CN110204995A - 水性铝合金涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水性铝合金涂料及其制备方法，该涂料包括以下重量份的组分：A组分85‑95份和B组分5‑15份；其中，A组分包括以下重量份的原料：环氧乳液45‑55份、成膜助剂8‑12份、分散剂0.5‑1.5份、消泡剂0.5‑1.5份、流平剂0.5‑1.5份、丙烯酸乳液5‑15份、增稠剂1‑3份和去离子水15‑35份；B组分包括以下重量份的原料：硅烷偶联剂25‑35份、硅溶胶2‑8份、水性环氧固化剂树脂45‑55份和去离子水10‑20份。该涂料机械性能和防腐性能均较优异。

Description

水性铝合金涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于水性功能涂料技术领域，具体涉及一种水性铝合金涂料及其制备方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。在日常的工作和生活中，铝合金表面会形成一层氧化膜，但是由于膜层极薄且结构疏松多孔、不均匀，不能满足铝合金对其应用环境的适用性，因此，通常在合金表面涂覆一层涂料，以增强铝合金的防腐防锈能力。
通常情况下，铝合金涂料采用水性环氧乳液做为主剂和水溶性胺类固化剂的配套方式来增强防腐性能，反应机理有两种方式，如下：
对比其它类型的涂料，环氧乳液交联固化产生大量的羟基，通过氢键相互作用可以增强环氧底漆和铝合金之间的相互作用，但是铝合金功能涂料对涂层防腐性能要求高，特别是使用环境较为恶劣的条件下。因此急需研究一种多功能的水性铝合金涂料，来适应不同的应用环境。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种水性铝合金涂料及其制备方法，通过改善铝合金涂料的机械性能和防腐性能来使其适应不同的应用环境。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种水性铝合金涂料，包括以下重量份的组分：A组分85-95份和B组分 5-15份；
其中，A组分包括以下重量份的原料：环氧乳液45-55份、成膜助剂8-12 份、分散剂0.5-1.5份、消泡剂0.5-1.5份、流平剂0.5-1.5份、丙烯酸乳液5-15 份、增稠剂1-3份和去离子水15-35份；
B组分包括以下重量份的原料：硅烷偶联剂25-35份、硅溶胶2-8份、水性环氧固化剂树脂45-55份和去离子水10-20份。
进一步地，A组分包括以下重量份的原料：环氧乳液50份、成膜助剂10 份、分散剂1份、消泡剂1份、流平剂1份、丙烯酸乳液10份、增稠剂2份和去离子水25份。
进一步地，B组分包括以下重量份的原料：硅烷偶联剂29份、硅溶胶6份、水性环氧固化剂树脂50份和去离子水15份。
进一步地，A组分和B组分的重量比为9:1。
进一步地，环氧乳液为Air Product Ancarez AR 555；成膜助剂为醇酯十二和 /或DOWANOL PM。
进一步地，分散剂为Disperbyk-190；消泡剂为byk-024、byk-022和surfynol DF-40中的至少一种；流平剂为byk-348、byk-AQ和byk-333中的至少一种；丙烯酸乳液为POLYSOL AP-5085；增稠剂为ACRYSOL RM-12W。
进一步地，硅烷偶联剂为含异氰酸酯基团的硅烷偶联剂；硅溶胶为水性纳米硅溶胶Bindzil CC 301或Bindzil CC 401。
进一步地，硅烷偶联剂为ADDID 900。
进一步地，水性环氧固化剂树脂为BANCO 906。
上述水性铝合金涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)向去离子水中依次加入环氧乳液、成膜助剂、分散剂、消泡剂、流平剂、丙烯酸乳液和增稠剂，每加入下一种物质之前在800-1000r/min条件下搅拌 10-30min，制得组分A；
(2)将硅烷偶联剂和硅溶胶混合，1400-1600r/min搅拌2.5-3.5h，制得改性硅溶胶；
