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CN105838193B - 一种水性环氧底漆 - Google Patents

一种水性环氧底漆 Download PDF

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Abstract

本发明属于涂料领域，特别涉及一种水性环氧底漆。本发明利用异氰酸酯将杯芳烃分子接枝到纳米锌粉上，改性后的锌粉在搅拌过程中通过接枝上去的杯芳烃与环氧树脂分子结构形成一定的缠结，促进了漆料中锌粉的分散稳定性，解决了锌粉在树脂中的团聚、沉降问题。本发明的产品对环境无污染，施工方便，对施工人员健康无害；漆膜干燥速度快，附着力好，机械强度高，防腐性能优异。

Description

一种水性环氧底漆
技术领域
本发明属于涂料领域，特别涉及一种水性环氧底漆。
背景技术
钢结构防腐蚀涂装体系中，富锌底漆是以具有牺牲阳极作用的锌粉作为主要防锈颜料的一类防腐涂料产品，它要对钢材具有良好的附着力，并能起到优异的防锈作用。富锌底漆主要有三个类型：环氧富锌底漆、醇溶性无机富锌底漆和水性无机富锌底漆。其中，环氧富锌底漆的防腐蚀作用是在腐蚀环境中通过腐蚀牺牲锌粉达到保护钢铁基体，主要分为三种：水溶性后固化环氧富锌底漆、水溶性自固化环氧富锌底漆和溶剂型自固化环氧富锌底漆。
环氧富锌底漆防腐蚀机理为：(1)环氧富锌底漆起到电化学保护作用：由于锌比铁活泼，容易失去电子。在腐蚀前期过程中，锌粉和钢铁基材组成原电池，锌的电极电位比铁的电极电位负，锌为阳极(通常称牺牲阳极)，铁为阴极，电流由锌流向铁，钢铁基材便得到了阴极保护。因其锌粉对钢铁的电化学保护作用，又称电化学防锈漆。(2)环氧富锌底漆中锌腐蚀沉积物屏蔽保护：在腐蚀后期过程中，锌粉漆在应用过程中不断被腐蚀，锌粉间隙和钢铁表面沉积了腐蚀产物，即碱式碳酸锌，俗称“白锈”，其结构致密且不导电，是难溶的稳定化合物，能够阻挡和屏蔽腐蚀介质的侵蚀，起到防蚀效果，因此也被誉为锌粉漆的“自修复”性。
但是，由于锌粉不能长期在基于水的分散体中长期储存，所以目前市面上常见的水性环氧富锌是三个组分的居多。这种方法较复杂，需要将各组分按次序混合，锌粉加入混合时，锌烟尘对人体健康有害，可能回因吸入而易导致“锌热病”，有潜在的健康和安全方面的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提高水性环氧底漆中锌粉的分散稳定性，为解决这一技术问题，本发明采用的技术方案为：
提供一种水性环氧底漆，按照重量份数计算，该底漆包括如下组分：
其中，水性环氧树脂为环氧树脂E-40、E-42、E-44、E-51；
环氧稀释剂为AGE环氧活性稀释剂或BGE环氧活性稀释剂；
助溶剂为丙二醇甲醚或丙二醇甲醚醋酸酯；
锌粉优选纳米级锌粉；
锌粉改性剂为杯[6]芳烃或杯[8]芳烃；
水性环氧固化剂为701固化剂、WH900固化剂或721固化剂。
本发明还提供了一种上述水性环氧底漆的制备方法，具体为：
(1)锌粉的改性
将锌粉改性剂杯芳烃与异氰酸酯加入到有机溶剂中，在温度为70～85℃的条件下，机械搅拌回流反应2～6小时，向上述体系中加入锌粉，继续搅拌回流8～15小时，回收溶剂，过滤，洗涤，干燥，粉碎，得到改性锌粉，
其中，异氰酸酯与锌粉改性剂杯芳烃的质量比为0.2～0.4：1，异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基-1，6-二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯或间苯二甲基二异氰酸酯，
锌粉改性剂杯芳烃与有机溶剂的质量比为0.02～0.05：1，有机溶剂选自乙酸乙酯、氯仿或二甲基甲酰胺；
(2)将水性环氧树脂、环氧稀释剂、助溶剂混合充分，再向其中加入步骤(1)中得到的改性锌粉，在60～70℃温度下搅拌15～30分钟，调节体系pH值为7～9，即得到组分A；
(3)将水性环氧固化剂与去离子水混合充分后，作为组分B单独包装。
使用时，将组分A和组分B充分混合后，固化成膜。
本发明的有益效果在于：本发明利用异氰酸酯将杯芳烃分子接枝到纳米锌粉上，改性后的锌粉在搅拌过程中通过接枝上去的杯芳烃与环氧树脂分子结构形成一定的缠结，促进了漆料中锌粉的分散稳定性，解决了锌粉在树脂中的团聚、沉降问题；本发明利用丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯作为助溶剂，降低了漆料体系的粘度。
本发明施工时用水作为溶剂，对环境无污染，施工方便，对施工人员健康无害；漆膜干燥速度快，附着力好，机械强度高，防腐性能优异。可以应用在集装箱、船舶等领域，作为防腐底漆。
具体实施方式
实施例1
(1)锌粉的改性
将0.8千克杯[6]芳烃与0.1千克异佛尔酮二异氰酸酯加入到18千克二甲基甲酰胺中，机械搅拌回流反应4小时，向上述体系中加入纳米级锌粉5千克，继续搅拌回流12小时，回收溶剂，过滤，洗涤，干燥，粉碎，得到改性锌粉；
(2)将E-44水性环氧树脂50重量份、AGE环氧活性稀释剂4重量份、丙二醇甲醚7重量份混合充分，再向其中加入步骤(1)中得到的改性锌粉18重量份，在65℃温度下搅拌30分钟，即得到组分A；
(3)将水性环氧固化剂9重量份与去离子水50重量份混合充分后，作为组分B单独包装。
固化成膜后，涂层性能经检测如表1所示。
实施例2
(1)锌粉的改性
将1.0千克杯[8]芳烃与0.1千克异佛尔酮二异氰酸酯加入到18千克二甲基甲酰胺中，机械搅拌回流反应4小时，向上述体系中加入纳米级锌粉5千克，继续搅拌回流12小时，回收溶剂，过滤，洗涤，干燥，粉碎，得到改性锌粉；
(2)同实施例1；
(3)同实施例1。
成膜工艺与实施例1相同，涂层性能经检测如表1所示。
对比实施例1
(1)锌粉的改性
将0.55千克杯[4]芳烃与0.1千克异佛尔酮二异氰酸酯加入到18千克二甲基甲酰胺中，机械搅拌回流反应4小时，向上述体系中加入纳米级锌粉5千克，继续搅拌回流12小时，回收溶剂，过滤，洗涤，干燥，粉碎，得到改性锌粉；
(2)同实施例1；
(3)同实施例1。
成膜工艺与实施例1相同，涂层性能经检测如表1所示。
对比实施例2
未对锌粉进行改性，其余组分、工艺步骤与实施例1相同：
(1)将E-44水性环氧树脂50重量份、AGE环氧活性稀释剂4重量份、丙二醇甲醚7重量份混合充分，再向其中加入纳米级锌粉18重量份，在65℃温度下搅拌30分钟，即得到组分A；
(2)将水性环氧固化剂9重量份与去离子水50重量份混合充分后，作为组分B单独包装。
成膜工艺与实施例1相同，涂层性能经检测如表1所示。
表1
试样编号 附着力 耐冲击性能/cm 耐盐水 耐中性盐雾/h
实施例1 1 50 通过 1600
实施例2 0 ＞50 通过 2000
对比实施例1 2 30 通过 450
对比实施例2 2 25 通过 400
附着力按ISO2409-1974中的方法测定；
耐冲击性能按GB/T1732-93中的方法测定；
耐中性盐雾按GB/T1771-2007中的方法测定；
耐盐水性的检测以溶质质量分数5％、温度25℃的氯化钠溶液为检测环境，检测时间为48小时。
比较上表中各实施例中的实验结果，相比于杯[6]芳烃和杯[8]芳烃，采用杯[4]芳烃作为锌粉改性剂时几乎无法起到促进分散的作用；而仅对于实施例1和实施例2两者实验结果的比较也可以看出：采用杯[8]芳烃改性的效果要明显好于杯[6]芳烃。对此现象，申请人认为：应该是接枝在锌粉上的杯芳烃在搅拌混合过程中，其空腔结构一定程度“套接”到了环氧树脂的分子链段上形成缠结，从而促进锌粉在树脂基体中的分散；杯[4]芳烃可能是由于空腔较小，几乎无法与环氧链段形成套接，因此促进分散的效果很不理想。

