一种水性涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种水性涂料及其制备方法。

背景技术：

金属作为现代工业的一种重要材料在各个方面发挥着至关重要的作用，金属长期暴露在空气中，通过化学作用和电化学作用非常容易被腐蚀，为了保护钢铁不受腐蚀，延长其使用寿命，对钢铁进行防腐蚀涂装成为一种最经济和有效的方法。随着涂料工业和涂装工艺向低污染化发展，水性涂料正在日益兴起，水性涂料减少了对环境造成的危害与污染，降低对人体健康的损害，降低了涂料的生产成本，便于工厂采取安全措施和运输，同时又便于工具的清洗。安全、环保、无公害、的绿色环保涂料，非常具有研制开发的必要，亦具有广泛的应用前景。

目前，从防腐蚀性能方面来看，水性涂料相比溶剂型涂料依旧还有一定差距，现在人们主要从树脂的优化、树脂与固化剂的配合使用、无毒型颜填料等方面改善涂料性能。防腐蚀材料的加入对防腐性能有一个正面的影响作用，但是在涂层的粘结性等方面，它的作用却是负面的，在保证防腐蚀性能的前提下，适当降低填料的加入量，就能较大幅度的提升涂层的综合性能，而且现有的水性涂料稳定性差，使得水性涂料易于出现分层或者分水的现象，使得水性涂料储存不稳定，使用寿命短。

因此，如何提高现有的水性涂料的防腐性能和稳定性能是本发明需要解决的关键点。

技术实现要素：

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供了一种水性涂料及其制备方法：通过将环氧树脂和水进行混合，制得混合料，然后向混合料中加入消泡剂、填料、硫酸钡、三聚磷酸铝、异辛酸钴、抗腐蚀剂、稳定剂，搅拌均匀，得到混合物a，将混合物a静置后，加入三乙胺、氨水，搅拌均匀，得到混合物b，然后将混合物b从加料口加入至研磨筒的内腔中，混合物b进入至研磨仓中，启动升降电机，升降电机运转带动传动齿轮转动，通过传动齿轮与齿条之间的啮合连接，使得支撑立板通过滑块在滑轨上上下移动，从而带动研磨轴在研磨仓中上下移动，启动研磨电机，研磨电机运转通过主动齿轮以及两个从动齿轮带动了三个联动轴转动，从而带动三个研磨轴转动，上下移动并转动的研磨轴通过凸棱与研磨仓中的凸刃配合，将混合物b进行研磨，研磨均匀的混合物b在研磨轴的挤压下，从滤孔排出，经过出料斗从进料口进入至输送管中，启动输送电机，输送电机运转带动输送螺杆转动，将研磨均匀的混合物b向前输送经过出料管排出至收集箱中，得到该水性涂料，解决了现有的水性涂料的防腐性能和稳定性能不够好的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种水性涂料，包括以下重量份组分：环氧树脂20-30份、水17-23份、消泡剂1.25-1.5份、填料16-18份、硫酸钡16-20份、氨水1.2-1.3份、三乙胺1.5-2份、三聚磷酸铝12-15份、异辛酸钴1.3-1.5份、抗腐蚀剂2.5-3份、稳定剂11-14份；

该水性涂料由以下步骤制备得到：

步骤一：将环氧树脂和水进行混合，在温度为85-95℃、转速为400-500r/min的条件下搅拌20-30min，制得混合料；

步骤二：向混合料中加入消泡剂、填料、硫酸钡、三聚磷酸铝、异辛酸钴、抗腐蚀剂、稳定剂，在70-80℃、100-1800r/min条件下搅拌30-50min，得到混合物a；

步骤三：将混合物a静置1-3h后，加入三乙胺、氨水，在温度为70-80℃、转速为700-800r/min的条件下搅拌30-40min，得到混合物b；

步骤四：将混合物b从研磨分散设备的加料口加入至研磨筒的内腔中，混合物b进入至研磨仓中；

步骤五：启动升降电机，升降电机运转带动传动齿轮转动，通过传动齿轮与齿条之间的啮合连接，使得支撑立板通过滑块在滑轨上上下移动，从而带动研磨轴在研磨仓中上下移动；

步骤六：启动研磨电机，研磨电机运转通过主动齿轮以及两个从动齿轮带动了三个联动轴转动，从而带动三个研磨轴转动；

步骤七：上下移动并转动的研磨轴通过凸棱与研磨仓中的凸刃配合，将混合物b进行研磨；

步骤八：研磨均匀的混合物b在研磨轴的挤压下，从滤孔排出，经过出料斗从进料口进入至输送管中，启动输送电机，输送电机运转带动输送螺杆转动，将研磨均匀的混合物b向前输送经过出料管排出至收集箱中，得到该水性涂料。

