CN116478594A - 一种高性能水性环氧车架厚浆漆及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能水性环氧车架厚浆漆及其制备方法和应用，本发明采用改性环氧树脂分散体和改性胺固化剂，使得体系具有良好的触变性能，加入聚醚硅氧烷共聚物类消泡剂，具有抑微泡效果，特别适用于无空气喷涂和厚涂配方。本发明的产品适用于直接涂装在碳钢基材上，耐盐雾可达1000小时及以上，光泽有30°～40°/60度角，在碳钢基材上拉开法附着力可达到10MPa及以上；本发明的产品可做单涂使用，既有优良的耐腐蚀性能，又有一定的光泽度和良好的外观、流平性，柔韧性良好，抗冲击性能好，水性涂料，超低VOC排放，符合国家环保要求；施工性能良好，抗流挂性能好，可厚涂至200μm不起空泡。

Description

一种高性能水性环氧车架厚浆漆及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种高性能水性环氧车架厚浆漆及其制备方法和应用。

背景技术

目前对钢铁材料进行防腐蚀保护采用最多的手段是涂刷防锈漆，其主要是基于一种隔离阻挡原理。显然只有当所刷涂层将钢铁材料与周围环境完全隔离开时，涂层才能有效地起到保护材料免受腐蚀的作用。随着我国高铁技术的发展和国家对铁路建设的大力投资，机车车辆、高铁动车在不同地域、不同恶劣环境下的应用越来越多，对车辆行驶完全性能要求也日益提高。现有的普通丙烯酸聚氨酯面漆的厚涂性能较差，一次涂装仅能达到60um，漆膜不耐石击，为了维持涂层的保护作用，通常每隔一段时间就要对表面重新涂装。车辆长时间运行后，在车辆车架、车轴和轮毂等部位易受到石击、异物摩擦和油污侵蚀，有漆膜磨损脱落风险，造成车架、车轴和轮毂等部位发生锈蚀，对车辆的运行存在巨大的安全隐患。

水性厚浆型中间漆除了要求可在严酷腐蚀环境下使用和具有长效使用寿命以外，同时还具有厚膜化的特点，但并非所有具备高固体含量特征的涂料在干燥过程中都能获得较厚的涂膜，当厚浆型涂料在垂直物体表面施工时，漆膜只要略微厚一些就容易产生流挂现象。为了能够防止漆膜的流挂和淌滴，涂料必须具备良好的触变性。另外由于在制备过程中所使用的无机填料量较多，在保证涂层防腐蚀要求的前提下，合理的漆膜厚度不仅可以减轻施工过程中可能出现的流挂现象，而且还能有助于提高漆膜的力学性能以及避免漆膜因厚涂而产生的针孔等弊端。而水性厚浆漆涂料中主要以水性丙烯酸树脂乳液、水性聚氨酯乳液和水性环氧乳液为主，其中水性环氧乳液相比水性丙烯酸树脂乳液和水性聚氨酯乳液优势在于其双组份体系能在低温和潮湿的环境中固化成膜，有合理的固化和施工使用时间，并能保证较高的交联密度，中国专利CN104845499A公开了一种水性环氧厚浆漆的制备方法，该环氧厚浆漆以无溶剂环氧树脂与水性乳液型环氧固化剂进行乳化，获得的湿膜一次性厚度300μm不流挂，喷涂时易起厚度，耐盐雾性能可达到2000小时以上，但是是在马口铁板上进行的盐雾测试，在碳钢基材上不具备参考意义，且未显示光泽和在碳钢基材上拉开法附着力方面的数据；CN102732131A公开了一种水性环氧厚浆中涂漆及其制备方法，该漆膜中采用改性多元胺作为固化剂，提高了液体环氧树脂交联密度，同时加入硅酮类消泡剂解决厚涂气泡的问题，但是该涂层是中间漆，不适合直接涂装在碳钢基材上。

综上所述，目前环氧树脂适用于加工配制成水性化和厚膜化(高固体化和无溶剂型)等无公害的重防腐涂料，这是它的优势，也是当今重防腐涂料的主要发展方向，因此，开发一种用于碳钢基材上具有良好挂流性能以及耐腐蚀性能对钢铁材料的保护具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高性能水性环氧车架厚浆漆及其制备方法和应用，该厚浆漆在碳钢基材中的应用性能良好。

第一方面，本发明提供了一种高性能水性环氧车架厚浆漆，所述厚浆漆由组分A和组分B组成；

所述组分A包括改性环氧树脂分散体、水、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、分散剂、消泡剂、润湿剂、防闪锈剂、环氧硅烷低聚物、磷酸锌铝改性颜料、绢云母、超细滑石粉(细度为10um)、超细硫酸钡(细度为10um)、亲水改性气相二氧化硅和炭黑；

