高性能水性工业防腐涂料配方

文章出处：网责任编辑：作者：人气：-发表时间：2023-11-09 15:53:00

本发明提供了一种高性能水性工业防腐涂料，包括以下重量份的组份：环氧酯树脂35～50；丙烯酸乳液7～9；助溶剂4～6；颜填料25～35；防锈颜料8～16；防沉剂0.1～0.5；分散剂0.1～0.5；消泡剂0.1～0.5；催干剂0.2～1.0；流平剂0.1～0.5；乳化水15～25。该高性能水性工业防腐涂料固体含量高、挥发性有机化合物VOC低、对环境污染小、附着力好、重涂性优异、耐化学品性、耐水性及耐盐雾性好；本发明通过对设计特殊的环氧酯树脂，优选耐候颜料、防锈颜料，使漆膜的丰满度、附着力、耐盐雾、耐化学品性等综合性能更加优异，特别是耐盐雾性较现有环氧酯树脂大大提高。

一种高性能水性工业防腐涂料及制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，特别涉及一种高性能水性工业防腐涂料及制备方法。

背景技术

防腐涂料，一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料，是油漆涂料中必不可少的一种涂料。常规防腐涂料是在一般条件下，对金属等起到防腐蚀的作用，保护有色金属使用的寿命；重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。

现有防腐涂料通常采用环氧酯生产，能够满足钢结构、汽车零部件表面的涂装与防护要求；然而，其漆膜干燥慢，配套面漆时容易咬底，且其以有机溶剂为稀释剂，VOC含量高，环境污染严重。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种理化性能优异的环氧酯树脂、加入乳化剂制备的高性能水性工业防腐涂料，主要应用于环保要求高、低VOC、低重金属、耐盐雾性要求高的钢结构、汽车轮毂、底盘等零部件及化工防腐蚀用的电机、电器、仪表等外壳的涂装防腐保护，而且重涂性优异。

本发明提供的一种高性能水性工业防腐涂料，包括以下重量份的组份：

作为改进，上述环氧酯树脂的质量固体浓度为55±1％，包括以下重量份的组份：

作为另一种改进，上述环氧树脂包括E-20、E-12或E-06，其分子量依次为900、1400、2900。

作为另一种改进，所述浮化水的质量固体浓度为2±0.1％，包括以下重量份的组份：

乳化剂BTCL 20；

去离子水 980。

作为另一种改进，所述颜填料为金红石型钛白、氧化铁红、沉淀硫酸钡、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种；所述防锈颜料为磷酸锌、三聚磷酸铝、氧化锌、中的一种或几种；所述分散剂为BYK190；所述消泡剂为TEGO902W；所述催干剂为GX-569；流平剂为BYK333；所述溶剂是BCS、异丙醇中的一种或几种。

本发明还提供了上述高性能水性工业防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)环氧酯树脂搅拌下加入配方量5-7％的溶剂搅拌均匀，再加入防沉剂，高速分散；

(2)再加入分散剂、颜填料、防锈颜料，高速分散，得浆料；

(3)将浆料研磨，细度达到50μm后打入制漆罐，加入催干剂、流平剂及助剂，搅拌，即得。

步骤(1)中，高速分散搅拌速度为800～1200r/min，高速分散时间为5-15min；步骤(2)中，高速分散搅拌速度为800～1200r/min，高速分散时间为15-25min；步骤(3)中，搅拌速度为800～1200r/min，搅拌时间为25-35min。

其中，所述环氧酯树脂由以下方法制得：

(1)在惰性气氛下，高碘豆油酸升温至140-160℃，加入E-20环氧树脂、松香、氧化锌，再加入溶剂；

(2)继续升温，升温速率为3-4h升至235-240℃，保温反应；监控酸值和粘度；

(3)当酸值≤12mgKOH/g、粘度达6-10S/格氏*25℃时，降温，降温速率为1-2h降温至170-180℃；

(4)中控合格后，立即降温，约用1-2h将温度降至180℃以下，缓慢兑入兑希二甲苯，待温度降至150℃时，将树脂打入兑希釜，调整固含、粘度，均合格后方可压滤包装)，即得。

其中，上述助剂由以下方法制得：去离子水在1800～2500r/min的搅拌下，加入乳化剂BTCL，继续搅拌20-40min，即得。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

