高性能水性工業防腐涂料配方

文章出處：網責任編輯：作者：人氣：-發表時間：2023-11-09 15:53:00

本發明提供了一種高性能水性工業防腐涂料，包括以下重量份的組份：環氧酯樹脂35～50；丙烯酸乳液7～9；助溶劑4～6；顏填料25～35；防銹顏料8～16；防沉劑0.1～0.5；分散劑0.1～0.5；消泡劑0.1～0.5；催干劑0.2～1.0；流平劑0.1～0.5；乳化水15～25。該高性能水性工業防腐涂料固體含量高、揮發性有機化合物VOC低、對環境污染小、附著力好、重涂性優異、耐化學品性、耐水性及耐鹽霧性好；本發明通過對設計特殊的環氧酯樹脂，優選耐候顏料、防銹顏料，使漆膜的豐滿度、附著力、耐鹽霧、耐化學品性等綜合性能更加優異，特別是耐鹽霧性較現有環氧酯樹脂大大提高。

一種高性能水性工業防腐涂料及制備方法

技術領域

本發明屬于涂料領域，特別涉及一種高性能水性工業防腐涂料及制備方法。

背景技術

防腐涂料，一般分為常規防腐涂料和重防腐涂料，是油漆涂料中必不可少的一種涂料。常規防腐涂料是在一般條件下，對金屬等起到防腐蝕的作用，保護有色金屬使用的壽命；重防腐涂料是指相對常規防腐涂料而言，能在相對苛刻腐蝕環境里應用，并具有能達到比常規防腐涂料更長保護期的一類防腐涂料。

現有防腐涂料通常采用環氧酯生產，能夠滿足鋼結構、汽車零部件表面的涂裝與防護要求；然而，其漆膜干燥慢，配套面漆時容易咬底，且其以有機溶劑為稀釋劑，VOC含量高，環境污染嚴重。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中的不足，提供一種理化性能優異的環氧酯樹脂、加入乳化劑制備的高性能水性工業防腐涂料，主要應用于環保要求高、低VOC、低重金屬、耐鹽霧性要求高的鋼結構、汽車輪轂、底盤等零部件及化工防腐蝕用的電機、電器、儀表等外殼的涂裝防腐保護，而且重涂性優異。

本發明提供的一種高性能水性工業防腐涂料，包括以下重量份的組份：

作為改進，上述環氧酯樹脂的質量固體濃度為55±1％，包括以下重量份的組份：

作為另一種改進，上述環氧樹脂包括E-20、E-12或E-06，其分子量依次為900、1400、2900。

作為另一種改進，所述浮化水的質量固體濃度為2±0.1％，包括以下重量份的組份：

乳化劑BTCL 20；

去離子水 980。

作為另一種改進，所述顏填料為金紅石型鈦白、氧化鐵紅、沉淀硫酸鋇、滑石粉、碳酸鈣中的一種或幾種；所述防銹顏料為磷酸鋅、三聚磷酸鋁、氧化鋅、中的一種或幾種；所述分散劑為BYK190；所述消泡劑為TEGO902W；所述催干劑為GX-569；流平劑為BYK333；所述溶劑是BCS、異丙醇中的一種或幾種。

本發明還提供了上述高性能水性工業防腐涂料的制備方法，包括以下步驟：

(1)環氧酯樹脂攪拌下加入配方量5-7％的溶劑攪拌均勻，再加入防沉劑，高速分散；

(2)再加入分散劑、顏填料、防銹顏料，高速分散，得漿料；

(3)將漿料研磨，細度達到50μm后打入制漆罐，加入催干劑、流平劑及助劑，攪拌，即得。

步驟(1)中，高速分散攪拌速度為800～1200r/min，高速分散時間為5-15min；步驟(2)中，高速分散攪拌速度為800～1200r/min，高速分散時間為15-25min；步驟(3)中，攪拌速度為800～1200r/min，攪拌時間為25-35min。

其中，所述環氧酯樹脂由以下方法制得：

(1)在惰性氣氛下，高碘豆油酸升溫至140-160℃，加入E-20環氧樹脂、松香、氧化鋅，再加入溶劑；

(2)繼續升溫，升溫速率為3-4h升至235-240℃，保溫反應；監控酸值和粘度；

(3)當酸值≤12mgKOH/g、粘度達6-10S/格氏*25℃時，降溫，降溫速率為1-2h降溫至170-180℃；

(4)中控合格后，立即降溫，約用1-2h將溫度降至180℃以下，緩慢兌入兌希二甲苯，待溫度降至150℃時，將樹脂打入兌希釜，調整固含、粘度，均合格后方可壓濾包裝)，即得。

