为重量比为1~2:3~8: 3~8的丁基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇缩水甘油醚的混合物；所述有机溶剂为醇类溶剂、芳烃溶剂、酮类溶剂中一种或几种。
优选的，所述聚吡咯纳米片由以下制备方法制备得到：将吡咯、聚乙烯吡咯烷酮以及氯化钠加入乙醇中，加热搅拌至乙醇完全挥发，再加入铁盐溶液，加热搅拌，得到聚吡咯纳米片。
优选的，所述固化剂为质量比为2~3:1~2的聚酰胺固化剂和改性胺固化剂。
优选的，所述固化稀释剂为重量比为1~2:1~2:0.5~1:0.5~1的二甲苯、异丙醇、丙二醇甲醚和二丙二醇甲醚的混合物。
优选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三已氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
本发明的另一目的是提供一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆的制备方法，包括以下步骤：
A组分的制备包括：
S1、将液体环氧树脂、固体环氧树脂、分散剂、防沉降剂、增稠剂、树脂稀释剂、防锈颜料、有机溶剂，混合搅拌均匀后，进行研磨，得到浆料；
S2、将防锈颜料加入到S1所制备的浆料中，混合搅拌均匀，后过滤，得到A组分；
所述组分B的制备包括：将所述组分B的制备原料混合搅拌均匀，而后过滤，得到B组分；
将所制备的A组分与所制备的B组分按比例混合均匀，得到环氧富锌底漆。
本发明的又一目的是提供一种涂膜，所述涂膜由上述耐盐雾的双组分环氧富锌底漆在基板表面涂覆固化而成。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明采用具有良好的导电性的聚吡咯，特别是采用含大量掺杂铁盐的片状聚合物纳米片，一方面降低了富锌涂料中锌粉用量，从而避免富锌底漆中锌含量过高，造成富锌涂料韧性、附着力的降低、涂层多孔；另一方面能阻止氧化剂通过涂层到达金属表面，使底层涂层更加致密，提升防腐蚀性能，改善耐盐雾性能。
（2）本发明的防沉降剂为锂基膨润土，增稠剂为锂基蒙脱土，两者的加入具有协同增效作用，可以使底漆粘度增大并在基料粒子表面形成溶剂化薄膜及立体网络结构以支撑和阻止颗粒下沉，改善底层涂层的致密性，即使在涂料厚涂时也不会体积收缩而开裂。
（3）纳米磷酸盐具有导电性、化学稳定性，本发明将其加入到底漆中，可作为锌的辅助阳极，此外，纳米磷酸盐与聚吡咯纳米片在涂层中具有协同效应，增强涂层的机械性能和耐腐蚀性能。
附图说明
图1为本发明实施例1以及对比例1-4底漆经CASS实验后漆膜的表面外观图。
其中，（a）为本发明实施例1底漆经CASS实验后漆膜的表面外观图；
（b）为本发明对比例1底漆经CASS实验后漆膜的表面外观图；
（c）为本发明对比例2底漆经CASS实验后漆膜的表面外观图；
（d）为本发明对比例3底漆经CASS实验后漆膜的表面外观图；
（e）为本发明对比例4底漆经CASS实验后漆膜的表面外观图。
实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆，包括重量比20：1.5的A组分和B组分；
所述A组分中各原料的重量份数如下：液体环氧树脂（来源于国都化工有限公司）10份、固体环氧树脂（来源于国都化工有限公司）13份、EFKA4010分散剂0.3份、锂基膨润土3份、锂基蒙脱土0.5份、树脂稀释剂14份、防锈颜料75份、正丁醇5份；其中，树脂稀释剂为重量比为2:7:7的丁基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇缩水甘油醚的混合物，防锈颜料为质量比为3: 3:35: 5:3: 5的纳米LiMgPO4、聚吡咯纳米片、锌粉（规格为500目，平均粒径5-7μm，最大粒径≤30μm的球状锌粉）、磷铁微粉（来源于河南颍川新材料股份有限公司）、三聚磷酸铝（来源于河南颍川新材料股份有限公司）、改性磷酸锌（来源于河南颍川新材料股份有限公司），聚吡咯纳米片由以下制备方法制备得到：将5.6g吡咯、1.1g聚乙烯吡咯烷酮、22g氯化钠加入60mL乙醇中，加热至70℃搅拌60min至乙醇完全挥发，再加入0.3g/mL氯化铁溶液，80℃加热搅拌60min，得到聚吡咯纳米片。
