CN115368805A - 一种水性双组分的配套漆及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性双组分的配套漆及其制备方法和应用，该水性双组分的配套漆，包括水性双组分底漆和水性双组分面漆；所述水性双组分底漆由特定的A组分和B组分组成，所述水性双组分面漆由特定的C组分和D组分组成，其中，A组分和B组分质量比为6.5:1～7.5:1，C组分和D组分质量比为8:1～12:1。本发明中的水性双组分的配套漆不仅适合用于大型机械设备和湿碰湿工艺，而且能够快速制得环保、表面平整、光泽好、耐盐雾、耐水煮、附着力好和初期耐水滴测试性能好的漆膜，还适合规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种水性双组分的配套漆及其制备方法和应用。
背景技术
耐水滴性能，能很好地模拟材料在经受雨淋的环境下的性能表现，故其和传统意义上的耐水煮(耐40℃水性)、耐盐雾、附着力性能等相关测试所针对的目的性是不同的。
大型的机械设备整机组装后由于体积大，零部件形状复杂，喷涂死角多，涂装困难，因此，往往存在喷涂不完全或持久性较差等问题。与此同时，其在后续的作业环境中往往容易接触水、汽油、机油、酸碱等腐蚀介质的侵蚀，对涂装的水性防护涂层的防护性和施工性提出了严苛的技术要求。同时，也为满足生产中更高的环保要求，大型机械设备生产厂家开始采用水性环氧底漆配套丙烯酸聚氨酯面漆的双组分复合涂层体系和具有“降本增效”优势的2B1C(湿碰湿)涂装方式。
目前，对于大型机械设备来说，由于生产的场地有限和需要批量化制备装涂好的大型机械设备，通常会将刚制备好的、复合涂层未反应完全的大型机械设备安放在室外，而这些刚装涂后的大型机械设备存在难以经受日晒雨淋等自然环境考验的问题。
因此，亟需开发一种耐滴水性能好的、适合湿碰湿涂装涂层的、适合大规模生产的水性双组分的配套漆具有极为重要的意义。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种水性双组分的配套漆及其制备方法和应用。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
第一方面，本发明提供了一种水性双组分的配套漆包括水性双组分底漆和水性双组分面漆；所述水性双组分底漆由A组分和B组分组成，所述水性双组分面漆由C组分和D组分组成；
所述A组分包括以下质量分数的原料：水性环氧树脂：35％～45％，第一助剂：2％～10％，第一颜料和填料：35％～45％，丙二醇甲醚：1％～5％；所述B组分中包括以下质量分数的原料：水性环氧固化剂：60％～70％，丙二醇甲醚：15％～25％；所述C组分中包括以下质量分数的原料：水性羟基丙烯酸分散体：45％～55％，第二助剂：5％～15％，水性功能型树脂：6％～8％，第二颜料和填料：20％～30％，二丙二醇丁醚：3％～9％；所述D组分中包括以下质量分数的原料：异氰酸酯固化剂：75％～82％，丙二醇二醋酸酯：15％～22％，脱水剂：1％～5％；
其中，所述A组分和B组分质量比为6.5:1～7.5:1，所述C组分和D组分质量比为8:1～12:1。
具体地，本发明A组分和B组分选用沸点较低的丙二醇甲醚作为助溶剂，不仅对B组分中的水性环氧固化剂具良好好的溶解性，对A组分中的水性环氧树脂具有良好的分散性，而且有利于A组分与B组分的混合与分散，并且在后期使用过程中能够使底漆具有较快的表干速度，缩短湿碰湿工艺的闪干时间，减少底漆干燥慢而不干给面漆带来的咬底、起痱子等漆膜缺陷而导致耐滴水性和耐盐雾性能差。
优选地，所述A组分、B组分、C组分中的还包括水。
进一步优选地，所述A组分、B组分、C组分中的水为蒸馏水。
优选地，所述A组分包括以下质量分数的原料：水性环氧树脂：38％～42％，第一助剂：4％～8％，第一颜料和填料：38％～42％，丙二醇甲醚：2％～4％，水：5％～20％；
所述B组分中包括以下质量分数的原料：水性环氧固化剂：60％～70％，丙二醇甲醚：15％～25％，水：10％～20％；
所述C组分中包括以下质量分数的原料：水性羟基丙烯酸分散体：48％～52％，第二助剂：6％～12％，水性功能型树脂：6％～8％，第二颜料和填料：23％～27％，二丙二醇丁醚：5％～7％，水：3％～8％；
所述D组分中包括以下质量分数的原料：异氰酸酯固化剂：75％～82％，丙二醇二醋酸酯：15％～22％，脱水剂：1％～5％；
其中，所述A组分和B组分质量比为7:1，所述C组分和D组分质量比为9:1～10:1。
优选地，所述A组分中的水性环氧树脂为水性环氧乳液。
优选地，所述水性环氧乳液中的固体环氧当量为480g/mol～560g/mol。
优选地，所述水性环氧乳液中的固含量为50％～55％。
优选地，所述水性环氧乳液选自E-pos1025、PZ 3961、3EE109W、BC 2060中的一种。
进一步优选地，所述水性环氧乳液选自E-pos1025。
具体地，E-pos1025为常州全睿聚合物新材料有限公司的水性环氧乳液，固含量为50％～55％，固体环氧当量为490g/mol～550g/mol，而PZ 3961、3EE109W、BC 2060的水性环氧乳液的固含量和固体环氧当量与E-pos1025相似，有利于底漆表现出优异的耐腐蚀性、快干性和硬度增长性。
