CN116875143A - 一种双组份环氧涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双组份环氧涂料及其制备方法和应用。双组份环氧涂料，包括如下重量份的组分：A组分中包括40～60份环氧乳液，5～20份改性颜料，10～30份颜填料，0.5～2.0份润湿分散剂，0.5～2.5份附着力促进剂，1.0～10.0份成膜助剂，0.1～0.5份消泡剂，0.5～1.5份增稠剂，0.1～1.0份基材润湿剂，5～15份；B组分包括1～10份水性胺固化剂，0～5份水；所述颜料为苯并噻唑类有机物改性的无机颜料。本发明通过添加特定改性后的颜料，与涂料体系中的增稠剂、水性胺固化剂协同作用，同时提高了涂料成膜后的防腐性能、耐水性、耐盐雾性、耐候性抗闪锈性能和成膜速度。
Description
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，尤其是一种双组份环氧涂料及其制备方法和应用。
背景技术
水性环氧涂料由于具有优异的附着力、耐中性盐雾性、耐溶剂等性能在工业防腐涂料领域具有举足轻重的地位。但是传统水性双组分环氧涂料的耐候性差，一般不能用作面漆在室外直接使用，这限制了环氧涂料的应用范围。
为了提高双组份环氧涂料的耐候性，目前的改性方法中：1)一种是采用耐候性好的树脂如丙烯酸及其改性乳液与环氧乳液制成双组分水性环氧涂料，这种方法的一个缺点是它树脂或基团的引入会导致在成膜的过程中交联密度大大下降，从而使所得水性环氧涂料的防腐性能大大下降，同时耐候性能的提升有限，最终使所得的涂料既无法到纯水性环氧涂料防腐能力，也无法满足面漆的高耐候要求。2)另一种方法为对其进行化学改性，通过环氧基团的开环反应，在环氧树脂上引入具有优异耐候性的基团制备成改性环氧树脂，进一步制成单组分水性环氧涂料，这种方法虽然能有效提高环氧涂料的耐候性，兼具防腐性能，但是其干燥速度慢，还需要加入催干剂提升其干燥速度，催干剂容易在环氧涂料体系中迁移，影响成膜后的耐候性以及力学等性能。
此外，环氧涂料属于水性涂料，水分的存在，容易在施工时，在金属基材表面产生闪锈，因此还需要在环氧涂料体系中添加抗闪锈剂，但是抗闪锈剂的添加会对成膜后的漆膜的耐水性和耐盐雾性能产生负面影响。
因此，需要提供一种新的双组份环氧涂料，使所得的水性环氧涂料在具有传统环氧涂料优异的防腐性能和耐性的同时，还具有优异的耐候性能、干燥性能以及抗闪锈性能。
发明内容
本发明的目的在于，解决现有技术中环氧涂料的综合性能有待进一步提高的问题，提供一种同时具有优异的防腐性能、耐水性、耐盐雾性、耐候性、抗闪锈性能以及快干性的综合性能优异的双组份环氧涂料。本发明通过添加特定改性后的颜料，与涂料体系中的增稠剂、水性胺固化剂协同作用，同时提高了涂料成膜后的防腐性能、耐水性、耐盐雾性、耐候性抗闪锈性能和成膜速度。
本发明的另一目的在于，提供所述双组份环氧涂料的制备方法。
本发明的另一目的在于，提供所述双组份环氧涂料在建筑领域中的应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种双组份环氧涂料，包括如下重量份的组分：
A组分：
B组分：
水性胺固化剂 1～10份；
水 0～5份；
所述改性颜料为苯并噻唑类有机物改性的无机颜料。
本发明通过添加特定改性后的颜料，与涂料体系中的增稠剂、水性胺固化剂协同作用，可以使所得涂料具有优异的抗闪锈性能，避免了传统闪锈剂的加入对漆膜耐盐雾和耐水性产生的负面影响；同时，还提高了涂料成膜后的防腐性能、耐水性、耐盐雾性、耐候性，还进一步提高了涂料的成膜速度。
在本发明的实施方式中，所述改性颜料中，苯并噻唑类有机物与无机颜料的重量比为，苯并噻唑类有机物：无机颜料＝(0.05～0.15)：1。在该比例范围内，得到的改性颜料能够很好的发挥其抗闪锈性能，同时还不会在环氧涂料体系中发生沉淀或者漂浮，涂料成膜后的漆膜的力学性能以及光泽度更好。
需要说明的是，本发明中，颜料中苯并噻唑类有机物与无机颜料属于物理共混改性。
