CN108441075A - 一种用于金属底材的水性环氧底漆及其制备方法和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于金属底材的水性环氧底漆，包括主漆和固化剂两种组分，主漆包括以下重量份数的组分：水性环氧树脂乳液30‑50份、助剂1‑2份、基材润湿剂0.6‑1.2份、成膜溶剂2‑5份、防沉剂0.2‑1份、增稠剂0.2‑1份、防锈颜料15‑22份、填料18‑25份、去离子水20‑30份；固化剂为改性聚酰胺主漆和固化剂的重量份数比为：主漆:固化剂=3‑7:1；本发明的底漆的制备方法包括制备水浆、制备主漆及包装等步骤，使用方法包括混合底漆的制备、粘度测试及底漆涂覆等步骤；本发明的底漆对金属底材附着力强、耐侵蚀及耐水性能优异，制备方法及使用方法简单。

Description

一种用于金属底材的水性环氧底漆及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及工业涂料领域，具体的涉及一种用于金属底材的水性环氧底漆及其制备方法和使用方法。
背景技术
底漆是指直接涂到物体表面作为面漆坚实基础的涂料，要求在物面上附着牢固，以增加上层涂料的附着力，提高面漆的装饰性，同时可与面漆均匀融合，增加面漆的各项性能，如抗碱性、防腐性等，使涂料发挥最佳效果。现有技术中，对于金属底材来说，由于金属底材表面易于生锈，而现有的底漆附着力有限，在底漆涂覆前，需首先对底材表面油污、灰尘、盐渍及锈迹等进行清洗、除渍、烘干等工序，整个涂覆工序较为繁琐，需要消耗大量的人力物力，同时，若局部清洗处理不干净的话，会导致局部底漆及面漆脱落，影响整体效果，另外，若底漆附着力较低的话，面漆和底材对底漆之间易产生较大的应力差，导致复合涂层的附着力显著下降，进而造成涂层脱落；同时，现有技术的底漆还存在耐化学腐蚀、耐水性差、制备工艺及使用方法复杂等缺陷，限制了底漆的应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种用于金属底材的水性环氧底漆及其制备方法和使用方法，该方案的底漆对金属底材附着力强、耐侵蚀及耐水性能优异，制备方法及使用方法简单。
为解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：一种用于金属底材的水性环氧底漆，包括主漆和固化剂两种组分，主漆包括以下重量份数的组分：
固化剂为改性聚酰胺，改性后的聚氨酯更加亲水且更易于与各组分融合，使用过程中，主漆和固化剂单独分别包装，使用时将两者混合，其中，主漆和固化剂的重量份数比为：主漆:固化剂＝3-7:1。
为改善主漆制备过程中混合液分散的均匀性及整体pH值，以便于更好的与金属底材结合，本发明的技术方案还包括，常规助剂包括胺类中和剂、有机硅消泡剂和高分子共聚物分散剂，本发明所用的胺类中和剂为DMEA(二甲基乙酰胺)。
优选地，为提高主漆的成膜性，所述成膜溶剂为醇酯类有机溶剂，醇酯类有机溶剂所含的极性基团，与金属底材表面的极性基之间互相结合，有利于提高底漆的附着性，本发明选用的醇酯类有机溶剂为十二碳醇酯。
优选地，为提高主漆的防沉性能，所述防沉剂为改性脲、膨润土的一种或组合，改性脲或膨润土更适合于带有极性基团的体系，可提高底漆涂层流平性，无流挂现象，并延长底漆的沉降时间。
进一步地，为提高主漆的粘度，所述增稠剂为聚氨酯增稠剂。
优选地，防锈颜料为磷酸锌、三聚磷酸铝的一种或组合，防锈机理为使金属底材表面发生钝化，从而起到缓蚀防锈的作用，与物理防锈剂相比，该防锈效果更好，另外，防锈颜料的加入有助于降低底漆的内聚力，提高漆膜对底材的粘附力。
为提高主漆的匀质性及涂膜的致密性，优选地，所述填料为硫酸钡、云母粉的一种或组合。
本发明的目的之二是提供一种用于金属底材的水性环氧底漆的制备方法，包括如下步骤：包括主漆和固化剂两种组分，