本发明制得的高性能水性工业防腐涂料固体含量高、挥发性有机化合物(VOC)低、对环境污染小、附着力好、重涂性优异、耐化学品性、耐水性及耐盐雾性好；本发明通过对设计特殊的环氧酯树脂和乳化剂BTCL，优选耐候颜料、防锈颜料，使漆膜的丰满度、附着力、耐盐雾、耐化学品性等综合性能更加优异，特别是耐盐雾性较现有环氧酯树脂大大提高(本发明高性能水性业防腐涂料耐盐雾性≥400h)。本发明产品能够满足钢结构、工程机械及汽车轮毂、减震器、底盘等零部件防腐保护的涂装要求，其最大特点就是重涂性优异，可以重涂除烤漆之外的所有面漆。

具体而言，本发明相对于现有技术，具有以下突出的优势：

(1)本发明提供的环氧酯树脂是由高碘油酸与环氧树脂的部分酯化制得，仍保留环氧树脂的特性。

市售的环氧酯树脂品种较少，用其制备的工业防腐漆性能较差，表干、重涂性较差，硬度、耐盐雾及耐化学介质性不能达到指标要求。

而本发明提供的环氧酯树脂为专门设计的改性环氧酯树脂，可由不同品种的脂肪酸以及不同的配比与环氧树脂反应制得，其酯化程度(脂肪酸当量数)为0.6～0.8，因而漆膜性能是多样的；适宜酯化的环氧树脂有E-20、E-12、E-06，其分子量为900、1400、2900，环氧树脂的分子量大，其酯化物的耐化学品性能强。本发明通过选择并确定脂肪酸的品种和配比、优化配方和工艺、控制酯化程度，以满足工业防腐漆的耐盐雾性和其它理化性能要求。

该环氧酯树脂具有优良的附着力、柔韧性、耐水性、耐湿热性、耐化学品及耐盐雾性能、自干性施工方便等特性；主要应用于环保要求高、低VOC、低重金属、耐盐雾性≥300h以上的钢结构、汽车轮毂、底盘等零部件及化工防腐蚀用的电机、电器、仪表等外壳的涂装防腐保护。

(2)本发明使用的乳化剂BTCL性能优异。

本发明使用的乳化剂BTCL与传统乳化剂OP-10区别：

OP-10的分子结构：

而本发明乳化剂BTCL的分子结构：所需要说明的是本发明考虑到树脂的多分散性，使用了两种聚乙二醇作为亲水基团，结构如下：

由于树脂的不均一性，乳化剂用了两种聚乙二醇进行酯化，得到的乳化剂能够很好将环氧酯树脂乳化，OP-10乳化剂也能够起到乳化剂的作用，但是乳化后的油漆状态远不如本发明的乳化剂BTCL。在同样的剪切力的作用下，使用OP-10乳化剂的油漆4h就明显分水，而用乳化剂BTCL 10h后状态无明显变化。从成漆的成膜性能上来看，用OP-10乳化剂的成漆漆膜干燥明显变慢，干燥后的漆膜硬度、耐水性都有不同程度的下降；用本发明制备的乳化剂BTCL的成漆漆膜干燥没有明显变化，干燥后漆膜硬度、耐水性等方面没有降低反而还有提高。

(3)根据相似相溶的原理，要使乳化剂对环氧酯树脂的乳化能力较好，那么对环氧酯树脂的聚合度有较高的要求，聚合度太大即分子量太大乳化剂对其乳化能力明显下降，易分水。若分子量太低一是对成漆的防腐性能有较大的影响，二是分子量太低乳化性能会下降，同时比较容易分水。本发明所做的环氧酯树脂与乳化剂BTCL分子量相当或略微大于乳化剂的分子量，而且两者在结构上也有一定的相似之处。故而能够较好的使环氧酯树脂乳化，又由于乳化剂BTCL可以参与环氧酯的氧化交联，不仅不会降低环氧酯的防腐性能，反而还有相应的提高。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到。

其中，本发明使用的防沉剂、分散剂、消泡剂、流平剂购自毕克等公司。

本发明使用的乳化剂BTCL的制备方法如下：

1、将摩尔比为1：1的腰果酚与顺酐在160-170℃下反应，当酸值达到120-125mgKOH/g即为反应终点，制得本发明所需要的腰果酚顺酐的一元酸单酯；

2、将腰果酚顺酐的一元酸单酯与聚乙二醇的摩尔比为1:1.1的物料投入反应釜中，加入物料量的0.2％的浓硫酸作为反应的催化剂，在200-220℃回流酯化3h，即酸值≤1mgKOH为合格。

