CN112745722A - 一种高附着力水性偏氯乙烯金属漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于防腐技术领域，尤其涉及一种高附着力水性偏氯乙烯金属漆的制备，其包括成膜物质、助剂、防锈颜料、填料，所用成膜物质为偏氯乙烯共聚物和水性单组分环氧树脂，偏氯乙烯共聚物占总体配方量的30‑45重量份，水性单组份环氧树脂占总体配方量的5‑20重量份。本发明的金属漆环保且施工简单；成膜物质使用偏氯乙烯树脂以及水性单组份环氧树脂，既保留了偏氯乙烯树脂的优异的阻隔性又兼具了环氧树脂对金属基材的良好的附着力。

Description

一种高附着力水性偏氯乙烯金属漆及其制备方法

技术领域

本发明属于防腐技术领域，尤其涉及一种高附着力水性偏氯乙烯金属漆的制备。

背景技术

金属与它所处的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用,引起金属的变质和变坏，称为金属腐蚀，腐蚀现象是十分普遍的。从热力学的观点出发，除了极少数贵金属(Au、Pt等)外,一般金属发生腐蚀都是一个自发过程。人们已经认识到使用的金属很少是由于单纯机械因素(如拉、压、冲击、疲劳、断裂和磨损等)或其他物理因素(如热能、光能等)引起的破坏的，绝大多数金属材料的破坏都与其腐蚀因素有关，因此金属材料的腐蚀己成为当今不可忽略的重要问题。

环氧树脂有大量羟基存在，可以与金属底材产生很强的粘结力，同时环氧树脂与固化剂交联后性能的热固性树脂又有很好的抗腐蚀性。

水性偏氯乙烯共聚物乳液不含有有机溶剂，应用在水性涂料领域对环境无污染，不会对人体造成伤害。水性聚偏氯乙烯树脂应用于金属防腐领域必须具备两方面的基本性能，一是良好的阻隔性能，二是较强的附着力。而阻隔性能较好的高VDC含量的聚偏氯乙烯树脂，乳液稳定性和成膜性差，与金属之间的附着力较低，容易脱落。

与水性环氧树脂相比，由于PVDC卓越的阻隔性能，水性PVDC涂料在施工过程中省去了锌粉漆的使用，使整个涂料的成本得到降低。

偏氯乙烯树脂有很好的阻隔性，但是在金属表面附着力较差。水性环氧树脂与金属基材有很好的附着力，但是抗腐蚀能力较强的环氧树脂一般为双组份，实际应用过程中，双组份涂料对施工技术和设备要求高，限制了它们的应用。

专利文献1中提供了一种水性漆及其制备方法及应用，其中的水性树脂包含30～50重量份的水性丙烯酸改性环氧乳液、2～15重量份的硅溶胶和5～10重量份的聚偏氯乙烯乳液，该发明中成膜物质也使用了水性偏氯乙烯和环氧树脂的复配，但是这其中偏氯乙烯乳液含量较少，且环氧树脂为丙烯酸改性的乳液且为主要成分，偏氯乙烯乳液含量较低，因此无法达到优异的阻隔性；

专利文献2公开了一种水性单组可带锈施工钢结构底漆及其制备方法和应用。其中所用成膜物质为高固体份水性改性环氧酯树脂和水性偏氯乙烯改性丙烯酸树脂。其中所用水性偏氯乙烯改性丙烯酸树脂以丙烯酸为主，水性环氧酯树脂与大分子水性环氧树脂相比其分子量较小，相对防腐性能较弱。

目前偏氯乙烯金属防护漆多以偏氯乙烯共聚物为成膜物质或者复配一定量的丙烯酸树脂，没有复配环氧树脂作为成膜物质的水性金属漆，本发明使用聚偏氯乙烯乳液和水性单组分环氧树脂为主要成膜物质，制备一种高附着力且不影响高阻隔性的金属防护漆。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：CN201710539364.0

专利文献2：CN201710942453.X

发明内容

发明要解决的技术问题

单纯的聚偏氯乙烯乳液具有很好的阻隔性，但是在金属基材的附着力较差；水性环氧树脂有大量羟基存在，可以与金属底材产生很强的粘结力，但是以双组份为主，施工繁琐，对设备要求较高。本发明的目的是以聚偏氯乙烯树脂和水性环氧树脂为主要成膜物质，将两种树脂的优势进行互补，得到一种高附着力且高阻隔性的单组份水性金属防护漆。

