CN102286242A - 丙烯酸聚氨脂热镀锌基材涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种丙烯酸聚氨脂热镀锌基材涂料及其制备方法，其特征是由包括A组分以及B组分，A组分中含有环氧改性羟基丙烯酸树脂，气相二氧化硅、有机膨润土或聚酰胺蜡粉，超分散剂，二甲苯、醋酸丁酯及乙二醇甲醚醋酸酯混合溶剂，非浮型铝银浆及云母氧化铁颜料，着色颜料，氟改性丙烯酸流平剂，催干剂，有机硅氧烷密着剂，工业酒精；B组分含有低分子量多元醇聚合物（TP羟值500），三羟甲基丙烷（TMP），甲苯二异氰酸酯（TDI），4、4′-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI），用二甲苯与醋酸丁酯的混合溶剂作为加成物载体；制备出来的产品对热镀锌基材具有极佳的附着强度。

Description

丙烯酸聚氨脂热镀锌基材涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料，特别涉及一种具有良好化学防腐蚀和极佳附着强度的热镀锌基材防腐蚀涂料。 

背景技术

热镀锌（galvanizing） 也叫热浸锌和热浸镀锌：是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。热镀锌是由较古老的热镀方法发展而来的，自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来，已经有一百四十年的历史了。然而，热镀锌工业是近三十年来伴随冷轧带钢的飞速发展而得到了大规模发展。 

热镀锌层对钢铁的保护效果比油漆或塑料层好得多。热镀锌时，锌与钢铁之间发生扩散，生成锌铁金属间化合物层，即合金层。合金层与钢铁以及锌之间均为冶金结合，比漆类与钢的结合更牢固。暴露在大气环境中的热镀锌层数十年也不会脱落，直至被完全自然腐蚀。 

镀锌层有小的裂纹或损坏时，锌将以牺牲阳极的形式继续防止裂纹或损坏处的钢铁生锈，这是镀锌层比其他涂镀层优越的主要特点。铁锌合金层含锌在90%以上，对钢铁有与锌近似的电化学保护作用；而且铁锌合金层硬度比纯锌高得多(接近纯铁)，因而镀层抵抗碰撞和刮损的能力更高。 　　由于锌能溶解于酸和强碱，热镀锌层只能适用于一般大气和天然水环境中。镀锌层在接触空气和水时，会产生轻微的电化学腐蚀。在乡村和空气比较洁净的地区，镀锌层能维持很多年，而在工业污梁区和海岸地区，镀锌层的耐用年限就较短。此外镀层越厚，耐用年限也越长，耐用年限与厚度几乎成正比。 

由于镀层会在应用中消耗，当铁锌合金层逐渐暴露时，镀层表面变得灰暗无光。而且腐蚀产物中含有少量的铁锈(三价铁)，会使镀层表面呈现局部铁锈颜色。对于易出现灰暗镀层的镀件，镀层表面很少或基本没有纯锌层，在镀件使用短期内就会出现这种“锈迹”，虽然不影响其保护作用，但是会影响外观。     因此，为了延长使用寿命和增强外观效果，一般在热镀锌表面再涂装油漆。 

在镀锌基材上涂装油漆由于附着力问题是比较困难的事情，国内传统上用于热镀锌基材上的涂料品种为环氧云铁底漆，但是环氧云铁底漆存在以下缺陷：①附着力、耐湿热潮气差，在沿海地区等严酷环境下常常发生起泡、脱落问题；② 干性慢，尤其在冬天严寒天气情况下，影响下道油漆的施工。 

发明内容

本发明的发明目的是为了克服上述背景技术中的缺陷，开发一种针对热镀锌基材涂装，具有优异附着强度，耐湿热潮气佳，快干，环保的丙烯酸聚氨脂热镀锌基材涂料。 

本发明的另一个发明目的是为第一个发明目的所述的丙烯酸聚氨脂热镀锌基材涂料提供一种合理的切实可行的制备方法。 

本发明的第一个发明目的是通过如下技术方案实现的。一种丙烯酸聚氨脂热镀锌基材涂料，包括A组分以及B组分，其中A组分为加成物，其各组成成分以及其重量的百分比为：低分子量多元醇聚合物（佛山市励宏化工有限公司TP羟值500）6%～10%，三羟甲基丙烷（TMP）6%～10%，甲苯二异氰酸酯（TDI）20%～30%，4、4′-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）5%～10%，二甲苯与醋酸丁酯的混合溶剂（35:65）45%～55%，磷酸c.p 0.01%～0.03%。 

