CN102108250A - 一种水性底面合一防腐漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水性底面合一防腐漆，包括以下重量百分比的成分：水性聚氨酯改性环氧树脂20％～60％，去离子水5％～25％、分散剂0.5％～5％，消泡剂0.1％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，颜填料为10％～40％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，成膜助剂0.5％～5％，光稳定剂1％～5％，闪蚀抑制剂0.5％～5％，耐盐雾助剂0％～10％。本发明提供的水性底面合一防腐漆，以水性聚氨酯改性环氧树脂为基料，添加多种助剂制备而成，同时具有较高的防腐性能和耐老化性能，经实验耐紫外光老化可长达600h，耐热稳定性好，喷涂后常温固化，底面合一施工工艺简单。

Description

一种水性底面合一防腐漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种水性底面合一防腐漆及其制备方法。

背景技术

目前，国内现有防腐涂装体系大多采用底漆、中间漆、面漆或底漆和面漆的复合防腐涂层体系。底漆的主要作用是在底材上打好基础，对底材有良好附着力，具有防锈性能；中间漆的主要作用是增加膜厚，从而起到更为有效的屏蔽作用，还要使表面平整，有利于面漆涂装；面漆主要的作用是防止外界环境中有害的腐蚀介质，如氧气、水汽、二氧化硫以及化工大气的影响，同时具有美观装饰性。

但是这两种复合防腐涂层体系施工周期长，操作工序复杂，造价成本较高，同时还需要考虑各涂层间的配套性问题，以防层间结合不良，配套性不好，造成整个涂层体系质量下降。溶剂性涂料涂装后会带来VOC(挥发性有机化合物)的排放，污染环境，对人体健康造成危害，而水性涂料以水作为溶剂，无毒，无溶剂气味。因此为简化涂装施工工艺，符合环保发展趋势，近年来水性底面合一防腐漆得到较多的研究。

水性底面合一的涂料由于只涂装一次，既充当底漆也充当面漆，对其防腐性和耐老化性能要求较高，但目前水性底面合一的防腐漆难以同时具备较高的防腐性能和耐老化性能，耐紫外光老化一般仅为400h左右，不能满足建筑物及车辆越来越高的涂装要求。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种水性底面合一防腐漆，同时具备较高的防腐性能和耐老化性能，能够满足较高的涂装要求。本发明还提供了一种水性底面合一防腐漆的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种水性底面合一防腐漆，包括以下重量百分比的成分：

水性聚氨酯改性环氧树脂        20％～60％

去离子水          5％～25％

分散剂            0.5％～5％

消泡剂            0.1％～5％

基材润湿剂        0.1％～5％

颜填料            10％～40％

pH调节剂          0.5％～10％

触变剂            0.5％～10％

成膜助剂          0.5％～5％

光稳定剂          1％～5％

闪蚀抑制剂        0.5％～5％

耐盐雾助剂        0％～10％。

作为优选，所述水性聚氨酯改性环氧树脂的合成原料包括以下重量百分比的成分：甲苯二异氰酸酯30％～45％、聚酯25％～35％、亲水扩链剂6％～8％、环氧树脂5％～8％、扩链剂2％～10％、中和剂5％～10％、交联剂1％～3％、丙酮10％～20％。

作为优选，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、聚羧酸铵盐或聚羧酸钠盐中的一种或几种。

作为优选，所述消泡剂为有机硅消泡剂或氟改性硅氧烷消泡剂。

作为优选，所述基材润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。

作为优选，所述颜填料为钛白粉、滑石粉、碳黑、云母粉、陶瓷微粉或硅微粉中的一种或几种。

作为优选，所述pH调节剂为氨水、N，N-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇或三乙醇胺中的一种或几种。

作为优选，所述触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油或聚酰胺蜡中的一种或几种。

作为优选，所述成膜助剂为乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚或十二碳醇酯中的一种或几种。