(3)将水性环氧固化剂树脂与去离子水混匀，然后加入改性硅溶胶， 800-1000r/min搅拌10-30min，制得B组分；
(4)将A组分与B组分混匀，制得水性铝合金涂料。
本发明提供的水性铝合金涂料及其制备方法，具有以下有益效果：
本发明选用低毒的醇类成膜助剂，体系VOC含量低于100g/L。
本发明在制备过程中最初制得的硅溶胶是一种不稳定的胶体状态，在涂料体系中会因环境条件发生变化而引起絮凝、结块或凝胶，通过使用硅烷偶联剂对硅溶胶表面改性，提高硅溶胶自身的稳定性及在水性涂料中的分散性和储存稳定性。
本发明制得的改性硅溶胶中含有低粒径、高表面能的纳米SiO2颗粒，表面被硅醇基覆盖，与金属底材、涂料中的填料和聚合物体系都有很强的相互作用，可明显改善双组分体系的机械性能如附着力等，还可改善双组分体系的防腐性能。
具体实施方式
实施例1
一种水性铝合金涂料，包括A组分和B组分，A组分和B组分的重量比为 9:1；
其中，A组分包括以下重量份的原料：环氧乳液Air Product Ancarez AR 555 50份、成膜助剂醇酯十二10份、分散剂Disperbyk-190 1份、消泡剂byk-022 1 份、流平剂byk-348 1份、丙烯酸乳液POLYSOL AP-5085 10份、增稠剂ACRYSOL RM-12W 2份和去离子水25份；
B组分包括以下重量份的原料：硅烷偶联剂ADDID 900 33份、硅溶胶Bindzil CC401 2份、水性环氧固化剂树脂BANCO 906 50份和去离子水15份。
上述水性铝合金涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分
a.将去离子水倒入塑料罐内，边搅拌边加入环氧乳液，投完后继续搅拌 10min；
b.接着边搅拌边投入成膜助剂，投完后继续搅拌15min；
c.接着边搅拌边投入分散剂，投完后继续搅拌10min；
d.接着边搅拌边投入消泡剂，投完后继续搅拌30min；
e.接着边搅拌边投入流平剂，投完后继续搅拌10min；
f.接着边搅拌边投入丙烯酸乳液，投完后继续搅拌10min；
g.接着边搅拌边投入增稠剂，投完后继续搅拌30min，停止搅拌，制得A组分。
(2)制备B组分
a.在塑料罐内投入硅烷偶联剂，边搅拌边投入硅溶胶，投完后继续搅拌3h，停止搅拌，制得改性硅溶胶；
b.在另一塑料罐内投入水性环氧固化剂树脂，边搅拌边投入去离子水，投完后继续搅拌10min；
c.边搅拌边将改性硅溶胶加入步骤b所得物中，投完后继续搅拌30min，停止搅拌，制得B组分。
(3)将A组分和B组分充分混合后，制得水性铝合金涂料。
实施例2
一种水性铝合金涂料，包括A组分和B组分，A组分和B组分的重量比为 9:1；
其中，A组分包括以下重量份的原料：环氧乳液Air Product Ancarez AR 555 50份、成膜助剂醇酯十二10份、分散剂Disperbyk-190 1份、消泡剂byk-022 1 份、流平剂byk-348 1份、丙烯酸乳液POLYSOL AP-5085 10份、增稠剂ACRYSOL RM-12W 2份和去离子水25份；
B组分包括以下重量份的原料：硅烷偶联剂ADDID 900 31份、硅溶胶Bindzil CC401 4份、水性环氧固化剂树脂BANCO 906 50份和去离子水15份。
上述水性铝合金涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分
a.将去离子水倒入塑料罐内，边搅拌边加入环氧乳液，投完后继续搅拌 10min；
b.接着边搅拌边投入成膜助剂，投完后继续搅拌15min；
c.接着边搅拌边投入分散剂，投完后继续搅拌10min；
d.接着边搅拌边投入消泡剂，投完后继续搅拌30min；
e.接着边搅拌边投入流平剂，投完后继续搅拌10min；
f.接着边搅拌边投入丙烯酸乳液，投完后继续搅拌10min；
g.接着边搅拌边投入增稠剂，投完后继续搅拌30min，停止搅拌，制得A组分。
(2)制备B组分
a.在塑料罐内投入硅烷偶联剂，边搅拌边投入硅溶胶，投完后继续搅拌3h，停止搅拌，制得改性硅溶胶；
b.在另一塑料罐内投入水性环氧固化剂树脂，边搅拌边投入去离子水，投完后继续搅拌10min；