所述组分B包括改性胺加成物、乙二醇丁醚和水。

进一步地，所述高性能水性环氧车架厚浆漆由组分A和组分B按质量比(4～7):1混合而成，更优选地，组分A和组分B的混合质量比为6:1。

进一步地，按质量份数计，所述组分A包括改性环氧树脂分散体30～60份，水5～20份，乙二醇丁醚1～10份，丙二醇丁醚1～10份，分散剂0.5～5份，消泡剂0.1～1份，润湿剂0.1～1份，防闪锈剂0.1～1份，环氧硅烷低聚物1～10份，磷酸锌铝改性颜料1～10份，绢云母1～10份，超细滑石粉1～10份，超细硫酸钡10～50份，亲水改性气相二氧化硅0.1～1份，炭黑1～10份。

进一步地，按质量份数计，所述组分B包括改性胺加成物30～80份，乙二醇丁醚5～20份，水10～30份。

进一步地，所述分散剂选自毕克化学的一种带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液BYK23160；所述消泡剂选自迪高的聚醚硅氧烷共聚物TEGOAirex 901w，具有脱泡、防止微泡的作用，特别适用于无空气喷涂和厚涂配方，该消泡剂和本发明中的厚浆相容性良好，脱泡和抑制微泡的效果良好，获得更高膜厚的无气孔涂层，可提升拉开法附着力和耐盐雾性能；所述润湿剂选自埃夫科纳的短链有机改性聚硅氧烷AFCONA3585，可提高漆膜的表面的平整度，增强流平性；所述防闪锈剂选自美国瑞宝的Raybo 60，该防闪锈剂可以钝化抑制碳钢基材的闪锈，对耐水和耐盐雾性能有提升；所述磷酸锌铝改性颜料选自海洛斯HALOX700，用于本发明中可以钝化碳钢基材，具有更加优异的耐水和耐盐雾性能，同时不影响光泽；所述细度为10um的超细滑石粉和细度为10um的超细硫酸钡可提高漆膜的耐盐雾性，且不影响光泽。

进一步地，所述环氧硅烷低聚物为含有特殊结构的环氧硅烷低聚物(迈图的CoatosilMP200)，含有反应性环氧丙氧基和甲基基团，在提升附着力的同时，也提升了漆膜的交联密度，从而具有更加优异的耐水和耐盐雾性能。

进一步地，所述亲水改性气相二氧化硅为德固赛亲水型的气相二氧化硅A380，该二氧化硅具有更大的比表面积，提升了涂料触变和施工性能，在水性涂料中有更好的相容性。

进一步地，所述改性胺加成物为美国空气化学的改性脂肪胺Anquamine 419，该固化剂用于本发明中使得厚浆漆的施工性能良好，耐化性能和耐盐雾性能优异，在碳钢基材上附着力优异，且光泽良好。

进一步地，所述改性环氧树脂分散体为彤德2EE116B，动力黏度25℃：500-3000mPa·s，固体分：75±2％，环氧当量(供应值)：380-450g/mol，该树脂具有优异的施工，在碳钢基材上具有更优异的附着力和柔韧性，且耐温变和抗石击效果良好。

第二方面，本发明还提供了一种所述的高性能水性环氧车架厚浆漆的制备方法，包括以下步骤：

组分A的制备：

S1、投入改性环氧树脂分散体；

S2、在水中边搅拌边依次加入乙二醇丁醚、分散剂、消泡剂、磷酸锌铝改性颜料、绢云母、超细滑石粉、超细硫酸钡、炭黑、亲水改性气相二氧化硅，在900～1200转/分钟下，砂磨至细度为20μm以下，温度40℃以下，流量10～15L/分钟，得到水浆，冷却至室温后，加入至步骤S1中，300～600转/分钟，搅拌5～10分钟；