作为优选，所述光稳定剂为苯甲酮类、氰基丙烯酸盐粘合剂类、苯并***类或三嗪类中的一种或几种。

作为优选，所述闪蚀抑制剂为WT-795、SER-AD FA 179、SER-AD FA579、Raybo 60、Raybo 75中的一种或几种。

作为优选，所述耐盐雾助剂为LJ-270、F-310、TM-08、408、ZT-719中的一种或几种。

一种水性底面合一防腐漆的制备方法，包括以下步骤：

a)将水性聚氨酯改性环氧树脂、去离子水、分散剂、颜填料、pH调节剂和触变剂混合搅拌，研磨至细度≤40μm；

b)将消泡剂、基材润湿剂、成膜助剂、光稳定剂、闪蚀抑制剂和耐盐雾助剂加入上步得到的混合物中搅拌；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8～9，粘度≥3.0Pa·s；

各成分的重量百分比含量为：水性聚氨酯改性环氧树脂20％～60％，去离子水5％～25％、分散剂0.5％～5％，消泡剂0.1％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，颜填料为10％～40％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，成膜助剂0.5％～5％，光稳定剂1％～5％，闪蚀抑制剂0.5％～5％，耐盐雾助剂0％～10％。

本发明提供的水性底面合一防腐漆，以水性聚氨酯改性环氧树脂为基料，添加多种助剂制备而成，同时具有较高的防腐性能和耐老化性能，经实验耐紫外光老化可长达600h，耐热稳定性好，喷涂后常温固化，底面合一施工工艺简单。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供了一种水性底面合一防腐漆，包括以下重量百分比的成分：水性聚氨酯改性环氧树脂20％～60％，去离子水5％～25％、分散剂0.5％～5％，消泡剂0.1％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，颜填料为10％～40％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，成膜助剂0.5％～5％，光稳定剂1％～5％，闪蚀抑制剂0.5％～5％，耐盐雾助剂0％～10％。

水性聚氨酯改性环氧树脂为本发明的水性底面合一防腐漆的主要成分，是由聚氨酯与环氧树脂发生共聚而来，具有较高的综合性能，如易固化、机械强度高、粘附力强，具有较好的耐热性、耐水性和耐溶剂性等。本发明中水性聚氨酯改性环氧树脂的合成原料优选包括以下重量百分比的成分：甲苯二异氰酸酯30％～45％、聚酯25％～35％、亲水扩链剂6％～8％、环氧树脂5％～8％、扩链剂2％～10％、中和剂5％～10％、交联剂1％～3％、丙酮10％～20％。

本发明水性聚氨酯改性环氧树脂的制备方法为：

(1)将聚酯和甲苯二异氰酸酯混合搅拌，逐渐升温至80℃～100℃反应40min～1.5h；

(2)加入亲水扩链剂和交联剂，继续搅拌，反应1h～3h，得到混合物；

(3)将环氧树脂溶解在丙酮中，滴加入混合物中共聚40min～2h，反应过程中添加适量的丙酮以控制反应体系的粘度；

(4)降温至40℃～50℃左右，加入中和剂中和，反应20min～40min；

(5)将生成物溶解在去离子水中，加入扩链剂进行扩链，以1000转/min～2000转/min的速度搅拌20min～40min，制得水性聚氨酯改性环氧树脂。

分散剂能够通过润湿、研磨与分散、偶联和包裹稳定的过程来分散颜填料，并保持分散体系的相对稳定。本发明中分散剂优选为聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、聚羧酸铵盐或聚羧酸钠盐中的一种或几种，具有良好的分散效果，能够降低涂料粘度，改善涂料的储存稳定性、增加光泽和流平性。

涂料中的助剂大多属于表面活性剂，能改变涂料的表面张力，致使涂料本身存在着易起泡或使泡沫稳定的内部因素，涂料的制备过程中需要使用各种高速混合机，涂装时使用喷涂、淋涂等方式方法，在这些过程中，都会使涂料产生泡沫。泡沫中的空气不仅会阻碍颜填料的分散，也使设备的利用率不足而影响产量，施工中产生的气泡会造成漆膜表面缺陷，既有损外观，又影响漆膜的防腐性和耐候性。因此为防止在使用过程中产生泡沫，涂料中需加入消泡剂。本发明中消泡剂优选为有机硅消泡剂或氟改性硅氧烷消泡剂，化学性质稳定，消泡作用强，用量少。