作为本发明进一步的方案：所述消泡剂为聚乙烯蜡、正丁醇、磷酸三丁酯中的一种或多种任意比例的混合物；所述填料为滑石粉、重晶石和云母中的一种或多种任意比例的混合物；所述氨水的质量浓度为20-30wt％；所述抗腐蚀剂为十六烷基三甲基溴化铵、柠檬酸镧按照质量比为1：1-5的混合物；所述稳定剂为乙二醇丁醚、聚氨基甲酸酯中的一种。

作为本发明进一步的方案：一种水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将环氧树脂和水进行混合，在温度为85-95℃、转速为400-500r/min的条件下搅拌20-30min，制得混合料；

步骤二：向混合料中加入消泡剂、填料、硫酸钡、三聚磷酸铝、异辛酸钴、抗腐蚀剂、稳定剂，在70-80℃、100-1800r/min条件下搅拌30-50min，得到混合物a；

步骤三：将混合物a静置1-3h后，加入三乙胺、氨水，在温度为70-80℃、转速为700-800r/min的条件下搅拌30-40min，得到混合物b；

步骤四：将混合物b从研磨分散设备的加料口加入至研磨筒的内腔中，混合物b进入至研磨仓中；

步骤五：启动升降电机，升降电机运转带动传动齿轮转动，通过传动齿轮与齿条之间的啮合连接，使得支撑立板通过滑块在滑轨上上下移动，从而带动研磨轴在研磨仓中上下移动；

步骤六：启动研磨电机，研磨电机运转通过主动齿轮以及两个从动齿轮带动了三个联动轴转动，从而带动三个研磨轴转动；

步骤七：上下移动并转动的研磨轴通过凸棱与研磨仓中的凸刃配合，将混合物b进行研磨；

步骤八：研磨均匀的混合物b在研磨轴的挤压下，从滤孔排出，经过出料斗从进料口进入至输送管中，启动输送电机，输送电机运转带动输送螺杆转动，将研磨均匀的混合物b向前输送经过出料管排出至收集箱中，得到该水性涂料。

作为本发明进一步的方案：所述研磨分散设备包括研磨机构、配合研磨机构、安装底座、输送电机、输送管、出料管、收集箱、进料口、输送螺杆，所述安装底座的顶部轴心处嵌入安装有配合研磨机构，所述安装底座的顶部一侧安装有研磨机构，所述安装底座的内腔顶部安装有输送电机，所述输送电机一端连接有输送管，所述输送管远离输送电机的一端底部安装有出料管，所述出料管的正下方设置有收集箱，所述收集箱放置于安装底座的内腔中，所述输送管顶部接近输送电机的一端设置有进料口，所述输送管的内腔中设置有输送螺杆，所述输送螺杆的一端连接至输送电机的输出轴上。

作为本发明进一步的方案：所述研磨机构包括安装板、滑轨、滑块、升降电机、齿条、传动齿轮、支撑立板、研磨电机、l形固定板、主动齿轮、支撑横板、从动齿轮、轴承套、联动轴、研磨轴，所述安装板的底端安装在安装底座上，所述安装板的一侧面的两侧均安装有滑轨，所述滑轨上滑动连接有滑块，两个所述滑块安装在支撑立板的一侧面的两侧上，所述支撑立板的一侧面在两个滑块之间安装有齿条，所述齿条啮合连接传动齿轮，所述传动齿轮套接在升降电机的输出轴上，所述升降电机安装在安装板的另一侧面的顶部，所述支撑立板的另一侧面的轴心处安装有l形固定板，所述l形固定板上安装有研磨电机，所述研磨电机的输出轴贯穿l形固定板且套接安装有主动齿轮，所述支撑立板在安装l形固定板的侧面的底部安装有支撑横板，所述支撑横板上贯穿安装有三个轴承套，三个所述轴承套呈“品”字型分布，三个所述轴承套的内部均转动安装有联动轴，其中两个所述联动轴的顶端均套接有从动齿轮，另一个所述联动轴的顶端套接有主动齿轮，所述主动齿轮也套接在研磨电机的输出轴上，所述主动齿轮以及两个从动齿轮之间通过齿形带传动连接，三个所述联动轴的底端均安装有研磨轴，所述研磨轴的外壁上等弧度设置有若干个凸棱。

