CN101148557A - 一种水性环氧防腐涂料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种水性环氧防腐涂料及制备方法，属油漆涂料技术领域，用于解决提高水性环氧防腐涂料耐碱、耐候性的问题。改进后：它由A、B两组份组成，A组分由如下重量单位的物质组成：甲壳素环氧树脂乳液45～50，氧化铁红20～22，防锈颜料8～10，滑石粉8～10，消泡剂0.25～0.35，流平剂0.25～0.35，抗闪锈剂0.35～0.45，去离子水8～10；B组分由下述重量单位的物质组成：聚酸胺65058～62，醇醚有机溶剂38～42。本发明利用甲壳素多种优良特性，制备甲壳素水性环氧防腐涂料。该产品具有优良的乳化性、胶体保护性和抗菌防霉剂性，能形成良好的漆膜，并可极大地提高其耐候性与耐碱性。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料，特别是含有甲壳素溶液的水性环氧防腐涂料及制备方法，属油漆涂料技术领域。
背景技术
甲壳素又称甲壳质、几丁质、壳聚糖，是一种白色或微黄色的半透明固体，广泛存在于蟹、虾、昆虫等节肢动物甲壳和植物细胞壁中，是一种天然生物高分子聚合物。由于甲壳素含有多种官能基，因此具有较强的反应活性，它可以进行交链和接枝，酰化、磺化、羧甲基化、烷基化、硝化、卤化、氧化、络合等反应，生成具有不同性能的甲壳素衍生物。甲壳素同时是天然高分子表面活性剂，它的分子量在数千以上，具有乳化力强，分散性好及无毒等特点。除此以外，它还具有良好的理化特性、突出的耐碱性、耐溶剂性以及良好的耐候性。
环氧树脂具有附着力强，耐腐蚀性和耐溶剂性，硬度高、耐磨性好等优点，被广泛应用于各个相关领域中。随着人们对环保要求日益迫切和严格，环氧涂料水性化也因此得到了快速发展。然而目前水性环氧涂料商品化的品种还比较少，许多方面性能远远不及溶剂型的环氧涂料，如户外耐候性差、漆膜易粉化、失光、漆膜丰满度不好等等，环氧树脂涂料在水性化制作过程中亦需要添加一些材料以改善其性能。鉴于甲壳素具有能与水性涂料结合等显著的理化性能，如何将甲壳素应用于水性环氧涂料方面的研究，以研制出更多适应市场需要的新产品，已成为水性环氧涂料的重要发展方向。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足、提供一种含有甲壳素溶液的具有优良耐碱、耐候性的水性环氧防腐涂料及制备方法。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
一种水性环氧防腐涂料，其技术方案是：它由A、B两组份组成，所述A组分由如下重量单位的物质制成：甲壳素环氧树脂乳液45～50；氧化铁红20～22；防锈颜料8～10；滑石粉8～10；消泡剂0.25～0.35；流平剂0.25～0.35；抗闪锈剂0.35～0.45；去离子水8～10；所述B组分由下述重量单位的物质制成：聚酰胺650 58～62；醇醚有机溶剂38～42。
上述水性环氧防腐涂料，所述甲壳素环氧树脂乳液由如下重量单位的物质制成：环氧树脂38～42；丁醇4～5；乳化剂600 4～5；乳化剂OP-10 1～1.5；10％浓度的分散剂IW溶液4～5；壳聚糖溶液28～32；去离子水18～22。
上述水性环氧防腐涂料，所述壳聚糖溶液为壳聚糖的酸溶液，所述酸为甲酸或乙酸，所述壳聚糖为脱乙酰度75％～80％的甲壳素，所述防锈颜料为磷酸锌或三聚磷酸锌，所述醇醚有机溶剂为单丁醚或乙醇。
一种水性环氧防腐涂料的制备方法，它包括制备A、B两组份，其中，A组份的制备工艺为：
首先配制甲壳素环氧树脂乳液，继而配制A组份，所述甲壳素环氧树脂乳液按下列步骤配制：
a.按照配比称取配方原料，将环氧树脂加热至60～70℃，加入丁醇搅拌均匀，再相继加入乳化剂600和乳化剂OP-10继续搅拌均匀；
