CN105199531A - 一种扶梯用水性自干防护涂料及其在潮湿环境下的涂装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种扶梯用水性自干防护涂料，包括以下质量分配比的组份：自氧化干燥水性环氧涂料80～100份、溶胀型干燥促进乳液树脂0～20份但不为0、相稳定助剂0.5～2份、缓蚀助剂1～2份。本发明还公开了使用该涂料在潮湿环境下的涂装工艺。本发明的涂料适应现有扶梯油性涂装线的流水线生产，实现潮湿条件下的快干性、防闪锈性、一次性厚涂抗流挂性及耐腐蚀性。

Description

一种扶梯用水性自干防护涂料及其在潮湿环境下的涂装工艺

技术领域

本发明涉及一种水性自干防护涂料，尤其是一种扶梯用水性自干防护涂料。本发明还涉及该扶梯用水性自干防护涂料在潮湿环境下的涂装工艺。

背景技术

继2015年10月1日《挥发性有机物排污收费试点办法》公布以后，人们的环保意识日益增强，对向大气环境排放有毒溶剂的规定日趋严格，用水代替有机溶剂已成为涂料行业发展的必然趋势。水性自干防护涂料因其以水为溶剂，避免了含有苯类等有机溶剂所带来的易燃易爆等安全问题以及环保、健康问题而越来越受到市场欢迎。扶梯是一种长达数十米的大型工件，由不同的结构件焊接而成，结构复杂，不易喷涂，由于体积过大，常常露天喷涂且无烘烤固化；喷涂前工件常常带有部分浮锈，常规的电泳涂装或机械人涂装无法进行操作，目前国内厂家一般采用高压混气喷涂，一次性喷涂膜厚达60-80微米左右，从而简化涂装工艺，降低生产成本，因此，对涂料在潮湿环境下的干燥性、防流挂性、一次性厚涂、单涂层耐腐蚀性以及底材的防闪锈性均具有较高的要求。目前国内扶梯涂装主要以溶剂型醇酸体系、环氧体系、环氧酯体系涂料为主，存在严重易燃易爆危险，VOC排放高，严重影响喷涂工人的身体健康，因此，扶梯涂装急需向环保化、低碳化方向发展。

CN102091688A公开了一种集装箱水性涂料配套体系的涂装工艺，讲述了底漆喷涂、面漆喷涂与烘房烘干所需要的环境湿度以及固化温度的控制。此发明在整箱底漆喷涂完成后增加了整箱底漆的烘干工序，加速了水份的挥发，减少了水性涂料的干燥时间，提高了集装箱水性涂料配套体系的涂装质量，增加了生产效率，但此涂装工艺仅适合有抽湿及烘烤固化等优异条件的喷涂线，对涂装条件较差的扶梯涂装不适用；CN101085898A公开了一种环保型常温固化水性环氧树脂涂料及其制备方法，本发明涉及的水性涂料为双组份环氧涂料，采用直接乳化-固化法制备水性环氧涂料，由此制备的水性涂料具有优异的性能。但是双组份涂料施工活化期短，施工不方便，易造成浪费，且随着时间的增加，油漆的性能下降较快，不利于扶梯这种大型工件的涂装。CN101412791A公开了一种环氧有机硅磷酸酯复合改性丙烯酸树脂，其特点是通过溶液聚合法，把环氧树脂、磷酸酯功能单体、有机硅氧烷及丙烯酸酯类单体在溶液中高温聚合，此方法制备的树脂为水溶性树脂，属于非溶胀型树脂线性树脂，同时配方中引入有机硅氧烷，容易导致分子量过高，不利于树脂在环氧酯中的渗透性，且配方中的磷酸酯功能单体价格昂贵，不利于工业化生产。由此可见，目前已公布的水性涂料涂装工艺或室温固化水性涂料都没有针对潮湿环境下、无烘烤条件的涂装工艺以及相关的水性涂料配方。

发明内容

本发明针对扶梯涂装现有技术中油性涂装工艺难以实现水性涂料的涂装、在潮湿环境下水性涂料一次性厚涂干燥慢、易闪锈、易流挂的技术问题，提供一种扶梯用水性自干防护涂料。

本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：一种扶梯用水性自干防护涂料，包括以下质量分配比的组份：