优选地，所述A组分中的第一助剂由分散剂COADIS 123K、润湿剂DYNOL 607、润湿剂EFKA 3772、消泡剂AC-202、增稠剂RASE-60、闪锈抑制剂HOS FRI 1203和偶联剂MOAP1316组成。
具体地，A组分中的分散剂COADIS 123K为Coatex公司的COADIS 123K，其为特殊改性聚羧酸钾盐，是一种多功能疏水型高抗水分散剂。A组分中的润湿剂采用了美国气体化工产品(中国)有限公司DYNOL 607和汽车埃夫卡助剂EFKA3772的混合物，其中，EFKA3772属于氟碳改性聚丙烯酸，具有较好的流平效果；DYNOL607为炔二醇类表面活性剂，具有极低的动态表面张力和静态表面张力、低水平的起泡性及良好的相容性，对大型机械设备部件底材有良好的润湿能力。两者间混合使用，能保证漆膜外观和涂层致密性，从而提升漆膜的耐滴水性。A组分中的消泡剂为临安市环宇特种助剂厂的AC-202，为疏水改性矿物油表面活性剂，具有高效持久的消泡、抑泡性能，其疏水结构对涂料的耐水性能有一定帮助。A组分中的增稠剂为天津瑞雪化工有限公司的RASE-60，为一种甲基丙烯酸共聚物乳液，在和B组分中活泼氢当量为300的水性环氧固化剂YG-F300混合后的体系具有高防流挂性能。由此可以说明本发明中选用合适的分散剂、润湿剂、消泡剂，与不含亚硝酸盐的闪锈抑制剂HOS FRI1203(厂家：上海荷仕实业有限公司)、上海莫尔化工有限公司的硅烷偶联剂MOAP 1316能够协同作用复配成粘度和流动性合适的A组分，为后续制得初期耐水滴性好的配套漆膜奠定了基础。
优选地，所述润湿剂DYNOL 607和润湿剂EFKA 3772的质量比为1:1～5:1。
进一步优选地，所述润湿剂DYNOL 607和润湿剂EFKA 3772的质量比为2:1。
优选地，所述A组分中的第一颜料和填料由膨润土、磷酸锌、三聚磷酸铝、镁硅酸盐、硫酸钡、二氧化钛、炭黑、铁黄组成。
优选地，所述膨润土、磷酸锌、三聚磷酸铝、镁硅酸盐、硫酸钡、二氧化钛、炭黑、铁黄的质量比为0.2：6：4：4：20.9：2.2：1.5：1.2。
具体地，A组分中的第一颜料和填料中包括防锈颜料(磷酸锌、三聚磷酸铝)和填料(膨润土、镁硅酸盐、二氧化钛硫酸钡、炭黑、铁黄)，如果防锈颜料用量过少，离子释放浓度较低，不足以完全钝化金属底材起到防腐蚀效果或防腐蚀效果较差；如果防锈颜料过多的用量会导致离子释放浓度过高，造成体系的不稳定性，同时，过多的防锈颜料容易造成树脂对其润湿包裹的不充分，体系的整体性能下降，故防锈颜料的用量也十分关键。
优选地，所述B组分中的水性环氧固化剂为活泼氢当量为250～350的脂肪族多元胺固化剂。
进一步优选地，所述活泼氢当量为250～350的脂肪族多元胺固化剂为北京阳光汇德环保科技有限公司的YG-F300。
具体地，北京阳光汇德环保科技有限公司的YG-F300是一种非离子型胺类固化剂，为活泼氢当量为300的脂肪族多元胺固化剂，有利于后期漆膜具有快干，交联速度快，优异的耐盐雾性和优异的初期耐水性。
具体地，在水性双组分底漆中，B组分中水性环氧固化剂的用量的提升，有助于提高固化速度和交联密度，提升涂膜干燥速度、耐滴水性，但是，随着固化剂用量提升，过量的固化剂无法向环氧树脂微粒内部扩散参与交联反应而残留在漆膜中形成亲水介质，造成涂层的耐滴水性和耐盐雾性能降低；并且底漆多余胺类固化剂会直接与面漆中的异氰酸酯固化剂优先发生反应，导致水性聚氨酯面漆发生咬底、痱子问题，从而影响复合涂层的耐滴水性能和耐盐雾性能，故本发明中水性环氧固化剂的的用量是个关键的技术参数。
优选地，所述C组分中的水性羟基丙烯酸分散体选自YG-AD543、PA-3330、KT-8473、AQUAPAC-8225、Antkote2025中的一种。
进一步优选地，所述C组分中的水性羟基丙烯酸分散体为江苏富琪森新材料有限公司的AQUAPAC-8225。
具体地，所述AQUAPAC-8225为羟基值为2.5％的水性羟基丙烯酸分散体。
优选地，所述C组分中的第二助剂由分散剂Addital DX 774、润湿剂BD-3033、消泡剂UNIQ FOAM LP2565、消泡剂BYK-028和增稠剂Addital WS组成。
优选地，所述分散剂Addital DX 774、润湿剂BD-3033、消泡剂UNIQ FOAM LP2565、消泡剂BYK-028、增稠剂Addital WS的质量比为3：2.2：1.5：0.5：0.8。
具体地，上述分散剂Addital DX 774、润湿剂BD-3033、消泡剂UNIQ FOAM LP2565、消泡剂BYK-028、增稠剂Addital WS均为水性助剂，从而能够在水性体系中发挥出自己的作用，进而能够在特定用量的情况下提高面漆的附着牢固度、耐40℃水、初期耐水滴等性能。
更具体地，C组分中的优卡化学(上海)有限公司的脱泡型有机硅消泡剂UNIQ FOAMLP2565与毕克化学的破泡型有机硅消泡剂BYK-028搭配使用，快速脱除生产和施工过程中漆膜夹带的气泡，保障漆膜的完整性从而提高耐滴水性能。C组分中的润湿剂为杭州包尔得有机硅有限公司的BD-3033，为一种聚醚改性聚硅氧烷，在降低涂料表面张力的同时，改善漆膜流平和光泽度。通常大量组分原料的添加会使得不同原料的功能难以发挥出来，而在本发明设计的C组分中各个原料能协同作用，使得最终的套漆制得的漆膜具有完整性好、光泽性好，耐盐雾，耐40℃水和耐初期滴水性好等优势。
优选地，所述C组分中的水性功能型树脂为YG-HBP075。
