一种水性环氧富锌底漆及其制备方法和应用
1.本技术是申请日为2017年12月20日、申请号为201711383267.3、发明名称为《一种用于集装箱预处理的水性环氧富锌底漆及其制备方法》的发明专利的分案申请。
技术领域
2.本发明属于重防腐领域，特别涉及一种水性环氧富锌底漆及其制备方法和应用。


背景技术：

3.集装箱涂料正处在溶剂型向水性转换的阶段，很多工厂目前使用的预处理底漆还是溶剂型环氧富锌底漆，溶剂挥发量大，环境污染严重，使用的溶剂易燃易爆危险性大且损害施工人员身体健康。而目前涂装线水性环氧富锌底漆普遍存在适用期短，干燥慢等缺陷，不适于辊涂预处理要求干燥快，长适用期的要求。
4.因此，研发一种适于辊涂预处理干燥快、适用期长的水性环氧富锌底漆是非常必要的。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种适于辊涂预处理干燥快、适用期长的水性环氧富锌底漆及其制备方法。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种水性环氧富锌底漆，由重量比为1：6的a组分和b组分组成；其中，a组分由改性双酚a型环氧树脂乳液和消泡剂组成；b组分由水溶性改性胺固化剂、分散剂、成膜助剂、气相二氧化硅、滑石粉、锌粉、锌粉保护剂和防沉剂组成；
7.所述水溶性改性胺固化剂为固体含量80％的腰果酚改性胺固化剂的丙二醇甲醚溶液；
8.所述气相二氧化硅为亲水气相二氧化硅；
9.所述锌粉保护剂为水性长效环氧基硅烷偶联剂。
10.进一步地，按重量份计，所述a组分的组成为：改性双酚a型环氧树脂乳液98.0
‑
99.5份和消泡剂0.5～2.0份；
11.按重量份计，所述b组分的组成为：水溶性改性胺固化剂9.0～12.0份、分散剂0.5～2.0份、成膜助剂1.0～2.0份、气相二氧化硅0.5～1.0份、滑石粉2.0～4.0份、锌粉75～80份、锌粉保护剂0.5～1.0份和防沉剂0.5～1.0份。
12.进一步地，所述a组分中的消泡剂选用水性有机硅改性二氧化硅消泡剂。
13.进一步地，所述分散剂为酸值为9～13，固含量100％带有颜料亲和基团的高分子嵌段共聚物分散剂；所述成膜助剂为高沸点的二丙二醇丁醚；所述滑石粉的粒度为2500目，水溶物≤0.5％；所述锌粉的粒度为500～800目，铅含量≤500ppm，镉含量≤100ppm；所述防沉剂为有机膨润土；
14.所述b组分的固体分≥93％。
15.本发明还提供了上述技术方案所述的水性环氧富锌底漆的制备方法，包括如下步骤：
16.(1)a组分制备：将改性双酚a型环氧树脂乳液放入配料拉缸，在400
‑
600rpm的转速搅拌下加入消泡剂，搅拌10～15分钟混合均匀制得a组分；
17.(2)b组分制备：将水溶性改性胺固化剂、分散剂、成膜助剂加入配料罐，以400～600rpm的转速搅拌5～10分钟；然后依次加入气相二氧化硅、滑石粉、锌粉，调整搅拌转速至1000～1200rpm，搅拌分散15～20分钟，分散至细度≤50μm，温度≤60℃；接下来依次加入剩余原料，转速400～600rpm，搅拌10～15分钟，混合均匀制得b组分；
18.(3)底漆制备：在400～600rpm的转速下将a组分加入到b组分中搅拌5～10分钟至完全乳化，得到水性环氧富锌底漆，其中，a组分与b组分的重量比为1：6；
19.所述步骤(1)和步骤(2)之间没有时间顺序限制。
20.本发明还提供了上述技术方案所述的水性环氧富锌底漆或上述技术方案所述制备方法制备得到的水性环氧富锌底漆在辊涂施工中的应用。
21.进一步地，所述水性环氧富锌底漆在施工中采用水作为稀释剂；
22.所述水的质量为水性环氧富锌底漆质量的10％。
23.本发明的优点在于：
24.(1)本发明的水性环氧富锌底漆，a组分选用改性改性双酚a型环氧树脂乳液，反应活性低，可以有效延长a、b组分混合后的反应时间，有效解决了普通水性环氧富锌底漆使用期短的问题，使用期可长达16小时；同时改性双酚a型环氧树脂乳液成膜温度高，具有单组份涂料漆膜干燥快的特点，可有效防止板材码放造成的漆膜粘连；b组分选用水溶性改性胺固化剂与锌粉等其他原料搭配制成固体分达93％以上的高固体不含水的b组分，与a组分配合有效降低产品中voc含量，voc含量在200g/l以下，施工时用水做稀释剂，有效降低了有机溶剂的排放，解决了溶剂型环氧富锌底漆环境污染大的问题。
