CN110982380A

CN110982380A - 一种水性环氧树脂机舱涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN110982380A
Application number: CN201911268220.1A
Authority: CN
Inventors: 王娟; 方越; 王永光; 刘子茗; 裴春
Original assignee: Shipbuilding Technology Research Institute of CSSC No 11 Research Institute
Current assignee: Shipbuilding Technology Research Institute of CSSC No 11 Research Institute
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2020-04-10

Abstract

本发明提供一种水性环氧树脂机舱涂料，包括A组分与B组分，A组分与B组分重量比为8～5：1；所述A组分包括以下质量分数的组分：环氧树脂乳液30%～50%，防锈颜料7%～15%，颜填料20%～50%，成膜助剂1%～2%，其它助剂5%～8%，水5%～30%；所述B组分为水性环氧胺类固化剂，固含量为45%～55%，溶剂为水。本发明的水性环氧树脂机舱涂料，固化后漆膜的VOC含量满足≤80g/L的环保标准，漆膜与基材的附着力≥5MPa，漆膜的水接触角达到100˚以上并保持稳定，复涂容易，具有优良的耐盐雾、耐腐蚀性能。

Description

一种水性环氧树脂机舱涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及船舶涂料领域，主要涉及一种水性环氧树脂机舱涂料及其制备方法。

背景技术

目前船舶使用的涂料均为油性涂料，在施工过程中会产生大量挥发性有机化合物(VOC)，不仅污染环境，而且易发生火灾、中毒等事故；在应用过程中，特别是绝缘层软包覆施工中，软包覆布和绝缘隔热材料均为多孔性材料，对涂料的吸收量较大，且易将有机溶剂封闭在多孔基材内部，影响舱室内工作和生活人员的身体健康。

水性涂料以水为分散介质，可大量节省石油资源，减少VOC排放，减轻环境污染，涂料生产和涂装过程中不燃、不爆，可消除内舱涂料施工中的火灾和中毒隐患，显著改善内舱室环境，并使一些交叉作业成为可能，有利于提高工效。

在发达国家，水性环氧防腐涂料技术已经在多领域广泛使用。在美国，水性环氧树脂涂料是首批达到美国军用涂料规范的水性涂料，已被用于航空、舰船底漆上；德国将其用于核电项目、铁路工程及舰艇船壳上；日本在桥梁设计中应用水性环氧树脂涂料，现场性能测试结果与溶剂型重防腐蚀涂料相当；挪威研制出一种含特殊活性颜填料的水性环氧防腐船舶漆，能在零下三十度的低温下使用，用于特种舰船的外壳。

从20世纪70年代开始，国外已经不断有新的合成技术及水性环氧防腐涂料产品推出，如德国Henkel公司的水性环氧树脂系列WATERPOXY1401、1455等，水性环氧固化剂WATERPOXY751、755等；美国Shel公司的EPRIEZ3510-W-60及EPI-REZW-51等。许多国外的涂料公司相继推出了水性涂料产品，并在船舶和集装箱上进行了实际试用，如韩国的K.C.C公司、日本的“中国”涂料和Kansai公司、丹麦的Hemple公司、法国的Tetia Paint公司及挪威的乔顿公司等。

但在国内水性环氧防腐涂料的生产和应用还处于起步状态，使用率远远落后于欧美，究其原因主要是进口产品价格昂贵、国产产品性能不佳，现有水性环氧防腐涂料的力学性能、附着力、防腐性能还达不到要求，尤其是集装箱行业，在使用两年后，均出现严重的腐蚀现象，造成大额经济损失。因此在防腐要求极高的船舶涂料行业，水性环氧防腐涂料还需要进一步发展和改进现有技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有水性环氧树脂涂料存在的环保性能不高、涂料质量不高、制备过程较繁琐、不易施工的问题，提供一种制备成本低、质量性能好、环保性能好、制备工艺易于掌握、施工性能好的水性环氧树脂机舱涂料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

本发明的一种水性环氧树脂机舱涂料，其特征在于，包括A组分与B组分，A组分与B组分重量比为8～5：1；

所述A组分包括以下质量分数的组分：

所述B组分为市售的水性环氧胺类固化剂，固含量为45％～55％，溶剂为水；所述的水性环氧胺类固化剂为环氧化合物与脂肪胺反应合成的低粘度固化剂、由含端环氧基的聚醚化合物与胺的加成物组成的水性胺类固化剂的一种或两种混合物。

进一步地，所述环氧树脂乳液为非离子型水性环氧树脂乳液，由液态环氧树脂经化学接枝、高温下相反转而成的非离子自乳化水性环氧树脂乳液；乳液粒径均匀、无毒、无味、完全水包油体系、水易清洗、现场使用简便。