其中，上述助劑由以下方法制得：去離子水在1800～2500r/min的攪拌下，加入乳化劑BTCL，繼續攪拌20-40min，即得。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果為：

本發明制得的高性能水性工業防腐涂料固體含量高、揮發性有機化合物(VOC)低、對環境污染小、附著力好、重涂性優異、耐化學品性、耐水性及耐鹽霧性好；本發明通過對設計特殊的環氧酯樹脂和乳化劑BTCL，優選耐候顏料、防銹顏料，使漆膜的豐滿度、附著力、耐鹽霧、耐化學品性等綜合性能更加優異，特別是耐鹽霧性較現有環氧酯樹脂大大提高(本發明高性能水性業防腐涂料耐鹽霧性≥400h)。本發明產品能夠滿足鋼結構、工程機械及汽車輪轂、減震器、底盤等零部件防腐保護的涂裝要求，其最大特點就是重涂性優異，可以重涂除烤漆之外的所有面漆。

具體而言，本發明相對于現有技術，具有以下突出的優勢：

(1)本發明提供的環氧酯樹脂是由高碘油酸與環氧樹脂的部分酯化制得，仍保留環氧樹脂的特性。

市售的環氧酯樹脂品種較少，用其制備的工業防腐漆性能較差，表干、重涂性較差，硬度、耐鹽霧及耐化學介質性不能達到指標要求。

而本發明提供的環氧酯樹脂為專門設計的改性環氧酯樹脂，可由不同品種的脂肪酸以及不同的配比與環氧樹脂反應制得，其酯化程度(脂肪酸當量數)為0.6～0.8，因而漆膜性能是多樣的；適宜酯化的環氧樹脂有E-20、E-12、E-06，其分子量為900、1400、2900，環氧樹脂的分子量大，其酯化物的耐化學品性能強。本發明通過選擇并確定脂肪酸的品種和配比、優化配方和工藝、控制酯化程度，以滿足工業防腐漆的耐鹽霧性和其它理化性能要求。

該環氧酯樹脂具有優良的附著力、柔韌性、耐水性、耐濕熱性、耐化學品及耐鹽霧性能、自干性施工方便等特性；主要應用于環保要求高、低VOC、低重金屬、耐鹽霧性≥300h以上的鋼結構、汽車輪轂、底盤等零部件及化工防腐蝕用的電機、電器、儀表等外殼的涂裝防腐保護。

(2)本發明使用的乳化劑BTCL性能優異。

本發明使用的乳化劑BTCL與傳統乳化劑OP-10區別：

OP-10的分子結構：

而本發明乳化劑BTCL的分子結構：所需要說明的是本發明考慮到樹脂的多分散性，使用了兩種聚乙二醇作為親水基團，結構如下：

由于樹脂的不均一性，乳化劑用了兩種聚乙二醇進行酯化，得到的乳化劑能夠很好將環氧酯樹脂乳化，OP-10乳化劑也能夠起到乳化劑的作用，但是乳化后的油漆狀態遠不如本發明的乳化劑BTCL。在同樣的剪切力的作用下，使用OP-10乳化劑的油漆4h就明顯分水，而用乳化劑BTCL 10h后狀態無明顯變化。從成漆的成膜性能上來看，用OP-10乳化劑的成漆漆膜干燥明顯變慢，干燥后的漆膜硬度、耐水性都有不同程度的下降；用本發明制備的乳化劑BTCL的成漆漆膜干燥沒有明顯變化，干燥后漆膜硬度、耐水性等方面沒有降低反而還有提高。

(3)根據相似相溶的原理，要使乳化劑對環氧酯樹脂的乳化能力較好，那么對環氧酯樹脂的聚合度有較高的要求，聚合度太大即分子量太大乳化劑對其乳化能力明顯下降，易分水。若分子量太低一是對成漆的防腐性能有較大的影響，二是分子量太低乳化性能會下降，同時比較容易分水。本發明所做的環氧酯樹脂與乳化劑BTCL分子量相當或略微大于乳化劑的分子量，而且兩者在結構上也有一定的相似之處。故而能夠較好的使環氧酯樹脂乳化，又由于乳化劑BTCL可以參與環氧酯的氧化交聯，不僅不會降低環氧酯的防腐性能，反而還有相應的提高。

具體實施方式

為便于理解本發明，本發明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅用于幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。