在本发明的实施方式中，所述无机颜料包括五氧化二磷、氧化铝、氧化钙、氧化钼、磷酸锌中的至少一种；所述苯并噻唑类有机物包括巯基苯并噻唑及其衍生物、氨基苯并噻唑及其衍生物中的至少一种。这种特定的有机、无机物复合得到的颜料可以更好地发挥提升环氧涂料在制备涂层过程中的抗闪锈性能；还可以提高制备得到的漆膜的耐盐雾性能。
在本发明的实施方式中，所述环氧乳液为有机硅杂化改性的环氧乳液、丙烯酸杂化改性的环氧乳液中的至少一种。环氧乳液经过上述改性后，能够进一步提高环氧涂料的耐候性。
在本发明的实施方式中，所述环氧乳液的粘度<500cps，乳液粒径<5.0μm，密度在1.0～1.3g/cm3之间，能够进一步提高环氧涂料的干燥速度，且制备得到的漆膜的外观性能更佳。
在本发明的实施方式中，所述增稠剂包括聚酰胺及其衍生物、乙醇胺、硼酸酯、无机膨润土、二氧化硅、亚硝酸盐中的至少一种。本发明所选的增稠剂不仅可以调节涂料体系的粘度，还可以与本发明环氧涂料体系中的改性的颜料共同作用，提高涂料的抗闪锈性能。
在本发明的实施方式中，所述水性胺固化剂的活泼氢当量为150～450g/eq；所述水性胺固化剂的固含量≥40wt％。
在本发明的实施方式中，所述水性胺固化剂优选为瀚森的6873，该固化剂可进一步提升本发明的水性环氧涂料的抗闪锈性能。
在本发明的实施方式中，所述润湿分散剂为含颜料亲和基团的高分子聚合物。分散剂是用来分散颜料的，分散剂需要和颜料有吸附力，因此分散剂的分子结构中需要有与颜料表面吸引力较强的基团，即与颜料“亲和”的基团。例如，如果是炭黑颜料，分散剂结构中就需要有芳香环、氨基等基团，与炭黑表面作用力较强；如果是有机颜料，大多数都是多环化合物，因此，分散剂结构中也需要芳香环等基团。带颜料亲和基团的分散剂可以更加紧密与颜料结合使分散体系更加稳定，这种结合是所谓锚式结合，带颜料亲和基团的分散剂一般选择性比较高，即蓝色的只能够用于蓝色，其余颜色使用相应的分散剂。本领域常规的润湿分散剂均可用于本申请中。本发明中，根据颜填料的具体选择，选择含有对应基团的润湿分散剂。
在本发明的实施方式中，所述成膜助剂包括醇醚、醇酯类溶剂中的至少一种。
在本发明的实施方式中，所述消泡剂包括有机硅消泡剂、醚类消泡剂、矿物油消泡剂中的至少一种。
在本发明的实施方式中，所述附着力促进剂为含环氧或氨基基团的硅烷偶联剂。
在本发明的实施方式中，所述基材润湿剂包括有机硅、含氟丙烯酸类聚合物中的至少一种。
在本发明的实施方式中，所述颜填料包括钛白粉、氧化铁、炭黑、滑石粉、云母粉、碳化硅、硫酸钡中的至少一种。所述颜填料优选目数大于800目的颜填料，较小的粒径不会对成膜后的漆膜的力学和外观性能产生负面影响。
本发明还保护上述双组份环氧涂料的制备方法，包括如下步骤：
A组分制备：按照所述重量份，将环氧乳液、改性颜料、颜填料、润湿分散剂、附着力促进剂、成膜助剂、消泡剂、增稠剂、基材润湿剂加入水中混合均匀后，即可得到所述A组分；
B组分制备：按照所述重量份，将水性胺固化剂与水混合均匀后，即可得到所述B组分。
在本发明的实施方式中，为了制备得到更加均匀的涂料，A组分在制备过程中，需要经过预分散、制备浆料、调漆、增稠等步骤，具体包括如下步骤：
S1.预分散：
将水、润湿分散剂、三分之一消泡剂搅拌分散均匀；
S2.浆料制备：
向步骤S1得到的混合物中加入颜填料、改性颜料搅拌分散均匀得到浆料；
S3.调漆：
向步骤S2制备得到的浆料中加入环氧乳液，搅拌分散均匀后再加入附着力促进剂、成膜助剂、剩余消泡剂、分散均匀；
S4.增稠：
向步骤S3得到的混合体系中加入增稠剂和基材润湿剂搅拌均匀，即可得到A组分。
在本发明的实施方式中，步骤S1中搅拌的速度为600～1000r/min；步骤S2中搅拌的速度为1500～2500r/min，搅拌的时间为20～30min；步骤S3和S4中搅拌的速度独立地选自600～1000r/min，搅拌的时间为10～20min。
上述双组份环氧涂料在建筑领域中的应用也在本发明的保护之内。