(1)制备水浆
将常规助剂、防沉剂、防锈剂、填料和去离子水进行预分散，其后转入研磨机中进行研磨，控制研磨温度不大于40℃，混合研磨至平均粒径小于30um后，停止研磨，得到水浆；
(2)制备主漆
将水浆、水性环氧树脂乳液、基材润湿剂、成膜溶剂和增稠剂加入高速搅拌机中进行搅拌混合，控制高速搅拌转速为700-2000r/min，搅拌温度不大于40℃，搅拌混合10-30min，经过滤后，得到主漆；
水浆及主漆的制备过程温度不宜过大，需循环冷却水进行冷却，温度过高易造成部分成分质变。
(3)包装密封
将主漆和固化剂分别密封包装，主漆与固化剂密封包装的重量比为主漆:固化剂＝3-7:1，密封包装后得到底漆。
本发明的目的之三是提供一种用于金属底材的水性环氧底漆的使用方法，包括如下步骤：
(1)将主漆和固化剂按照重量份数比为3-7:1加入至混料机中并均匀混合，得到混合底漆；
(2)向混合底漆内加入去离子水，调节混合底漆的粘度至合适粘度，去离子水的加入量根据混合底漆的粘度而定，其中，合适粘度为使用涂-4杯粘度计测定的混合底漆流出时间为30-40s时的粘度。
(3)将步骤(2)中粘度调节后混合底漆均匀的涂敷于金属底材表面。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的目的是提供一种对金属底材附着力强、耐侵蚀及耐水性能优异的底漆，为实现上述技术效果，首先，本方案成分设计为双组份，匀质性及固化效果较单组份更优，成分设计以水性环氧树脂乳液为主，与其他树脂相比，水性环氧树脂乳液与基材的润湿性更优，且更加环保，底漆的附着性取决于成膜物质组分中极性基团的多少，水性环氧树脂乳液及固化剂中含有大量的极性基团如羟基、脂肪族多元胺等，于金属表面的游离键结合形成牢固的化学键，进而大大提高涂膜的附着力，同时，底漆对基材的润湿性及流动性同样对附着力影响显著，本方案的成分设计中各辅助添加剂的加入对于底漆润湿性、匀质性及流动性的改善效果显著，可进一步提高底漆的附着力，可使底漆在具有轻微油污、灰尘、盐渍及锈迹的金属底材表面仍有良好的润湿附着作用，而成膜剂及防锈颜料等添加剂的加入可显著提高底漆的耐侵蚀及耐水性；
其次，与现有技术相比，本发明的制备方法无需加热，制备工艺简单易操作，具有一定的可推广性。
最后，本发明的使用方法简单易行，只需将主漆和固化剂加水混合并调整粘度即可，固化剂与主漆中的树脂结合并发生聚合反应生成网状聚合物，同时，与单组份底漆相比，双组份底漆的固化效果更好。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明目的是为解决现有技术中底漆附着力差、耐侵蚀及耐水性差等问题而提出的一种用于金属底材的水性环氧底漆及其制备方法和使用方法，本发明的底漆包括主漆和固化剂两种组分，在成分设计上，主漆包括以下重量份数的组分：
固化剂为改性聚酰胺，使用时，漆和固化剂的重量份数比为：主漆:固化剂＝3-7:1。
本发明的底漆的制备方法包括制备水浆、制备主漆及包装等步骤，使用方法包括混合底漆的制备、粘度测试及底漆涂覆等步骤。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种用于金属底材的水性环氧底漆，包括主漆和固化剂两种组分，主漆包括以下重量份数的组分：
水性环氧树脂乳液：40份、DMEA：0.5分、有机硅消泡剂：0.5份、高分子共聚物分散剂：1份、基材润湿剂：0.6-1.2份、十二碳醇酯：3份、改性脲：0.3份、膨润土：0.5份、聚氨酯增稠剂：0.6份、磷酸锌：8份、三聚磷酸铝：10份、硫酸钡：10份、云母粉：10份、去离子水：25份；
固化剂为改性聚酰胺。
一种用于金属底材的水性环氧底漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备水浆