自氧化干燥水性环氧涂料80～100份

溶胀型干燥促进乳液树脂0～20份但不为0

相稳定助剂0.5～2份

缓蚀助剂1～2份。

所述自氧化干燥水性环氧涂料为水性丙烯酸改性环氧酯涂料。该涂料主要成分为水性丙烯酸改性环氧酯、防锈颜填料、助剂和水。其中，主要成份的重量百分比为水性丙烯酸改性环氧酯﹕防锈颜填料﹕助剂﹕水＝（25-35）﹕（30-40）﹕（1-2）﹕（25-35）。所述水性丙烯酸改性环氧酯为水溶性线性非溶胀型环氧酯，固体份含量大于75%，其中树脂固体份中丙烯酸酯类单体含量大于40%，防锈颜填料为钛白粉、碳黑及磷酸锌，助剂为炔二醇类表面活性剂。

所述溶胀型干燥促进乳液树脂是指具有环氧磷酸酯基团、自交联结构的乙酰乙酰氧基和二酰肼基团的呈梭状的无皂乳液聚合改性丙烯酸树脂，树脂外观呈浅蓝色微透明液体，固体含量35%～45%。作为本发明的一个实施例，该溶胀型干燥促进乳液树脂的制备方法如下：

(1)环氧磷酸酯预聚体的制备：取10～20份的环氧树脂128与5～10份的正丁醇加热搅拌至110℃，待环氧树脂完全溶解后，滴加0.5～1.0份的磷酸，然后回流反应2-3h，反应结束后通过减压蒸馏回收正丁醇，得到环氧磷酸酯预聚体。

(2)取2.0～5.0份去离子水溶解丙烯酸酯单体总量的0.25%～0.75%的引发剂，得到引发剂溶液。

(3)在反应容器中加入10.0～15.0份的去离子水、0.5～1.5份乳化剂乙烯基烷基磷酸酯APEO270，高速搅拌15~25分钟，然后加入5.0～10.0份的甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的复合物、1～5份的含乙酰乙酰氧基功能单体AAEM，高速搅拌乳化分散，升温到70～100℃，加入总量约20%引发剂溶液，待反应体系出现明显蓝光后，保温15~25分钟，即得到含乙酰乙酰氧基基团的核层。

(4)将15.0～35.0重量份的去离子水、0.5～1.5份乳化剂投入反应容器中，高速搅拌20分钟后，将25～30份的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和甲基丙烯酸复合物、0.5～2.0份含二酰肼类交联剂ADH以及步骤(1)的环氧磷酸酯预聚体加进反应容器中，高速乳化分散，制得混合单体预乳化液；然后将所述混合单体预乳化液和总量约50%的引发剂溶液分20段分次同时滴入反应容器中，每段滴加时间控制为0.5h，保温15min，反应温度维持在70～100℃，最后加入余下的引发剂溶剂，再保温1～2h，降温至60℃，用0.5～1.0份三乙胺中和，充分搅拌后，降至室温，过滤包装即得溶胀型干燥促进乳液树脂。

所述搅拌的转速为1000转/分钟，所述乳化分散的转速为1500-2000转/分钟。

本发明所述相稳定助剂为巴斯夫的PluronicF87。

本发明所述的缓蚀助剂为杂环类有机化合物，如龙海化工的DA-7012。

本发明的第二个目的是提供上述扶梯用水性自干防护涂料的制备方法。

一种扶梯用水性自干防护涂料制备方法，包括以下步聚：

(1)将自氧化干燥水性环氧涂料放置于高速分散机中以500-3500r/min的速度进行分散，温度控制在50-60℃之间；

(2)在预混槽中加入溶胀型干燥促进乳液树脂，以1500-2000r/min的转速中速搅拌，然后缓慢加入相稳定助剂，中速搅拌20-30分钟；

(3)把步骤(2)中预先混合均匀的乳液树脂，加入到步骤(1)中，1500-2000r/min速度分散20-30分钟，而后加入缓蚀助剂，搅拌10分钟后冷却至室温，过滤，即得扶梯用水性自干防护涂料。