具体地，YG-HBP075的厂家为北京阳光汇德环保科技有限公司，实质上是一种超支化聚合物，其固体羟值为335mgKOH/g-365mgKOH/g，可参与交联反应，提高交联密度，从而提高漆膜的耐水和耐化性。
优选地，所述C组分中的第二颜料和填料是由硫酸钡、二氧化钛、炭黑、铁黄组成。
优选地，所述硫酸钡、二氧化钛、炭黑、铁黄的质量比为20.1：2.2：1.5：1.2。
具体地，C组分中的第二颜料和填料的组成与A组分中的第一颜料和填料具有一定的相似性，其目的在于控制填料的组成和用量，使得底漆和面漆粘度、附着力相似，从而两者在光泽、颜色和其他功能方面均能很好地一起使用，进而为组成水性套漆奠定了基础。
优选地，所述D组分中的异氰酸酯固化剂选自OS-9018、OS-9030、Aquolin-269、AQUAPU-360、WT31-100、X5277.06中的一种。
进一步优选地，所述D组分中的异氰酸酯固化剂选自旭化成株式会社的异氰酸酯X5277.06。
具体地，异氰酸酯X5277.06为疏水型的脂肪族异氰酸酯，其存在稳定的异氰脲酸酯环，将其用于本发明的配方体系中能够较好地被分散和能被紧紧包裹在聚氨酯多元醇粒子中，从而使得与水隔离性好，提高面漆的干燥速率，进而能够使漆膜早期具备较好的耐水性能。
优选地，所述D组分中的脱水剂为BF-5脱水剂。
第二方面，本发明提供了第一方面所述水性双组分的配套漆的制备方法，包括以下步骤：
1)A组分的制备：按照第一方面所述的质量分数将水性环氧树脂、第一助剂、丙二醇甲醚、第一颜料和填料混合，得到A组分；
2)B组分的制备：按照第一方面所述的质量分数将水性环氧固化剂和丙二醇甲醚混合，得到B组分；
3)C组分的制备：按照第一方面所述的质量分数将水性羟基丙烯酸分散体、第二助剂、水性功能型树脂、第二颜料和填料、二丙二醇丁醚混合，得到C组分；
4)D组分的制备：按照第一方面所述的质量分数将异氰酸酯固化剂、丙二醇二醋酸酯、脱水剂混合，得到D组分；
5)按照第一方面所述的质量比将A组分和B组分混合得到水性双组分底漆，按照第一方面所述的质量比将C组分和D组分混合得到水性双组分面漆。
优选地，所述水性双组分的配套漆的制备方法还包括：控制水性双组分底漆中的颜料体积浓度(PVC)和临界颜料体积浓度(CPVC)的比为1.1：1。
具体地，漆膜的渗透性与成膜的好坏有关，水性双组分底漆在达到CPVC后会因为成膜物不足以对颜、填料粒子润湿包裹完全，漆膜中有了孔隙，渗透性开始急剧增大、渗透压差逐渐减小，降低了滴水时的起泡倾向，故本发明是通过控制A组分中的硫酸钡的用量来达到控制水性双组分底漆中的颜料体积浓度(PVC)和临界颜料体积浓度(CPVC)的比值，从而实现提高最终漆膜的初期耐水滴性能的效果。
优选地，所述A组分的制备，具体包括以下步骤：
S1：将部分水性环氧树脂E-pos1025、水、分散剂COADIS 123K、部分消泡剂AC-202、润湿剂DYNOL 607、丙二醇甲醚，经搅拌混合，得到第一混合物；
S2：往第一混合物中投入膨润土、磷酸锌、三聚磷酸铝、镁硅酸盐、硫酸钡、二氧化钛、炭黑、铁黄，搅拌混合后，经过研磨，得到底漆色浆；
S3：将剩余的水性环氧树脂E-pos1025、润湿剂EFKA 3772、剩余的消泡剂AC-202、硅烷交联剂MOAP 1316、闪锈抑制剂HOS FRI 1203、增稠剂RASE-60和S2中的底漆色浆混合，得到A组分；
其中，S1、S2和S3中的添加的原料均按照第一方面所述的质量分数进行添加；
水性环氧树脂E-pos1025和消泡剂AC-202是分两步添加的，且S1和S3中的水性环氧树脂E-pos1025的质量比为3：5，S1和S3中的消泡剂AC-202质量比为3：1。
优选地，在A组分的制备过程中，所述S1中的搅拌是在转速为300r/min～400r/min的条件下进行，且搅拌时间为5min～10min。
优选地，在A组分的制备过程中，所述S2中的搅拌是在转速为800r/min～1000r/min的条件下进行，且搅拌时间为10min～15min。
优选地，在A组分的制备过程中，所述S2中的研磨具体是使用砂磨机在15℃～45℃的条件下将混合物研磨至粒径小于25μm。
优选地，在A组分的制备过程中，所述S3中的混合的具体操作是在500r/min～1000r/min的条件下进行搅拌。
优选地，所述B组分的制备具体包括以下步骤：按照第一方面所述的质量分数将水性环氧固化剂YG-F300、助溶剂PM和水以300r/min～400r/min的转速搅拌混合5min～10min，得到B组分。
优选地，所述C组分的制备具体包括以下步骤：
S1：将部分水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8225、水、分散剂Addital DX 774、消泡剂UNIQ FOAM LP2565、润湿剂BD-3033经搅拌混合后，得到第二混合物；
S2：往第二混合物投入硫酸钡、二氧化钛、炭黑、铁黄，经搅拌和研磨后，得到面漆色浆；
S3：将剩余的水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8225、水性功能型树脂YG-HBP075、剩余的润湿剂BD-3033、消泡剂BYK-028、二丙二醇丁醚、增稠剂Addital WS和S2中的面漆色浆混合，得到C组分；
其中，S1、S2和S3中的添加的原料均按照第一方面所述的质量分数进行添加；
