CN111234654A - 一种新型水性环氧富锌底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型水性环氧富锌底漆及其制备方法，属于涂料技术领域。本发明制备的新型水性环氧富锌底漆，由A组分和B组分按重量比2：1组成；其中A组分由以下原料按重量百分比组成：水性环氧固化剂9‑11%，鳞片状水性锌粉60‑65%，防锈颜料14‑17%，水4‑8%，分散剂0.3—0.5%，防沉剂0.8‑1.0%,腐蚀抑制剂0.8‑0.9%,增稠剂0.05‑0.1%,助溶剂2‑3%；B组分由以下原料按重量百分比组成：水性环氧树脂乳液96‑98%，基材润湿剂0.3—0.5%，消泡剂0.3‑0.5%。本发明制备的新型水性环氧富锌底漆，将纳米级正磷酸铁粉与鳞片状锌粉复合使用添加到水性底漆中，漆储存稳定性强、更是显著提高了水性环氧富锌底漆的防腐能力，还可以显著降低材料成本2000‑2500元/t，增强市场竞争力。

Description

一种新型水性环氧富锌底漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性实用涂料制备技术领域，提供一种新型高耐盐雾性低成本环保无铅水性环氧富锌底漆的制备方法。

背景技术

当前钢结构建筑显著增多，钢结构的防腐成为一个重要课题。溶剂型环氧富锌底漆具有优异的耐腐蚀性能，从而成为保护钢铁最普遍、最重要的底漆，并且在内陆大气、海洋重防腐领域，几乎没有可竞争的对手。但其VOC含量高，严重污染大气环境，在当前国家严抓环保、严防空气污染的情况下，水性环氧富锌底漆应运而生，它不但具有溶剂型环氧富锌底漆的超强的防腐性、附着力强等优良性能，又兼具VOC含量低、安全环保无铅等优点。

水性环氧富锌底漆中所用的水性锌粉，表面必须经过特殊处理，致使其价格较常规锌粉昂贵许多。按美国涂装协会SSPC的规定，水性环氧富锌底漆中锌粉含量需占干膜重量的70％以上才具有高防腐性，这造成了水性环氧富锌底漆价格昂贵的缺点。因此在保证水性环氧富锌底漆超强防腐性能的基础上，降低其成本，势在必行。

因此，研制一种高耐盐雾性低成本环保无铅水性环氧富锌底漆，用于沿海地区基础建设、海上钻井平台、炼油厂、石化厂、化肥厂、化工厂、电力工程及桥梁等重防腐领域基材表面涂装是非常必要的。该漆以水为溶剂、无铅环保、无毒无公害、对人体没有副作用、不易燃易爆、施工性良好、主要具有价格低廉的优势，同时符合时代最新要求，市场前景将非常广阔。

发明内容

为解决上述存在的环氧富锌底漆中VOC含量高、污染大，锌粉用量高、成本贵的技术问题，本发明提供了以下技术方案。

一种新型水性环氧富锌底漆，由A组分和B组分按重量比2：1组成；

A组分由以下原料按重量百分比组成：水性环氧固化剂9-11％，鳞片状水性锌粉60-65％，防锈颜料14-17％，水4-8％，分散剂0.3—0.5％，防沉剂0.8-1.0％,腐蚀抑制剂0.8-0.9％,增稠剂0.05-0.1％,助溶剂2-3％；