25.进一步的，本发明的水性环氧富锌底漆，选用500～800目低铅锌粉，重金属铅含量小于500ppm，重金属镉含量小于100ppm，降低了重金属对环境的污染；
26.进一步的，本发明的水性环氧富锌底漆，采用水性长效硅烷偶联剂作为锌粉的保护剂，通过水解与锌粉表面相互作用，形成疏水保护层，在施工过程中可以长时间保持锌粉在水中的稳定，同时硅烷偶联剂水解和金属表面相互作用可以提高漆膜在钢板上的附着力；
27.进一步的，本发明的水性环氧富锌底漆，选用有机膨润土防尘剂，通过搅拌剪切活化，形成三维网状结构，有效防止储存过程中锌粉沉降问题；
28.进一步的，本发明用于集装箱预处理的水性环氧富锌底漆，选用亲水的气相二氧化硅，其表面的硅羟基通过氢键和范德华力在水性体系中可以形成三维网状结构，防止施工过程中体系粘度低造成锌粉的沉降；
29.进一步的，本发明的水性环氧富锌底漆，选用高沸点的二丙二醇丁醚作为成膜助剂，可以在漆膜水分挥发后，环氧树脂交联固化前融合乳液树脂液滴形成连续的涂膜。
30.通过以上合理搭配，本发明提供的辊涂型水性环氧富锌底漆，具有使用期长，连续循环使用16小时，涂膜性能无明显变化，voc含量低于200g/l；产品有效解决了溶剂型预处理环氧富锌底漆voc含量高污染大的缺陷和普通水性环氧富锌底漆使用期短、干燥慢的缺
点。
具体实施方式
31.下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
32.实施例1
33.本实施例用于集装箱预处理的水性环氧富锌底漆，其中，a组分(重量)：改性双酚a型环氧树脂乳液199kg和消泡剂1kg，改性双酚a型环氧树脂乳液采用可采用dic公司的h
‑
502
‑
42w，消泡剂byk公司的byk
‑
024。
34.将改性双酚a型环氧树脂乳液和消泡剂按比例投入，在400
‑
600rpm转速下搅拌10
‑
15分钟混合均匀制得a组分。
35.b组分(重量)：水溶性改性胺固化剂200kg、分散剂30kg、成膜助剂18kg、气相二氧化硅13.5kg、滑石粉50kg、锌粉1350kg、锌粉保护剂15kg和防沉剂12kg。
36.水溶性改性胺固化剂采用固体含量80％的腰果酚改性胺固化剂的丙二醇甲醚溶液(卡德莱的nx
‑
8106pm80)；分散剂采用固含量100％带有颜料亲和基团的高分子嵌段共聚物分散剂(无锡米科思新材料的mix sperse900)；成膜助剂选用高沸点的二丙二醇丁醚(dowchemical的dpnb)；气相二氧化硅采用赢创德固赛的a200；锌粉采用湖南富虹的800目低铅锌粉；锌粉保护剂选用水性长效硅烷偶联剂(ge silicone的wetlink78)；防沉剂选用易活化的有机膨润土(海名斯德谦的sd
‑
3)。
37.将改性胺固化剂、分散剂、成膜助剂加入配料罐，以400
‑
600rpm转速搅拌5
‑
10分钟；然后依次加入气相二氧化硅、滑石粉、锌粉，调整搅拌转速至1000
‑
1200rpm，搅拌分散15
‑
20分钟，分散至细度≤50μm，温度≤60℃；接下来依次加入剩余原料，转速400
‑
600rpm，搅拌10
‑
15分钟，混合均匀制得b组分。
38.将辊涂型水性环氧富锌底漆a组分：b组分按配比1：6混合高速搅拌5
‑
10分钟，总量的10％加入自来水混合均匀施工。
39.实施例2
40.本实施例用于集装箱预处理的水性环氧富锌底漆，其中，a组分(重量)：改性双酚a型环氧树脂乳液196kg和消泡剂4kg，改性双酚a型环氧树脂乳液采用可采用dic公司的h
‑
502
‑
42w，消泡剂byk公司的byk
‑
024。
41.将改性双酚a型环氧树脂乳液和消泡剂按比例投入，在400
‑
600rpm转速下搅拌10
‑
15分钟混合均匀制得a组分。
42.b组分(重量)：水溶性改性胺固化剂180kg、分散剂40kg、成膜助剂40kg、气相二氧化硅20kg、滑石粉80kg、锌粉1600kg、锌粉保护剂20kg和防沉剂20kg。