水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8225、润湿剂BD-3033是分两步添加的，且S1和S3中的水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8225的质量比为2：3，S1和S3中的BD-3033质量比为6：5。
优选地，在C组分的制备过程中，所述S1中的搅拌是在转速为300r/min～400r/min的条件下进行，且搅拌时间为5min～10min。
优选地，在C组分的制备过程中，所述S2中的搅拌是在转速为800r/min～1000r/min的条件下进行，且搅拌时间为10min～15min。
优选地，在C组分的制备过程中，所述S2中的研磨具体是使用砂磨机在15℃～45℃的条件下将混合物研磨至粒径小于10μm。
优选地，在C组分的制备过程中，所述S3中的混合的具体操作是在500r/min～1000r/min的条件下进行搅拌。
优选地，所述D组分的制备具体包括以下步骤：按照第一方面所述的质量分数将异氰酸酯固化剂X5277.06和丙二醇二醋酸酯、脱水剂BF-5以300～400r/min的转速搅拌混合5-10min，得到D组分。
第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述水性双组分的配套漆在制备大型设备涂装涂层中的应用。
第四方面，本发明提供了一种如第一方面所述水性双组分的配套漆在制备金属材料或合金材料涂层中的应用。
优选地，所述应用的方法，包括以下步骤：
1)将金属材料或合金材料喷涂上第一方面所述水性双组分的配套漆中的底漆，得到喷有底漆的材料；
2)将步骤1)中的喷有底漆的材料经闪干、喷涂第一方面所述水性双组分的配套漆中的面漆、流平、烘烤、放置，得到喷有配套底漆和面漆的材料。
优选地，步骤2)所述放置是在温度为20℃～25℃、湿度为30％～85％的条件下放置60～120h。
进一步优选地，步骤2)所述放置是在温度为20℃～25℃、湿度为30％～85％的条件下放置72h。
优选地，步骤2)所述闪干是在温度为25℃、湿度为50％下进行的。
优选地，步骤2)所述闪干的时间为15min～25min。
优选地，步骤2)所述流平是在温度为20～25℃的条件下进行，且所述流平的时间为8～15min。
优选地，步骤2)所述烘烤是在温度为40℃～60℃的条件下进行的，且所述烘烤时间为25min～30min。
本发明的有益效果是：本发明中的水性双组分的配套漆不仅适合用于大型机械设备和湿碰湿工艺，而且能够快速制得环保、表面平整、光泽好、耐盐雾、耐水煮、附着力好和初期耐水滴测试性能好的漆膜，还适合规模化生产。具体为：
(1)本发明提供的水性双组分的配套漆能够通过较短放置时间制得耐水滴性好复合涂层；具体表现在：本发明的水性双组分的配套漆能在底漆喷涂后在温度为25℃、湿度为50％环境中闪干20min即可喷涂配套面漆；面漆在25℃下表干流平10min，40℃烘烤30min；然后在室温(20℃-25℃)，湿度为30％-85％的条件下短时间放置后(放置时间：3h，喷涂有配套漆的材料的初期耐滴水测试能通过168h，复合涂层不起泡、变色；
(2)本发明提供的水性双组分的配套漆具备优异的防腐蚀性能，按照(1)的烘烤条件，在固化完全后，耐中性盐雾可达720h，在提供良好外观的同时能为大型机械设备车辆零部件和其他涂装基材提供优良的防腐蚀能力；
(3)本发明提供的水性双组分的配套漆通过合理控制配方中的各种组分和用量，以及制备方法，能够制得具有光泽好，耐冲击、附着力强、初期耐水能经受≧240h、耐40℃水性能≧240h、耐中性盐雾可到720h、初期耐滴水性可达168h等优异性能的漆膜。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
在下述实施例中，如无特殊说明，所用“％”均为质量分数。
实施例1
本实施例提供了一种水性双组分的配套漆，其包括底漆和面漆，底漆包括A组分和B组分，面漆包括C组分和D组分；
所述A组分包括以下质量分数的原料：
水性环氧树脂E-pos1025：40％；
分散剂COADIS 123K：2％；
消泡剂AC-202：0.4％；
润湿剂：0.3％；
第一颜料和填料：40％；
硅烷交联剂MOAP 1316：1.2％；
闪锈抑制剂HOS FRI 1203：1.0％；
增稠剂RASE-60：0.5％；
丙二醇甲醚(即助溶剂PM)：3％；
蒸馏水：11.6％；
其中，润湿剂由DYNOL 607和EFKA 3772组成，且DYNOL 607和EFKA 3772的质量比为2:1；以第一颜料和填料在A组分中的质量分数为40％计，其是由A组分中的质量分数为0.2％的膨润土、6％的磷酸锌、4％的三聚磷酸铝、4％的镁硅酸盐、20.9％的硫酸钡、2.2％的二氧化钛、1.5％的炭黑和1.2％的铁黄组成；
B组分包括以下质量分数的原料：
水性环氧固化剂YG-F300：64.3％；
丙二醇甲醚(即助溶剂PM)：21％；
蒸馏水：14.7％；
其中，A组分和B组分的质量比为7:1；
C组分包括以下质量分数的原料：
水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8225：50％；
分散剂Addital DX 774：3.0％；
