CN101735706B - 一种水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
一种水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料及其制备方法。该涂料A组分是对E-20改性后的分散体，作为固化剂的B组分，是用环氧和亲水性基团改性过的水性分散体，该体系具备一般水性涂料的优点同时，克服了水性环氧防腐涂料本身的一些缺陷，同时具备聚氨酯和环氧的优点，以它为基料制备的水性环氧防腐蚀涂料在桥梁、管道、集装箱、工业厂房和公共设施等钢铁结构领域有着巨大的发展前景。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料及其制备方法。
背景技术
随着环境保护的要求日益严格，低VOC或零VOC以及其HAPs(有害空气污染物，hazardous airpollution)的水性涂料的研究，以研制出适应市场需要的新产品，是涂料的重要发展方向。
水性环氧树脂作为钢结构、木材等基材的涂料使用的时候，固化后硬度和拉伸强度大、涂膜光泽度高、对各类底材黏附力好、耐化学品性优异、电绝缘性好且品种多样、价廉易得等优点，已经广泛地应用各种钢结、木材等基材的涂料领域。但是，人们也发现水性环氧树脂还存在一些缺点，比如膜的柔性不够，耐老化、抗粉化的性能不好等。
聚氨酯树脂应用广泛，性能优异。它作为钢结构、木器等基材的表面涂料使用时，所形成的涂膜机械性能好、耐磨性好、硬度高、耐水、耐化学、耐老化性优异，属于高性能涂料，其应用领域包括地面涂料、厨房家具涂料、办公家具涂料，机械设备(OEM)涂料。它对各种基材的附着力都很强，不仅对木材、水泥基等多孔型基材，对金属、玻璃等多孔性的表面附着力也很强。
针对水性环氧涂料出现的一些不足，国内外近几年对涂料用环氧树脂进行各种改性，其中聚氨酯改性环氧所得钢结构防腐涂料，不仅仅克服了水性环氧防腐涂料本身的一些缺陷，使得所制涂料同时具备聚氨酯和环氧的优点，从而提高了涂料的综合性能，以它为基料制备的水性环氧防腐蚀涂料在桥梁、管道、集装箱、工业厂房和公共设施等钢铁结构领域有着巨大的发展前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料的制备方法。
本发明提出的水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料，其组份按重量份组成为：
其中：A组分和B组分总重量满足100％。
本发明中，所述消泡剂是一种改性聚硅氧烷类聚合物，如Defom W-0505或DefomW-092。
本发明中，所述分散剂为高分子量的改性聚丙烯酸酯类聚合物和羧酸类烷醇胺盐复配，如AFCONA-4560或者AFCONA-4550和AFCONA-5071复配。
本发明中，所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液，如BYK346。
本发明中，所述防锈颜料为氧化铁红与三聚磷酸铝复配。
本发明中，所述抗闪锈剂为烷基磷酸盐，如RAYBO 60。
本发明中，所述固化剂为非离子型环氧改性多元胺分散体，由PEG和E-51环氧树脂的嵌段共聚物改性经过部分封端多元胺的所得。而改多元胺为三乙烯四胺(TETA)，封端比例在0.5-1范围之内。
本发明提出的水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料的制备方法，具体步骤如下：
1、A组分制备：在1000-1500r/min搅拌下，依次将防锈颜料、沉淀硫酸钡、滑石粉、抗闪锈剂、分散剂和水混合加入到水性聚氨酯改性环氧乳液中，并加入一半消泡剂，将颜料分散至50目以下，然后在300r/min-500r/min搅拌速率下，加入另一半消泡剂和流平剂。搅拌均匀，熟化，过滤后得到A组分；
2、B组份是通过对多按进行封端、加成后用反应型乳化剂乳化后制备而成的一种水性分散体。对多元胺进行改性，不仅增加了与环氧树脂的相容性，降低了胺的活性，延长了涂料的适用期。
3、将A、B两组份按照质量比10∶1的比例混合，在搅拌器中混合均匀，得到水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料。
所得涂料的性能如下：
测试项目 测试结果
干燥 表干/min 35
时间 实干/h ≤12
抗冲击性/kg·cm ＞50
附着力/级 1
柔韧性/Φmm ≤2
铅笔硬度/H 3
耐盐水(3％NaCl) 400h无异常
耐中性雾(5％NaCl) 600h，少量黑斑，划痕渗透＜＜3mm
本发明研制的水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料，既保持了环氧类涂料耐酸碱，附着力优良的性能，又具有聚氨酯类涂料耐油类，耐化学介质，涂膜强度和耐磨性能好的特点，同时其以水作为分散介质，价格低廉、无气味、不燃，贮存、运输和使用过程中的安全性大大提高，而且水性环氧涂料的应用性能好，施工工具可用水直接清洗。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1：
按重量单位称取下列原料：水性聚氨酯改性环氧乳液25；沉淀硫酸钡10；防锈颜料22；滑石粉8；消泡剂1；分散剂2.5；流平剂0.5；抗闪锈剂2，水18。流平剂采用BYK346，分散剂采用AFCONA-4560，抗闪锈剂采用raybo75，消泡剂采用Defom W-0505。
在高速搅拌下，依次将锌粉、防锈颜料、滑石粉、抗闪锈剂、分散剂和水混合加入到水性聚氨酯改性环氧乳液中并加入一半消泡剂，将颜料分散至50目以下，然后在300r/min-500r/min搅拌速率下，加入另一半消泡剂和流平剂等助剂。搅拌均匀，过滤后得到A组分。
对多按进行封端、加成后用反应型乳化剂乳化后制备一种水性分散体，取该分散体7g与4g水混合配成B组。