所述步骤(1)中，分散过程中要注意涂料不与空气接触，避免氧化干燥引起结皮。所述步骤(3)的处理过程中湿度控制在45℃以下。

本发明的第三个目的是提供使用上述扶梯用水性自干防护涂料在潮湿环境下的涂装工艺。

一种扶梯用水性自干防护涂料在潮湿环境下的涂装工艺，其包括以下步骤：

(1)将扶梯工件进行除油和打磨处理；

(2)扶梯用水性自干防护涂料经去离子水稀释，于潮湿通风的环境下采用高压混气喷枪一次性厚涂在扶梯工件表面上，涂膜常温自干。

稀释后的扶梯用水性自干防护涂料的25℃施工粘度以旋转粘度计测试，6转粘度为5000-7000转，60转粘度为2000-2500转，涂料施工触变值为2.5-3.5之间。所述的干燥方式是指常温自干，30-45分钟内指触干，5-7天后完全实干，常温固化6h后，淋雨不起泡、发白。本发明所述的一次性厚涂是指干膜厚度大于60微米。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明在自氧化干燥水性环氧涂料添加溶胀型干燥促进乳液树脂，通过相似相溶渗透溶胀的原理，实现水性自干涂料在潮湿条件下的快干性、防闪锈性、一次性厚涂抗流挂性及耐腐蚀性。

2.本发明提供的溶胀型干燥促进乳液树脂的丙烯酸基链上引入环氧磷酸酯基团、自交联结构的乙酰乙酰氧基和二酰肼结构，增加乳液树脂对水溶性环氧酯的渗透性、湿态附着力和交联密度，提升漆膜耐水性及耐腐蚀性；溶胀型干燥促进乳液树脂含有反应型含磷乳化剂，减少树脂游离电荷，降低树脂成膜过程中腐蚀电流的产生，减少闪锈的产生；同时，在制备溶胀型干燥促进乳液树脂时利用形貌自组合技术进行分阶段梯度聚合，制备环氧磷酸酯基在前端呈梭状的核壳结构乳液，有利于乳液树脂对水性丙烯酸改性环氧酯树脂的渗透及溶胀，从而实现涂膜快干性、厚涂防流挂性，取代掉多余的聚氨酯类、碱溶胀类或膨润土类增稠剂，不产生的副作用，提升涂膜抗闪蚀能力及耐水性。

(3)本发明的水性自干防护涂料适应于扶梯现有油性涂装线的流水线生产，解决了扶梯现有油性涂装线不能满足水性涂料涂装的施工难题。

具体实施方式

下面列举一部分具体实施例对本发明进行说明，有必要在此指出的是以下具体实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。

本发明使用的自氧化干燥水性环氧涂料为水性丙烯酸改性环氧酯涂料。该涂料主要成分为水性丙烯酸改性环氧酯、防锈颜填料、助剂和水。其中，主要成份的重量百分比为水性丙烯酸改性环氧酯﹕防锈颜填料﹕助剂﹕水＝（25-35）﹕（30-40）﹕（1-2）﹕（25-35）。所述水性丙烯酸改性环氧酯为水溶性线性非溶胀型环氧酯，固体份含量大于75%，其中树脂固体份中丙烯酸酯类单体含量大于40%，防锈颜填料为钛白粉、碳黑及磷酸锌，助剂为炔二醇类表面活性剂。

溶胀型干燥促进乳液树脂是指具有环氧基团、磷酸基团、自交联结构的乙酰乙酰氧基和二酰肼基团的呈梭状的无皂乳液聚合改性丙烯酸树脂，树脂外观呈浅蓝色微透明液体，固体含量35%～45%。作为本发明的一个实施例，该溶胀型干燥促进乳液树脂的制备方法如下：

(1)环氧磷酸酯预聚体的制备：将10～20份的环氧树脂128与5～10份的正丁醇加入到装有恒压漏斗、湿度计、回流冷凝管和搅拌装置的四口烤瓶中，加热搅拌至110℃，待环氧树脂完全溶解决后，把0.5～1.0份的磷酸缓慢地滴加至四口烤瓶中，然后回流反应2-3h，然后通过减压蒸馏回收正丁醇，得到环氧磷酸酯预聚体。

(2)首先用2.0～5.0份去离子水溶解丙烯酸酯单体总量0.25%～0.75%的引发剂，得到引发剂溶液。

(3)在反应容器中加入10.0～15.0份的去离子水、0.5～1.5份乳化剂乙烯基烷基磷酸酯APEO270，高速搅拌20分钟，然后加入5.0～10.0份的甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯复合物(甲基丙烯酸甲酯:苯乙烯=1:1)、1～5份的含乙酰乙酰氧基功能单体AAEM，高速搅拌乳化分散，升温到70～100℃，加入总量约20%引发剂溶液，待反应体系出现明显蓝光后，保温20分钟，即得到含乙酰乙酰氧基基团的核层。