本发明的双组份环氧涂料在使用时，需要将A组分和B组分混合后再进行涂覆，其中A组分和B组份的重量比按照A：B＝(10～20)：1的比例进行混合，成膜后的漆膜的综合性能更佳。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过添加特定改性后的颜料，与涂料体系中的增稠剂、水性胺固化剂协同作用，同时提高了涂料成膜后的防腐性能、耐水性、耐盐雾性、耐候性抗闪锈性能和成膜速度。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
本发明的实施例中选用如下原料：
环氧乳液：有机硅杂化改性的环氧乳液，在25℃下的粘度为65cps，乳液粒径为500nm，固含量为55wt％，密度为1.1g/cm3；
颜填料：钛白粉：2500目，市售；
润湿分散剂：BYK 2012，购自德国毕克；
附着力促进剂：MP-200，购自迈图；
成膜助剂：丙二醇苯醚(PPH)，购自陶氏化学；
消泡剂：醚类消泡剂，810，购自赢创化学；
增稠剂：水性多功能增稠剂，402，购自苏州鹏程材料科技有限公司；
基材润湿剂：聚醚改性硅氧烷，4100，购自赢创化学；
水性胺固化剂：6873，购自美国瀚森；
改性颜料：按照表1所述配方，将无机颜料和有机物在水中混合均匀后，烘干去除水分即可得到本发明所用的颜料；
表1实施例和对比例用的改性颜料(重量份)
实施例1～7
本发明提供一系列双组份环氧涂料，制备方法包括如下步骤：
制备A组分：
S1.预分散：
将水、润湿分散剂、三分之一消泡剂以800r/min搅拌分散均匀；
S2.浆料制备：
向步骤S1得到的混合物中加入颜填料、改性颜料以2000r/min的速度搅拌分散均匀得到浆料；
S3.调漆：
向步骤S2制备得到的浆料中加入环氧乳液，以800r/min的速度搅拌分散均匀后再加入附着力促进剂、成膜助剂、剩余消泡剂、分散均匀；
S4.增稠：
向步骤S3得到的混合体系中加入增稠剂和基材润湿剂以1000r/min的速度搅拌均匀，即可得到A组分。
制备B组分：
将水性胺固化剂与水混合均匀后，即可得到所述B组分。
表2实施例1～7的双组份环氧涂料的原料配方(重量份)
对比例1
本对比例提供一种双组份环氧涂料，按照实施例1的方法制备得到，与实施例1的不同之处在于：A组分中，将改性颜料等重量替换为未经苯并噻唑类有机物改性的磷酸锌和氧化钼(磷酸锌和氧化钼的重量比为3:1)。
对比例2
本对比例提供一种双组份环氧涂料，按照实施例1的方法制备得到，与实施例1的不同之处在于：A组分中，将改性颜料等重量替换为为苯并噻唑。
对比例3
本对比例提供一种双组份环氧涂料，按照实施例1的方法制备得到，与实施例1的不同之处在于：A组分中将改性颜料替换为1份抗闪锈剂R-702。
对比例4
本对比例提供一种双组份环氧涂料，按照实施例1的方法制备得到，与实施例1的不同之处在于：A组分中将增稠剂替换为等量的水即，并未添加增稠剂。
性能测试
对上述实施例和对比例得到的环氧涂料的A组分和B组分按照15:1的重量比例混合均匀后，根据需要加水稀释到适宜粘度，其中表干时间、实干时间，弯曲试验、杯突试验、24h硬度和耐冲击性能采用马口铁版作为基材；耐水性、耐盐雾性能冷轧钢板作为基材进行测试，60°光泽度以玻璃板作为基材，附着力(拉开法)采用喷砂钢板作为基材，均在标准条件下养护，除表干时间、实干时间、24h硬度外，其它的均养护7天。对成膜后的性能进行表征，具体测试项目及测试方法和结果如下：
1.硬度：按照标准《GB/T 6739-2006》进行测试；
2.60°光泽度：按照标准《GB/T 9754-2007》进行测试；
3.表干时间(min)、实干时间(h)、耐水性(h)、耐盐雾性(h)、、附着力(拉开法)测试按照标准《HG/T 5176-2017》进行测试，其中抗闪锈性能在湿度为100％的密闭空间进行测试；
4.耐冲击强度(N/cm2)：参照标准《GB1732-79》进行测试；
5.杯突试验按照GB/T-9753进行测试；
6.耐老化测试按照GB/T 1865进行测试；