将常规助剂、防沉剂、防锈剂、填料和去离子水进行预分散，其后转入研磨机中进行研磨，控制研磨温度不大于40℃，混合研磨至平均粒径小于30um后，停止研磨，得到水浆；
(2)制备主漆
将水浆、水性环氧树脂乳液、基材润湿剂、成膜溶剂和增稠剂加入高速搅拌机中进行搅拌混合，控制高速搅拌转速为1000r/min，搅拌温度不大于40℃，搅拌混合20min，经过滤后，得到主漆；
(3)包装密封
将主漆和固化剂分别密封包装，得到底漆。
一种用于金属底材的水性环氧底漆的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将主漆和固化剂按照重量份数比为5:1加入至混料机中并均匀混合，得到混合底漆；
(2)向混合底漆内加入去离子水，调节混合底漆的粘度至合适粘度，所述合适粘度为使用涂-4杯粘度计测定的混合底漆流出时间为35s时的粘度。
(3)将步骤(2)中粘度调节后混合底漆均匀的涂敷于金属底材表面。
实施例2
一种用于金属底材的水性环氧底漆，包括主漆和固化剂两种组分，主漆包括以下重量份数的组分：
水性环氧树脂乳液：35份、DMEA：0.5分、有机硅消泡剂：0.5份、高分子共聚物分散剂：1份、基材润湿剂：0.6-1.2份、十二碳醇酯：3份、改性脲：0.3份、膨润土：0.5份、聚氨酯增稠剂：0.6份、磷酸锌：5份、三聚磷酸铝：12份、硫酸钡：10份、云母粉：8份、去离子水：22份；
固化剂为改性聚酰胺。
一种用于金属底材的水性环氧底漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备水浆
将常规助剂、防沉剂、防锈剂、填料和去离子水进行预分散，其后转入研磨机中进行研磨，控制研磨温度不大于40℃，混合研磨至平均粒径小于30um后，停止研磨，得到水浆；
(2)制备主漆
将水浆、水性环氧树脂乳液、基材润湿剂、成膜溶剂和增稠剂加入高速搅拌机中进行搅拌混合，控制高速搅拌转速为1000r/min，搅拌温度不大于40℃，搅拌混合20min，经过滤后，得到主漆；
(3)包装密封
将主漆和固化剂分别密封包装，得到底漆。
一种用于金属底材的水性环氧底漆的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将主漆和固化剂按照重量份数比为5:1加入至混料机中并均匀混合，得到混合底漆；
(2)向混合底漆内加入去离子水，调节混合底漆的粘度至合适粘度，所述合适粘度为使用涂-4杯粘度计测定的混合底漆流出时间为35s时的粘度。
(3)将步骤(2)中粘度调节后混合底漆均匀的涂敷于金属底材表面。
实施例3
一种用于金属底材的水性环氧底漆，包括主漆和固化剂两种组分，主漆包括以下重量份数的组分：
水性环氧树脂乳液：45份、DMEA：0.5分、有机硅消泡剂：0.5份、高分子共聚物分散剂：1份、基材润湿剂：0.6-1.2份、十二碳醇酯：3份、改性脲：0.3份、膨润土：0.5份、聚氨酯增稠剂：0.6份、磷酸锌：10份、三聚磷酸铝：10份、硫酸钡：10份、云母粉：12份、去离子水：27份；
固化剂为改性聚酰胺。
一种用于金属底材的水性环氧底漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备水浆
将常规助剂、防沉剂、防锈剂、填料和去离子水进行预分散，其后转入研磨机中进行研磨，控制研磨温度不大于40℃，混合研磨至平均粒径小于30um后，停止研磨，得到水浆；
(2)制备主漆
将水浆、水性环氧树脂乳液、基材润湿剂、成膜溶剂和增稠剂加入高速搅拌机中进行搅拌混合，控制高速搅拌转速为1000r/min，搅拌温度不大于40℃，搅拌混合20min，经过滤后，得到主漆；
(3)包装密封
将主漆和固化剂分别密封包装，得到底漆。
