一种高耐盐雾的水性烤漆及其制备方法和应用与流程

[0001]
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种高耐盐雾的水性烤漆及其制备方法和应用。


背景技术：

[0002]
2016年底，全国铁路里程达12.4万公里，城市轨道交通达4000多公里，对铁路铁轨及城轨的防腐要求越来越高。环境介质对钢铁的腐蚀主要是金属材料在大气中，由于受到水和氧的作用而发生电化学变化所致。其中主要影响因素有气候条件和污染物质。当机车通过时，钢轨构件及钢轨本身的温度和湿度均有所提高，而轨温的升高滞后于气温的升高，这样水蒸汽将在钢轨表面凝聚，使钢轨构件造成严重的腐蚀现象。轨道交通钢轨的腐蚀不但会造成巨大的经济损失，同时使运行系统存在巨大的安全隐患，因此，轨道交通钢轨的腐蚀防护需要得到更大的重视。对钢轨沿线重要的金属构件涂上防护层，以及对钢轨进行适当的防腐处理，可以有效避免腐蚀的发生。
[0003]
目前，烤漆被应用在各个领域当中，其目的不仅是为了美化物体表面，而且还是为了防止物件的表面被破坏、腐蚀。传统的烤漆基本上都是油性烘烤涂料，含有大量的重金属材料，会对人体和环境造成严重的危害。而目前研制的水性烤漆，仍然在附着力、耐腐蚀、耐盐雾等方面达不到要求，且大部分都需要用含重金属的防锈颜料来提升耐盐雾性能，并且多用复层工艺，如用环氧体系做底漆，丙烯酸做面漆，对喷涂工艺及生产效率都有较大影响。
[0004]
因此，亟需提供有一种附着力强、耐高盐雾，综合性能优异的水性烤漆，并且单层漆膜就能达到要求，能有效提高金属器材的使用寿命及轨道交通配件防腐性能。