用于解决技术问题的方法

针对上述问题，本发明将偏氯乙烯树脂和单组份水性环氧树脂复配，制备了一种具有高阻隔性且高附着力的偏氯乙烯金属漆。

根据本发明的一个实施方案，提供一种高附着力水性偏氯乙烯金属漆，其包括成膜物质、助剂、防锈颜料、填料，所用成膜物质为偏氯乙烯共聚物和水性单组分环氧树脂，偏氯乙烯共聚物30-45重量份，水性单组份环氧树脂5-20重量份。

在一个优选的实施方案中，助剂包括增稠剂、消泡剂、脱泡剂、稳定剂、润湿剂、分散剂、色浆、防闪锈助剂、成膜助剂。

在一个优选的实施方案中，增稠剂为膨润土，用量为0.1-0.5重量份；消泡剂为巴斯夫FoamasterMO 2134AC、迪高Tego Foamex K3、德国毕克的BYK-032、桑井化工的EASYTECH DF-677中的一种或几种组合，用量为0.1-0.5重量份；脱泡剂为聚醚硅氧烷类，用量为0.1-1.5重量份；稳定剂为F87、大连同人东胜TR-WA中的一种或几种组合，将稳定剂配成25％水溶液使用，稳定剂溶液用量为2-7重量份；润湿剂为赢创Surfynol 104E，用量为0.2-0.8重量份；分散剂为聚丙烯酸钠盐系列的阴离子型润湿分散剂，用量为0.3-1重量份；色浆为黑色浆，细度＜10μm，炭黑浓度为35％，用量为1-3重量份；防闪锈助剂为浓度为15％亚硝酸钠溶液，用量为0.2-1重量份；成膜助剂为乙二醇丁醚、醇酯12、二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚中一种或几种组合，用量为1-5重量份。

在一个优选的实施方案中，脱泡剂为TEGO901W、TEGO902W、TEGO904W中的一种或几种组合；分散剂为TEGO715W、Dispersant-9100、克莱恩6100、巴斯夫Sokalan PA30；

在一个优选的实施方案中，所述金属漆配方中还可以加入防锈颜料，所述防锈颜料为用锌离子改性的三聚磷酸铝，用量为4-10重量份。

在一个优选的实施方案中，防锈颜料为K-white 105、APW-2

在一个优选的实施方案中，所述金属漆配方中还可以加入填料，填料为滑石粉、硫酸钡、云母、高岭土其中的一种或几种，总体用量为8-25重量份。

根据本发明的第二方面，提供一种上述高附着力水性偏氯乙烯金属漆的制备方法，其包括以下步骤：

第一步是在调漆罐中加入去离子水，然后搅拌状态下缓慢加入增稠剂膨润土，高速分散至完全溶解；

第二步在上述膨润土溶液中搅拌状态下依次加入消泡剂、脱泡剂、稳定剂、润湿剂、分散剂，高速分散均匀；

第三步在上述溶液中搅拌状态下加入防锈颜料、色浆、填料，高速分散或者砂磨至细度小于35μm，浆料冷却后备用；

第四步偏氯乙烯树脂预调pH，将树脂先用200目滤布过滤后，在缓慢搅拌条件下用氨水将其pH调至4备用；

第五步将第四步调好的树脂在搅拌下缓慢加入到单组份水性环氧树脂中；

第六步搅拌条件下，将第五步的混合树脂缓慢加入到第三步浆料中，然后加入防闪锈剂和成膜助剂，搅拌均匀。

本发明的有益效果

选用的都是水性树脂，且是单组份，环保且施工简单；成膜物质使用偏氯乙烯树脂以及水性单组份环氧树脂，既保留了偏氯乙烯树脂的优异的阻隔性又兼具了环氧树脂对金属基材的良好的附着力。