润湿剂BD-3033：2.2％；
消泡剂UNIQ FOAM LP2565：1.5％；
消泡剂BYK-028：0.5％；
水性功能型树脂YG-HBP075：6％；
第二颜料和填料：25％；
增稠剂Addital WS：0.8％；
二丙二醇丁醚(即助溶剂DPnB)：6％；
蒸馏水：5％；
其中，以第一颜料和填料在C组分中的质量分数为25％计，其是由C组分中的质量分数为20.1％的硫酸钡、2.2％的二氧化钛、1.5％的炭黑和1.2％的铁黄组成；
D组分包括以下质量分数的原料：
异氰酸酯固化剂X5277.06：80％；
丙二醇二醋酸酯(即助溶剂PGDA)：18％；
脱水剂BF-5：2％；
其中，C组分和D组分的质量比为9:1。
在本实施例中，上述水性双组分的配套漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)水性双组分环氧底漆A组分制备：
S1：在搅拌条件下，依次投入15％水性环氧树脂E-pos1025，11.6％蒸馏水、2％分散剂COADIS 123K、0.3％消泡剂AC-202、0.2％润湿剂DYNOL 607和3％丙二醇甲醚(即助溶剂PM)，并以300～400r/min的转速搅拌混合5-10min，得到第一混合物；
S2:往第一混合物中投入0.2％膨润土、6％磷酸锌、4％三聚磷酸铝、4％镁硅酸盐、20.9％硫酸钡、2.2％二氧化钛、1.5％炭黑、1.2％铁黄，再以800～1000r/min的转速搅拌10-15min，再转移至砂磨机研磨至粒径小于25μm，并控制研磨过程中混合物的温度小于45℃(即15℃～45℃)，得到底漆色浆；
S3:将25％E-pos1025树脂、0.1％润湿剂EFKA 3772、0.1％消泡剂AC-202、1.2％硅烷交联剂MOAP 1316、1.0％闪锈抑制剂HOS FRI 1203、0.5％增稠剂RASE-60和S2中的底漆色浆在500-1000r/min的搅拌条件下混合均匀，得到水性环氧底漆A组分；
(2)水性双组分环氧底漆B组分制备：将64.3％水性环氧固化剂YG-F300、21％丙二醇甲醚(即助溶剂PM)和14.7％蒸馏水按以300～400r/min的转速搅拌混合5-10min，得到B组分；
(3)水性双组分聚氨酯面漆C组分制备：
S1：在搅拌条件下，依次投入20％水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8225、5％蒸馏水、3.0％分散剂Addital DX 774、1.5％消泡剂UNIQ FOAM LP2565、1.2％润湿剂BD-3033后，以300～400r/min的转速搅拌混合5-10min，得到第二混合物；
S2：往第二混合物投入的20.1％硫酸钡、2.2％二氧化钛、1.5％炭黑、1.2％铁黄，以800～1000r/min的转速搅拌混合10-15min，再转移至砂磨机研磨至粒径小于10μm，并控制研磨过程中的混合物温度小于45℃(即15℃～45℃)，得到面漆色浆；
S3：将30％水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8225、6％水性功能型树脂YG-HBP075、剩余的1.0％润湿剂BD-3033、0.5％消泡剂BYK-028、6.0％二丙二醇丁醚(即助溶剂DPnB)、0.8％增稠剂Addital WS和S2中的面漆色浆在500-1000r/min的搅拌条件下混合均匀，得到水性聚氨酯面漆C组分；
(4)水性双组分聚氨酯面漆D组分制备：将80％异氰酸酯固化剂X5277.06和18％助溶剂PGDA、2％脱水剂BF-5以300～400r/min的转速搅拌混合5-10min，得到D组分；
(5)水性双组分的配套漆的制备：将A组分和B组分按照质量比为7:1混合，控制水性双组分环氧底漆的颜料体积浓度(PVC)：临界颜料体积浓度(CPVC)为1.1：1，即得到水性双组分环氧底漆；将C组分和D组分按照质量比为9:1混合，得到水性双组分聚氨酯面漆，其中，水性双组分的配套漆是由水性双组分环氧底漆和水性双组分聚氨酯面漆配套而成的。
实施例2
本实施例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，本实施例中的各组分以及制备方法与实施例1相同，其与实施例1的区别仅在于：本实施例中的水性环氧树脂使用PZ 3961替代E-pos1025。
实施例3
本实施例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，本实施例中的各组分以及制备方法与实施例1相同，其与实施例1的区别仅在于：本实施例中的水性环氧树脂使用3EE109W替代E-pos1025。
实施例4
本实施例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，本实施例中的各组分以及制备方法与实施例1相同，其与实施例1的区别仅在于：本实施例中的水性环氧树脂使用BC 2060替代E-pos1025。
需要说明的是，PVC(颜料体积浓度)是和配方中的颜料有关，具体涉及所用颜料的数量，密度、体积和吸油量，同一类型的颜填料，不同厂家生产的其吸油量不一样，最后为达到所需的PVC，其用量也有所差异，PVC和CPVC(临界颜料体积浓度)通过调整颜料和填料的种类和数量来控制其值。
对比例1