如無具體說明，本發明的各種原料均可以通過市售得到。

其中，本發明使用的防沉劑、分散劑、消泡劑、流平劑購自畢克等公司。

本發明使用的乳化劑BTCL的制備方法如下：

1、將摩爾比為1：1的腰果酚與順酐在160-170℃下反應，當酸值達到120-125mgKOH/g即為反應終點，制得本發明所需要的腰果酚順酐的一元酸單酯；

2、將腰果酚順酐的一元酸單酯與聚乙二醇的摩爾比為1:1.1的物料投入反應釜中，加入物料量的0.2％的濃硫酸作為反應的催化劑，在200-220℃回流酯化3h，即酸值≤1mgKOH為合格。

3、中控合格后將溫度降至180℃以下，抽真空，將回流用的二甲苯抽出，即得本發明的乳化劑BTCL。

乳化劑BTCL的具體的配方如下：

腰果酚順酐的一元酸單酯的配方如下：

乳化劑BTCL的配方如下：

實施例1

一種高性能水性工業防腐涂料，配方如下(重量份)：

其中，所述環氧酯樹脂的質量固體濃度為55％，包括以下重量份的組份：

其中，所述浮化液的質量固體濃度為2±0.1％，包括以下重量份的組份：

乳化劑BTCL 20；

去離子水 980；

制備方法如下：

(1)環氧酯樹脂攪拌下加入配方量5-7％的溶劑攪拌均勻，再加入防沉劑，1000r/min高速分散10min；

(2)再加入分散劑、顏填料、防銹顏料，1000r/min高速分散20min，得漿料；

(3)將漿料研磨，細度達到50μm后打入制漆罐，加入催干劑、流平劑及助劑，在1000r/min下攪拌30min，即得。

其中，所述環氧酯樹脂由以下方法制得：

(1)在惰性氣氛下，高碘豆油酸升溫至150℃，加入E-20環氧樹脂、松香、氧化鋅，再加入溶劑；

(2)繼續升溫，升溫速率為3.5h升至235℃，保溫反應；監控酸值和粘度；

(3)當酸值≤12mgKOH/g、粘度達6-10S/格氏*25℃時，降溫，降溫速率為1-2h降溫至170-180℃；

(4)中控合格后，立即降溫，約用1.5h將溫度降至180℃以下，緩慢兌入兌希二甲苯，待溫度降至150℃時，將樹脂打入兌希釜，調整固含、粘度，均合格后方可壓濾包裝)，即得。

浮化液由以下方法制得：

去離子水在2100r/min的攪拌下，加入乳化劑BTCL，繼續攪拌30min，即得。

實施例2

一種高性能水性工業防腐涂料，配方如下(重量份)：

其中，所述環氧酯樹脂的質量固體濃度為56％，包括以下重量份的組份：

其中，所述浮化液的質量固體濃度為2±0.1％，包括以下重量份的組份：

乳化劑BTCL 20；

去離子水 980。

制備方法如下：

(1)環氧酯樹脂攪拌下加入配方量5-7％的溶劑攪拌均勻，再加入防沉劑，800r/min高速分散15min；

(2)再加入分散劑、顏填料、防銹顏料，800r/min高速分散15min，得漿料；

(3)將漿料研磨，細度達到50μm后打入制漆罐，加入催干劑、流平劑及助劑，在800r/min下攪拌35min，即得。

其中，上述環氧酯樹脂和浮化液的制備方法同于實施例1。

實施例3

一種高性能水性工業防腐涂料，配方如下(重量份)：

其中，所述環氧酯樹脂的質量固體濃度為54％，包括以下重量份的組份：

其中，所述浮化液的質量固體濃度為2±0.1％，包括以下重量份的組份：

乳化劑BTCL 20；

去離子水 980。

制備方法如下：

(1)環氧酯樹脂攪拌下加入配方量5-7％的溶劑攪拌均勻，再加入防沉劑，1200r/min高速分散5min；

(2)再加入分散劑、顏填料、防銹顏料，1200r/min高速分散25min，得漿料；

(3)將漿料研磨，細度達到50μm后打入制漆罐，加入催干劑、流平劑及助劑，在1200r/min下攪拌25min，即得。

其中，上述環氧酯樹脂和浮化液的制備方法同于實施例1。

本發明上述實施全生產的水性工業涂料均符合相應國家標準，具體如下表：

將本發明上述實施例生產的水性環氧酯與普通環氧酯進行各項性能對比，具體如下：

檢測項目	普通環氧酯底漆	水性環氧酯底漆
			光澤/60°	25	20
硬度/雙擺	0.3	0.32
			附著力/級	一	一
耐沖擊/CM	50	50
			表干/min	20	30
實干/h	24	24
			耐水性/h	＜48	96
有機揮發物含量(VOC)g/L	＞520	＜200
			耐鹽水性/h	＜48	72
耐鹽霧性/h	＜72	96
			耐凍融(-5℃，三個循環)	通過	通過
耐凍融(-18℃，三個循環)	通過	通過