所述的防锈颜料选自磷酸锌、三聚磷酸铝、磷酸铝锌、磷钼酸锌钙、磷硅酸盐锶中的一种或两种的混合物；优选为磷酸锌和/或三聚磷酸铝；磷酸锌防锈机理在于能在金属表面和Fe³⁺形成附着牢固的络合物Fe[Zn₃(PO₄)₃]沉淀层而抑制阳极反应，同时能与涂料中的羟基、羧基络合，使颜料-涂料-底材之间形成化学结合而提高涂层的附着力和抗渗性；三聚磷酸铝为白色颜料，微溶于水，在涂层下溶解时电离出，在阳极部位与金属离子结合成不溶的钝化膜，该膜硬度高，附着牢固。

所述颜填料包括体质填料和颜料，体质填料选自沉淀硫酸钡、滑石粉、云母粉、高岭土、重晶石粉、轻质碳酸钙中的一种或几种的混合物；颜料选自金红石型钛白粉、氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁黄、酞青蓝、炭黑中的一种或几种的混合物。

所述成膜助剂选自沸点在250℃以上的低气味醇醚类或脂肪酸二酯类成膜助剂；所述其它助剂包括消泡剂、流平剂、润湿剂、分散剂、增稠剂、防沉剂、防霉剂、防锈剂、防腐剂、PH调节剂中的一种或几种的混合。

本发明中还提供一种所述的水性环氧树脂机舱涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将2％～15％(占总质量的百分数，下同)的水、2％～4％的所述其它助剂混合并高速分散搅拌均匀，在搅拌状态下投入20％～50％的所述颜填料和7％～15％的所述防锈颜料，继续搅拌分散20～40分钟，然后进行研磨分散，控制细度研磨至≤30μm，过滤出浆料，得到色浆；

(2)在调漆罐中投入30％～50％的所述环氧树脂乳液，再加入步骤(1)得到的色浆、1％～2％的所述成膜助剂、剩余的水及剩余的所述其它助剂，搅拌15分钟左右，至完全均匀后，检测出料A组分；

(3)将A组分与所述B组分按8～5:1重量比混合搅拌均匀，即可得到本发明的水性环氧树脂机舱涂料。

本发明的水性环氧树脂机舱涂料采用非离子型水性环氧树脂乳液做主成膜物，具有优良的附着力、耐冲击性、耐磨性、耐海水性；乳液贮存期超过10个月，耐冻融循环超过5次，涂膜摆杆硬度超过0.7，拉拔附着力大于5MPa，耐水性、耐酸碱性、耐溶剂性和防腐性都比现有市售产品有明显提高；固化后漆膜的挥发性有机化合物含量(VOC)满足≤80g/L的环保标准，漆膜与基材的附着力≥5MPa，漆膜的水接触角达到100°以上并保持稳定，复涂容易，具有优良的耐盐雾、耐腐蚀性能，可用于船舶机舱的腐蚀防腐。本发明的方法制备过程简单、制备工艺易于掌握，成本低，环保性能好，生产过程不产生废气、废水、废渣等。

具体实施方式

本技术领域的一般技术人员应当认识到本实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实施范围内对实施例进行变换、变型都可在本发明权利要求的范围内。

本实施例中所用的原材料均为市售。

实施例1

一种水性环氧树脂机舱涂料，其中A组分按照重力百分比计，包括以下组分：

B组分为美国亨斯迈Huntsman Aradur 3985水性环氧固化剂。

将15％(占总质量的百分数，下同)的水、0.9％的分散剂、0.1％的消泡剂和0.1％的润湿流平剂投入配料罐高速分散搅拌均匀，在搅拌状态下将投入5％的磷酸锌、7％的三聚磷酸铝、10％的高岭土、5％的重晶石粉、10％的钛白粉，并继续搅拌分散40分钟，然后进行研磨分散，控制细度研磨至≤30μm，过滤出浆料；在调漆罐中投入40％的非离子型水性环氧树脂乳液K-051，再加入0.2％的润湿剂、1.5％的防闪锈剂、0.1％的润湿流平剂、1％的成膜助剂、1％的LT流变剂、0.1％的消泡剂和3％的去离子水，搅拌15分钟左右，至完全均匀后，检测出料A组分。

将A组分与B组分按照配比8：1重量比混合搅拌均匀，即可得到本发明的水性环氧树脂机舱涂料。

将上述实施例中所得到船舶水性机舱防腐底漆，涂布与钢材表面，对涂膜进行附着力、耐盐水和耐盐雾测试，附着力按照GB/T 5210标准进行检测，拉拔附着力≥5MPa，高于行业标准；耐盐水性(200h)按照GB/T10834-2008进行测试，涂膜外观不起泡、不锈蚀；耐盐雾性能按照GB/T1771标准测试，涂膜厚度40μm左右，耐盐雾性能达到800h不起泡、不锈蚀。