(4)将15.0～35.0重量份的去离子水、0.5～1.5份乳化剂投入反应容器中，高速搅拌20分钟后，将余下的25～30份的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和甲基丙烯酸复合物(甲基丙烯酸甲酯:苯乙烯:甲基丙烯酸=1:1:0.05)、0.5～2.0份含二酰肼类交联剂ADH以及步骤(1)的环氧磷酸酯预聚体加进反应容器中，高速乳化分散，制得混合单体预乳化液；然后将混合单体预乳化液和总量约50%的引发剂溶液分20段分次滴入反应容器中进行反应，每段滴加时间控制为0.5h，保温15min，反应温度维持在70～100℃，最后加入余下的引发剂溶剂，再保温1～2h，降温至60℃，用0.5～1.0份三乙胺中和，充分搅拌后，降至室温，过滤，即得溶胀型干燥促进乳液树脂。

搅拌的转速为1000转/分钟，乳化分散的转速为1500-2000转/分钟。

相稳定助剂为巴斯夫的PluronicF87。缓蚀助剂为杂环类有机化合物，如龙海化工的DA-7012。

扶梯用水性自干防护涂料制备方法如下：

(1)将自氧化干燥水性环氧涂料放置于高速分散机中以500-3500r/min的速度进行分散，温度控制在50-60℃之间；

(2)在预混槽中加入溶胀型干燥促进乳液树脂，以1500-2000r/min的转速中速搅拌，然后缓慢加入相稳定助剂，中速搅拌20-30分钟；

(3)把步骤(2)中预先混合均匀的乳液树脂，加入到步骤(1)中，1500-2000r/min速度分散20-30分钟，而后加入缓蚀助剂，搅拌10分钟后冷却至室温，过滤，即得扶梯用水性自干防护涂料。

步骤(1)中，分散过程中要注意涂料不与空气接触，避免氧化干燥引起结皮。步骤(3)的处理过程中湿度控制在45℃以下。

将上述实施例1-3和对比例1-2的水性自干防护涂料用去离子水稀释后，采用高压混合喷枪，喷涂于表面经过除油、打磨处理的T型铸铁上，在湿度为90%，温度为5℃的环境下进行常温固化测试。完全固化后涂膜性能参见表二：

由表二可见，施实例3综合性能较佳，能够满足扶梯现有油性涂装线的生产需求。

实施例6

(1)将扶梯工件进行除油和打磨处理；

(2)扶梯用水性自干防护涂料经去离子水稀释，于潮湿通风的环境下采用高压混气喷枪喷涂在扶梯工件表面上，涂膜常温自干。

稀释后的扶梯用水性自干防护涂料的25℃施工粘度以旋转粘度计测试，6转粘度为5000-7000转，60转粘度为2000-2500转，涂料施工触变值为2.5-3.5之间。干燥方式为常温自干，30-45分钟内指触干，5-7天后完全实干，常温固化6h后，淋雨不起泡、发白。一次性厚涂为干膜厚度大于60微米。

Claims (10)

1.一种扶梯用水性自干防护涂料，其特征是，包括以下质量分配比的组份：

自氧化干燥水性环氧涂料80～100份

溶胀型干燥促进乳液树脂0～20份但不为0

相稳定助剂0.5～2份

缓蚀助剂1～2份。

2.根据权利要求1所述的扶梯用水性自干防护涂料，其特征是，所述自氧化干燥水性环氧涂料为水性丙烯酸改性环氧酯涂料；该涂料主要成分为水性丙烯酸改性环氧酯、防锈颜填料、助剂和水；其中，主要成份的重量百分比为水性丙烯酸改性环氧酯﹕防锈颜填料﹕助剂﹕水＝25-3﹕30-40﹕1-2﹕25-35；所述水性丙烯酸改性环氧酯为水溶性线性非溶胀型环氧酯，固体份含量大于75%，其中树脂固体份中丙烯酸酯类单体含量大于40%，所述防锈颜填料为钛白粉、碳黑及磷酸锌，所述助剂为炔二醇类表面活性剂。