从以下示例性实施方案的描述中，本发明的进一步特征将变得显而易见。

具体实施方式

以下对本公开的一个实施方式具体地说明，但本公开并非限定于此。

所制备的高附着力水性偏氯乙烯金属漆，所用成膜物质为偏氯乙烯共聚物和水性单组分环氧树脂，通过选择助剂及颜填料制备出一种兼具偏氯乙烯高阻隔性以及环氧树脂对金属基材优异附着力的金属防护漆。

制备过程如下：

第一步是在调漆罐中加入配方量的去离子水，然后搅拌状态下缓慢加入膨润土，高速分散至完全溶解；

第二步在上述膨润土溶液中搅拌状态下依次加入消泡剂、脱泡剂、稳定剂、润湿剂、分散剂，高速分散均匀；

第三步在上述溶液中搅拌状态下加入防锈颜料、色浆、填料，高速分散或者砂磨至细度小于35μm，浆料冷却后备用；

第四步偏氯乙烯树脂预调pH，将树脂先用200目滤布过滤后，在缓慢搅拌条件下用氨水将其pH调至4备用；

第五步称量配方量的单组份水性环氧树脂，然后将第四步调好的树脂在低速搅拌下缓慢加入到水性环氧树脂中；

第六步低速搅拌条件下，将第五步的混合树脂缓慢加入到第三步浆料中，然后加入防闪锈剂和成膜助剂，低速搅拌均匀。

按照上述方案，具体的工艺过程及工艺条件如下：

一种高附着力水性偏氯乙烯金属漆，其中成膜物质包含a和b两种树脂，其中a水性树脂为偏氯乙烯共聚物如帝斯曼(DSM)公司的Haloflex202、苏威(Solvay)公司的Diofan P530、Valspar公司的Aquaguard P107、Lubrizol公司的Permax801、Permax803、Permax805中的一种或几种组合，用量为30-45重量份，b水性树脂为单组份环氧树脂乳液，例如日本DIC的H-502-42W和H-505-42W、4020水性环氧树脂分散体、DP42单组份水性环氧乳液中的一种或两种，用量为5-20重量份；

所述膨润土为增稠剂，用量为0.1-0.5重量份；

所述消泡剂为矿物油类消泡剂，例如巴斯夫FoamasterMO 2134AC、迪高TegoFoamex K3、德国毕克的BYK-032、桑井化工的EASYTECH DF-677等，用量为0.1-0.5重量份；

所述脱泡剂为聚醚硅氧烷类，例如TEGO901W、TEGO902W、TEGO904W，用量为0.1-1.5重量份；

所述稳定剂为F87、大连同人东胜TR-WA，将稳定剂配成25％水溶液，稳定剂溶液用量为2-7重量份；

所述润湿剂为赢创Surfynol 104E，一种炔二醇Germini非离子表面活性剂。由于特殊的结构，产品具有润湿，消泡，改善分散性，提高流动和流平性等多种功能，可有效降低表面张力，控制泡沫，稳定稠度和粘度。用量为0.2-0.8重量份；

所述分散剂为聚丙烯酸钠盐系列的阴离子型润湿分散剂。例如TEGO715W、Dispersant-9100、克莱恩6100、巴斯夫Sokalan PA30等用量为0.3-1重量份；

所述防锈颜料为用锌离子改性的三聚磷酸铝，例如K-white 105、APW-2等用量为4-10重量份；

所述填料为滑石粉、硫酸钡、云母、高岭土其中的一种或几种，用量为8-25重量份；

所述色浆为黑色浆，细度＜10μm，炭黑浓度为35％，用量为1-3重量份；

所述防闪锈助剂为15％亚硝酸钠溶液，用量为0.2-1重量份；

成膜助剂为乙二醇丁醚、醇酯12、二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚等中一种或两种，用量为1-5％。

实施例

通过实施例更详细地描述本发明，但本发明不限于下述实施例。

实施例1

一种高附着力水性偏氯乙烯金属漆，包括以下组分：去离子水18份，偏氯乙烯共聚物Haloflex202 40份，水性单组份环氧树脂H-502-42W 10份，膨润土LT 0.2份，巴斯夫FoamasterMO 2134AC 0.3份，迪高901W 0.4份，25％TR-WA水溶液5份，赢创Surfynol 104E0.5份，迪高715W 0.6份，黑色浆1.5份，滑石粉15份，K-White105 5份，15％亚硝酸钠溶液0.7份，乙二醇丁醚3份。