b.将壳聚糖溶液加入去离子水中搅拌均匀，再加入10％IW溶液，在高速剪切乳化机中分散；
c.将a步骤所得物质甲在高速剪切乳化机中分散同时缓缓倒入b步骤所得物质乙。
A组分制备：
按照配比称取配方原料，将氧化铁红、防锈颜料、滑石粉、抗闪锈剂、和去离子水混合，在高速剪切下分散到细度≤50μm，同时缓缓加入甲壳素环氧树脂乳液、消泡剂、流平剂，搅拌均匀即可；
B组份制备：
按照配比称取配方原料，将聚酰胺650溶解于醇醚有机溶剂中，搅拌使其溶解完全即可。
上述水性环氧防腐涂料的制备方法，所述甲壳素环氧树脂乳液由如下重量单位的物质制成：环氧树脂38～42；丁醇4～5；乳化剂600 4～5；乳化剂OP-10 1～1.5；10％浓度的分散剂IW溶液4～5；壳聚糖溶液28～32；去离子水18～22。
上述水性环氧防腐涂料的制备方法，所述壳聚糖溶液为壳聚糖的酸溶液，所述壳聚糖为脱乙酰度75％～80％的甲壳素，所述防锈颜料为磷酸锌或三聚磷酸锌，所述醇醚有机溶剂为单丁醚或乙醇。
本发明产品利用甲壳素乳化能力强，分散性能好，抑菌能力强和良好的成膜性、耐碱性、耐溶剂性、耐候性且安全无毒等特点，先制备稳定的甲壳素水性环氧乳液，然后将该乳液加入防锈颜料、填料、助剂并配以环氧固化剂，制备出新型甲壳素水性环氧防腐涂料。与普通水性环氧防腐涂料相比，该产品具有优良的乳化性、胶体保护性和抗菌防霉性，能形成良好的漆膜，并可极大地提高其耐候性与耐碱性。
具体实施方式
本发明选用脱乙酰度为75％～80％的甲壳素，将其溶解于甲酸或乙酸的稀酸中得到壳聚糖溶液，然后在环氧树脂中加入丁醇适当稀释，再通过外加乳化剂的作用并加入上述壳聚糖溶液，采用高速物理乳化的方法得到稳定的甲壳素水性环氧乳液，然后将该乳液加入防锈颜料、填料等助剂并配以环氧固化剂，制备出甲壳素水性环氧防腐涂料。目前制作常规水性环氧涂料时，无论在其中是否加入羧乙基纤维素等增稠剂，但都无法得到本发明所特有的耐碱、耐候性能。此外，在制作水性环氧涂料中，还需要加入防霉剂等助剂，它们都只有单一功能。而甲壳素属于天然高分子聚合物，它具有乳化能力强，分散性能好，抑菌能力大和良好的成膜性，并且还兼备水性环氧树脂涂料所需要的乳化性能、胶体保护性能。将甲壳素应用于水性环氧防腐涂料中能极大地提高其耐候性、耐碱性，形成一种新型的水性环氧涂料产品。
下表为本发明产品与未加改良的环氧底漆性能对照表，从中可以看到本发明在添加壳聚糖后带来的优良性能。
| 检测项目 | 性能指标 | 检测方法 | |
| 添加壳聚糖溶液改良的环氧底漆 | 未添加壳聚糖溶液改良的环氧底漆 | ||
| 光泽表干/min实干/min硬度/B附着力/级柔韧性/级耐碱性/h耐水性/h耐盐水性/h耐盐雾性/h耐候性/d | 无3242111200h无返锈，不起泡2000h无返锈，不起泡1200h无返锈，不起泡2000h无返锈，不起泡60d无明显变化 | 无324211800h无返锈，不起泡1500h无返锈，不起泡1000h无返锈，不起泡1600h无返锈，不起泡60d轻微脱色 | 目测法指触法铅笔法划格法GB/T 1731-1993GB/T 1763-1979GB/T 1733-1993GB/T 1763-1979GB/T 1771-1991户外涂刷实验 |
具体实施方式
本发明所谓的水性环氧涂料，可以包括甲壳素水性环氧清漆、甲壳素水性环氧色漆和甲壳素水性环氧防腐涂料。它利用甲壳素(壳聚糖)这种天然高分子聚合物所具有的乳化能力强、分散性能好等特点，将其与环氧树脂结合制备一种新型的甲壳素水性环氧涂料。本发明中所述的水性环氧乳液pH值为5～6，呈酸性，内中包含醇类溶剂、乳化剂、分散剂、助剂，壳聚糖溶液在涂料中起增稠剂的作用。所采用的甲壳素为甲壳素或甲壳素衍生物壳聚糖中的一种或其混合物。
以下提供几个具体的实施例：
实施例1：