作为本发明进一步的方案：所述配合研磨机构包括研磨筒、出料斗、穿轴孔、研磨仓、滤孔、凸刃、过滤板、加料口，所述研磨筒的底部安装有出料斗，所述出料斗的底端连通至进料口，所述研磨筒的顶部开设有三个穿轴孔以及加料口，所述研磨筒的内腔底部开设有三个研磨仓，三个所述研磨仓分别正对三个穿轴孔，所述研磨仓的内径大于穿轴孔的孔径，所述研磨仓设置在过滤板上，所述过滤板安装在研磨筒与出料斗的连接处内部，所述过滤板在研磨仓的内腔底部开设有若干个滤孔，所述研磨仓的内壁上等弧度设置有若干个凸刃。

作为本发明进一步的方案：所述联动轴贯穿穿轴孔，所述研磨轴与研磨仓为配合构件。

本发明的有益效果：

(1)本发明的一种水性涂料及其制备方法，通过将环氧树脂和水进行混合，制得混合料，然后向混合料中加入消泡剂、填料、硫酸钡、三聚磷酸铝、异辛酸钴、抗腐蚀剂、稳定剂，搅拌均匀，得到混合物a，将混合物a静置后，加入三乙胺、氨水，搅拌均匀，得到混合物b，最后将混合物b进行研磨分散，过滤，得到该水性涂料，由环氧树脂、水、消泡剂、填料、硫酸钡、氨水、三乙胺、三聚磷酸铝、异辛酸钴、抗腐蚀剂和稳定剂制备的水性涂料，不仅拥有环氧树脂的物理屏蔽，且由于抗腐蚀剂的添加，避免金属局部的腐蚀，从而延缓金属的表面腐蚀时间，具有很好的防腐效果，而且该水性涂料形成的涂层的稳定性高，与各种助剂混合使用改善了传统涂料的稳定性差、涂膜欠均匀等缺点，耐酸碱性能好，可以长时间保存运输；

(2)本发明的一种水性涂料及其制备方法，通过使用研磨分散设备对混合物b进行研磨分散，通过将混合物b从加料口加入至研磨筒的内腔中，混合物b进入至研磨仓中，启动升降电机，升降电机运转带动传动齿轮转动，通过传动齿轮与齿条之间的啮合连接，使得支撑立板通过滑块在滑轨上上下移动，从而带动研磨轴在研磨仓中上下移动，启动研磨电机，研磨电机运转通过主动齿轮以及两个从动齿轮带动了三个联动轴转动，从而带动三个研磨轴转动，上下移动并转动的研磨轴通过凸棱与研磨仓中的凸刃配合，将混合物b进行研磨，研磨均匀的混合物b在研磨轴的挤压下，从滤孔排出，经过出料斗从进料口进入至输送管中，启动输送电机，输送电机运转带动输送螺杆转动，将研磨均匀的混合物b向前输送经过出料管排出至收集箱中，得到该水性涂料；该研磨分散设备通过升降电机和研磨电机实现了研磨轴在研磨仓中转动时还可以上下移动，使得研磨轴在研磨仓中通过凸棱与凸刃的配合将混合物b研磨的彻底、分散的均匀，直至混合物b可以穿过滤孔，然后通过输送电机输送排出，该研磨分散设备的研磨效果好，使得制备的水性涂料细度高，提高了该水性涂料的粘结性，从而提高了该水性涂料的使用寿命，提高其防腐蚀的效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明中研磨分散设备的结构示意图；