实施例2

B组分为美国亨斯迈HuntsmanAradur 38水性环氧固化剂。

将15％的水、0.9％的分散剂、0.1％的消泡剂和0.1％的润湿剂投入配料罐高速分散搅拌均匀，在搅拌状态下投入5％的磷酸锌、7％的三聚磷酸铝、7％的滑石粉、8％的云母粉、10％的钛白粉和氧化铁黄，并继续搅拌分散30分钟，然后进行研磨分散，控制细度研磨至≤30μm，过滤出浆料；在调漆罐中投入42％非离子型水性环氧树脂乳液Epikote3510-W-60A，再加入2％的防闪锈剂、0.6％的底材润湿剂、0.7％的增稠剂、0.1％的消泡剂和1.5％的成膜助剂，搅拌15分钟左右，至完全均匀后，检测出料A组分。

将A组分与B组分按照配比7：1重量比混合搅拌均匀，即可得到本发明的水性环氧树脂机舱涂料。

实施例3

所述的船舶用水性机舱底漆，其中A组分按照重力百分比计，包括以下组分：

B组分为美国亨斯迈HuntsmanAradur 36水性环氧固化剂。

将11％的水、0.5％的分散剂、0.05％的消泡剂和0.05％的润湿流平剂投入配料罐高速分散搅拌均匀，在搅拌状态下投入6％的磷酸锌、6％的三聚磷酸铝、10％的钛白粉、6％的滑石粉和6％的沉淀硫酸钡，并加速分散25分钟，然后进行研磨分散，控制细度研磨至≤30μm，过滤出浆料；在调漆罐中投入50％的非离子型水性环氧树脂乳液Epikote3510-W-60A，再依次加入0.1％的润湿剂、0.2％的流变剂、2％的防闪锈剂、0.05％的润湿流平剂、2％的成膜助剂和0.05％消泡剂，搅拌15分钟左右，至完全均匀后，检测出料A组分。

将A组分与B组分按照配比5：1重量比混合搅拌均匀，即可得到本发明的水性环氧树脂机舱涂料。

Claims

1.一种水性环氧树脂机舱涂料，其特征在于，包括A组分与B组分，A组分与B组分重量比为8～5：1；

所述A组分包括以下质量分数的组分：

环氧树脂乳液 30%～50%，

防锈颜料 7%～15%，

颜填料 20%～50%，

成膜助剂 1%～2%，

其它助剂 5%～8%，

水 5%～30%；

所述B组分为水性环氧胺类固化剂，固含量为45%～55%，溶剂为水；所述的水性环氧胺类固化剂为环氧化合物与脂肪胺反应合成的低粘度固化剂、由含端环氧基的聚醚化合物与胺的加成物组成的水性胺类固化剂的一种或两种混合物。

2.根据权利要求1所述的水性环氧树脂机舱涂料，其特征在于，所述环氧树脂乳液为非离子型水性环氧树脂乳液，由液态环氧树脂经化学接枝、高温下相反转而成的非离子自乳化水性环氧树脂乳液。

3.根据权利要求1所述的水性环氧树脂机舱涂料，其特征在于，所述的防锈颜料为磷酸锌、三聚磷酸铝、磷酸铝锌、磷钼酸锌钙、磷硅酸盐锶中的一种或两种的混合物。

4.根据权利要求1所述的水性环氧树脂机舱涂料，其特征在于，所述的防锈颜料为磷酸锌和/或三聚磷酸铝。

5.根据权利要求1所述的水性环氧树脂机舱涂料，其特征在于，所述颜填料包括体质填料和颜料，体质填料选自沉淀硫酸钡、滑石粉、云母粉、高岭土、重晶石粉、轻质碳酸钙中的一种或几种的混合物；颜料选自金红石型钛白粉、氧化铁红、氧化铁黑、氧化铁黄、酞青蓝、炭黑中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的水性环氧树脂机舱涂料，其特征在于，所述成膜助剂选自沸点在250℃以上的低气味醇醚类或脂肪酸二酯类成膜助剂；所述其它助剂包括消泡剂、流平剂、润湿剂、分散剂、增稠剂、防沉剂、防霉剂、防锈剂、防腐剂、PH调节剂中的一种或几种的混合。

7.一种如权利要求1～6任意一项所述的水性环氧树脂机舱涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将2%～15%（占总质量的百分数，下同）的水、2%～4%的所述其它助剂混合并高速分散搅拌均匀，在搅拌状态下投入20%～50%的所述颜填料和7%～15%的所述防锈颜料，继续搅拌分散20～40分钟，然后进行研磨分散，控制细度研磨至≤30μm，过滤出浆料，得到色浆；

（2）在调漆罐中投入30%～50%的所述环氧树脂乳液，再加入步骤（1）得到的色浆、1%～2%的所述成膜助剂、剩余的水及剩余的所述其它助剂，搅拌15分钟左右，至完全均匀后，检测出料A组分；

（3）将A组分与所述B组分按8～5:1重量比混合搅拌均匀，即可得到本发明的水性环氧树脂机舱涂料。