然后把A、B两组份搅拌均匀，熟化15分钟，即得到可直接施工的水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料，把该涂料刷涂或者喷涂在马口铁片上，45分钟可以得到表干的涂膜，干燥一周涂膜可以完全固化，测试涂膜性能：
测试项目 测试结果
干燥 表干/min 35
时间 实干/h ≤12
抗冲击性/kg·cm 50
附着力/级 2
柔韧性/Φmm ≤2
铅笔硬度/H 4
耐盐水(3％NaCl) 400h无异常
耐中性雾(5％NaCl) 600h，少量黑斑，划痕处渗透＜＜2mm
实施例2：
按重量单位称取下列原料：水性聚氨酯改性环氧乳液35；沉淀硫酸钡7；防锈颜料16；滑石粉4；消泡剂0.3；分散剂1.5；流平剂0.2；抗闪锈剂1；水15。流平剂采用BYK346，分散剂采用AFCONA-4550和AFCONA-5071，抗闪锈剂采用raybo75，消泡剂采用DefomW-092。
在高速搅拌下，依次将沉淀硫酸钡、防锈颜料、滑石粉、抗闪锈剂、分散剂和水混合加入到水性聚氨酯改性环氧乳液中并加入一半消泡剂，将颜料分散至50目以下，然后在300r/min-500r/min搅拌速率下，加入另一半消泡剂和流平剂等助剂。搅拌均匀，过滤后得到A组分。
对多按进行封端、加成后用反应型乳化剂乳化后制备一种水性分散体，取该分散体10g与10水混合配成B组份。
然后把A、B两组份搅拌均匀，熟化15分钟，即得到可直接施工的水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料，把该涂料刷涂或者喷涂在马口铁片上，45分钟可以得到表干的涂膜，干燥一周涂膜可以完全固化，测试涂膜性能：
测试项目 测试结果
干燥 表干/mmin 40
时间 实干/min ≤12
抗冲击性/kg·cm 60
附着力/级 1
柔韧性/Φmm ≤2
铅笔硬度/H 3
耐盐水(3％NaCl) 400h无异常
耐中性雾(5％NaCl) 600h，少量黑斑，划痕处基本无渗透
实施例3：
按重量单位称取下列原料：水性聚氨酯改性环氧乳液45；沉淀硫酸钡6；防锈颜料12；滑石粉4；消泡剂0.3；分散剂1.5；流平剂0.2；抗闪锈剂1；水10。流平剂采用BYK346，分散剂采用AFCONA-4550和AFCONA-5071，抗闪锈剂采用raybo75，消泡剂采用DefomW-092。
在高速搅拌下，依次将沉淀硫酸钡、防锈颜料、滑石粉、抗闪锈剂、分散剂和水混合加入到水性聚氨酯改性环氧乳液中并加入一半消泡剂，将颜料分散至100目以下，然后在300r/min-500r/min搅拌速率下，加入另一半消泡剂和流平剂等助剂。搅拌均匀，过滤后得到A组分。
对多按进行封端、加成后用反应型乳化剂乳化后制备一种水性分散体，取该分散体13g与7g水混合配成B组。
然后把A、B两组份混合搅拌均匀，熟化15分钟，即得到可直接施工的水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料，把该涂料刷涂或者喷涂在马口铁片上，45分钟可以得到表干的涂膜，干燥一周涂膜可以完全固化，测试涂膜性能：
测试项目 测试结果
干燥 表干/min 35
时间 实干/min ≤12
抗冲击性/kg·cm 60
附着力/级 1
柔韧性/Φmm ≤2
铅笔硬度/H 2
耐盐水(3％NaCl) 400h无异常
耐中性雾(5％NaCl) 600h，少量黑斑，划痕渗透＜＜2mm
Claims (7)
1.一种水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)、A组分制备：在1000-1500r/min搅拌下，依次将防锈颜料、沉淀硫酸钡、滑石粉、抗闪锈剂、分散剂和水混合加入到水性聚氨酯改性环氧乳液中，并加入一半消泡剂，将颜料分散至50目以下，然后在300r/min-500r/min搅拌速率下，加入另一半消泡剂和流平剂，搅拌均匀，熟化，过滤后得到A组分；
(2)、B组份是通过对多胺进行封端、加成后用反应型乳化剂乳化后制备而成的一种水性分散体；
(3)、将A、B两组份按照质量比10∶1的比例混合，在搅拌器中混合均匀，得到水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料；
A组分：
B组分：
固化剂 5-20
其中：A组分和B组分总重量满足100％。
2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料的制备方法，其特征在于所述消泡剂采用改性聚硅氧烷类聚合物。
3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料的制备方法，其特征在于所述分散剂采用高分子量的改性聚丙烯酸酯类聚合物和羧酸类烷醇胺盐复配。
4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料的制备方法，其特征在于所述流平剂采用聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液。
5.根据权利要求1所述的水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料的制备方法，其特征 在于所述防锈颜料为氧化铁红与三聚磷酸铝复配。
6.根据权利要求1所述的水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料的制备方法，其特征在于所述抗闪锈剂采用烷基磷酸盐。
7.根据权利要求1所述的水性聚氨酯改性环氧钢结构防腐涂料的制备方法，其特征在于所述固化剂为非离子型环氧改性多元胺分散体，由PEG和E-51环氧树脂的嵌段共聚物改性经过部分封端多元胺的所得，该多元胺为三乙烯四胺，封端比例在0.5-1范围之内。
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