B组分的各组成成分以及其重量的百分比为：环氧改性羟基丙烯酸树脂18%～55%，气相二氧化硅 0.01%～0.5%，有机膨润土0.01%～0.6%，聚酰胺蜡浆0.01%～0.5%，超分散剂ST-88 0.01%～0.4%，混合溶剂（二甲苯：醋酸丁酯：乳酸乙酯=60:35:15）10%～15%，非浮型铝银浆0.01%～5%，云母氧化铁颜料0.01%～50%，重钙粉0.01%～10%，着色颜料6～25%， 氟改性丙烯酸流平剂0.1%～0.2%，有机锡催干剂0.01%～0.05%，有机硅氧烷密着剂0.1%～0.5%,工业酒精0.1%～0.3%。 

A组分与B组分的重量配比为：A:B=1：9～5 

本发明所述的丙烯酸聚氨脂热镀锌基材涂料的制备方法包括下列步骤：

A）、制备A组分：先将配方量的纯度99.9%以上的溶剂无水醋酸丁酯、低分子量多元醇聚合物TP、三羟甲基丙烷TMP、1/2的磷酸C.P投入反应釜中，搅拌、升温;当温度升至60～65℃待三羟甲基丙烷TMP完全溶解时投入4、4′-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI及甲苯二异氰酸酯TDI，温度70～75℃保持4～5小时，取样测NCO%含量及游离TDI%含量，指标要求为：固体含量﹙50±2)%，NCO值﹙6.8±0.3）%，指标合格后投入溶剂无水二甲苯，降温至50℃以下，过滤，包装，密封贮存；

B）、制备B组分：树脂及助剂混合溶解：(1)依顺序依次投入环氧改性羟基丙烯酸树脂、有机膨润土、聚酰胺蜡粉、混合溶剂；启动搅拌机，以500~800r/min的转速搅拌分散约20~30分钟，使之充分溶解混合，在中速搅拌分散过程中边依次投入鳞片状颜料或着色颜料；(2)在另一容器中投入非浮型铝银浆及二甲苯，以500~800r/min的中转分散约30分钟，使非浮型铝银浆充分分散均匀，然后将该容器中的物料在投入步骤（1）中的容器中，投入过程以500~800r/min的转速搅拌；（3）高速分散：投料完毕后继续以1200r/min以上的转速高速分散约60分钟； (4) 上砂磨机研磨，漆浆细度要符合技术要求后，打入调漆缸中；（5）依次投入流平剂、催干剂、工业酒精及密着剂，投料完毕后以1200r/min以上的转速高速分散约10分钟；（6）用丙烯酸树脂色浆微调颜色至合乎要求；（7）取样检验，合格后经180目过滤网过滤后灌装；该工艺过程中各项指标要求为：研磨细度：底漆不大于80微米，面漆不大于20微米，粘度：60～100秒/涂-4（25℃），颜色及外观：平整光滑或光亮；

C）施工前将A组分与B组分按A:B=1：9～5重量比例配比并搅拌而后喷涂施工。

  

本发明的有益效果如下：

① 优异的附着强度和耐沸水煮性能  丙烯酸聚氨酯热镀锌基材涂料的涂层对热镀锌基材具有优异的附着强度，优异的耐沸水煮性，水中长期浸泡。涂膜致密性佳，能有效抵挡水、氧等腐蚀性介质透过涂层。

② 环保和低毒性  丙烯酸聚氨酯热镀锌基材涂料的有机溶剂为低毒或无毒，含量(VOC)较低，降低了对通风量的要求，减少了有机物挥发造成的资源浪费和环境污染，以及对施工人员们的损害，且丙烯酸聚氨酯热镀锌基材涂料经检验符合卫生标准要求。 

③ 底面合一涂料漆膜经三年室外曝晒试验，粉化低于2级，颜色变化小于∑△3，涂膜表现了良好的耐候性。 

④ 本发明技术产品可应用于各种塔类、桥梁、高速公路护栏、钢结构等。 

附图说明

图1为本发明A组分生产工艺流程示意图；

图2为本发明底面合一涂料生产工艺流程示意图。

具体实施方式

对本发明的进一步描述而举例说明如下： 

例1：

一种丙烯酸云铁热镀锌底漆。

A组分配比表： 

表1        A组分配比表

如图1所示的A组分的制备方法包括下列步骤：

先将配方量的无水醋酸丁酯（99.9%以上）、低分子量多元醇聚合物TP、三羟甲基丙烷（TMP）、1/2的磷酸投入反应釜中，搅拌、升温。当温度升至60～65℃待TMP完全溶解时投入MDI及TDI，温度70～75℃保持4～5小时，取样测NCO%含量及游离TDI%含量，达到指标合格后投入溶剂无水二甲苯，降温至50℃以下，过滤，包装，密封贮存。