图2是本发明中输送电机的内部结构示意图；

图3是本发明中输送管的内部结构示意图；

图4是本发明中研磨机构的结构示意图；

图5是本发明中升降电机、齿条、传动齿轮、安装板的连接视图；

图6是本发明中研磨轴的结构示意图；

图7是本发明中配合研磨机构的结构示意图；

图8是本发明中研磨筒的内部俯视图；

图9是本发明中研磨仓的俯视图；

图10是本发明中配合研磨机构的内部结构示意图。

图中：101、研磨机构；102、配合研磨机构；103、安装底座；104、输送电机；105、输送管；106、出料管；107、收集箱；108、进料口；109、输送螺杆；110、安装板；111、滑轨；112、滑块；113、升降电机；114、齿条；115、传动齿轮；116、支撑立板；117、研磨电机；118、l形固定板；119、主动齿轮；120、支撑横板；121、从动齿轮；122、轴承套；123、联动轴；124、研磨轴；125、凸棱；126、研磨筒；127、出料斗；128、穿轴孔；129、研磨仓；130、滤孔；131、凸刃；132、过滤板；133、加料口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例为一种水性涂料，包括以下重量份组分：环氧树脂20份、水17份、消泡剂1.25份、填料16份、硫酸钡16份、氨水1.2份、三乙胺1.5份、三聚磷酸铝12份、异辛酸钴1.3份、抗腐蚀剂2.5份、稳定剂11份；

该水性涂料由以下步骤制备得到：

步骤一：将环氧树脂和水进行混合，在温度为90℃、转速为450r/min的条件下搅拌30min，制得混合料；

步骤二：向混合料中加入消泡剂、填料、硫酸钡、三聚磷酸铝、异辛酸钴、抗腐蚀剂、稳定剂，在75℃、1000r/min条件下搅拌40min，得到混合物a；

步骤三：将混合物a静置3h后，加入三乙胺、氨水，在温度为75℃、转速为750r/min的条件下搅拌40min，得到混合物b；

步骤四：将混合物b在温度为30℃、转速为2500r/min的条件下进行研磨分散，过滤，得到该水性涂料。

所述消泡剂为聚乙烯蜡；所述填料为滑石粉；所述氨水的质量浓度为20wt％；所述抗腐蚀剂为十六烷基三甲基溴化铵、柠檬酸镧按照质量比为1：1的混合物；所述稳定剂为乙二醇丁醚。

对实施例1的水性涂料的性能进行检测，检测结果：耐酸时间366h，耐碱时间321h；悬浮率为88.7％。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：

一种水性涂料，包括以下重量份组分：环氧树脂25份、水20份、消泡剂1.38份、填料17份、硫酸钡18份、氨水1.25份、三乙胺1.75份、三聚磷酸铝13.5份、异辛酸钴1.4份、抗腐蚀剂2.8份、稳定剂12.5份；

所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述填料为云母；所述氨水的质量浓度为25wt％；所述抗腐蚀剂为十六烷基三甲基溴化铵、柠檬酸镧按照质量比为1：3的混合物；所述稳定剂为乙二醇丁醚。

对实施例2的水性涂料的性能进行检测，检测结果：耐酸时间375h，耐碱时间334h；悬浮率为90.9％。

实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于：

一种水性涂料，包括以下重量份组分：环氧树脂30份、水23份、消泡剂1.5份、填料18份、硫酸钡20份、氨水1.3份、三乙胺2份、三聚磷酸铝15份、异辛酸钴1.5份、抗腐蚀剂3份、稳定剂14份；

所述消泡剂为聚乙烯蜡、正丁醇、磷酸三丁酯任意比例的混合物；所述填料为滑石粉、重晶石和云母任意比例的混合物；所述氨水的质量浓度为30wt％；所述抗腐蚀剂为十六烷基三甲基溴化铵、柠檬酸镧按照质量比为1：5的混合物；所述稳定剂为聚氨基甲酸酯。

对实施例3的水性涂料的性能进行检测，检测结果：耐酸时间383h，耐碱时间345h；悬浮率为92.4％。

实验例：

耐酸碱性能测试：根据gb/t9274-1988标准的规定，将该水性涂料刷涂在q195钢试块上，100℃烘干固化，测得涂层厚度为0.8μm，将涂覆后的q195钢试块进行测试，其中耐酸性测试条件为20℃、5wt％硫酸溶液，耐碱性测试条件是在20℃、5wt％氢氧化钠溶液。

悬浮性测试：悬浮率(％)是用来表征涂料悬浮性大小的指标，常用量筒法来测定涂料的悬浮率：将均匀的涂料倒入带磨口塞的100ml量筒中，液面达100ml刻度处时，静止放置2h后，涂料会出现分层现象，测量量筒上层澄清液的体积，悬浮率公式为：涂料的悬浮率＝(100-澄清液体积)÷100×100％，测定水性涂料在放置72h后的悬浮率。