所述B组分各原料的重量份数如下：固化剂45份、固化稀释剂48份、OFS-6040硅烷偶联剂2份；其中，固化剂为质量比为2:1的聚酰胺固化剂（351A，美国空气化学公司）和改性胺固化剂（Ancamine 2422，美国空气化学公司），固化稀释剂为重量比为2: 2: 1: 1的二甲苯、异丙醇、丙二醇甲醚和二丙二醇甲醚的混合物。
一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆的制备方法，包括以下步骤：
A组分的制备包括：
S1、将液体环氧树脂、固体环氧树脂、分散剂、防沉降剂、增稠剂、树脂稀释剂、防锈颜料、有机溶剂，在1500r/min转速下充分搅拌20min，以使各原料充分混匀，得到混合料，后将混合料用泵打入砂磨机中进行研磨，研磨至细度＜100μm，得到浆料；
S2、将防锈颜料加入到S1所制备的浆料中，在1000r/min转速下充分搅拌30min，搅拌均匀，经120目滤网过滤，得到A组分；
所述组分B的制备包括：将所述组分B的制备原料在1200r/min转速下充分搅拌30min，搅拌均匀，而后120目滤网过滤，得到B组分；
将所制备的A组分与所制备的B组分按比例混合均匀，得到环氧富锌底漆。
实施例2
一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆及其制备方法，包括重量比18：1.2的A组分和B组分；
所述A组分中各原料的重量份数如下：液体环氧树脂（来源于国都化工有限公司）8份、固体环氧树脂（来源于国都化工有限公司）12份、EFKA4010分散剂0.2份、锂基膨润土2份、锂基蒙脱土1份、树脂稀释剂12份、防锈颜料70份、正丁醇4份；其中，树脂稀释剂为重量比为2:5:5的丁基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇缩水甘油醚的混合物，防锈颜料为质量比为3:2:40:5:3:3的纳米LiFePO4、聚吡咯纳米片、锌粉（规格为500目，平均粒径5-7μm，最大粒径≤30μm的球状锌粉）、磷铁微粉（来源于河南颍川新材料股份有限公司）、三聚磷酸铝（来源于河南颍川新材料股份有限公司）、改性磷酸锌（来源于河南颍川新材料股份有限公司），聚吡咯纳米片由以下制备方法制备得到：将5.6g吡咯、1.1g聚乙烯吡咯烷酮、22g氯化钠加入60mL乙醇中，加热至70℃搅拌60min至乙醇完全挥发，再加入0.3g/mL氯化铁溶液，80℃加热搅拌60min，得到聚吡咯纳米片。
所述B组分各原料的重量份数如下：固化剂50份、固化稀释剂50份、OFS-6040硅烷偶联剂2份；其中，固化剂为质量比为3:2的聚酰胺固化剂（351A，美国空气化学公司）和改性胺固化剂（Ancamine 2422，美国空气化学公司），固化稀释剂为重量比为1:2: 1: 1的二甲苯、异丙醇、丙二醇甲醚和二丙二醇甲醚的混合物。
一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆的制备方法，包括以下步骤：
A组分的制备包括：
S1、将液体环氧树脂、固体环氧树脂、分散剂、防沉降剂、增稠剂、树脂稀释剂、防锈颜料、有机溶剂，在1500r/min转速下充分搅拌20min，以使各原料充分混匀，得到混合料，后将混合料用泵打入砂磨机中进行研磨，研磨至细度＜100μm，得到浆料；
S2、将防锈颜料加入到S1所制备的浆料中，在1000r/min转速下充分搅拌30min，搅拌均匀，经120目滤网过滤，得到A组分；
所述组分B的制备包括：将所述组分B的制备原料在1200r/min转速下充分搅拌30min，搅拌均匀，而后120目滤网过滤，得到B组分；