制备时，先将膨润土溶解分散到去离子水中，然后加入巴斯夫FoamasterMO2134AC、迪高901W、25％TR-WA水溶液、赢创Surfynol 104E、迪高715W、自制黑色浆、滑石粉、K-White105，高速分散至细度＜35μm，浆料冷却后备用。然后将Haloflex202用200目滤布过滤，并用氨水调节pH至4，低速搅拌状态下将调好pH的Haloflex202加入到H-502-42W中，然后将混合树脂缓慢加入到上述浆料中，最后加入15％亚硝酸钠溶液、乙二醇丁醚，低速搅拌混合均匀即得高附着力水性偏氯乙烯金属漆。

实施例2

一种高附着力水性偏氯乙烯金属漆，包括以下组分：去离子水17份，偏氯乙烯共聚物Permax805 35份，4020水性环氧树脂分散体15份，膨润土LT 0.3份，迪高Foamex K3 0.4份，迪高902W 0.3份，25％F-87水溶液5.6份，赢创Surfynol 104E 0.6份，巴斯夫SokalanPA30 0.8份，自制黑色浆2份，硫酸钡13份，K-White105 6份，防闪锈剂179 0.5份，醇酯十二4份。

制备时，先将膨润土溶解分散到去离子水中，然后加入巴斯夫Foamex K3、迪高902W、25％F-87水溶液、赢创Surfynol 104E、巴斯夫Sokalan PA30、自制黑色浆、硫酸钡、K-White105，高速分散至细度＜35μm，浆料冷却后备用。然后将Permax805用200目滤布过滤，并用氨水调节pH至4，低速搅拌状态下将调好pH的Permax805加入到4020中，然后将混合树脂缓慢加入到上述浆料中，最后加入179、醇酯十二，低速搅拌混合均匀即得高附着力水性偏氯乙烯金属漆。

对比例

一种高附着力水性偏氯乙烯金属漆，包括以下组分：去离子水18份，偏氯乙烯共聚物Haloflex202 50份，膨润土LT 0.2份，巴斯夫FoamasterMO 2134AC0.3份，迪高901W 0.4份，25％TR-WA水溶液5份，赢创Surfynol 104E 0.5份，迪高715W 0.6份，自制黑色浆1.5份，滑石粉15份，K-White105 5份，15％亚硝酸钠溶液0.7份，乙二醇丁醚3份。

制备时，先将膨润土溶解分散到去离子水中，然后加入巴斯夫FoamasterMO2134AC、迪高901W、25％TR-WA水溶液、赢创Surfynol 104E、迪高715W、自制黑色浆、滑石粉、K-White105，高速分散至细度＜35μm，浆料冷却后备用。然后将Haloflex202用200目滤布过滤，并用氨水调节pH至4，然后将调好pH的树脂缓慢加入到上述浆料中，最后加入15％亚硝酸钠溶液、乙二醇丁醚，低速搅拌混合均匀即得高附着力水性偏氯乙烯金属漆。

对实施例和对比例进行性能测试，将上述金属漆喷涂在打磨好的冷轧钢板上，干膜厚度在30±3μm，室温养护7天后进行性能测试，具体的性能测试结果如下表：

表1水性偏氯乙烯金属漆的性能测试结果

项目	实施例1	实施例2	对比例
				表干时间(min)	25	22	40
铅笔硬度	2H	3H	2B
				附着力	0级	0级	2级
耐中性盐雾	800h无异常	800h无异常	＞600h后出现锈蚀

通过表1的对比可以看出，漆膜厚度在30μm左右，单纯的偏氯乙烯金属漆硬度较低，干燥速度较慢，附着力达不到要求，而当采用偏氯乙烯树脂与单组分水性环氧树脂配合使用，不仅附着力能达到要求，漆膜干燥速度快，硬度较高，且将两者优异的防腐性能互补，使耐盐雾性能从600h提高到800h以上。

