CN118165605A - 一种环氧富锌底漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氟改性环氧富锌底漆及其制备方法和应用。本发明所述氟改性环氧富锌底漆由平时分别贮存、用时混合的A组分和B组分构成，其中A组分由40～70％颜填料、1.5～5％固化剂、0.1～0.5％分散剂、0.1～0.3％消泡剂、1～2％流变剂和2～8％助溶剂组成，B组分由20～40％氟改性环氧树脂、0.5～2％湿润剂、0.3～0.8％偶联剂和余量的溶剂组成。本发明所述氟改性环氧富锌底漆具有优异持久的防腐作用，与底材之间的附着力强，还具有自修复能力，特别适用于桥梁、房建、公路等领域户外钢铁构件的防腐。
Description
技术领域
本发明属于防锈及涂料技术领域，具体涉及一种特别用于桥梁、房建、公路等领域户外钢结构防腐的环氧富锌底漆及其制备方法。
背景技术
随着国民经济和基础建设的不断发展，钢铁构件或部件对防腐性能提出了更高的要求。环氧富锌底漆，由于其“物理屏蔽”以及“阳性牺牲”的双重防腐机理广泛地被应用于钢铁的防腐领域，适用于修造船、煤气罐、油罐、桥梁、铁塔、化工等各类钢结构，也可用作镀锌件的防锈漆。“耐盐雾”是环氧富锌底漆研发时被重点关注的性能。现有技术中已经出现了耐盐雾的环氧富锌底漆。如公开号CN116396661A(公开日2023年07月07日)的中国发明专利申请“一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆及其制备方法”披露了一种耐盐雾的双组分环氧富锌底漆及其制备方法。该环氧富锌底漆包括A组分和B组分；A组分由液体环氧树脂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份和有机溶剂3～5份组成；B组分由固化剂40～50份、固化稀释剂40～50份、硅烷偶联剂0.5～3份组成。但是该环氧富鑫底漆组方复杂，如防锈颜料就由质量比为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、三聚磷酸铝和改性磷酸锌组成，其中纳米无机磷酸盐须经过特定的方法制备得到。因此该环氧底漆存在制备方法繁琐的缺点。另外，该专利申请文件披露的底漆的附着力在7.7～8.8MPa，还有待进一步提高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种氟改性环氧富锌底漆及其制备方法。本发明的氟改性环氧富锌底漆具有优异持久的防腐作用，与底材之间的附着力强，还具有自修复能力，特别适用于桥梁、房建、公路等领域户外钢铁构件的防腐。
为实现上述技术效果，本发明采用了如下的技术方案：
一种氟改性环氧富锌底漆，由平时分别贮存、用时混合的A组分和B组分构成，其中A组分由颜填料、固化剂、分散剂、消泡剂、流变剂和助溶剂组成，B组分由氟改性环氧树脂、湿润剂、偶联剂和溶剂组成；以所述氟改性环氧富锌底漆的总质量为基准，各组分的质量百分比为：
A组分：
B组份：
其中，所述氟改性环氧树脂通过如下方法制备：
S1：在配置有两端滴加装置和搅拌装置的反应釜中加入环氧树脂，启动搅拌装置，200-240℃下，在两端滴加装置中分别加入导电剂和含氟功能单体，设置两端滴加的速度为2-5g/s；
S2：滴加完成后，保温，继续搅拌2-3h，即得；
其中，所述环氧树脂、导电剂和含氟功能单体的质量比为92～96∶2～4∶3；所述环氧树脂为E51，所述导电剂选自导电剂KDT-908、KDT-121和KDT-90中的一种或任意比例的多种，所述含氟功能单体选自甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟异丙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯和丙烯酸六氟丁酯中的一种或任意比例的多种。
优选地，所述步骤S1中，搅拌速度为200-250r/min。
还优选地，所述步骤S1中，所述环氧树脂、导电剂和含氟功能单体的质量比为94:3:3。