c.边搅拌边将改性硅溶胶加入步骤b所得物中，投完后继续搅拌30min，停止搅拌，制得B组分。
(3)将A组分和B组分充分混合后，制得水性铝合金涂料。
实施例3
一种水性铝合金涂料，包括A组分和B组分，A组分和B组分的重量比为 9:1；
其中，A组分包括以下重量份的原料：环氧乳液Air Product Ancarez AR 555 50份、成膜助剂醇酯十二10份、分散剂Disperbyk-190 1份、消泡剂byk-022 1 份、流平剂byk-348 1份、丙烯酸乳液POLYSOL AP-5085 10份、增稠剂ACRYSOL RM-12W 2份和去离子水25份；
B组分包括以下重量份的原料：硅烷偶联剂ADDID 900 29份、硅溶胶Bindzil CC401 6份、水性环氧固化剂树脂BANCO 906 50份和去离子水15份。
上述水性铝合金涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分
a.将去离子水倒入塑料罐内，边搅拌边加入环氧乳液，投完后继续搅拌10min；
b.接着边搅拌边投入成膜助剂，投完后继续搅拌15min；
c.接着边搅拌边投入分散剂，投完后继续搅拌10min；
d.接着边搅拌边投入消泡剂，投完后继续搅拌30min；
e.接着边搅拌边投入流平剂，投完后继续搅拌10min；
f.接着边搅拌边投入丙烯酸乳液，投完后继续搅拌10min；
g.接着边搅拌边投入增稠剂，投完后继续搅拌30min，停止搅拌，制得A组分。
(2)制备B组分
a.在塑料罐内投入硅烷偶联剂，边搅拌边投入硅溶胶，投完后继续搅拌3h，停止搅拌，制得改性硅溶胶；
b.在另一塑料罐内投入水性环氧固化剂树脂，边搅拌边投入去离子水，投完后继续搅拌10min；
c.边搅拌边将改性硅溶胶加入步骤b所得物中，投完后继续搅拌30min，停止搅拌，制得B组分。
(3)将A组分和B组分充分混合后，制得水性铝合金涂料。
实施例4
一种水性铝合金涂料，包括A组分和B组分，A组分和B组分的重量比为 9:1；
其中，A组分包括以下重量份的原料：环氧乳液Air Product Ancarez AR 555 50份、成膜助剂醇酯十二10份、分散剂Disperbyk-190 1份、消泡剂byk-022 1 份、流平剂byk-348 1份、丙烯酸乳液POLYSOL AP-5085 10份、增稠剂ACRYSOL RM-12W 2份和去离子水25份；
B组分包括以下重量份的原料：硅烷偶联剂ADDID 900 27份、硅溶胶Bindzil CC401 8份、水性环氧固化剂树脂BANCO 906 50份和去离子水15份。
上述水性铝合金涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分
a.将去离子水倒入塑料罐内，边搅拌边加入环氧乳液，投完后继续搅拌 10min；
b.接着边搅拌边投入成膜助剂，投完后继续搅拌15min；
c.接着边搅拌边投入分散剂，投完后继续搅拌10min；
d.接着边搅拌边投入消泡剂，投完后继续搅拌30min；
e.接着边搅拌边投入流平剂，投完后继续搅拌10min；
f.接着边搅拌边投入丙烯酸乳液，投完后继续搅拌10min；
g.接着边搅拌边投入增稠剂，投完后继续搅拌30min，停止搅拌，制得A组分。
(2)制备B组分
a.在塑料罐内投入硅烷偶联剂，边搅拌边投入硅溶胶，投完后继续搅拌3h，停止搅拌，制得改性硅溶胶；
b.在另一塑料罐内投入水性环氧固化剂树脂，边搅拌边投入去离子水，投完后继续搅拌10min；
c.边搅拌边将改性硅溶胶加入步骤b所得物中，投完后继续搅拌30min，停止搅拌，制得B组分。
(3)将A组分和B组分充分混合后，制得水性铝合金涂料。
对比例1
一种水性铝合金涂料，包括A组分和B组分，A组分和B组分的重量比为 9:1；
其中，A组分包括以下重量份的原料：环氧乳液Air Product Ancarez AR 555 50份、成膜助剂醇酯十二10份、分散剂Disperbyk-190 1份、消泡剂byk-022 1 份、流平剂byk-348 1份、丙烯酸乳液POLYSOL AP-5085 10份、增稠剂ACRYSOL RM-12W 2份和去离子水25份；