S3、向步骤S2中加入丙二醇丁醚、润湿剂、环氧硅烷低聚物、防闪锈剂，600～1000转/分钟，搅拌30分钟，得到组分A；

组分B的制备：

300-600转/分钟下，向乙二醇丁醚中加入改性胺加成物，边搅拌边加入水，然后以600～900转/分钟搅拌20分钟，得到组分B；

将组分A和组分B按质量比(4～7):1进行混匀，得到高性能水性环氧车架厚浆漆。

第三方面，本发明还提供了一种高性能水性环氧车架厚浆漆在碳钢基材中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供的一种高性能水性环氧车架厚浆漆具有高耐性，耐盐雾可达1000小时及以上(干膜150～200um)，光泽有30°～40°/60度角，在碳钢基材上拉开法附着力可达到10MPa及以上，以及良好的柔韧性；本发明的产品可做单涂使用，既有优良的耐腐蚀性能，又有一定的光泽度和良好的外观、流平性；耐热水(40℃)10天以上，划格测附着力为0～1级；本发明采用改性胺加成物作固化剂，所用的环氧树脂分散体为环氧树脂，进行了改性，柔韧性良好，抗冲击性能好；水性涂料，超低VOC排放，符合国家环保要求；施工性能良好，抗流挂性能好，可厚涂至200μm不起空泡。

具体实施方式

本发明下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。实施例中所用到的各种常用化学试剂，均为市售产品。

除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不用于限制本发明。

本发明的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

以下实施例对本发明做进一步的描述，但该实施例并非用于限制本发明的保护范围。

本发明实施例中的使用的试剂、原料等成分的来源、型号具体见表1；

表1

实施例1～3高性能水性环氧车架厚浆漆的制备

按质量份数计，本实施例1～3制备的高性能水性环氧车架厚浆漆组成配方具体见表2；

表2：高性能水性环氧车架厚浆漆的组成配方

按表2中的配方组成，本实施例1～3制备的高性能水性环氧车架厚浆漆的具体制备步骤如下：

组分A的制备：

S1、投入改性环氧树脂分散体；

S2、在去离子水中搅拌同时依次加入乙二醇丁醚、分散剂、消泡剂、磷酸锌铝改性颜料、绢云母、超细滑石粉、超细硫酸钡、炭黑、亲水改性气相二氧化硅，在1100转/分钟下，砂磨至细度为20μm以下，温度40℃以下，流量12.5L/分钟，得到水浆，冷却至室温后，加入至步骤S1中，550转/分钟，搅拌10分钟；

S3、向步骤S2中加入丙二醇丁醚、润湿剂、环氧硅烷低聚物、防闪锈剂，800转/分钟，搅拌30分钟，得到组分A；

组分B的制备：

500转/分钟下，向乙二醇丁醚中加入改性胺加成物，边搅拌边加入去离子水，然后以800转/分钟搅拌20分钟，得到组分B；

将组分A和组分B的质量混合比例为6:1进行混匀，得到高性能水性环氧车架厚浆漆。

试验例一、高性能水性环氧车架厚浆漆的性能测试

对实施例1～3制备的高性能水性环氧车架厚浆漆进行性能测试，具体测试方法、测试结果分别见表3、表4；

表3：高性能水性环氧车架厚浆漆的性能测试方法

表4：高性能水性环氧车架厚浆漆的性能测试结果

由表4结果可知，本发明实施例1～3制备的中以实施例1制备的高性能水性环氧车架厚浆漆性能最佳。

对比例1

与实施例1的区别在于，改性环氧树脂分散体(广东彤德的2EE116B)采用丙烯酸杂化环氧树脂(陶氏AEH-20)替换，改性胺加成物(美国空气化学的改性脂肪胺Anquamine419)采用质量比为10:1的水性脂肪胺(美国空气化学的水性脂肪胺WH900)和水性聚酰胺(美国空气化学的聚酰胺351A)的混合胺替换，其余组分和制备方法均一致。

采用上述配方制备的漆膜在碳钢基材上性能不达标准，其中耐盐雾性(1000h)为480h，划痕处单向锈蚀超过2mm，未划痕区有起泡、生锈、开裂、剥落等现象，3mm划格法附着力为2级；耐水性(240h/40±2℃)为120h，有起泡、起皱、脱落等现象，3mm划格法附着力测试3级。

对比例2

与实施例1的区别在于，亲水改性气相二氧化硅(德固赛亲水型的气相二氧化硅A380)采用(德固赛的气相二氧化硅A220)进行替换，其余组分和制备方法均一致。

采用上述配方制备的漆膜在喷涂时抗流挂性较差，抗流挂膜厚约为155μm。

对比例3

与实施例1的区别在于，消泡剂(迪高的聚醚硅氧烷共聚物TEGOAirex 901w)采用聚硅氧烷(毕克化学的BYK093)进行替换，其余组分和制备方法均一致。

采用上述配方制备的漆膜表面气泡较多，光泽度差，抗石击性、抗冲击性能差，耐盐雾性测试过程中漆膜极易产生起泡、起皱、开裂等现象，附着力也相应下降，性能不达标准。

对比例4

与实施例1的区别在于，环氧硅烷低聚物(迈图的CoatosilMP200)采用钛酸二异丙酯进行替换，其余组分和制备方法均一致。

采用上述配方制备的漆膜附着力(拉开法)为9MPa，相比实施例1明显下降，同时在耐水性和耐盐雾性能上下降，且易起泡、起皱、脱落。

对比例5

与实施例1的区别在于，润湿剂(埃夫科纳的短链有机改性聚硅氧烷AFCONA3585)采用非离子表面活性剂(美国空气化学的Surfynol104)进行替换，其余组分和制备方法均一致。