将所制备的A组分与所制备的B组分按比例混合均匀，得到环氧富锌底漆。
实施例3
一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆及其制备方法，包括重量比15：1的A组分和B组分；
所述A组分中各原料的重量份数如下：液体环氧树脂（来源于国都化工有限公司）7份、固体环氧树脂（来源于国都化工有限公司）10份、EFKA4010分散剂0.1份、锂基膨润土1份、锂基蒙脱土0.5份、树脂稀释剂12份、防锈颜料65份、正丁醇3份；其中，树脂稀释剂为重量比为1:8:8的丁基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇缩水甘油醚的混合物，防锈颜料为质量比为3:3:40:2:2:5的纳米LiCoPO44、聚吡咯纳米片、锌粉（规格为500目，平均粒径5-7μm，最大粒径≤30μm的球状锌粉）、磷铁微粉（来源于河南颍川新材料股份有限公司）、三聚磷酸铝（来源于河南颍川新材料股份有限公司）、改性磷酸锌（来源于河南颍川新材料股份有限公司），聚吡咯纳米片由以下制备方法制备得到：将5.6g吡咯、1.1g聚乙烯吡咯烷酮、22g氯化钠加入60mL乙醇中，加热至70℃搅拌60min至乙醇完全挥发，再加入0.3g/mL氯化铁溶液，80℃加热搅拌60min，得到聚吡咯纳米片。
所述B组分各原料的重量份数如下：固化剂40份、固化稀释剂50份、OFS-6040硅烷偶联剂2份；其中，固化剂为质量比为3:2的聚酰胺固化剂（351A，美国空气化学公司）和改性胺固化剂（Ancamine 2422，美国空气化学公司），固化稀释剂为重量比为1:1:1:1的二甲苯、异丙醇、丙二醇甲醚和二丙二醇甲醚的混合物。
一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆的制备方法，包括以下步骤：
A组分的制备包括：
S1、将液体环氧树脂、固体环氧树脂、分散剂、防沉降剂、增稠剂、树脂稀释剂、防锈颜料、有机溶剂，在1500r/min转速下充分搅拌20min，以使各原料充分混匀，得到混合料，后将混合料用泵打入砂磨机中进行研磨，研磨至细度＜100μm，得到浆料；
S2、将防锈颜料加入到S1所制备的浆料中，在1000r/min转速下充分搅拌30min，搅拌均匀，经120目滤网过滤，得到A组分；
所述组分B的制备包括：将所述组分B的制备原料在1200r/min转速下充分搅拌30min，搅拌均匀，而后120目滤网过滤，得到B组分；
将所制备的A组分与所制备的B组分按比例混合均匀，得到环氧富锌底漆。
对比例1
与实施例1相比，其区别仅在于：不加入纳米磷酸盐。
对比例2
与实施例1相比，其区别仅在于：不加入聚吡咯纳米片。
对比例3
与实施例1相比，其区别仅在于：不加入锂基膨润土。
对比例4
与实施例1相比，其区别仅在于：不加入锂基蒙脱土。
性能测试：
将实施例1与对比例1-4所制备的环氧富锌底漆采用刷涂的方法涂覆在马口铁板表面，室温自干，涂膜的厚度为30±3μm，按照《GB/T 10125 人造气氛腐蚀试验》进行CASS试验（铜盐加速醋酸盐雾实验），在50℃±2℃进行96h，观察漆膜表面是否有缺损，其实施例1漆膜表面外观基本无变化，对比例1-4漆膜表面有小泡、斑点、脱落等情况，具体参见图1。
将实施例1-3与对比例1-4所制备的环氧富锌底漆采用刷涂的方法涂覆在马口铁板表面，室温自干，涂膜的厚度为20±3μm，按照《GB/T3668-2009富锌底漆》的规定，分别进行性能测试，所得结果如表1所示。
各性能测试方法具体按如下标准进行：
附着力根据GB5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》进行；
柔韧性根据GB1731-1993《漆膜柔韧性测定法》进行；
耐冲击性根据GB/T1732-1993《漆膜耐冲击性》进行；