技术实现要素：

[0005]
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种的水性烤漆，所述烤漆附着力强、耐高盐雾，综合性能优异，并且单层漆膜就能达到要求，能有效提高金属器材的使用寿命及轨道交通配件防腐性能。
[0006]
一种水性烤漆，包括以下组分：水、有机硅改性环氧乳液、水性二级分散体乳液、三聚氰胺树脂、磷酸锌、苯骈三氮唑、二甲基乙醇胺、表面活性剂、颜料和助剂。
[0007]
本发明选用有机硅改性环氧乳液、水性二级分散体乳液和三聚氰胺树脂，三者易分散，与底漆的各成分相容性好，质量稳定；在成膜过程中水性二级分散体乳液中水分逐渐被排除，其分子链间及离子基团间呈有规律的排布，不但存在静电作用和氢键力，而且与有机硅改性环氧乳液、树脂之间还发生一定程度的交联反应，形成网络结构，使漆膜具有优异的硬度以及较高的附着力和耐候性；此外，有机硅改性的环氧树脂的加入可以降低漆膜的表面能，从而提高漆膜的疏水性能，阻止水份对基底侵蚀，从而大大提高涂膜的防腐性能。
[0008]
采用磷酸锌和苯骈三氮唑配合使用，苯骈三氮唑与金属形成螯合物，从而使金属具有优良的防锈性能和缓蚀性能；而磷酸根与金属基底反应，生成不溶的三代磷酸锌，把易
腐蚀区进一步封住形成了隔离层，从而阻止腐蚀的进一步发生，达到金属耐盐雾的性能；两者协同作用，能够使水性烤漆的耐盐雾性、耐腐蚀性能提高50％-80％，具有长效的耐盐雾效果。
[0009]
优选的，所述水性烤漆，按重量份计，包括以下组分：
[0010][0011]
所述磷酸锌用量为3-10份，其偏少会导致耐盐雾效果较差，偏多则与烤漆中的其他成分(如树脂)的相容性差，难以混合。
[0012]
进一步优选的，所述水性烤漆，按重量份计，包括以下组分：
[0013]
[0014]
优选的，所述水性二级分散体乳液和所述有机硅改性环氧乳液的质量比为(3-4)：1。
[0015]
优选的，所述水性二级分散体乳液为水性丙烯酸树脂二级分散体乳液。进一步优选的，所述水性二级分散体乳液为羟基丙烯酸分散体乳液。如由万华化学集团股份有限公司提供的2043。
[0016]
优选的，所述苯骈三氮唑与所述磷酸锌的质量比为1：5。在此比例下，水性烤漆的耐盐雾性、耐腐蚀性能达到最佳。
[0017]
优选的，所述二甲基乙醇胺与所述三聚氰胺树脂的配比为(0.1-2)：10。
[0018]
优选的，所述表面活性剂与所述颜料的质量比为(0.1-2)：10。
[0019]
所述颜料选自着色颜料、防锈颜料或体质颜料中的至少一种。所述颜料可以是粉料或色浆，颜料在使用前可先进行预分散。
[0020]
优选的，所述助剂为消泡剂和分散剂。
[0021]
优选的，所述耐高盐雾的水性烤漆还包括助溶剂，所述助溶剂选自乙二醇单丁醚或/和异丙醇。
[0022]
优选的，所述耐高盐雾的水性烤漆，粘度为30-40s(涂4杯)。
[0023]
一种水性烤漆的制备方法，包括以下歩聚：
[0024]
称取表面活性剂、颜料、助剂、水性二级分散体乳液和三聚氰胺树脂，加入到水中，搅拌，然后加入磷酸锌、苯骈三氮唑、有机硅改性环氧乳液、二甲基乙醇胺和水，搅拌，即制得所述水性烤漆。
[0025]
一种涂层，所述涂层由所述水性烤漆喷涂制得，所述涂层的厚度为20-150μm，优选的，所述涂层的厚度为30-100μm。
[0026]
所述喷涂的方法为先将所述水性烤漆喷涂在底材上，然后进行烘烤至烤干。所述烘烤的温度为140-160℃，所述烘烤的时间为10-60min；优选的，所述烘烤的温度为150℃，所述烘烤的时间为30min。
[0027]
一种轨道交通构件，含所述涂层。
[0028]
一种金属器材，含所述涂层。
[0029]
本发明所述水性烤漆喷涂于轨道交通构件或其他金属器材上，形成涂层，与基材具有很强的附着力，同时具有高耐盐雾性，不会出现容易剥落腐蚀的现象。
[0030]
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
[0031]
(1)本发明所述水性烤漆具有长效耐高盐雾的性能，所述烤漆喷涂于金属底材经烘烤后，耐盐雾性能均可达200h以上。
[0032]
(2)本发明所述水性烤漆具有高附着力，能够用于铸铁、冷轧钢板、镀锌钢板、合金、不锈钢板材等多种基材上；且其涂层硬度高，耐酸、耐碱、耐候性好，仅单层漆膜就能达到要求，能有效提高金属器材的使用寿命及轨道交通配件防腐性能。
[0033]
(3)本发明所述水性烤漆不含重金属、苯，voc含量低，低至60g/l，减除了使用油性涂料需要对voc进行燃烧或进行其它处理的高成本工艺，既环保又经济。
[0034]
(4)本发明所述制备方法简单，歩聚简便，生产效率高，安全隐患少，适用大规模稳定化生产。
具体实施方式
[0035]
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
[0036]
以下实施例中水性二级分散体乳液为2043，购买于万华化学集团股份有限公司；有机硅改性环氧乳液购买于东莞市建盟化学有限公司；表面活性剂byk-347购买于毕克化学有限公司，预分散颜料购买于城瑞泽色母粒有限公司；色浆购买于麦尔化工有限公司；消泡剂迪高902w购买于上海广百新材料有限公司，分散剂迪高756w购买于上海广百新材料有限公司。其他原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
[0037]
实施例1-4的水性烤漆，按重量份数计，由表1的组分组成。
[0038]
表1
[0039][0040]
对比例1-4的水性烤漆，按重量份数计，由表2的组分组成。
[0041]
表2
[0042]
[0043][0044]
实施例1-2中的颜料为预分散颜料，实施例3-4中的颜料为色浆。
[0045]
对比例1-4的的颜料为色浆。
[0046]
实施例1-4中水性烤漆的制备方法，包括以下歩聚：按份数称取表面活性润滑剂、颜料、助剂、水性二级分散体乳液、三聚氰胺树脂，然后加入去离子水，搅拌均匀，然后高速分离到细度至10微米以下，接着加入磷酸锌、苯骈三氮唑、有机硅改性环氧乳液、二甲基乙醇胺以及剩余的去离子水，搅拌均匀，制得所述烤漆。
[0047]
对比例1中未加水性二级分散体乳液；对比例2中未加有机硅改性环氧乳液；对比例3中未加助剂；对比例4中未加磷酸锌；对比例1-4的烤漆的其余制备方法同实施例3。
[0048]
产品效果测试
[0049]
将实施例1-4和对比例1-4制得的烤漆涂于铁轨板材上，并于150℃烤35分钟，形成涂层，涂层的厚度为50μm。并对涂层进行性能测试：
[0050]
硬度：铅笔硬度，中华牌，数字越大越好。
[0051]
附着力：刀片，百格无脱落；
[0052]
耐酸性：5％盐酸溶液浸泡48h，不失光、不起泡、不变色、附着力不下降；
[0053]
耐碱性：5％氢氧化钠溶液浸泡48h，不失光、不起泡、不变色、附着力不下降；
[0054]
耐水性：浸泡蒸馏水168h，不失光、不起泡、不变色、附着力不下降；耐醇性：50％酒精浸泡24h，不失光、不起泡、不变色、附着力不下降。耐盐雾：盐雾试验箱，封边划叉200h，测量划线处最大腐蚀距离。测试结果见表3。
[0055]
表3
[0056][0057]
由表3可知，实施例1-4制得的烤漆明显优于对比例1-4制得的烤漆。

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