B组分由以下原料按重量百分比组成：水性环氧树脂乳液96-98％，基材润湿剂0.3—0.5％，消泡剂0.3-0.5％。

进一步的，防锈颜料为纳米级正磷酸铁。

进一步的，水性环氧固化剂为改性脂肪胺水性固化剂。

进一步的，鳞片状锌粉为表面经过特殊处理的亲水性锌粉。

进一步的，分散剂为Additol VXW6208。

进一步的，防沉剂为膨润土。

进一步的，腐蚀抑制剂为NALZIN FA 379。

进一步的，增稠剂为Additol VXW6388。

进一步的，助溶剂为丙二醇甲醚。

进一步的，水性环氧树脂乳液为改性双酚A环氧树脂乳液。

进一步的，基材润湿剂为Additol VXW6503N。

进一步的，水性消泡剂为Additol VXW6393。

一种新型水性环氧富锌底漆的制备方法，包括以下步骤：

(1)水性环氧固化剂、纯净水低速混合均匀，然后依次加入助溶剂、腐蚀抑制剂、分散剂、防沉剂，中速分散均匀，得液体a；

(2)液体A中加入防锈颜料，中速分散均匀；然后加入鳞片状锌粉，高速分散至细度≤60μm，得液体b；

(3)液体b中加入增稠剂，中速分散，加纯净水调节粘度达90-100KU/23-25℃，得液体c；

(4)液体c过80目筛，得组分A；

(5)水性环氧树脂乳液低速搅拌，然后依次加入基材润湿剂和水性消泡剂，得液体d；

(6)液体d静置，过200目绢，得B组分。

一种新型水性环氧富锌底漆的使用方法，包括以下步骤：

将组分A与组分B按照2:1重量比混合均匀，即可。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明中采用纳米级正磷酸铁与水性锌粉复合使用制备出新型水性环氧富锌底漆(纳米级正磷酸铁的加入量为替代水性锌粉量20％-25％)，不仅比单用纯水性锌粉的水性环氧富锌底漆的耐盐雾性更好、防腐蚀性能更强、防沉效果更佳等优良性能，还有显著降低成本、应用领域广等明显优势，对水性重防腐涂料的迅速推广起到积极的作用。

(2)本发明的新型水性环氧富锌底漆，其防腐机理如下：

①化学保护。采用牺牲(阳极)锌来保护(阴极)钢铁基体；

②屏蔽防护。涂层中锌片形成平行搭接、交叠排列形成迷宫效应，并且利用纳米级正磷酸铁的在孔径中的填充，减少了涂层的孔隙度，腐蚀介质也不能通过鳞片渗透，也不能绕过鳞片沿着鳞片径渗入，所以耐腐蚀增强；

③自修复。正磷酸铁水解能产生正磷酸根活性因子，与涂件金属表面的金属离子作用形成致密的非动态络合物保护膜，阻止水份及空气的侵蚀，消耗腐蚀介质的同时也阻止了其进一步的渗透。

(3)纳米级正磷酸铁粉为电解二氧化猛后的废渣，后经深加工而制成，来源广泛、使用方便。

(4)纳米级正磷酸铁粉作为一种新型的防锈颜料，在水性环氧防腐漆中单独使用的防护能力不足；研发过程中发现，纳米级正磷酸铁粉与鳞片状锌粉复合使用添加到溶剂型底漆中，其稳定性尚可且具有一定的防护能力，但对环境危害大；而鳞片状水性锌粉复合纳米级正磷酸铁粉添加到水性环氧富锌底漆，其储存稳定性是随着纳米级正磷酸铁添加比例不同有差别；为此进行大量实验，发现当纳米级正磷酸铁粉替代锌粉20％-25％时刚好填充满水性环氧富锌漆膜的孔隙，使漆膜更致密，且纳米级正磷酸铁粉颗径只有4-6μm,在水性环氧富锌漆里有悬浮性，对比重大的锌粉有拖浮力，能阻止锌粉的沉淀，得到的水性环氧富锌底漆储存稳定性极佳，且明显提高了水性环氧富锌底漆的防腐能力，还可以显著降低材料成本2000-2500元/t，增强市场竞争力；且对人、环境均无毒害，具有防锈性能优异、适应面宽、使用方便。

具体实施方式

以下给出本发明新型高耐盐雾性低成本环保无铅水性环氧富锌底漆的具体实施方式，但须指出，本发明的实施不限于以下实施方式。

新型高耐盐雾性低成本环保无铅水性环氧富锌底漆，由下列原料制成，按质量百分数计：

A组份：为水性环氧固化剂9-11％，鳞片状水性锌粉60-62％，高效无毒防銹颜料14-16％，纯净水4-6％，助剂2.0—2.5％，助溶剂2-3％。

B组份；为水性环氧树脂乳液96-98％，助剂2.0—4.0％。A、B两组份配比为2：1。

一种新型高耐盐雾性低成本环保无铅水性环氧富锌底漆制备方法，包括如下步骤：

(1)步骤1：检查变频高速分散机运转是否正常；称量器具校对完好，准确称量水性环氧固化剂、纯净水倒入配料罐中，开动高速分散机，在300-400r/min低速搅拌状态下搅拌10分钟左右，依次加入丙二醇甲醚、腐蚀抑制剂、分散剂、防沉剂，提速600-800r/min搅拌15分钟左右至分散均匀。得到乳白色树脂液；