按重量单位称取如下原料：环氧树脂38；丁醇5；乳化剂600 5；OP-10 1；10％浓度的分散剂IW溶液4.5；壳聚糖溶液30；去离子水20。将环氧树脂加热至60～70℃，加入丁醇搅拌均匀，再分别加入乳化剂和OP-10(OP-10又叫曲拉通-100)继续搅拌均匀得物质甲；将壳聚糖溶液加入去离子水中搅拌均匀，再加入10％浓度的分散剂IW溶液，在高速剪切乳化机中分散得物质乙；将物质甲在高速剪切乳化机中分散同时缓缓倒入物质乙中，得到甲壳素环氧树脂乳液。
按重量单位称取如下原料：甲壳素环氧树脂乳液47，氧化铁红21，磷酸锌(防锈颜料)9，滑石粉9，消泡剂0.3，流平剂0.3，抗闪锈剂0.4，去离子水9；聚酸胺650 60，单丁醚40。
水性环氧防腐涂料的A组分制备：将上述氧化铁红、磷酸锌、滑石粉、抗闪锈剂、和去离子水混合，在高速剪切下分散到细度≤50μm，同时缓缓加入甲壳素环氧树脂乳液、消泡剂、流平剂，搅拌均匀。
水性环氧防腐涂料的B组分制备：将上述聚酰胺650溶解于单丁醚中，搅拌使其溶解完全。
实施例2：
按重量单位称取如下原料：环氧树脂40、丁醇4、乳化剂600 4、OP-10 1.0、10％浓度的分散剂IW溶液4、壳聚糖溶液32、去离子水18。将环氧树脂加热至60～70℃，加入丁醇搅拌均匀，再分别加入乳化剂和OP-10继续搅拌均匀得物质甲；将壳聚糖溶液加入去离子水中搅拌均匀，再加入10％浓度的分散剂IW溶液，在高速剪切乳化机中分散得物质乙；将物质甲在高速剪切乳化机中分散同时缓缓倒入物质乙中，得到甲壳素环氧树脂乳液。
按重量单位称取如下原料：甲壳素环氧树脂乳液50，氧化铁红20，磷酸锌10，滑石粉10，消泡剂0.25，流平剂0.35，抗闪锈剂0.45，去离子水8；聚酸胺650 58，单丁醚38。
A组分制备：将上述氧化铁红、磷酸锌、滑石粉、抗闪锈剂、和去离子水混合，在高速剪切下分散到细度≤50μm，同时缓缓加入甲壳素环氧树脂乳液、消泡剂、流平剂，搅拌均匀。
B组分制备：将上述聚酰胺650溶解于单丁醚中，搅拌使其溶解完全。
实施例3：
按重量单位称取如下原料：环氧树脂42、丁醇4.5、乳化剂600 4.5、OP-10 1.5、10％浓度的分散剂IW溶液5、壳聚糖溶液28、去离子水22。将环氧树脂加热至60～70℃，加入丁醇搅拌均匀，再分别加入乳化剂和OP-10继续搅拌均匀得物质甲；将壳聚糖溶液加入去离子水中搅拌均匀，再加入10％浓度的分散剂IW溶液，在高速剪切乳化机中分散得物质乙；将物质甲在高速剪切乳化机中分散同时缓缓倒入物质乙中，得到甲壳素环氧树脂乳液。
按重量单位称取如下原料：甲壳素环氧树脂乳液45，氧化铁红22，磷酸锌8，滑石粉8，消泡剂0.35，流平剂0.25，抗闪锈剂0.35，去离子水10；聚酸胺650 62，单丁醚42。
A组分制备：将上述氧化铁红、磷酸锌、滑石粉、抗闪锈剂、和去离子水混合，在高速剪切下分散到细度≤50μm，同时缓缓加入甲壳素环氧树脂乳液、消泡剂、流平剂，搅拌均匀。
B组分制备：将上述聚酰胺650溶解于单丁醚中，搅拌使其溶解完全。
实施例4：
按重量单位称取如下原料：环氧树脂39、丁醇4.6、乳化剂600 4.7、OP-10 1.4、10％浓度的分散剂IW溶液4.2、壳聚糖溶液29、去离子水21。将环氧树脂加热至60～70℃，加入丁醇搅拌均匀，再分别加入乳化剂和OP-10继续搅拌均匀得物质甲；将壳聚糖溶液加入去离子水中搅拌均匀，再加入10％浓度的分散剂IW溶液，在高速剪切乳化机中分散得物质乙；将物质甲在高速剪切乳化机中分散同时缓缓倒入物质乙中，得到甲壳素环氧树脂乳液。
按重量单位称取如下原料：甲壳素环氧树脂乳液46，氧化铁红20.5，三聚磷酸锌8.5，滑石粉9.5，消泡剂0.32，流平剂0.28，抗闪锈剂0.37，去离子水9.5；聚酸胺650 61，乙醇41。
A组分制备：将上述氧化铁红、三聚磷酸锌、滑石粉、抗闪锈剂、和去离子水混合，在高速剪切下分散到细度≤50μm，同时缓缓加入甲壳素环氧树脂乳液、消泡剂、流平剂，搅拌均匀。
B组分制备：将上述聚酰胺650溶解于乙醇中，搅拌使其溶解完全。