采用上述配方制备的漆膜表面有缩边现象，流平性较差，抗流挂膜厚为165μm，耐温变、湿热性能差，易起皱。

对比例6

与实施例1的区别在于，磷酸锌铝改性颜料(海洛斯HALOX 700)添加质量份数为12份，超细硫酸钡质量份数为21份，其余组分和制备方法均一致。

采用上述配方制备的漆膜盐雾性(1000h)为840h，相比实施例1显著下降，光泽度明显下降。

需要说明的是，本说明书中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例以及不同实施例的特征进行结合和组合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高性能水性环氧车架厚浆漆，其特征在于，所述厚浆漆由组分A和组分B组成，所述组分A包括改性环氧树脂分散体、水、乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、分散剂、消泡剂、润湿剂、防闪锈剂、环氧硅烷低聚物、磷酸锌铝改性颜料、绢云母、超细滑石粉、超细硫酸钡、亲水改性气相二氧化硅和炭黑；

所述组分B包括改性胺加成物、乙二醇丁醚和水。

2.根据权利要求1所述的高性能水性环氧车架厚浆漆，其特征在于，所述高性能水性环氧车架厚浆漆由组分A和组分B按质量比(4～7):1混合而成。

3.根据权利要求1所述的高性能水性环氧车架厚浆漆，其特征在于，按质量份数计，所述组分A包括改性环氧树脂分散体30～60份，水5～20份，乙二醇丁醚1～10份，丙二醇丁醚1～10份，分散剂0.5～5份，消泡剂0.1～1份，润湿剂0.1～1份，防闪锈剂0.1～1份，环氧硅烷低聚物1～10份，磷酸锌铝改性颜料1～10份，绢云母1～10份，超细滑石粉1～10份，超细硫酸钡10～50份，亲水改性气相二氧化硅0.1～1份，炭黑1～10份。

4.根据权利要求1所述的高性能水性环氧车架厚浆漆，其特征在于，按质量份数计，所述组分B包括改性胺加成物30～80份，乙二醇丁醚5～20份，水10～30份。

5.根据权利要求1所述的高性能水性环氧车架厚浆漆，其特征在于，所述分散剂为BYK23160；所述消泡剂为TEGOAirex 901w；所述润湿剂为AFCONA3585；所述防闪锈剂为Raybo 60；所述磷酸锌铝改性颜料为海洛斯HALOX 700。

6.根据权利要求1所述的高性能水性环氧车架厚浆漆，其特征在于，所述改性胺加成物为改性脂肪胺Anquamine 419；所述环氧硅烷低聚物为CoatosilMP200；所述亲水改性气相二氧化硅为德固赛亲水型的气相二氧化硅A380。

7.根据权利要求1所述的高性能水性环氧车架厚浆漆，其特征在于，所述改性环氧树脂分散体为彤德2EE116B。

8.如权利要求1～7任一项所述的高性能水性环氧车架厚浆漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

组分A的制备：

S1、投入改性环氧分散体树脂；

S2、在水中边搅拌边依次加入乙二醇丁醚、分散剂、消泡剂、磷酸锌铝改性颜料、绢云母、超细滑石粉、超细硫酸钡、炭黑、亲水改性气相二氧化硅，在900～1200转/分钟下，砂磨至细度为20μm以下，温度40℃以下，流量10～15L/min，得到水浆，冷却至室温后，加入至步骤S1中，300～600转/分钟，搅拌5～10分钟；

S3、向步骤S2中加入丙二醇丁醚、润湿剂、环氧硅烷低聚物、防闪锈剂，600～1000转/分钟，搅拌30分钟，得到组分A；

组分B的制备：

300-600转/分钟下，向乙二醇丁醚中加入改性胺加成物，边搅拌边加入水，然后以600～900转/分钟搅拌15～25分钟，得到组分B；

将组分A和组分B进行混匀，得到高性能水性环氧车架厚浆漆。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述组分A和组分B按质量比(4～7)：1进行混合。

10.根据权利要求1～7任一项所述的高性能水性环氧车架厚浆漆在碳钢基材中的应用。