Claims (7)

1.一种水性环氧底漆的制备方法，其特征在于：所述的水性环氧底漆按照重量份数计算，包括如下组分，
所述锌粉改性剂为杯[6]芳烃或杯[8]芳烃；
所述制备方法为，
(1)锌粉的改性
将所述锌粉改性剂与异氰酸酯加入到有机溶剂中，在温度为70～85℃的条件下，机械搅拌回流反应2～6小时，向上述体系中加入锌粉，继续搅拌回流8～15小时，回收溶剂，过滤，洗涤，干燥，粉碎，得到改性锌粉，
所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基-1，6-二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯或间苯二甲基二异氰酸酯；
(2)将水性环氧树脂、环氧稀释剂、助溶剂混合充分，再向其中加入步骤(1)中得到的改性锌粉，在60～70℃温度下搅拌15～30分钟，即得到组分A；
(3)将水性环氧固化剂与去离子水混合充分后，作为组分B单独包装。
2.如权利要求1所述的水性环氧底漆的制备方法，其特征在于：所述水性环氧树脂为环氧树脂E-40、E-42、E-44或E-51。
3.如权利要求1所述的水性环氧底漆的制备方法，其特征在于：所述环氧稀释剂为AGE环氧活性稀释剂或BGE环氧活性稀释剂。
4.如权利要求1所述的水性环氧底漆的制备方法，其特征在于：所述助溶剂为丙二醇甲醚或丙二醇甲醚醋酸酯。
5.如权利要求1所述的水性环氧底漆的制备方法，其特征在于：所述水性环氧固化剂为701固化剂、WH900固化剂或721固化剂。
6.如权利要求1所述的水性环氧底漆的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的异氰酸酯与锌粉改性剂的质量比为0.2～0.4：1；所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基-1，6-二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯或间苯二甲基二异氰酸酯。
7.如权利要求1所述的水性环氧底漆的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的锌粉改性剂与有机溶剂的质量比为0.02～0.05：1，所述有机溶剂为乙酸乙酯、氯仿或二甲基甲酰胺。
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