作为一个优选的实施方案，本发明提供一种氟改性环氧富锌底漆，由平时分别贮存、用时混合的A组分和B组分构成，其中A组分由固化剂、分散剂、消泡剂、流变剂、颜填料和助溶剂组成，B组分由氟改性环氧树脂、湿润剂、偶联剂和溶剂组成；以所述氟改性环氧富锌底漆的总质量为基准，各组分的质量百分比为：
A组分：
B组份：
优选地，所述A组分中，所述颜填料由锌粉和选自导电云母粉、蛭石和滑石粉中的一种或多种组成；其中，锌粉占所述氟改性环氧富锌底漆总质量的49.2％～55％。
更优选地，所述颜填料由锌粉和导电云母粉组成。
优选地，所述A组分中，固化剂选自HG-8650和EVONIK-2866中的一种。
优选地，所述A组分中，所述分散剂选自弱阴离子分散剂。
更优选地，所述分散剂选自BYK-190和BYK-9076中的一种。
优选地，所述A组分中，所述消泡剂选自BYK-141、BYK-077、BYK-085中的一种或任意比例的多种。
优选地，所述A组分中，所述流变剂为有机改性膨润土。
更优选地，所述流变剂选自海明斯BENTONE SD-2、海明斯BENTONE 27、海明斯BENTONE 38和丰虹JF-27中的一种或任意比例的多种。
优选地，所述A组分中，所述助溶剂选自乙醇、丙二醇甲醚和乙二醇丁醚中的一种或任意比例的多种。
优选地，所述B组分中，所述润湿剂选自聚醚有机硅和超支化聚醚的一种或任意比例的两种。
更优选地，所述润湿剂为聚醚有机硅，25℃粘度为30～70mPa·s，进一步优选25℃黏度为50mPa·s。
最优选地，所述润湿剂选自长沙新德航化工有限公司EP880、TEGO Glide410和TEGO Glide432中的一种或任意比例的多种。
优选地，所述B组分中，所述偶联剂选自Dow Corning Xiameter OFS 6040、DowCorning Xiameter OFS 6011和Coatosil MP200中的一种或任意比例的多种。
优选地，所述B组分中，所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸丁酯中的一种或任意比例的多种。
更优选地，所述溶剂为二甲苯和乙酸丁酯的混合物。
最优选地，二甲苯与乙酸丁酯的质量比为6:1。
本发明还有一个目的在于提供所述氟改性环氧富锌底漆的制备方法，包括如下步骤：
I.按照上述质量百分比准备各原料组分；
II.A组分的制备
在配制有搅拌设备的混合设备中加入所述固化剂，在搅拌速度为200-250r/min的状态下依次加入所述分散剂、消泡剂、助溶剂和流变剂，加毕，在400-450r/min的搅拌速度下搅拌30-40min，再加入所述颜填料，然后将搅拌速度提升至400-450r/min搅拌10-20min，制得A组分，密封贮存；
III.B组分的制备
在配制有搅拌设备的混合设备中加入所述氟改性环氧树脂，在搅拌速度为200-250r/min的状态下依次加入所述溶剂、润湿剂和偶联剂，加毕，保持搅拌速度搅拌3-8min，再加入水，然后维持搅拌速度搅拌3-8min，制得B组分，密封贮存。
优选地，所述搅拌设备为搅拌盘直径35-40cm的锯齿形搅拌设备。
本发明还有一个目的在于提供所述氟改性环氧富锌底漆在钢铁构件防腐中的应用。
具体地，所述应用包括将所述组分A与组分B混合均匀，分2～4次涂覆在需要防腐的钢铁构件表面。
涂覆所述氟改性环氧富锌底漆前，对所述钢铁构件表面进行除浮锈处理至表面达到Sa2级。
本发明采用导电剂和含氟功能单体对环氧树脂进行改性。发明人意外地发现在环氧基团中接入含氟功能单体和导电剂，其中的含氟功能单体基团和导电剂基团并未相互影响。令人意想不到地，发明人发现在环氧基团中接入含氟功能单体和导电剂，可以降低环氧树脂体系的表面张力，使改性后的环氧树脂在低表面处理的基材上也有很好的润湿性，从而增加本发明所述底漆和底材的接触效果，增加附着力。
本发明通过选用导电云母粉和锌粉与所述氟改性环氧树脂进行复配，进一步提高了本发明的氟改性环氧富锌底漆的阴极保护效果，从而提高了本发明所述底漆的防腐性能和附着力，提高了户外钢铁构件的使用寿命。