耐盐雾性根据GB1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》进行。
表1
将实施例1-3与对比例1-4所制备的环氧富锌底漆采用刷涂的方法涂覆在锈蚀的热轧板底材表面，室温自干，涂膜的厚度为90±10μm，按照《GB/T3668-2009富锌底漆》的规定，分别进行性能测试，所得结果如表2所示。
各性能测试的具体按如下方法进行：
附着力按GB9268-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》进行；
耐盐雾性按GB1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》进行。
表2
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆，其特征在于：包括重量比（15~20）：（1~1.5）的A组分和B组分；
所述A组分中各原料的重量份数如下：液体环氧树脂7~10份、固体环氧树脂10~15份、分散剂0.1~0.3份、防沉降剂1-3份、增稠剂0.5~1份、树脂稀释剂10~14份、防锈颜料65~75份、有机溶剂3~5份；
所述B组分各原料的重量份数如下：固化剂40~50份、固化稀释剂40~50份、硅烷偶联剂0.5~3份；
其中，所述防锈颜料为质量比为2~3:2~3:20~40:2~5:2~5:2~5的纳米无机磷酸盐、聚吡咯纳米片、锌粉、磷铁微粉、三聚磷酸铝、改性磷酸锌。
2.根据权利要求1所述的耐盐雾的双组分环氧富锌底漆，其特征在于：所述纳米磷酸盐的通式为LiMPO4，其中，M 为Co、Ni、Mg、Fe中的一种。
3.根据权利要求1所述的耐盐雾的双组分环氧富锌底漆，其特征在于：所述防沉降剂为锂基膨润土，所述增稠剂为锂基蒙脱土。
4.根据权利要求1所述的耐盐雾的双组分环氧富锌底漆，其特征在于：所述树脂稀释剂为重量比为1~2:3~8: 3~8的丁基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇缩水甘油醚的混合物；所述有机溶剂为醇类溶剂、芳烃溶剂、酮类溶剂中一种或几种。
5.根据权利要求1所述的耐盐雾的双组分环氧富锌底漆，其特征在于：所述聚吡咯纳米片由以下制备方法制备得到：
将吡咯、聚乙烯吡咯烷酮以及氯化钠加入乙醇中，加热搅拌至乙醇完全挥发，再加入铁盐溶液，加热搅拌，得到聚吡咯纳米片。
6.根据权利要求1所述的耐盐雾的双组分环氧富锌底漆，其特征在于：所述固化剂为质量比为2~3:1~2的聚酰胺固化剂和改性胺固化剂。
7.根据权利要求1所述的耐盐雾的双组分环氧富锌底漆，其特征在于：所述固化稀释剂为重量比为1~2:1~2:0.5~1:0.5~1的二甲苯、异丙醇、丙二醇甲醚和二丙二醇甲醚的混合物。
8.根据权利要求1所述的耐盐雾的双组分环氧富锌底漆，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三已氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
9.一种根据权利要求1-8任一所述的耐盐雾的双组分环氧富锌底漆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A组分的制备包括：
S1、将液体环氧树脂、固体环氧树脂、分散剂、防沉降剂、增稠剂、树脂稀释剂、防锈颜料、有机溶剂，混合搅拌均匀后，进行研磨，得到浆料；
S2、将防锈颜料加入到S1所制备的浆料中，混合搅拌均匀，后过滤，得到A组分；
所述组分B的制备包括：将所述组分B的制备原料混合搅拌均匀，而后过滤，得到B组分；
将所制备的A组分与所制备的B组分按比例混合均匀，得到环氧富锌底漆。
10.一种涂膜，其特征在于：所述涂膜由权利要求1~8任一所述的耐盐雾的双组分环氧富锌底漆在基板表面涂覆固化而成。
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