基材润湿剂能帮助涂料湿润各种不同的基材表面，甚至湿润具有非常低表面能的基材，因此能防止诸如缩孔或缩边等表面缺陷，漆膜的流动、流平性和附著力也将得以改善。本发明中基材润湿剂优选为聚醚硅氧烷共聚物。

颜填料为钛白粉、滑石粉、碳黑、云母粉、陶瓷微粉或硅微粉对涂料的性能有着重要的辅助作用，可以充填孔隙，使涂料致密，提高附着力，赋予涂料色彩、质感和遮盖力。

pH调节剂优选为氨水、N，N-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇或三乙醇胺中的一种或几种。

涂料中加入触变剂后，在涂料受剪切力作用时(如搅拌或涂刷)，粘度暂时下降，不受剪切力作用时，又逐渐恢复到原来的粘度。这种特性能使面漆在贮存时防止颜料沉淀，改善涂刷性，在涂装时能使涂膜较厚而不流挂。本发明使用的触变剂优选为气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油或聚酰胺蜡中的一种或几种。

成膜助剂能促进涂料塑性流动和弹性变形，改善聚结性能，能在较广泛施工温度范围内成膜，成膜后成膜助剂挥发，不会影响涂膜的特性。本发明使用的成膜剂优选为乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚或十二碳醇酯中的一种或几种，在较少的用量情况下，能十分有效地降低涂料的最低成膜温度，成膜的连续性好，具有适宜的挥发度，使涂料成模时结合更加紧密、连续，漆膜平滑、均匀，且其耐擦洗性、展色性、光泽度以及耐候性等得到较大的提高。

加入光稳定剂能够保持涂料的稳定，防止涂料分解老化。涂料在日光作用下，会因吸收紫外线而引发自动氧化，导致聚合物降解，使得涂料形成的防水层的机械性能恶化。光稳定剂通过屏蔽、反射紫外线或吸收紫外线并将其转化为无害的热能，或猝灭被紫外线激发的分子或基团的激发态，使其回复到基态，或捕获因光氧化还原产生的自由基，抑制光氧化，防止防水层受到紫外线破坏，且自身的光稳定性及热稳定性好。本发明中光稳定剂优选为苯甲酮类、氰基丙烯酸盐粘合剂类、苯并***类或三嗪类中的一种或几种。

由于水的导电率高，使金属易腐蚀，水性涂料涂覆到金属底材上的一个突出的问题是出现闪蚀。闪蚀是涂膜在干燥过程中发生的点状锈斑，在喷砂底材上尤易发生。闪蚀抑制剂可以防止水性涂料在金属底材上发生闪蚀，本发明使用的闪蚀抑制剂优选为WT-795(美国司丹利国际化工有限公司生产)、SER-AD FA 179(海名斯)、SER-AD FA 579、Raybo 60(美国瑞宝助剂)、Raybo 75中的一种或几种。

耐盐雾助剂能够提高涂膜的致密性和耐盐雾腐蚀性，且对涂料的贮存没有影响，本发明使用的耐盐雾助剂优选为LJ-270(广州亮佳新材料公司)、F-310(广州方景贸易有限公司)、TM-08(广州琉平化工科技有限公司)、408(广州琉平化工科技有限公司)、ZT-719(北京之途化工有限公司)中的一种或几种，均为本领域常用的耐盐雾助剂。

本发明提供的水性底面合一防腐漆的制备方法，包括以下步骤：

a)按比例称取水性聚氨酯改性环氧树脂、去离子水、分散剂、颜填料、pH调节剂和触变剂，混合搅拌均匀，转速为1200转/min～1800转/min，然后研磨至细度≤40μm；

b)按比例称取消泡剂、基材润湿剂、成膜助剂、光稳定剂、闪蚀抑制剂和耐盐雾助剂加入上步得到的混合物中搅拌，转速为1000转/min～1500转/min；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)用适量的pH调节剂调节混合物的pH为8～9，用适量的去离子水调节混合物的粘度≥3.0Pa·s，制得水性底面合一防腐涂料；