总之，本发明通过各组分的复配，提供了一种具有优异的耐闪锈性和耐盐雾性、附着力强的氟改性环氧富锌底漆。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。其中，部分试剂和原料购买情况如下：。
环氧树脂E-51购自南通星辰合成材料有限公司；
甲基丙烯酸三氟乙酯：购自上海华拥新材料有限公司；
导电云母粉：购自河北恒越矿产品有限公司，1000目。
实施例1～4一种氟改性环氧富锌底漆
实施例1～4的氟改性环氧富锌底漆的原料组成见表1，其中氟改性环氧树脂通过如下方法制备：
S1：在清洗干净的配置有两端滴加装置和搅拌装置的反应釜中加入环氧树脂E-51，加热至200-240℃，在两端滴加装置中分别加入导电剂KDT-908和甲基丙烯酸三氟乙酯(含氟功能单体)，设置两端滴加的速度为2-5g/s，反应釜的搅拌速度为200-250r/min；
S2：滴加完成后，保温，继续搅拌2-3h，即得。
实施例1～4的氟改性环氧富锌底漆通过如下步骤制备：
1)按照表1所示准备各原料组分；
2)A组分的制备
在已经清洗干净的配制有搅拌盘直径为35-40cm的锯齿形搅拌设备的混合设备中加入所述固化剂，在搅拌速度为200-250r/min的状态下依次加入所述分散剂、消泡剂、助溶剂和流变剂，加毕，在400-450r/min的搅拌速度下搅拌30-40min，再加入所述颜填料，然后将搅拌速度提升至400-450r/min搅拌10-20min，制得A组分，密封贮存；
3)B组分的制备
在已经清洗干净的配制有搅拌盘直径为35-40cm的锯齿形搅拌设备的混合设备中加入所述氟改性环氧树脂，在搅拌速度为200-250r/min的状态下依次加入所述溶剂、润湿剂和偶联剂，加毕，保持搅拌速度搅拌3-8min，再加入水，然后维持搅拌速度搅拌3-8min，制得B组分，密封贮存。
对比例1～4一种环氧富锌底漆
对比例1～4的环氧底漆的原料组成见表2，其中氟改性环氧树脂按照实施例1相同的工艺和步骤制备；氟改性丙烯酸树脂的制备工艺和步骤与氟改性环氧树脂基本相同，不同之处在于丙烯酸树脂为indulorSE 2954与KDT-908(导电剂)和甲基丙烯酸三氟乙酯(含氟功能单体)反应。
对比例1～4的环氧底漆按照实施例1相同的工艺和步骤制备。
表1实施例1～4的氟改性环氧富锌底漆原料的质量百分比组成(％)
表2对比例1～4的环氧底漆原料的质量百分比组成(％)
测试例
将实施例1～4和对比例1～4制备得到的底漆按表3中的项目进行测试，结果见表4。
从表4中可以看出，与对比例1～4比较，本发明实施例1～4的底漆具有优良的耐久性能，尤其是耐盐雾试验可达2800-3000h、附着力可以达到11-12MPa，且耐3％NaCl也可以达到30d，相较对比例有显著的优势。
表3环氧底漆性能测试项目及测试方法
表4各实施例和对比例性能测试结果
Claims (10)
1.一种氟改性环氧富锌底漆，由平时分别贮存、用时混合的A组分和B组分构成，其中A组分由颜填料、固化剂、分散剂、消泡剂、流变剂和助溶剂组成，B组分由氟改性环氧树脂、湿润剂、偶联剂和溶剂组成；以所述氟改性环氧富锌底漆的总质量为基准，各组分的质量百分比为：
A组分：
B组份：
其中，所述氟改性环氧树脂通过如下方法制备：
S1：在配置有两端滴加装置和搅拌装置的反应釜中加入环氧树脂，启动搅拌装置，200-240℃下，在两端滴加装置中分别加入导电剂和含氟功能单体，设置两端滴加的速度为2-5g/s；
S2：滴加完成后，保温，继续搅拌2-3h，即得；
其中，所述环氧树脂、导电剂和含氟功能单体的质量比为92～96∶2～4∶3；所述环氧树脂为E51，所述导电剂选自导电剂KDT-908、KDT-121和KDT-90中的一种或任意比例的多种，所述含氟功能单体选自甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟异丙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯和丙烯酸六氟丁酯中的一种或任意比例的多种。