3、中控合格后将温度降至180℃以下，抽真空，将回流用的二甲苯抽出，即得本发明的乳化剂BTCL。

乳化剂BTCL的具体的配方如下：

腰果酚顺酐的一元酸单酯的配方如下：

乳化剂BTCL的配方如下：

实施例1

一种高性能水性工业防腐涂料，配方如下(重量份)：

其中，所述环氧酯树脂的质量固体浓度为55％，包括以下重量份的组份：

其中，所述浮化液的质量固体浓度为2±0.1％，包括以下重量份的组份：

乳化剂BTCL 20；

去离子水 980；

制备方法如下：

(1)环氧酯树脂搅拌下加入配方量5-7％的溶剂搅拌均匀，再加入防沉剂，1000r/min高速分散10min；

(2)再加入分散剂、颜填料、防锈颜料，1000r/min高速分散20min，得浆料；

(3)将浆料研磨，细度达到50μm后打入制漆罐，加入催干剂、流平剂及助剂，在1000r/min下搅拌30min，即得。

其中，所述环氧酯树脂由以下方法制得：

(1)在惰性气氛下，高碘豆油酸升温至150℃，加入E-20环氧树脂、松香、氧化锌，再加入溶剂；

(2)继续升温，升温速率为3.5h升至235℃，保温反应；监控酸值和粘度；

(3)当酸值≤12mgKOH/g、粘度达6-10S/格氏*25℃时，降温，降温速率为1-2h降温至170-180℃；

(4)中控合格后，立即降温，约用1.5h将温度降至180℃以下，缓慢兑入兑希二甲苯，待温度降至150℃时，将树脂打入兑希釜，调整固含、粘度，均合格后方可压滤包装)，即得。

浮化液由以下方法制得：

去离子水在2100r/min的搅拌下，加入乳化剂BTCL，继续搅拌30min，即得。

实施例2

一种高性能水性工业防腐涂料，配方如下(重量份)：

其中，所述环氧酯树脂的质量固体浓度为56％，包括以下重量份的组份：

其中，所述浮化液的质量固体浓度为2±0.1％，包括以下重量份的组份：

乳化剂BTCL 20；

去离子水 980。

制备方法如下：

(1)环氧酯树脂搅拌下加入配方量5-7％的溶剂搅拌均匀，再加入防沉剂，800r/min高速分散15min；

(2)再加入分散剂、颜填料、防锈颜料，800r/min高速分散15min，得浆料；

(3)将浆料研磨，细度达到50μm后打入制漆罐，加入催干剂、流平剂及助剂，在800r/min下搅拌35min，即得。

其中，上述环氧酯树脂和浮化液的制备方法同于实施例1。

实施例3

一种高性能水性工业防腐涂料，配方如下(重量份)：

其中，所述环氧酯树脂的质量固体浓度为54％，包括以下重量份的组份：

其中，所述浮化液的质量固体浓度为2±0.1％，包括以下重量份的组份：

乳化剂BTCL 20；

去离子水 980。

制备方法如下：

(1)环氧酯树脂搅拌下加入配方量5-7％的溶剂搅拌均匀，再加入防沉剂，1200r/min高速分散5min；

(2)再加入分散剂、颜填料、防锈颜料，1200r/min高速分散25min，得浆料；

(3)将浆料研磨，细度达到50μm后打入制漆罐，加入催干剂、流平剂及助剂，在1200r/min下搅拌25min，即得。

其中，上述环氧酯树脂和浮化液的制备方法同于实施例1。

本发明上述实施全生产的水性工业涂料均符合相应国家标准，具体如下表：

将本发明上述实施例生产的水性环氧酯与普通环氧酯进行各项性能对比，具体如下：

检测项目	普通环氧酯底漆	水性环氧酯底漆
			光泽/60°	25	20
硬度/双摆	0.3	0.32
			附着力/级	一	一
耐冲击/CM	50	50
			表干/min	20	30
实干/h	24	24
			耐水性/h	＜48	96
有机挥发物含量(VOC)g/L	＞520	＜200
			耐盐水性/h	＜48	72
耐盐雾性/h	＜72	96
			耐冻融(-5℃，三个循环)	通过	通过
耐冻融(-18℃，三个循环)	通过	通过