(2)步骤2：在搅拌状态下，加入防锈颜料，搅拌速度提升至600-800r/min分散40-60min后，加入锌粉，然后再提升搅拌速度至1200-1500r/min，分散1-1.5h后至细度≤60μm；

(3)步骤3：再在兑稀缸中加入増稠剂，在搅拌速度600-800r/min分散5-10min后加纯净水调节其粘度，调整粘度达90-100KU/23-25℃；

(4)步骤4：最后(3)中制备好的漆料过80目筛，即可得到新型高耐盐雾性低成本环保无铅水性环氧富锌底漆A组份；

(5)检查实验室变频高速分散机运转是否正常；称量器具校对完好，准确称量水性环氧树脂乳液倒入配料罐中，开动高速分散机，在200-400r/min低速搅拌状态下搅拌10分钟左右，依次加入基材润湿剂、水性消泡剂、再搅拌10分钟左右至分散均匀，得到乳白色树脂液；

(6)制备好的乳白色树脂液静置15分钟左右，过200目绢，即可得到新型高耐盐雾性低成本环保无铅水性环氧富锌底漆B组份。

实施例1

一种新型高耐盐雾性低成本环保无铅水性环氧富锌底漆其制备工艺如下：

A组份原料组成如下：

№	原料名称	质量(kg)
			1	水性环氧固化剂	10.5
2	纯水	6
			3	丙二醇甲醚	3
4	腐蚀抑制剂	1
			5	分散剂	0.4
6	防沉剂	1
			7	鳞片状锌粉	62
9	纳米级正磷酸铁	16
			10	增稠剂	0.1
	总计	100.0

(1)步骤1：检查变频高速分散机运转是否正常；称量器具校对完好，按各组分的重量分去准备物料,按配方重量要求准确称量水性环氧固化剂、纯净水倒入配料罐中，开动高速分散机，在300-400r/min低速搅拌状态下搅拌10分钟左右，依次加入丙二醇甲醚、腐蚀抑制剂、分散剂、防沉剂，提速600-800r/min搅拌15分钟左右至分散均匀。得到乳白色树脂液；

(2)步骤2：在搅拌状态下，加入防锈颜料，搅拌速度提升至600-800r/min分散40-60min后，加入锌粉，然后再提升搅拌速度至1200-1500r/min，分散1-1.5h后至细度≤60μm；

(3)步骤3：再在兑稀缸中缓慢加入増稠剂，在搅拌速度600-800r/min分散5-10min后加纯净水调节其粘度，调整粘度达90-100KU/23-25℃，对以上步骤得到的产品进行检测；

(4)步骤4：最后(3)检测合格后的产品过滤80目筛，包装，即可得到新型高耐盐雾性低成本环保无铅水性环氧富锌底漆A组份；

B组份原料组成如下:

(1)步骤1：检查变频高速分散机运转是否正常；称量器具校对完好，按各组分的重量分去准备物料，准确称量水性环氧树脂乳液倒入配料罐中，开动高速分散机，在200-400r/min低速搅拌状态下搅拌10分钟左右，依次加入基材润湿剂、水性消泡剂、再搅拌10分钟左右至分散均匀，得到乳白色树脂液；