2.根据权利要求1所述的氟改性环氧富锌底漆，其特征在于，所述步骤S1中，搅拌速度为200-250r/min；
优选地，所述步骤S1zhong，所述环氧树脂、导电剂和含氟功能单体的质量比为94:3:3。
3.根据权利要求1或2所述的氟改性环氧富锌底漆，其特征在于，以所述氟改性环氧富锌底漆的总质量为基准，各组分的质量百分比为：
A组分：
B组份：
4.根据权利要求1或3所述的氟改性环氧富锌底漆，其特征在于，所述A组分中，所述颜填料由锌粉和选自导电云母粉、蛭石和滑石粉中的一种或多种组成；其中，锌粉占所述氟改性环氧富锌底漆总质量的49.2％～55％；
优选地，所述颜填料由锌粉和导电云母粉组成。
5.根据权利要求1或3所述的氟改性环氧富锌底漆，其特征在于，所述A组分中，固化剂选自HG-8650和EVONIK-2866中的一种；
优选地，所述A组分中，所述分散剂选自弱阴离子分散剂；
更优选地，所述分散剂选自BYK-190和BYK-9076中的一种；
还优选地，所述A组分中，所述消泡剂选自BYK-141、BYK-077、BYK-085中的一种或任意比例的多种；
还优选地，所述A组分中，所述流变剂为有机改性膨润土；
更优选地，所述流变剂选自海明斯BENTONE SD-2、海明斯BENTONE 27、海明斯BENTONE38和丰虹JF-27中的一种或任意比例的多种；
还优选地，所述A组分中，所述助溶剂选自乙醇、丙二醇甲醚和乙二醇丁醚中的一种或任意比例的多种。
6.根据权利要求1或3所述的氟改性环氧富锌底漆，其特征在于，所述B组分中，所述润湿剂选自聚醚有机硅和超支化聚醚的一种或任意比例的两种；
优选地，所述润湿剂为聚醚有机硅，25℃粘度为30～70mPa·s，进一步优选25℃黏度为50mPa·s；
最优选地，所述润湿剂选自长沙新德航化工有限公司EP880、TEGO Glide410和TEGOGlide432中的一种或任意比例的多种；
还优选地，所述B组分中，所述偶联剂选自Dow Corning Xiameter OFS 6040、DowCorning Xiameter OFS 6011和Coatosil MP200中的一种或任意比例的多种。
7.根据权利要求1或3所述的氟改性环氧富锌底漆，其特征在于，所述B组分中，所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸丁酯中的一种或任意比例的多种；
优选地，所述溶剂为二甲苯和乙酸丁酯的混合物；
最优选地，二甲苯与乙酸丁酯的质量比为6:1。
8.权利要求1至7中任一项所述的氟改性环氧富锌底漆的制备方法，包括如下步骤：
I.按照上述质量百分比准备各原料；
II.A组分的制备
在配制有搅拌设备的混合设备中加入所述固化剂，在搅拌速度为200-250r/min的状态下依次加入所述分散剂、消泡剂、助溶剂和流变剂，加毕，在400-450r/min的搅拌速度下搅拌30-40min，再加入所述颜填料，然后将搅拌速度提升至400-450r/min搅拌10-20min，制得A组分，密封贮存；
III.B组分的制备
在配制有搅拌设备的混合设备中加入所述氟改性环氧树脂，在搅拌速度为200-250r/min的状态下依次加入所述溶剂、润湿剂和偶联剂，加毕，保持搅拌速度搅拌3-8min，再加入水，然后维持搅拌速度搅拌3-8min，制得B组分，密封贮存；
优选地，所述搅拌设备为搅拌盘直径35-40cm的锯齿形搅拌设备。
9.权利要求1至7中任一项所述的氟改性环氧富锌底漆或者根据权利要求8所述的制备方法制备得到的氟改性环氧富锌底漆在钢铁构件防腐中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用包括将所述组分A与组分B混合均匀，分2～4次涂覆在需要防腐的钢铁构件表面；
优选地，涂覆所述氟改性环氧富锌底漆前，对所述钢铁构件表面进行除浮锈处理至表面达到Sa2级。
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