其中各成分的重量百分比含量为：水性聚氨酯改性环氧树脂20％～60％，去离子水5％～25％、分散剂0.5％～5％，消泡剂0.1％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，颜填料为10％～40％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，成膜助剂0.5％～5％，光稳定剂1％～5％，闪蚀抑制剂0.5％～5％，耐盐雾助剂0％～10％。

实施例1：合成水性聚氨酯改性环氧树脂

(1)将250kg聚醚二醇和380kg甲苯二异氰酸酯混合搅拌，逐渐升温至100℃反应1.5h；

(2)加入60kg二羟甲基丁酸和20kg三羟甲基丙烷，继续搅拌，反应1h，得到混合物；

(3)将70kg环氧树脂E-51溶解在120kg丙酮中，滴加入混合物中共聚1h，反应过程中可添加适量的丙酮以控制反应体系的粘度至70mPa·s；

(4)降温至40℃左右，加入60kg三乙胺中和，反应20min；

(5)将生成物溶解在去离子水中，加入40kg乙二胺进行扩链，以1000转/min的速度搅拌30min，制得水性聚氨酯改性环氧树脂。

实施例2：

a)称取制备的水性聚氨酯改性环氧树脂300kg、去离子水200kg、德固赛公司的Tego740W分散剂10kg、碳黑25kg、英国Halox公司的SW 111型防锈颜料65kg、800目云母粉80kg、陶瓷微粉100kg、硅微粉120Kg、N，N-二甲基乙醇胺10kg和德固赛气相二氧化硅10kg，混合搅拌均匀，转速为1500转/min，然后研磨至细度≤40μm；

b)称取德固赛公司Tego825消泡剂10kg、德固赛公司的KL245基材润湿剂10kg、伊士曼公司的成膜助剂十二碳醇酯10kg、台湾永光集团的光稳定剂20kg、美国瑞宝公司的Raybo 75闪蚀抑制剂10kg、广州亮佳新材料公司的LJ-270耐盐雾助剂20kg加入上步得到的混合物中搅拌，转速为1200转/min；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8.7，用适量的去离子水调节混合物的粘度为3.4Pa·s，制得防腐漆。

实施例3：

a)称取制备的水性聚氨酯改性环氧树脂400kg、去离子水150kg、德国毕克化学公司的BYK110分散剂30kg、碳黑20kg、英国Halox公司的SW111型防锈颜料20kg、800目云母粉50kg、陶瓷微粉50kg、硅微粉60Kg、pH调节剂三乙醇胺40kg和氢化蓖麻油40kg，混合搅拌均匀，转速为1500转/min，然后研磨至细度≤40μm；

b)称取广州华夏助剂化工公司HX-2013消泡剂30kg、广东市洛驰贸易有限公司的SNW 311基材润湿剂20kg、青州贝特化工有限公司的成膜助剂20kg、石家庄石焦化工有限责任公司的受阻胺类光稳定剂10kg、SER-ADFA 179海名斯闪蚀抑制剂20kg、广州方景贸易有限公司的F-310耐盐雾助剂40kg加入上步得到的混合物中搅拌，转速为1200转/min；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8.8，用适量的去离子水调节混合物的粘度为3.5Pa·s，制得防腐漆。