7、高湿抗闪锈的测试方法为：将漆膜涂覆在冷轧钢板上得到厚度为100μm的湿膜，然后将得到的湿膜置于密闭的湿度大于90％的水槽中，观察漆膜出现闪锈的时间(h)。
表3实施例和对比例得到的水性涂料的测试结果
从上述结果可以看出：
本发明的双组份环氧涂料成膜后，综合性能优异(尤其是耐水性、耐盐雾性和高抗湿性能)，其中表干时间在15min以内，可以低至10min；实干时间在8h以内，可以低至4h；耐水性均在400h以上，可高达800h；耐盐雾性均在800h以上，可高达1500h；光泽度均在60以上，可高达85；附着力均在5MPa以上，可高达9MPa；耐冲击强度均在50N/cm2以上，可高达70N/cm2。
实施例1～7的结果表明，各原料在上述用量范围内，制备得到的双组份环氧涂料，在成膜后具有优异的综合性能。
对比例1、2、4的结果进一步表明了改性颜料、增稠剂、水性胺固化剂之间的协同作用；对比例3中添加了抗闪锈剂，制备得到的涂料成膜后的耐水性和耐盐雾性能显著变差。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种双组份环氧涂料，其特征在于，包括如下重量份的组分：
A组分：
B组分：
水性胺固化剂 1～10份；
水 0～5份；
所述改性颜料为苯并噻唑类有机物改性的无机颜料。
2.根据权利要求1所述的改性水性涂料，其特征在于，所述改性颜料中，苯并噻唑类有机物与无机颜料的重量比为，苯并噻唑类有机物：无机颜料＝(0.05～0.15)：1。
3.根据权利要求1所述的改性水性涂料，其特征在于，所述无机颜料包括五氧化二磷、氧化铝、氧化钙、氧化钼、磷酸锌中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的改性水性涂料，其特征在于，所述苯并噻唑类有机物包括巯基苯并噻唑及其衍生物、氨基苯并噻唑及其衍生物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的改性水性涂料，其特征在于，所述环氧乳液满足如下特征中的至少一种：
a)所述环氧乳液为有机硅杂化改性的环氧乳液、丙烯酸杂化改性的环氧乳液中的至少一种；
b)所述环氧乳液的环氧当量为500～2000g/mol；
c)所述环氧乳液的粘度<500cps；
d)所述环氧乳液的密度为1.0～1.3g/cm3；
e)所述环氧乳液中，乳液的粒径<5.0μm。
6.根据权利要求1所述的改性水性涂料，其特征在于，所述增稠剂包括聚酰胺及其衍生物、乙醇胺、硼酸酯、无机膨润土、二氧化硅、亚硝酸盐中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的改性水性涂料，其特征在于，所述水性胺固化剂的活泼氢当量为150～450g/eq。
8.根据权利要求1所述的改性水性涂料，其特征在于，满足如下特征中的至少一者：
a)所述润湿分散剂为含颜料亲和基团的高分子聚合物；
b)所述成膜助剂包括醇醚、醇酯类溶剂中的至少一种；
c)所述附着力促进剂为含环氧或氨基基团的硅烷偶联剂；
d)所述消泡剂包括有机硅消泡剂、醚类消泡剂、矿物油消泡剂中的至少一种；
f)所述基材润湿剂包括有机硅含氟丙烯酸类聚合物中的至少一种；
g)所述颜填料包括钛白粉、氧化铁、炭黑、滑石粉、云母粉、碳化硅、硫酸钡中的至少一种；
h)所述A组分与所述B组分的重量比为(10～20)：1。
9.权利要求1～8任一项所述的双组份环氧涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A组分制备：按照所述重量份，将环氧乳液、改性颜料、颜填料、润湿分散剂、附着力促进剂、成膜助剂、消泡剂、增稠剂、基材润湿剂加入水中混合均匀后，即可得到所述A组分；
B组分制备：按照所述重量份，将水性胺固化剂与水混合均匀后，即可得到所述B组分。
10.权利要求1～8任一项所述的双组份环氧涂料在建筑领域中的应用。
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