3.根据权利要求1所述的扶梯用水性自干防护涂料，其特征是，所述溶胀型干燥促进乳液树脂是指具有环氧磷酸酯基团、自交联结构的乙酰乙酰氧基和二酰肼基团的呈梭状的无皂乳液聚合改性丙烯酸树脂，其固体含量35%～45%。

4.根据权利要求1所述的扶梯用水性自干防护涂料，其特征是，该溶胀型干燥促进乳液树脂的制备方法如下：

(1)环氧磷酸酯预聚体的制备：取10～20份的环氧树脂128与5～10

份的正丁醇加热搅拌至110℃，待环氧树脂完全溶解后，滴加0.5～1.0份的磷酸，然后回流反应2-3h，反应结束后通过减压蒸馏回收正丁醇，得到环氧磷酸酯预聚体；

(2)取2.0～5.0份去离子水溶解丙烯酸酯单体总量的0.25%～0.75%的引发剂，得到引发剂溶液；

(3)在反应容器中加入10.0～15.0份的去离子水、0.5～1.5份乳化剂乙烯基烷基磷酸酯APEO270，搅拌15~25分钟，然后加入5.0～10.0份的甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的复合物、1～5份的含乙酰乙酰氧基功能单体AAEM，搅拌乳化分散，升温到70～100℃，加入总量20%引发剂溶液，待反应体系出现明显蓝光后，保温15~25分钟，即得到含乙酰乙酰氧基基团的核层；

(4)将15.0～35.0重量份的去离子水、0.5～1.5份乳化剂投入反应容器中，搅拌20分钟后，将25～30份的甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和甲基丙烯酸复合物、0.5～2.0份含二酰肼类交联剂ADH以及步骤(1)的环氧磷酸酯预聚体加进反应容器中，乳化分散，制得混合单体预乳化液；然后将所述混合单体预乳化液和总量50%的引发剂溶液分20段分次同时滴入反应容器中，每段滴加时间控制为0.5h，保温15min，反应温度维持在70～100℃，最后加入余下的引发剂溶剂，再保温1～2h，降温至60℃，用0.5～1.0份三乙胺中和，充分搅拌后，降至室温，过滤包装即得溶胀型干燥促进乳液树脂。

5.根据权利要求4所述的扶梯用水性自干防护涂料，其特征是，所述搅拌的转速为1000转/分钟，所述乳化分散的转速为1500-2000转/分钟。

6.根据权利要求1所述的扶梯用水性自干防护涂料，其特征是，所述相稳定助剂为巴斯夫的PluronicF87；所述的缓蚀助剂为杂环类有机化合物。

7.一种权利要求1-6任一项所述的扶梯用水性自干防护涂料制备方法，其特征是，包括以下步聚：

(1)将自氧化干燥水性环氧涂料放置于高速分散机中以500-3500r/min的速度进行分散，温度控制在50-60℃之间；

(2)在预混槽中加入溶胀型干燥促进乳液树脂，以1500-2000r/min的转速中速搅拌，然后缓慢加入相稳定助剂，中速搅拌20-30分钟；

(3)把步骤(2)中预先混合均匀的乳液树脂，加入到步骤(1)中，1500-2000r/min速度分散20-30分钟，而后加入缓蚀助剂，搅拌10分钟后冷却至室温，过滤，即得扶梯用水性自干防护涂料。

8.根据所述的扶梯用水性自干防护涂料制备方法，其特征是，所述步骤(1)中，分散过程中要注意涂料不与空气接触，避免氧化干燥引起结皮；所述步骤(3)的处理过程中湿度控制在45℃以下。

9.一种扶梯用水性自干防护涂料在潮湿环境下的涂装工艺，其包括以下步骤：

(1)将扶梯工件进行除油和打磨处理；

(2)扶梯用水性自干防护涂料经去离子水稀释，于潮湿通风的环境下采用高压混气喷枪一次性厚涂在扶梯工件表面上，涂膜常温自干。

10.根据权利要求9所述的扶梯用水性自干防护涂料在潮湿环境下的涂装工艺，其特征是，稀释后的扶梯用水性自干防护涂料的25℃施工粘度以旋转粘度计测试，6转粘度为5000-7000转，60转粘度为2000-2500转，涂料施工触变值为2.5-3.5之间；所述的干燥方式为常温自干，30-45分钟内指触干，5-7天后完全实干，常温固化6h后；所述的一次性厚涂为干膜厚度大于60微米。