本对比例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，对比例1中的各组分含量以及制备步骤与实施例1相同，其与实施例1的区别仅在于：A组分中的硫酸钡用量为16.9％，蒸馏水用量为15.6％，且控制PVC和CPVC的比值为1.0：1。
对比例2
本对比例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，对比例2中的各组分含量以及制备步骤与实施例1相同，其与实施例1的区别仅在于：A组分中的硫酸钡用量为25.9％，蒸馏水用量为6.6％，且控制PVC和CPVC的比值为1.2：1。
对比例3
本对比例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，对比例3中的各组分含量以及制备步骤与实施例1相同，其与实施例1的区别仅在于：水性双组分环氧底漆中的A组分和B组分的质量比为6:1。
对比例4
本对比例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，对比例4中的各组分含量以及制备步骤与实施例1相同，其与实施例1的区别仅在于：水性双组分环氧底漆中的A组分和B组分的质量比为8:1。
对比例5
本对比例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，对比例5中的各组分含量以及制备步骤与实施例1相同，其与实施例1的区别仅在于：B组分的制备方法不同，具体为：将43.4％水性环氧固化剂3EC152W、21％助溶剂PM和35.6％蒸馏水，并按以300～400r/min的转速搅拌5-10min得到B组分。
对比例6
本对比例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，对比例6中的各组分含量以及制备步骤与实施例1相同，其与实施例1的区别仅在于：C组分和D组分的不同，具体为：C组分是选用了50％的水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8230替代了50％的水性羟基丙烯酸分散体AQUAPAC-8225；D组分中异氰酸酯固化剂(X5277.06)的用量为88％。
需要说明的是，树脂8230的羟基含量为2.9％(质量百分数)；树脂8225的羟值含量为2.5％(质量百分数)。
对比例7
本对比例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，对比例7中的各组分含量以及制备步骤与实施例1相同，其与实施例1的区别仅在于：D组分的制备方法不同，具体为：将62％异氰酸酯固化剂AQUAPU-360和36％助溶剂PGDA、2％脱水剂，并以300～400r/min的转速搅拌5-10min得到D组分。
对比例8
本对比例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，对比例8中的各组分含量以及制备步骤与实施例1相同，其与实施例1的区别仅在于：A组分的制备方法不同，具体为：在A组分的制备过程中，控制S1中投入20％E-pos1025树脂，S3中投入20％PZ 3961树脂。
对比例9
本对比例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，对比例9中的各组分含量以及制备步骤与实施例1相同，其与实施例1的区别仅在于：B组分的制备方法不同，具体为：将32％水性环氧固化剂YG-F300、21.7％水性环氧固化剂3EC152W、21％助溶剂PM和25.3％蒸馏水以300～400r/min的转速搅拌5-10min，得到B组分。
对比例10
本对比例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，对比例10中的各组分含量以及制备步骤与实施例1相同，其与实施例1的区别仅在于：C组分的不同，具体为：C组分中的水性功能型树脂YG-HBP075的用量为5.0％。
对比例11
本对比例提供了一种水性双组分的配套漆及其制备方法，对比例11中各组分含量以及制备步骤与实施例2相同，其与实施例2的区别在于：性能测试的方法不同，对比例11在性能测试时的放置时间较长(具体见性能测试部分)。
对比例11设置是为了说明喷有水性双组分的配套漆的材料经长时间放置(时间：7d)，面漆基本完全反应，通过漆膜屏蔽作用能够增强耐水滴性，而初期耐水滴性和耐水滴性是两个不同的概念，初期耐水滴性是在面漆烘烤之后的短时间内、面漆未完全反应时具有较好的耐水滴性。
为了直观看出实施例1与对比例1～11的区别，将实施例1和对比例1～11中的底漆和面漆中的各组分分别列在表1和表2中。
表1实施例1和对比例1～11中的底漆的重要参数
注：表1中的第一助剂包括A组分中的分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、闪锈抑制剂和偶联剂。
表2实施例1和对比例1～11中的面漆的重要参数
注：表2中的中的第二水性助剂包括C组分中的分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂。
由表1和表2可知：实施例1和对比例1～10主要区别在于双组分水性配套齐中的原料的种类或用量不同；实施例2和对比例11主要区别在于水性复合涂层漆膜反应程度不同，而反应程度不同是通过控制面漆烘烤后的放置时间来实现的。