43.水溶性改性胺固化剂采用固体含量80％的腰果酚改性胺固化剂的丙二醇甲醚溶液(卡德莱的nx
‑
8106pm80)；分散剂采用固含量100％带有颜料亲和基团的高分子嵌段共聚物分散剂(无锡米科思新材料的mix sperse 900)；成膜助剂选用高沸点的二丙二醇丁醚(dowchemical的dpnb)；气相二氧化硅采用赢创德固赛的a200；锌粉采用湖南富虹的800目低铅锌粉；锌粉保护剂选用水性长效硅烷偶联剂(ge silicone的wetlink78)；防沉剂选用易活化的有机膨润土(海名斯德谦的sd
‑
3)。
44.将改性胺固化剂、分散剂、成膜助剂加入配料罐，以400
‑
600rpm转速搅拌5
‑
10分钟；然后依次加入气相二氧化硅、滑石粉、锌粉，调整搅拌转速至1000
‑
1200rpm，搅拌分散15
‑
20分钟，分散至细度≤50μm，温度≤60℃；接下来依次加入剩余原料，转速400
‑
600rpm，搅拌10
‑
15分钟,混合均匀制得b组分。
45.将辊涂型水性环氧富锌底漆a组分：b组分按配比1：6混合高速搅拌5
‑
10分钟，总量的10％加入自来水混合均匀施工。
46.实施例3
47.本实施例用于集装箱预处理的水性环氧富锌底漆，其中，a组分(重量)：改性双酚a型环氧树脂乳液198kg和消泡剂2kg，改性双酚a型环氧树脂乳液采用可采用dic公司的h
‑
502
‑
42w，消泡剂byk公司的byk
‑
024。
48.将改性双酚a型环氧树脂乳液和消泡剂按比例投入，在400
‑
600rpm转速下搅拌10
‑
15分钟混合均匀制得a组分。
49.b组分(重量)：水溶性改性胺固化剂220kg、分散剂25kg、成膜助剂30kg、气相二氧化硅15kg、滑石粉60kg、锌粉1550kg、锌粉保护剂15kg和防沉剂15kg。
50.水溶性改性胺固化剂采用固体含量80％的腰果酚改性胺固化剂的丙二醇甲醚溶液(卡德莱的nx
‑
8106pm80)；分散剂采用固含量100％带有颜料亲和基团的高分子嵌段共聚物分散剂(无锡米科思新材料的mix sperse 900)；成膜助剂选用高沸点的二丙二醇丁醚(dowchemical的dpnb)；气相二氧化硅采用赢创德固赛的a200；锌粉采用湖南富虹的800目低铅锌粉；锌粉保护剂选用水性长效硅烷偶联剂(ge silicone的wetlink78)；防沉剂选用易活化的有机膨润土(海名斯德谦的sd
‑
3)。
51.将改性胺固化剂、分散剂、成膜助剂加入配料罐，以400
‑
600rpm转速搅拌5
‑
10分钟；然后依次加入气相二氧化硅、滑石粉、锌粉，调整搅拌转速至1000
‑
1200rpm，搅拌分散15
‑
20分钟，分散至细度≤50μm，温度≤60℃；接下来依次加入剩余原料，转速400
‑
600rpm，搅拌10
‑
15分钟，混合均匀制得b组分。
52.将辊涂型水性环氧富锌底漆a组分：b组分按配比1：6混合高速搅拌5
‑
10分钟，总量的10％加入自来水混合均匀施工。
53.试板制作条件如表1：
54.表1本发明实施例中试板的制作条件
[0055][0056]
测试说明：
[0057]
测试4、6项性能选用马口铁板；5、7项性能选用软钢板。试板尺寸为150mm
×
70mm
×
(0.3～0.5)mm，其表面处理按gb/t9721中规定进行。8、9项性能选用150mm
×
70mm
×
(1.6～2.0)mm喷砂钢板，喷砂等级sa2.5。
[0058]
采用相关标准方法进行检测，结果如表2：
[0059]
表2本发明实施例中试板的性能测试结果
[0060][0061][0062]
由表2可以看出，本发明提供的辊涂型水性环氧富锌底漆，具有使用期长，连续循环使用16小时，涂膜性能无明显变化，voc含量低于200g/l；产品有效解决了集装箱涂料水性化的最后难点，即溶剂型预处理环氧富锌底漆voc含量高污染大的缺陷和普通水性环氧富锌底漆使用期短、干燥慢的缺点。
[0063]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。