实施例4：

a)称取制备的水性聚氨酯改性环氧树脂450kg、去离子水100kg、广州欧鹏化工有限公司的Syntron的

A 11聚丙烯酸钠盐分散剂20kg、碳黑25kg、英国Halox公司的SW 111型防锈颜料25kg、800目云母粉50kg、陶瓷微粉55kg、硅微粉65Kg、N，N-二甲基乙醇胺40kg和BYK公司的BYK420触变剂20kg，混合搅拌均匀，转速为1500转/min，然后研磨至细度≤40μm；

b)称取海名斯德谦5300聚硅氧烷消泡剂20kg、德固赛公司的KL245基材润湿剂20kg、利安德DPNB成膜助剂20kg、北京加成助剂研究所的GW-531二苯甲酮光稳定剂30kg、美国司丹利国际化工有限公司的WT-795闪蚀抑制剂10kg、北京之途化工有限公司的ZT-719耐盐雾助剂50kg加入上步得到的混合物中搅拌，转速为1200转/min；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8.5，用适量的去离子水调节混合物的粘度为3.7Pa·s，制得防腐漆。

将实施例2-4制备的水性底面合一防腐漆进行检测，数据如表1所示：

表1水性底面合一防腐漆主要性能测试结果

通过检测，可发现本发明的水性底面合一防腐漆具有较高的耐盐雾腐蚀性能和耐老化性能，耐紫外光老化可达600h，耐热稳定性好，且具有优良的附着力等机械性能，能够在常温固化，施工工艺简单，极具实用价值。

以上对本发明所提供的一种水性底面合一防腐漆及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种水性底面合一防腐漆，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：

水性聚氨酯改性环氧树脂    20％～60％

去离子水                  5％～25％

分散剂                    0.5％～5％

消泡剂                    0.1％～5％

基材润湿剂                0.1％～5％

颜填料                    10％～40％

pH调节剂                  0.5％～10％

触变剂                    0.5％～10％

成膜助剂                  0.5％～5％

光稳定剂                  1％～5％

闪蚀抑制剂                0.5％～5％

耐盐雾助剂                0％～10％。

2.根据权利要求1所述的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述水性聚氨酯改性环氧树脂的合成原料包括以下重量百分比的成分：甲苯二异氰酸酯30％～45％、聚酯25％～35％、亲水扩链剂6％～8％、环氧树脂5％～8％、扩链剂2％～10％、中和剂5％～10％、交联剂1％～3％、丙酮10％～20％。

3.根据权利要求1所述的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、聚羧酸铵盐或聚羧酸钠盐中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂或氟改性硅氧烷消泡剂。

5.根据权利要求1所述的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述基材润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。

6.根据权利要求1所述的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述颜填料为钛白粉、滑石粉、碳黑、云母粉、陶瓷微粉或硅微粉中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述pH调节剂为氨水、N，N-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇或三乙醇胺中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油或聚酰胺蜡中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述成膜助剂为乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚或十二碳醇酯中的一种或几种。

10.根据权利要求1所述的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述光稳定剂为苯甲酮类、氰基丙烯酸盐粘合剂类、苯并***类或三嗪类中的一种或几种。

11.根据权利要求1所述的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述闪蚀抑制剂为WT-795、SER-AD FA 179、SER-AD FA 579、Raybo60、Raybo 75中的一种或几种。

12.根据权利要求1所述的水性底面合一防腐漆，其特征在于，所述耐盐雾助剂为LJ-270、F-310、TM-08、408、ZT-719中的一种或几种。

13.一种水性底面合一防腐漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将水性聚氨酯改性环氧树脂、去离子水、分散剂、颜填料、pH调节剂和触变剂混合搅拌，研磨至细度≤40μm；

b)将消泡剂、基材润湿剂、成膜助剂、光稳定剂、闪蚀抑制剂和耐盐雾助剂加入上步得到的混合物中搅拌；

c)将b)得到的混合物进行过滤除杂；

d)调节混合物的pH为8～9，粘度≥3.0Pa·s；

各成分的重量百分比含量为：水性聚氨酯改性环氧树脂20％～60％，去离子水5％～25％、分散剂0.5％～5％，消泡剂0.1％～5％，基材润湿剂0.1％～5％，颜填料为10％～40％，pH调节剂0.5％～10％，触变剂0.5％～10％，成膜助剂0.5％～5％，光稳定剂1％～5％，闪蚀抑制剂0.5％～5％，耐盐雾助剂0％～10％。