需要说明，实施例1～4和对比例1～11中使用的原料、厂家和产品信息如下表3所示。
表3实施例1～4和对比例1～11中使用的原料、厂家和产品信息
由表3可知：实施例1～4和对比例1～11中使用的原料均为市面上可售的试剂，具有方便易得的特点，说明实施例1～4中的配方和制备方法适合工业化生产与实际应用。
性能测试
将实施例1～4，对比例1～11制备的水性双组分环氧底漆和水性双组分面漆制板并进行性能测试，结果表4所示。
表4中的初期耐滴水性是按照以下方法进行测试的，包括以下步骤：
1)底材采用《GB 708-65轧制薄钢板品种》中的冷轧普通低碳钢板，尺寸为150mm×70mm×(0.5～1.2)mm，底材表面处理与涂装按照《GB 1727-79漆膜一般制备法》中喷涂法进行，得到喷有底漆的底材；
2)将步骤1)中喷有底漆的底材置于温度为25℃、湿度为50％环境中闪干20min，再喷涂配套面漆，控制面漆在温度为25℃下表干流平10min，40℃烘烤30min后，再在室温(20℃-25℃，湿度30％-85％)放置3h后，得到喷有配套底漆和面漆的底料；
3)将步骤2)中喷有配套底漆和面漆的底材接受离漆膜3m高的蒸馏水，按照每秒一滴的频率自然滴落冲击作用，一段时间后将试板用滤纸吸干，立即检查记录试板是否有失光、变色、起泡、起皱、生锈等现象，并记录出现异常的时间，以168h为最长的测试时间，记录为168h，表明其套漆具有优异的初期耐滴水性。
表4中的耐滴水性是按照以下方法进行测试的，初期耐水滴性和耐水滴性的测试方法的区别在于步骤2)中的放置时间不同，具体包括以下步骤：
1)底材采用《GB 708-65轧制薄钢板品种》中的冷轧普通低碳钢板，尺寸为150mm×70mm×(0.5～1.2)mm，底材表面处理与涂装按照《GB 1727-79漆膜一般制备法》中喷涂法进行，得到喷有底漆的底材；
2)将步骤1)中喷有底漆的底材置于温度为25℃、湿度为50％环境中闪干20min，再喷涂配套面漆，控制面漆在温度为25℃下表干流平10min，40℃烘烤30min后，再在室温(20℃-25℃，湿度30％-85％)放置7h后，得到喷有配套底漆和面漆的底料；
3)将步骤2)中喷有配套底漆和面漆的底材接受离漆膜3m高的蒸馏水，按照每秒一滴的频率自然滴落冲击作用，一段时间后将试板用滤纸吸干，立即检查记录试板是否有失光、变色、起泡、起皱、生锈等现象，并记录出现异常的时间，以168h为最长的测试时间，记录为168h，表明其套漆具有优异的耐滴水性。
表4实施例1～4，对比例1～11制备的水性双组分环氧底漆和水性双组分面漆的性能测试结果
注：表4中的外观特征是靠目测所得；
光泽是参考《GB/T 9754—2007》的测试标准测得，表中的60％表示的是光泽为60度角测试条件下的光泽；
冲击性能是参考《GB/T 1732—1993》的测试标准测得；
附着力是参考《GB/T 9286—1998》的测试标准测得，0级优于Ⅰ级；
初期耐水是参考《GB/T 1733-1993》中的(甲法)的测试标准测得；
耐40℃水性能是参考《GB/T 5209-1985》的测试标准测得；
初期耐滴水性是参考本发明提供的方法测得的；
耐中性盐雾性能是参考《GB/T 1771—2007》的测试标准测得。
由表4可知：
(1)本发明中实施例1～4中的漆膜平整光滑，无咬底、无起痱子，且都能满足湿碰湿工艺中的外观要求；
(2)虽然实施例1～4、对比例5、对比例9、对比例10中初期耐水和耐40℃水测试都≧240h，但对比例5、对比例9、对比例10的初期耐滴水结果较差，可以说明本发明中的初期耐滴水性测试异于常规的初期耐水或耐40℃水测试；
(3)实施例2和对比例11对比，对比例11的耐滴水性能优于实施例2，可以说明湿碰湿工艺下漆膜反应完全时依靠较好的屏蔽作用有概率通过耐滴水测试，本发明中的初期耐滴水性测试异于常规的滴水测试；
(4)与对比例1～10相比，实施例1中的漆膜在初期耐滴水性、耐中性盐雾性和耐冲击性上表现出优异的性能，实施例2～4的效果次之，从而说明实施例1～4均有利于获得在冬季施工获得优良的机械性能的漆膜；
(5)按照实施例1的性能测试结果，发现实施例1的水性双组分的配套漆的综合性能明显优于对比例1～10，说明本发明提供的一种大型机械设备用可湿碰湿工艺的配套双组分漆，其漆膜外观平整光滑、无咬底、光泽高，耐冲击性能和附着力好，初期耐水性、耐40℃水以及耐盐雾性能优异。同时，实施例1中的漆膜具有快干、初期耐滴水性极佳，从而能够说明其能在短时间的低温烘烤条件(40℃×30min)制得质量较好漆膜，进而为“漆膜能够较长时间的放置在露天环境和在漆膜未干透(表面干燥)便面临雨水冲击的极端恶劣环境的条件下能保持漆膜的完整性”奠定了基础；
(6)一种不适合湿碰湿工艺的配套漆，当其按照湿碰湿工艺施工时，其底漆和面漆会出现咬底，表现为漆膜不平整光滑，出现类似流平不佳的外观，其次其光泽对照正常的2C2B的施工工艺会急剧下降，在性能方面，初期耐水会表现为短时间内便漆膜鼓泡，耐40度水浴因其按照测试标准，其结果可能比初期耐水稍好点，其盐雾性能因面漆固化剂和底漆固化剂反应，并且造成漆膜缺陷，表现为短时间内便出现失光、板面起泡，锈蚀线锈蚀大于2mm，严重的甚至板面出现流锈。本发明所列举的性能测试从外观到性能测试都能一定程度反应一种涂料是否适合湿碰湿工艺。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水性双组分的配套漆，包括水性双组分底漆和水性双组分面漆；所述水性双组分底漆由A组分和B组分组成，所述水性双组分面漆由C组分和D组分组成，其特征在于，所述A组分包括以下质量分数的原料：水性环氧树脂：35％～45％，第一助剂：2％～10％，第一颜料和填料：35％～45％，丙二醇甲醚：1％～5％；