B组分配比表： 

表2             B组分配比表

上述制备方法包括下列步骤：树脂及助剂混合溶解：(1)在容器中依顺序依次投入环氧改性羟基丙烯酸树脂，有机膨润土，聚酰胺蜡粉，二甲苯、醋酸丁酯、及乳酸乙酯的混合溶剂。启动搅拌机，中低速（500~800r/min）搅拌约20~30分钟，使之充分溶解混合，中速（500~800r/min）分散并依次投入云铁灰，重钙粉，锐钛型钛白粉，永固黄。(2)在另一容器中投入非浮型铝银浆及二甲苯，中速分散约30分钟，使非浮型铝银浆充分分散均匀，然后将该容器中的物料在投入步骤（1）中的容器中，投入过程以500~800r/min的转速搅拌。高速预分散：投料完毕后继续高速（1200r/min以上）分散约60分钟。(4)然后依次投入流平剂、催干剂、工业酒精及密着剂。投料完毕后继续高速（1200r/min以上）分散约10分钟。（5）取样检验，合格后过滤(180目)灌装。

C）施工前将A组分与B组分按A:B=1：9(质量)的比例配比并搅拌而后喷涂施工。 

例2： 

一种淡灰色丙烯酸聚氨酯热镀锌基材底面合一涂料

A组分配比及制备方法与例1相同。

B组分配比见表3。 

表3   一种淡灰色丙烯酸聚氨酯热镀锌基材底面合一涂料配比 

如图2所示的制备方法包括下列步骤：树脂及助剂混合溶解：(1)依顺序依次投入环氧改性羟基丙烯酸树脂，气相二氧化硅，超分散剂，二甲苯、醋酸丁酯、及乳酸乙酯的混合溶剂。启动搅拌机，中低速（500~800r/min）搅拌约20~30分钟，使之充分溶解混合。高速预分散 ：(2)在（1）中边中速（500~800r/min）分散边依次投入钛白粉，铁红粉，高色素炭黑及酞菁蓝。投料完毕后继续高速（1200r/min以上）分散约30分钟。 砂磨：(3)进砂磨机研磨分散，漆浆细度要符合技术要求，然后打入调漆缸中。调漆：⑷在调漆缸中依次投入丙烯酸树脂、流平剂、催干剂、工业酒精及密着剂。投料完毕后继续高速（1200r/min以上）分散约10分钟。⑸取样检验，合格后过滤(180目)灌装。

C）施工前将A组分与B组分按A:B=1：5(质量)的比例配比并搅拌而后喷涂施工。 

本发明技术产品与传统环氧云铁底漆产品性能比较，见表4。 

   表4  本发明技术产品与环氧云铁底漆（应用于热镀锌基材）产品性能技术指标比较 

本发明技术产品的其它性能及施工性能，见表5。

表5     本发明技术产品其它性能与施工性能 

注：HG/T3668-2000 《富锌底漆》 涂料与颜料标准汇编  涂料产品  通用涂料卷  2007版，中国标准出版社

   GB/T 1728--1978（1989）《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》涂料与颜料标准汇编  涂料试验方法  通用卷  2007版，中国标准出版社

   GB/T 9754—1988 《色漆和清漆  不含金属颜料的色漆漆膜之20°、60°和85°镜面光泽的测定》涂料与颜料标准汇编  涂料试验方法  通用卷  2007版，中国标准出版社

   GB/T 6739—2006 《色漆和清漆  铅笔法测定漆膜硬度》涂料与颜料标准汇编  涂料试验方法  通用卷  2007版，中国标准出版社

   GB/T 1732--1993  《漆膜耐冲击性测定法》涂料与颜料标准汇编  涂料试验方法  通用卷  2007版，中国标准出版社

   GB/T 1720--1979（1989）《漆膜附着力测定法》涂料与颜料标准汇编  涂料试验方法  通用卷  2007版，中国标准出版社

   GB/T 1733—1993 《漆膜耐水性测定法》涂料与颜料标准汇编  涂料试验方法  通用卷  2007版，中国标准出版社

GB/T 9276—1986 《涂层自然气候曝露试验方法》涂料与颜料标准汇编  涂料试验方法  通用卷  2007版，中国标准出版社

GB/T 6753.3--1996 《涂料贮存稳定性测定法》 涂料与颜料标准汇编  涂料试验方法  通用卷  2007版，中国标准出版社

  GB/T 5208—2008《闪点的测定  快速平衡闭杯法》涂料与颜料标准汇编  涂料试验方法  通用卷  2007版，中国标准出版社

GB/T 9264-1988 《色漆流挂性的测定》涂料与颜料标准汇编  涂料试验方法  通用卷  2007版，中国标准出版社

GB5749-2006 《生活饮用水卫生标准》*** 国家标准化管理委员会 2007中国标准出版社

从表4、表5可以看出，此发明产品与市场常规产品相比具有下列特点：

① 优异的附着强度和耐沸水煮性能  丙烯酸聚氨酯热镀锌基材涂料的涂层对热镀锌基材具有优异的附着强度，优异的耐沸水煮性，水中长期浸泡。涂膜致密性佳，能有效抵挡水、氧等腐蚀性介质透过涂层。