工业实用性

本发明的目的旨在提高偏氯乙烯共聚物作为金属防护漆在金属表面的附着力，制备的偏氯乙烯金属漆，兼具偏氯乙烯优异的阻隔性以及环氧树脂对金属基材的良好附着力。该漆可室温干燥或低温烘烤，可根据施工要求进行喷涂或者刷涂。干膜厚度为30-50μm，固化后，耐盐雾性能达到800h以上。机械性能好：①耐冲击为重锤高度50cm，无论正冲还是反冲，涂层没有破坏现象；②是使用百格法进行附着力测试，通过放大镜观察，涂层切割处光滑无脱落，附着力0级；③是使用圆锥耐弯曲仪对涂层的柔韧性进行测试，测试结果为≤1mm。无需固化剂，直接喷涂在钢结构基材上20-30min达到表干。该树脂适用于各类石油设备、化工设备、电力设备、水工设备、消防设备；铁道、桥梁、管道、汽车部件、起重机、挖掘机、机床等大、中型机械设备；铸造件、锻件等其他金属的防锈涂装。

此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种高附着力水性偏氯乙烯金属漆，其特征在于：包括成膜物质、助剂、防锈颜料、填料，所用成膜物质为偏氯乙烯共聚物和水性单组分环氧树脂，偏氯乙烯共聚物用量为30-45重量份，水性单组份环氧树脂用量为5-20重量份。

2.根据权利要求1所述的水性偏氯乙烯金属漆，其特征在于，助剂包括增稠剂、消泡剂、脱泡剂、稳定剂、润湿剂、分散剂、色浆、防闪锈助剂、成膜助剂。

3.根据权利要求2所述的水性偏氯乙烯金属漆，其特征在于：增稠剂为膨润土，用量为0.1-0.5重量份；消泡剂为巴斯夫FoamasterMO 2134AC、迪高Tego Foamex K3、德国毕克的BYK-032、桑井化工的EASYTECH DF-677中的一种或几种混合，用量为0.1-0.5重量份；脱泡剂为聚醚硅氧烷类，用量为0.1-1.5重量份；稳定剂为F87、大连同人东胜TR-WA中的一种或几种混合，将稳定剂配成25％水溶液，稳定剂溶液用量为2-7重量份；润湿剂为赢创Surfynol 104E，用量为0.2-0.8重量份；分散剂为聚丙烯酸钠盐系列的阴离子型润湿分散剂，用量为0.3-1重量份；色浆为黑色浆，细度＜10μm，炭黑浓度为35％，用量为1-3重量份；防闪锈助剂为15％亚硝酸钠溶液，用量为0.2-1重量份；成膜助剂为乙二醇丁醚、醇酯12、二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚中一种或两种，用量为1-5重量份。

4.根据权利要求2所述的水性偏氯乙烯金属漆，其特征在于：所述脱泡剂进一步具体为TEGO901W、TEGO902W、TEGO904W中的一种或几种组合；所述分散剂进一步具体为TEGO715W、Dispersant-9100、克莱恩6100、巴斯夫Sokalan PA30中的一种或几种组合。

5.根据权利要求2所述的水性偏氯乙烯金属漆，其特征在于：所述防锈颜料为用锌离子改性的三聚磷酸铝，用量为4-10重量份。

6.根据权利要求5所述的水性偏氯乙烯金属漆，其特征在于：所述防锈颜料为K-white105或APW-2。

7.根据权利要求2所述的水性偏氯乙烯金属漆，其特征在于：所述金属漆进一步包括填料，所述填料为滑石粉、硫酸钡、云母、高岭土其中的一种或几种，用量为8-25重量份。

8.权利要求1至7任一项所述的高附着力水性偏氯乙烯金属漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步是在调漆罐中加入去离子水，然后搅拌状态下加入膨润土，分散至完全溶解；

第二步在上述膨润土溶液中搅拌状态下依次加入消泡剂、脱泡剂、稳定剂、润湿剂、分散剂，分散均匀；

第三步在上述溶液中搅拌状态下加入防锈颜料、色浆、填料，高速散或者砂磨至细度小于35μm，浆料冷却后备用；

第四步偏氯乙烯树脂预调pH，将树脂先用200目滤布过滤后，在搅拌条件下用氨水将其pH调至4备用；

第五步将第四步调好的树脂在搅拌下加入到单组份水性环氧树脂中；

第六步搅拌条件下，将第五步的混合树脂加入到第三步浆料中，然后加入防闪锈剂和成膜助剂，搅拌均匀。