B组分包括以下重量份的原料：水性环氧固化剂树脂BANCO 906 50份和去离子水50份。
上述水性铝合金涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分
a.将去离子水倒入塑料罐内，边搅拌边加入环氧乳液，投完后继续搅拌 10min；
b.接着边搅拌边投入成膜助剂，投完后继续搅拌15min；
c.接着边搅拌边投入分散剂，投完后继续搅拌10min；
d.接着边搅拌边投入消泡剂，投完后继续搅拌30min；
e.接着边搅拌边投入流平剂，投完后继续搅拌10min；
f.接着边搅拌边投入丙烯酸乳液，投完后继续搅拌10min；
g.接着边搅拌边投入增稠剂，投完后继续搅拌30min，停止搅拌，制得A组分。
(2)制备B组分
在塑料罐内投入水性环氧固化剂树脂，边搅拌边投入去离子水，投完后继续搅拌10min，制得B组分。
(3)将A组分和B组分充分混合后，制得水性铝合金涂料。
对实施例1-4和对比例1的水性铝合金涂料的性能进行检测，检测标准和检测结果见表1。
表1各实施例中水性铝合金涂料的性能
由表1可知，增加改性硅溶胶后不会影响涂料的细度和适用期，但可以改善涂层的机械性能如附着力、耐弯曲开裂性、耐冲击性和硬度，同时还可以改善涂层的防腐性能。

Claims (10)

1.一种水性铝合金涂料，其特征在于，包括以下重量份的组分：A组分85-95份和B组分5-15份；
其中，A组分包括以下重量份的原料：环氧乳液45-55份、成膜助剂8-12份、分散剂0.5-1.5份、消泡剂0.5-1.5份、流平剂0.5-1.5份、丙烯酸乳液5-15份、增稠剂1-3份和去离子水15-35份；
B组分包括以下重量份的原料：硅烷偶联剂25-35份、硅溶胶2-8份、水性环氧固化剂树脂45-55份和去离子水10-20份。
2.根据权利要求1所述的水性铝合金涂料，其特征在于，A组分包括以下重量份的原料：环氧乳液50份、成膜助剂10份、分散剂1份、消泡剂1份、流平剂1份、丙烯酸乳液10份、增稠剂2份和去离子水25份。
3.根据权利要求1所述的水性铝合金涂料，其特征在于，B组分包括以下重量份的原料：硅烷偶联剂29份、硅溶胶6份、水性环氧固化剂树脂50份和去离子水15份。
4.根据权利要求1所述的水性铝合金涂料，其特征在于，A组分和B组分的重量比为9:1。
5.根据权利要求1或2所述的水性铝合金涂料，其特征在于，环氧乳液为Air ProductAncarez AR 555；成膜助剂为醇酯十二和/或DOWANOL PM。
6.根据权利要求1或2所述的水性铝合金涂料，其特征在于，分散剂为Disperbyk-190；消泡剂为byk-024、byk-022和surfynolDF-40中的至少一种；流平剂为byk-348、byk-AQ和byk-333中的至少一种；丙烯酸乳液为POLYSOL AP-5085；增稠剂为ACRYSOL RM-12W。
7.根据权利要求1或3所述的水性铝合金涂料，其特征在于，硅烷偶联剂为含异氰酸酯基团的硅烷偶联剂；硅溶胶为水性纳米硅溶胶Bindzil CC 301或Bindzil CC 401。
8.根据权利要求7所述的水性铝合金涂料，其特征在于，硅烷偶联剂为ADDID 900。
9.根据权利要求1或3所述的水性铝合金涂料，其特征在于，水性环氧固化剂树脂为BANCO 906。
10.权利要求1-9任一项所述的水性铝合金涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向去离子水中依次加入环氧乳液、成膜助剂、分散剂、消泡剂、流平剂、丙烯酸乳液和增稠剂，每加入下一种物质之前在800-1000r/min条件下搅拌10-30min，制得组分A；
(2)将硅烷偶联剂和硅溶胶混合，1400-1600r/min搅拌2.5-3.5h，制得改性硅溶胶；
(3)将水性环氧固化剂树脂与去离子水混匀，然后加入改性硅溶胶，800-1000r/min搅拌10-30min，制得B组分；
(4)将A组分与B组分混匀，制得水性铝合金涂料。
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