一种用于金属底材的水性环氧底漆的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将主漆和固化剂按照重量份数比为5:1加入至混料机中并均匀混合，得到混合底漆；
(2)向混合底漆内加入去离子水，调节混合底漆的粘度至合适粘度，所述合适粘度为使用涂-4杯粘度计测定的混合底漆流出时间为35s时的粘度。
(3)将步骤(2)中粘度调节后混合底漆均匀的涂敷于金属底材表面。
上述各实施例制备的底漆的性能测试结果如下表所示。
表1各实施例底漆性能测试结果
通过上述三个实施例的测试结果看出，各实施例制备的底漆各项性能优异，对金属底材附着力高，且底漆与面漆复合涂层的附着力高，同时，耐盐雾性及耐水性能优异。
本发明的保护范围不仅限于上述实例，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种同原理的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种用于金属底材的水性环氧底漆，其特征在于，包括主漆和固化剂两种组分，所述主漆包括以下重量份数的组分：
水性环氧树脂乳液 30-50份
常规助剂 1-2份
基材润湿剂 0.6-1.2份
成膜溶剂 2-5份
防沉剂 0.2-1份
增稠剂 0.2-1份
防锈颜料 15-22份
填料 18-25份
去离子水 20-30份；
所述固化剂为改性聚酰胺，所述主漆和固化剂的重量份数比为：主漆:固化剂=3-7:1。
2.如权利要求1所述的用于金属底材的水性环氧底漆，其特征在于：所述常规助剂包括胺类中和剂、有机硅消泡剂和高分子共聚物分散剂。
3.如权利要求1所述的用于金属底材的水性环氧底漆，其特征在于：所述成膜溶剂为醇酯类有机溶剂。
4.如权利要求1所述的用于金属底材的水性环氧底漆，其特征在于：所述防沉剂为改性脲、膨润土的一种或组合。
5.如权利要求1所述的用于金属底材的水性环氧底漆，其特征在于：所述增稠剂为聚氨酯增稠剂。
6.如权利要求1所述的用于金属底材的水性环氧底漆，其特征在于：所述防锈颜料为磷酸锌、三聚磷酸铝的一种或组合。
7.如权利要求1所述的用于金属底材的水性环氧底漆，其特征在于：所述填料为硫酸钡、云母粉的一种或组合。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的用于金属底材的水性环氧底漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制备水浆
将常规助剂、防沉剂、防锈剂、填料和去离子水进行预分散，其后转入研磨机中进行研磨，控制研磨温度不大于40℃，混合研磨至平均粒径小于30um后，停止研磨，得到水浆；
（2）制备主漆
将水浆、水性环氧树脂乳液、基材润湿剂、成膜溶剂和增稠剂加入高速搅拌机中进行搅拌混合，控制高速搅拌转速为700-2000r/min，搅拌温度不大于40℃，搅拌混合10-30min，经过滤后，得到主漆；
（3）包装密封
将主漆和固化剂分别密封包装，主漆与固化剂密封包装的重量比为主漆:固化剂=3-7:1，密封包装后得到底漆。
9.一种如权利要求1-7任一项所述的用于金属底材的水性环氧底漆的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将主漆和固化剂按照重量份数比为3-7:1加入至混料机中并均匀混合，得到混合底漆；
（2）向混合底漆内加入去离子水，调节混合底漆的粘度至合适粘度，所述合适粘度为使用涂-4杯粘度计测定的混合底漆流出时间为30-40s时的粘度；
（3）将步骤（2）中粘度调节后混合底漆均匀的涂敷于金属底材表面。
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