(2)步骤2：把(1)中制备好的乳白色树脂液静置15分钟左右，检测合格后，过200目绢，包装，即可得到新型高耐盐雾性低成本环保无铅水性环氧富锌底漆B组份；

实验时各组分配比需严格按照配方规定的用量执行,A、B两组份配比2：1。

通过采取前述技术方案，本发明有益效果是通过针对水性环氧富锌底漆价格昂贵的缺点，采用了纳米级正磷酸铁防锈颜料(1000元/t)与水性鳞片状锌粉(2400元/t)进行复合应用，替代20-25％水性锌粉，按照美国涂装协会SSPC的规定，水性环氧富锌底漆中锌粉含量需占干膜重量的70％以上才具有具有长效重防腐性，根据重防腐漆底、中、面配套涂层在相对苛刻的腐蚀环境里腐蚀寿命达15年以上的要求，做配套涂层的耐盐雾实验，用纳米级正磷酸铁代替25％水性锌粉制做的水性环氧富锌底漆(不挥发份金属锌含量70.8％)与用水性锌粉制做的水性环氧富锌底漆(不挥发份金属锌含量74％)制成配套涂层后耐盐雾实验性能比单独使用水性鳞片状锌粉时间还长，高达2500h,说明防锈性能优异、适应面宽、使用方便、用量省、成本低、环保效益显著等特点，将纳米级正磷酸铁粉与鳞片状水性锌粉复合使用不仅提升了水性环氧富锌底漆的防腐能力，还可以显著降低材料成2000-2500元/t，增强了市场竞争力。本发明各项指标均达到国家标准要求，具体检测性能见下表：

实施例2纳米级正磷酸铁替代鳞片状锌粉的最佳比例确定

配方中其他物质含量不变，通过改变纳米级正磷酸铁替代鳞片状锌粉的比例做对比试验，判定最佳替代比例。

见下表参考配方

不同替代比例对应的盐雾试验及储存稳定性试验结果

实验结果说明纳米级正磷酸铁替代锌粉20％-25％时刚好填充满水性环氧富锌漆膜的孔隙，使漆膜更致密，达到最佳的防腐效果。

尽管结合优选实施方案具体展示本发明，但所属领域的技术人员应该明白，再不脱离所属附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明保护范围。

Claims (6)

1.一种新型水性环氧富锌底漆，其特征在于，由A组分和B组分按重量比2：1组成；

所述A组分由以下原料按重量百分比组成：水性环氧固化剂9-11%，鳞片状水性锌粉60-65%，防锈颜料14-17%，水4-8%，分散剂0.3—0.5%，防沉剂0.8-1.0%,腐蚀抑制剂0.8-0.9%,增稠剂0.05-0.1%,助溶剂2-3%；

所述B组分由以下原料按重量百分比组成：水性环氧树脂乳液96-98%，基材润湿剂0.3—0.5%，消泡剂0.3-0.5%。

2.根据新型水性环氧富锌底漆，其特征在于，所述防锈颜料为纳米级正磷酸铁。

3.根据新型水性环氧富锌底漆，其特征在于，所述水性环氧固化剂为改性脂肪胺水性固化剂。

4.根据新型水性环氧富锌底漆，其特征在于，所述鳞片状锌粉为表面经过特殊处理的亲水性锌粉。

5.根据新型水性环氧富锌底漆，其特征在于，所述分散剂为Additol VXW6208；所述防沉剂为膨润土；所述腐蚀抑制剂为NALZIN FA 379；所述增稠剂为Additol VXW6388；所述助溶剂为丙二醇甲醚；所述水性环氧树脂乳液为改性双酚A环氧树脂乳液；所述基材润湿剂为Additol VXW6503N；所述水性消泡剂为Additol VXW6393。

6.根据权利要求1所述的新型水性环氧富锌底漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）水性环氧固化剂、纯净水低速混合均匀，然后依次加入助溶剂、腐蚀抑制剂、分散剂、防沉剂，中速分散均匀，得液体a；

（2）液体A中加入防锈颜料，中速分散均匀；然后加入鳞片状锌粉，高速分散至细度≤60μm，得液体b；

（3）液体b中加入增稠剂，中速分散，加纯净水调节粘度达90-100KU/23-25℃，得液体c；

（4）液体c过80 目筛，得组分A；

（5）水性环氧树脂乳液低速搅拌，然后依次加入基材润湿剂和水性消泡剂，得液体d；

（6）液体d静置，过200目绢，得B组分。