实施例5：
按重量单位称取如下原料：环氧树脂41、丁醇4.3、乳化剂600 4.3、OP-10 1.1、10％浓度的分散剂IW溶液4.8、壳聚糖溶液31、去离子水19。将环氧树脂加热至60～70℃，加入丁醇搅拌均匀，再分别加入乳化剂和OP-10继续搅拌均匀得物质甲；将壳聚糖溶液加入去离子水中搅拌均匀，再加入10％浓度的分散剂IW溶液，在高速剪切乳化机中分散得物质乙；将物质甲在高速剪切乳化机中分散同时缓缓倒入物质乙中，得到甲壳素环氧树脂乳液。
按重量单位称取如下原料：甲壳素环氧树脂乳液47，氧化铁红21.5，磷酸锌9.5，滑石粉8.5，消泡剂0.34，流平剂0.26，抗闪锈剂0.34，去离子水10；聚酸胺650 59，单丁醚40。
A组分制备：将上述氧化铁红、磷酸锌、滑石粉、抗闪锈剂、和去离子水混合，在高速剪切下分散到细度≤50μm，同时缓缓加入甲壳素环氧树脂乳液、消泡剂、流平剂，搅拌均匀。
B组分制备：将上述聚酰胺650溶解于单丁醚中，搅拌使其溶解完全。
Claims (6)
1.一种水性环氧防腐涂料，其特征在于：它由A、B两组份组成，所述A组分由如下重量单位的物质制成：甲壳素环氧树脂乳液45～50；氧化铁红20～22；防锈颜料8～10；滑石粉8～10；消泡剂0.25～0.35；流平剂0.25～0.35；抗闪锈剂0.35～0.45；去离子水8～10；所述B组分由下述重量单位的物质制成：聚酰胺650 58～62；醇醚有机溶剂38～42。
2.根据权利要求1所述的水性环氧防腐涂料，其特征在于：所述甲壳素环氧树脂乳液由如下重量单位的物质制成：环氧树脂38～42；丁醇4～5；乳化剂600 4～5；乳化剂OP-10 1～1.5；10％浓度的分散剂IW溶液4～5；壳聚糖溶液28～32；去离子水18～22。
3.根据权利要求1或2所述的水性环氧防腐涂料，其特征在于：所述壳聚糖溶液为壳聚糖的酸溶液，所述酸为甲酸或乙酸，所述壳聚糖为脱乙酰度75％～80％的甲壳素，所述防锈颜料为磷酸锌或三聚磷酸锌，所述醇醚有机溶剂为单丁醚或乙醇。
4.一种如权利要求1所述的水性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述水性环氧防腐涂料为A、B两组份，其中，A组份的制备工艺为：
首先配制甲壳素环氧树脂乳液，继而配制A组份，所述甲壳素环氧树脂乳液按下列步骤制备：
a.按照配比称取配方原料，将环氧树脂加热至60～70℃，加入丁醇搅拌均匀，再分别加入乳化剂和OP-10继续搅拌均匀；
b.将壳聚糖溶液加入去离子水中搅拌均匀，再加入10％IW溶液，在高速剪切乳化机中分散；
c.将a步骤所得物质甲在高速剪切乳化机中分散同时缓缓倒入b步骤所得物质乙；
A组分制备：
按照配比称取配方原料，将氧化铁红、防锈颜料、滑石粉、抗闪锈剂、和去离子水混合，在高速剪切下分散到细度≤50μm，同时缓缓加入甲壳素环氧树脂乳液、消泡剂、流平剂，搅拌均匀即可；
B组份制备：
按照配比际取配方原料，将聚酰胺650溶解于醇醚有机溶剂中，搅拌使其溶解完全即可。
5.根据权利要求4所述的水性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述甲壳素环氧树脂乳液由如下重量单位的物质制成：环氧树脂38～42；丁醇4～5；乳化剂600 4～5；乳化剂OP-10 1～1.5；10％浓度的分散剂IW溶液4～5；壳聚糖溶液28～32；去离子水18～22。
6.根据权利要求5所述的水性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液为壳聚糖的酸溶液，所述壳聚糖为脱乙酰度75％～80％的甲壳素，所述防锈颜料为磷酸锌或三聚磷酸锌，所述醇醚有机溶剂为单丁醚或乙醇。
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