② 环保和低毒性  丙烯酸聚氨酯热镀锌基材涂料的有机溶剂为低毒或无毒，含量(VOC)较低，降低了对通风量的要求，减少了有机物挥发造成的资源浪费和环境污染，以及对施工人员们的损害，且丙烯酸聚氨酯热镀锌基材涂料经检验符合卫生标准要求。 

③ 底面合一涂料漆膜经三年室外曝晒试验，粉化低于2级，颜色变化小于∑△3，涂膜表现了良好的耐候性。 

④ 本发明技术产品可应用于各种塔类、桥梁、高速公路护栏、钢结构等。 

  

Claims (2)

1.一种丙烯酸聚氨脂热镀锌基材涂料，包括A组分以及B组分，其重量的配比为A:B=9～5：1；其中A组分为加成物，其各组成成分以及其重量的百分比为：低分子量多元醇聚合物TP：6%～10%，三羟甲基丙烷TMP：6%～10%，甲苯二异氰酸酯TDI：20%～30%，4、4′-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI：5%～10%，二甲苯与醋酸丁酯的混合溶剂：45%～55%，磷酸C.P：0.01%～0.03%，其中二甲苯与醋酸丁酯的混合溶剂中的混合比例为：二甲苯：醋酸丁酯=35：65；

B组分的各组成成分以及其重量的百分比为：环氧改性羟基丙烯酸树脂：18%～55%，气相二氧化硅 ：0.01%～0.5%，有机膨润土：0.01%～0.6%，聚酰胺蜡浆：0.01%～0.5%，超分散剂ST-88：0.01%～0.4%，混合溶剂：10%～15%，非浮型铝银浆：0.01%～5%，云母氧化铁颜料：0.01%～50%，重钙粉：0.01%～10%，着色颜料：6～25%，氟改性丙烯酸流平剂：0.1%～0.2%，有机锡催干剂：0.01%～0.05%，有机硅氧烷密着剂：0.1%～0.5%,工业酒精：0.1%～0.3%，其中上述混合溶剂的成分比例为：二甲苯：醋酸丁酯：乳酸乙酯=60:35:15。

2.权利要求1所述的丙烯酸聚氨脂热镀锌基材涂料的制备方法，其特征是其制备方法包括下列步骤：

  A）、制备A组分：先将配方量的纯度99.9%以上的溶剂无水醋酸丁酯、低分子量多元醇聚合物TP、三羟甲基丙烷TMP、1/2的磷酸C.P投入反应釜中，搅拌、升温;当温度升至60～65℃待三羟甲基丙烷TMP完全溶解时投入4、4′-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI及甲苯二异氰酸酯TDI，温度70～75℃保持4～5小时，取样测NCO%含量及游离TDI%含量，指标要求为：固体含量﹙50±2)%，NCO值﹙6.8±0.3）%，指标合格后投入溶剂无水二甲苯，降温至50℃以下，过滤，包装，密封贮存；

B）、制备B组分：树脂及助剂混合溶解：(1)依顺序依次投入环氧改性羟基

丙烯酸树脂、有机膨润土、聚酰胺蜡粉、混合溶剂；启动搅拌机，以500~800r/min的转速搅拌分散约20~30分钟，使之充分溶解混合，在中速搅拌分散过程中边依次投入鳞片状颜料或着色颜料；(2)在另一容器中投入非浮型铝银浆及二甲苯，以500~800r/min的中转分散约30分钟，使非浮型铝银浆充分分散均匀，然后将该容器中的物料在投入步骤（1）中的容器中，投入过程以500~800r/min的转速搅拌；（3）高速分散：投料完毕后继续以1200r/min以上的转速高速分散约60分钟； (4) 上砂磨机研磨，漆浆细度要符合技术要求后，打入调漆缸中；（5）依次投入流平剂、催干剂、工业酒精及密着剂，投料完毕后以1200r/min以上的转速高速分散约10分钟；（6）用丙烯酸树脂色浆微调颜色至合乎要求；（7）取样检验，合格后经180目过滤网过滤后灌装；该工艺过程中各项指标要求为：研磨细度：底漆不大于80微米，面漆不大于20微米，粘度：60～100秒/涂-4（25℃），颜色及外观：平整光滑或光亮；

C）施工前将A组分与B组分按A:B=1：9～5重量比例配比并搅拌而后喷涂施工。

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