实施例4：

请参阅图1-10所示，本实施例中的研磨分散设备，包括研磨机构101、配合研磨机构102、安装底座103、输送电机104、输送管105、出料管106、收集箱107、进料口108、输送螺杆109，所述安装底座103的顶部轴心处嵌入安装有配合研磨机构102，所述安装底座103的顶部一侧安装有研磨机构101，所述安装底座103的内腔顶部安装有输送电机104，所述输送电机104一端连接有输送管105，所述输送管105远离输送电机104的一端底部安装有出料管106，所述出料管106的正下方设置有收集箱107，所述收集箱107放置于安装底座103的内腔中，所述输送管105顶部接近输送电机104的一端设置有进料口108，所述输送管105的内腔中设置有输送螺杆109，所述输送螺杆109的一端连接至输送电机104的输出轴上。

所述研磨机构101包括安装板110、滑轨111、滑块112、升降电机113、齿条114、传动齿轮115、支撑立板116、研磨电机117、l形固定板118、主动齿轮119、支撑横板120、从动齿轮121、轴承套122、联动轴123、研磨轴124，所述安装板110的底端安装在安装底座103上，所述安装板110的一侧面的两侧均安装有滑轨111，所述滑轨111上滑动连接有滑块112，两个所述滑块112安装在支撑立板116的一侧面的两侧上，所述支撑立板116的一侧面在两个滑块112之间安装有齿条114，所述齿条114啮合连接传动齿轮115，所述传动齿轮115套接在升降电机113的输出轴上，所述升降电机113安装在安装板110的另一侧面的顶部，所述支撑立板116的另一侧面的轴心处安装有l形固定板118，所述l形固定板118上安装有研磨电机117，所述研磨电机117的输出轴贯穿l形固定板118且套接安装有主动齿轮119，所述支撑立板116在安装l形固定板118的侧面的底部安装有支撑横板120，所述支撑横板120上贯穿安装有三个轴承套122，三个所述轴承套122呈“品”字型分布，三个所述轴承套122的内部均转动安装有联动轴123，其中两个所述联动轴123的顶端均套接有从动齿轮121，另一个所述联动轴123的顶端套接有主动齿轮119，所述主动齿轮119也套接在研磨电机117的输出轴上，所述主动齿轮119以及两个从动齿轮121之间通过齿形带传动连接，三个所述联动轴123的底端均安装有研磨轴124，所述研磨轴124的外壁上等弧度设置有若干个凸棱125；

所述配合研磨机构102包括研磨筒126、出料斗127、穿轴孔128、研磨仓129、滤孔130、凸刃131、过滤板132、加料口133，所述研磨筒126的底部安装有出料斗127，所述出料斗127的底端连通至进料口108，所述研磨筒126的顶部开设有三个穿轴孔128以及加料口133，所述研磨筒126的内腔底部开设有三个研磨仓129，三个所述研磨仓129分别正对三个穿轴孔128，所述研磨仓129的内径大于穿轴孔128的孔径，所述研磨仓129设置在过滤板132上，所述过滤板132安装在研磨筒126与出料斗127的连接处内部，所述过滤板132在研磨仓129的内腔底部开设有若干个滤孔130，所述研磨仓129的内壁上等弧度设置有若干个凸刃131。

所述联动轴123贯穿穿轴孔128，所述研磨轴124与研磨仓129为配合构件，所述研磨轴124、研磨仓129的数量可以根据实际生产需要进行设计，包括但不限于三个。

请参阅图1-10所示，本实施例中的研磨分散设备的工作过程如下：

步骤一：将混合物b从加料口133加入至研磨筒126的内腔中，混合物b进入至研磨仓129中；

步骤二：启动升降电机113，升降电机113运转带动传动齿轮115转动，通过传动齿轮115与齿条114之间的啮合连接，使得支撑立板116通过滑块112在滑轨111上上下移动，从而带动研磨轴124在研磨仓129中上下移动；

步骤三：启动研磨电机117，研磨电机117运转通过主动齿轮119以及两个从动齿轮121带动了三个联动轴123转动，从而带动三个研磨轴124转动；

步骤四：上下移动并转动的研磨轴124通过凸棱125与研磨仓129中的凸刃131配合，将混合物b进行研磨；

步骤五：研磨均匀的混合物b在研磨轴124的挤压下，从滤孔130排出，经过出料斗127从进料口108进入至输送管105中，启动输送电机104，输送电机104运转带动输送螺杆109转动，将研磨均匀的混合物b向前输送经过出料管106排出至收集箱107中，得到该水性涂料。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

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