所述B组分中包括以下质量分数的原料：水性环氧固化剂：60％～70％，丙二醇甲醚：15％～25％；
所述C组分中包括以下质量分数的原料：水性羟基丙烯酸分散体：45％～55％，第二助剂：6％～15％，水性功能型树脂：6％～8％，第二颜料和填料：20％～30％，二丙二醇丁醚：3％～9％；所述D组分中包括以下质量分数的原料：异氰酸酯固化剂：75％～82％，丙二醇二醋酸酯：15％～22％，脱水剂：1％～5％；
其中，所述A组分和B组分质量比为6.5～7.5:1，所述C组分和D组分质量比为8～12:1。
2.根据权利要求1所述水性双组分的配套漆，其特征在于：所述A组分包括以下质量分数的原料：水性环氧树脂：38％～42％，第一助剂：4％～8％，第一颜料和填料：38％～42％，丙二醇甲醚：2％～4％，水：5％～20％；
所述B组分中包括以下质量分数的原料：水性环氧固化剂：60％～70％，丙二醇甲醚：15％～25％，水：10％～20％；
所述C组分中包括以下质量分数的原料：水性羟基丙烯酸分散体：48％～52％，第二助剂：6％～12％，水性功能型树脂：6％～8％，第二颜料和填料：23％～27％，二丙二醇丁醚：5％～7％，水：3％～8％；
所述D组分中包括以下质量分数的原料：异氰酸酯固化剂：75％～82％，丙二醇二醋酸酯：15％～22％，脱水剂：1％～5％；其中，所述A组分和B组分质量比为7:1，所述C组分和D组分质量比为9:1～10:1。
3.根据权利要求1或2所述水性双组分的配套漆，其特征在于：所述A组分中的水性环氧树脂为水性环氧乳液；所述水性环氧乳液中的固体环氧当量为480g/mol～560g/mol；所述水性环氧乳液中的固含量为50％～55％。
4.根据权利要求1或2所述水性双组分的配套漆，其特征在于：所述A组分中的第一助剂由分散剂COADIS 123K、润湿剂DYNOL 607、润湿剂EFKA 3772、消泡剂AC-202、增稠剂RASE-60、闪锈抑制剂HOS FRI 1203和偶联剂MOAP 1316组成；所述A组分中的第一颜料和填料由膨润土、磷酸锌、三聚磷酸铝、镁硅酸盐、硫酸钡、二氧化钛、炭黑、铁黄组成。
5.根据权利要求4所述水性双组分的配套漆，其特征在于：所述润湿剂DYNOL 607和润湿剂EFKA 3772的质量比为1:1～5:1。
6.根据权利要求1或2所述水性双组分的配套漆，其特征在于：所述B组分中的水性环氧固化剂为活泼氢当量为250～350的脂肪族多元胺固化剂。
7.根据权利要求1或2所述水性双组分的配套漆，其特征在于：所述C组分中的水性羟基丙烯酸分散体选自YG-AD543、PA-3330、KT-8473、AQUAPAC-8225、Antkote2025中的一种；所述C组分中的第二助剂由分散剂Addital DX 774、润湿剂BD-3033、消泡剂UNIQOAM LP2565、消泡剂BYK-028和增稠剂Addital WS组成；所述C组分中的水性功能型树脂为YG-HBP075。
8.权利要求1至7任意一项所述水性双组分的配套漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)A组分的制备：按照权利要求1或2所述的质量分数将水性环氧树脂、第一助剂、丙二醇甲醚、第一颜料和填料混合，得到A组分；
2)B组分的制备：按照权利要求1或2所述的质量分数将水性环氧固化剂和丙二醇甲醚混合，得到B组分；
3)C组分的制备：按照权利要求1或2所述的质量分数将水性羟基丙烯酸分散体、第二助剂、水性功能型树脂、第二颜料和填料、二丙二醇丁醚混合，得到C组分；
4)D组分的制备：按照权利要求1或2所述的质量分数将异氰酸酯固化剂、丙二醇二醋酸酯、脱水剂、二丙二醇丁醚混合，得到D组分；
5)按照权利要求1或2所述的质量比将A组分和B组分混合得到水性双组分底漆，按照权利要求1或2所述的质量比将C组分和D组分混合得到水性双组分面漆。
9.一种如权利要求1至7任意一项所述水性双组分的配套漆在制备大型设备涂装涂层中的应用。
10.一种如1至7任意一项所述水性双组分的配套漆在制备金属材料或合金材料涂层中的应用。
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| WO2024142549A1 (ja) * | 2022-12-26 | 2024-07-04 | 日本ペイント・インダストリアルコーティングス株式会社 | 複層塗膜の製造方法 |
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| CN116063898A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-05-05 | 石家庄市油漆厂 | 一种车用水性涂料及其制备方法 |
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